氧化物矿物是指金属阳离子与O2-结合而成的化合物。氢氧化物矿物则是金属阳离子与OH-相结合的化合物。本大类矿物目前已发现有300种以上，其中氧化物200种以上，氢氧化物80种左右。它们占地壳总质量的17%左右，其中石英族矿物就占了12.6%，而铁的氧化物和氢氧化物占3.9%。

化学组成

阴离子为O2-和OH-。阳离子主要是情性气体型离子(如Si4+、A13+等)和过渡型离子(如Fe3+、Mn2+、Ti4+、Cr3+等等)，铜型离子则少见。此外，少数氧化物还含有F-、Cl-等附加阴离子和水分子。

晶体化学特征

氧化物类矿物晶体结构中的化学键以离子键为主，其结构一般可用最紧密堆积原理来阐述，并服从鲍林法则。当阳离子的配位数为4和6时，可看成是O2-作紧密堆积，阳离子充填在其八面体和四面体空隙中而构成。并且，随着阳离子电价的增加，共价键的成分趋于增多，如刚玉Al2O3，已具有较多的共价键成分，石英SiO2则共价键占优势，氧难以实现最紧密堆积，而呈空隙很大的架状结构。另一方面，阳离子类型不同，键性亦发生改变，即从惰性气体型、过渡型离子向铜型离子转变时，共价键趋于增强，同时阳离子配位数趋于减少，如赤铜矿Cu2O，如果按阴、阳离子半径比值()计算，Cu+的配位数为4，但实际上Cu+的配位数为2。这种阳离子配位数(即成键数)的减少是由于共价键增强的结果。部分过渡型离子的氧化物，如磁铁矿([Fe3+]IV[Fe2+Fe3+]VIO4)，还具有金属键的特征。

在氢氧化物类矿物的结构中，由OH-或OH-和O2-共同形成紧密堆积，在后一种情况下OH-和O2-通常呈互层分布。氢氧化物的晶体结构主要是层状或链状，与相应的氧化物比较，其对称程度降低。例如方镁石MgO结晶成等轴晶系，而水镁石Mg(OH)2结晶成三方晶系。在氢氧化物中除离子键外，还往往存在氢键。由于氢键的存在，以及OH-的电价较O2-为低，导致阳离子与阴离子间键力的减弱，因此与相应的氧化物比较，其相对密度和硬度都趋于减小。

形态及物理性质

在形态上，氧化物常可形成完好的晶形，亦常见呈粒状、致密块状及其他集合体形态；氢氧化物则常见为细分散胶态混合物，结晶好时，晶体呈板状、细小鳞片状或针状。氧化物类矿物的显著特征是具有高的硬度，一般均在5.5以上，其中石英、尖晶石、刚玉依次为7、8、9。氢氧化物的硬度与相应的氧化物比较，则显著降低。例如方镁石的硬度为6，而水镁石仅为2.5。氧化物类矿物中仅少数可发育解理，且一般解理级别为中等至不完全。而氢氧化物类因键力较弱，往往发育一组完全至极完全解理。.

氧化物的相对密度变化较大，如W、Sn、U等的氧化物的相对密度很大，一般大于6.5，这主要受其阳离子种类和结构紧密程度影响。如重金属元素的氧化物相对密度很大；而a-石英的相对密度小，则主要受其键性和空隙架状结构影响。而氢氧化物的相对密度与其相应的氧化物比较，则趋于减小，例如方镁石的相对密度为3.6，而水镁石仅为2.35，这是由于氢氧化物结构要松散得多的缘故。

本大类矿物的光学性质随阳离子类型的不同而变化，惰性气体型离子Mg、Al、Si等的氧化物和氢氧化物通常呈浅色或无色，半透明至透明，以玻璃光泽为主。而阳离子为过渡型离子(如Fe、Mn、Cr等元素)时，则呈深色或暗色，不透明至微透明，表现出半金属光泽，且磁性增强。

成因

绝大部分的氧化物矿物可形成于包括内生、外生和变质作用的过程中。但有少数矿物是单成因的，例如铬铁矿是典型岩浆成因的矿物，只产于超基性、基性岩中；而Cu、Sb、Bi等的氧化物(赤铜矿Cu2O、锑华Sb2O、铋华Bi2O3等)，则是硫化物矿床氧化带的次生矿物，它们是这些元素的硫化物在表生条件下氧化后的产物。氧化物矿物由于物理化学性质较稳定，常能保存于砂矿中。

氢氧化物往往是外生成因的，其中尤以Fe、Mn、Al的氢氧化物最为典型，它们是由风化作用过程和沉积作用过程中的胶体溶液凝聚而成的。在区域变质作用中，氢氧化物和含水分子的氧化物往往转变为无水氧化物。

某些变价元素如Fe，在不同的氧化-还原条件下，易于相互转变为不同价态的氧化物。如在自然条件下，当氧的浓度增大时，成分中有Fe2+和Fe3+的磁铁矿可转变为成分中完全是Fe3+的赤铁矿，但有时它仍然保持磁铁矿的晶形，则称假象赤铁矿。如情况相反，当氧的浓度减小时，赤铁矿可以还原为磁铁矿，如果仍然保持赤铁矿晶形，则这种磁铁矿特称为穆磁铁矿，从而可作为判断氧化或还原条件的依据。

分类

本大类的矿物划分为氧化物和氢氧化物两类。前者主要矿物有：赤铜矿、刚玉、赤铁矿、金红石、板钛矿、锐钛矿、锡石、软锰矿、石英.鳞石英、方石英、蛋白石、钛铁矿、钙钛矿、尖晶石、磁铁矿、铬铁矿、黑钨矿、褐钇铌矿。后者主要矿物有：水镁石、三水铝石、一水硬铝石、一水软铝石、针铁矿、纤铁矿、水锰矿、硬锰矿。

主要矿物描述

赤铜矿 （cuprite）Cu2O

[化学组成] 常含Fe2O3、SiO2、Al2O3等机械混合物。

[晶体结构]等轴晶系；；a0=0.426 nm；Z=2。赤铜矿的晶体结构为一典型结构。在其晶体结构中，O2-位于单位晶胞的角顶和中心，Cu+则位于单位晶胞分成的8个小立方体相间分布的相互错开的4个小立方体中心(图20-1)。Cu+和O2-的配位数分别为2和4。虽然氧离子分布于晶胞的角顶和中心，但不是体心格子，而是原始格子。

[形态] 通常为致密粒状或土状集合体，有时呈针状或毛发状。单晶体为等轴粒状，主要单形有八面体{111}或立方体{100}与菱形十二面体{110}的聚形，但后者少见。

[物理性质]暗红至近于黑色；条痕褐红；金刚光泽至半金属光泽；薄片微透明。解理不完全。硬度3.5~4.0。相对密度5.85~6.15。性脆。

[成因及产状] 主要见于铜矿床的氧化带，为含铜硫化物氧化的产物。常与自然铜、孔雀石等伴生。

[鉴定特征]金刚光泽，暗红色和褐红条痕色。有铜的焰色反应，易溶于硝酸，溶液呈绿色，加氨水变蓝色。条痕上加1滴HCl产生白色CuCl2沉淀。

[主要用途]产出量大时可作为炼铜的矿物原料。

刚玉 （corundum）Al2O3

[化学组成]有时含微量的Fe、Ti、Cr、Mn、V、Si等，以类质同像置换或机械混人物形式存在于刚玉中。

[晶体结构]三方晶系；；a0=0.477 nm，c0=1.304 nm；Z=6。晶体结构见图20-2。沿垂直三次轴方向上O2-呈六方最紧密堆积，而Al3+则在两O2-层之间，充填2/3的八面体空隙。八面体在平行{0001}方向上共棱成层(图20-2(a))，在平行c轴方向上，共面连结构成两个实心的[AlO6]八面体和一空心由O2-围成的八面体相间排列的柱体，[AlO6]八面体成对沿e轴呈三次螺旋对称(图20-2(b))。由于A1—O键具离子键向共价键过渡的性质(共价键约占40%)，从而使刚玉具共价键化合物的特征。两个较为靠近的Al3+产生了斥力，因而两组O2-层之间的Al3+并不处于同一水平面内。

[形态]晶体通常呈腰鼓状、柱状，少数呈板状或片状。常依菱面体、较少依{0001}成聚片双晶，以致在晶面上常常出现相交的几组条纹。刚玉的晶体形态与其形成时的介质成分有关：产于SiO2含量低的岩石(如正长岩、斜长岩等)中的刚玉，呈长柱状和近三向等长的晶形；而产于SiO2含量有所增高的岩石中的刚玉，其晶体形态则以板状为特征。集合体呈粒状或致密块状。

[物理性质]一般为灰、黄灰色，含Fe者呈黑色；含Cr者呈红色者，称红宝石(ruby)；含Fe和Ti而呈蓝色者称蓝宝石(sapphire)；在有些红宝石和蓝宝石的{0001}面上可以看到成定向分布的六射针状金红石包体而呈星彩状，称星彩红宝石( star-ruby)或星彩蓝宝石(star- sapphire)；玻璃光泽。无解理；常因聚片双晶或细微包体产生(0001}或的裂开。硬度9。相对密度3.95 ~4.10。熔点2000~2030℃，化学性质稳定，不易腐蚀。

[成因及产状]刚玉可以形成于岩浆作用、接触变质作用和区域变质作用过程中。岩浆作用中刚玉形成双晶面(101)于富Al2O3、贫SiO2的条件下， 因而多见于刚玉正长岩和斜长岩中或刚玉正长岩质伟晶岩中。接触交代作用形成的刚玉，见于火成岩与灰岩的接触带。区域变质作用中黏土质岩石经变质作用可形成刚玉结晶片岩。各种成因的含刚玉矿床或岩石，遭受风化破坏时，刚玉往往转人砂矿之中。

[鉴定特征]以其晶形、双晶条纹和高硬度作为鉴定特征。

[主要用途]主要利用其高硬度作为研磨材料和精密仪器的轴承。晶形好、粗大，色泽美丽且无瑕者，为高档宝石，如红宝石、蓝宝石、星彩红宝石、星彩蓝宝石等。人工合成的红宝石可作为激光材料。

赤铁矿 （hematite） α-Fe2O3

Fe2O3有两种同质多像变体：α-Fe2O3和γ-Fe2O3。前者属三方晶系，具刚玉型结构，在自然界中稳定，称赤铁矿。后者属等轴晶系，具尖晶石型结构，在自然界中处于亚稳定状态，称磁赤铁矿。以下描述三方晶系的赤铁矿。

[化学组成]常含 Ti、Al、Mn、Fe3+、Cu及少量Ca、Co类质同像混人物。有时含TiO2、SiO2、Al2O3等混入物。

[晶体结构]三方晶系；；a0=0.503 nm，c0=1.376 nm；Z=6。晶体结构属刚玉型。

[形态]单晶常呈板状，主要由板面(平 行双面)与菱面体等所成之聚形。集合体形态多样：显晶质的有片状、鳞片状或块状；隐晶质的有鲕状、肾状、粉末状和土状等。赤铁矿根据形态等特征，又有如下的一-些名称：具金属光泽的片状集合体者，称镜铁矿( specularite) ；具金属光泽的细鳞片状集合体者，称云母赤铁矿( micahemaite) ；呈鲕状或肾状的称鲡状或肾状赤铁矿；粉末状的赤铁矿称铁赭石( red ocher)。

赤铁矿的形态特征与其形成条件的关系是：一般由热液作用形成的赤铁矿可呈板状、片状或菱面体的晶体形态；云母赤铁矿是沉积变质作用的产物；鲕状和肾状赤铁矿是沉积作用的产物。

[物理性质]显 晶质的赤铁矿呈铁黑至钢灰色，隐晶质的鲕状、肾状和粉末状者呈暗红色；条痕樱桃红色；金属光泽(镜铁矿、云母赤铁矿)至半金属光泽，或土状光泽；不透明。无解理。硬度5.5 ~6，土状者显著降低。相对密度5.0-5.3。性脆。镜铁矿常因含磁铁矿细微包裹体而具较强的磁性。

[成因及产状] 赤铁矿是自然界分布很广的铁矿物之一。它可以形成于各种地质作用之中，但以热液作用、沉积作用和沉积变质作用为主。

[鉴定特征]樱桃红色条痕是鉴定赤铁矿的最主要特征。此外，形态和无磁性(镜铁矿例外)可与磁铁矿相区别。

[主要用途]为提炼铁的最重要矿石矿物，当成分中Ti、Co等含量较高时，可综合利用。

钛铁矿 （ilmenite） FeTiO3

[化学组成] 成分中常含Mg、Nb、Ta.Mn等类质同像混人物。在960℃以上，钛铁矿与赤铁矿形成完全类质同像，当温度降低时即发生离溶，故钛铁矿中常含有细鳞片状赤铁矿包体。

[晶体结构] 三方晶系；；a0=0.509 nm，c0=1.407 nm；Z=6。晶体结构为刚玉型的衍生结构。与刚玉不同之处在于Al3+的位置相间地被Fe3+和Ti4+所代替，导致c滑移面消失而使钛铁矿晶格的对称程度降低。在高温条件下钛铁矿中的Fe、Ti呈无序状态而具刚玉型结构。

[形态] 单晶少见，偶见厚板状；通常呈不规则细粒状、鳞片状。可见依(0001)和(1011)成双晶，但很少见；与棚石、磁铁矿、刚玉连生的现象较为常见。

[物理性质]钢灰至铁黑色；条痕黑色，含赤铁矿者带褐色；金属至半金属光泽；不透明。无解理。硬度5~6。相对密度4.72。具弱磁性。

[成因及产状] 主要形成于岩浆作用和伟晶作用过程中。常作为各类岩浆岩的副矿物出现。与基性岩有关的钒钛磁铁矿矿床中，钛铁矿呈显微粒状或片状分布于磁铁矿颗粒之间，或沿磁铁矿{111}面网方向呈定向分布，造成磁铁矿的111|裂开，这是由于在550℃以上所形成的磁铁矿-钛铁矿固溶体在温度降低时发生离溶，分离出的钛铁矿从{0001}面浮生(或交生)于磁铁矿的{111}面上而导致磁铁矿产生{111}裂开。我国四川攀枝花钒钛磁铁矿矿床，是世界上钛铁矿著名产地之一。在变质作用过程中，钛铁矿可分解成赤铁矿(或磁铁矿)和金红石。.

[鉴定特征] 据其晶形、条痕和弱磁性与其相似的赤铁矿磁铁矿相区别。但颗粒细小时不易识别，需要用化学方法或在显微镜下鉴定。

[主要用途]为钛的重要矿石矿物。

钙钛矿 （perovskite） CaTiO3

钙钛矿型结构在地幔矿物学和材料学领域有着极其广泛的应用。尤其对于氧化物功能材料(A2+B4+O3)应用领域，钙钛矿及钙钛矿型衍生结构是特别重要的晶体结构。新发现的超导体、铁电体、离子导体和磁阻等功能材料大多属于典型的钙钛矿型，如压电材料Pb(Zr，Ti)O3电致伸缩材料Pb(Mg，Nb)O3和磁阻材料(La，Ca)MnO3。因此，人们对揭示钙钛矿结构和它的家族秘密有着浓厚的兴趣。下面简单介绍钙钛矿的特征。

[化学组成]可有Na、K、Ce、Fe、Nb、Ta、Nd、La元素作为类质同像混人物。

[晶体结构] 900℃以上为等轴晶系；；a0=0.385 nm；Z=1。在600℃以下转变为斜方晶系；；a0=0.537 nm，b0=0.764nm，c0=0.544nm；Z=4。

在高温变体结构中，Ca2+位于立方晶胞的中心，为12个O2-包围成配位立方体-八面体，配位数为12；Ti4+位于立方晶胞的角顶，为6个O2-包围成配位八面体，配位数为6。[TiO6]八面体以共角顶的方式相连。整个结构也可以视为O2-和Ca2+共同组成六方最紧密堆积，Ti4+则充填于其八面体空隙中。

[形态]呈立方体晶形。在立方体晶面上常具平行晶棱的条纹，系高温变体转变为低温变体时产生聚片双晶的结果。

[物理性质] 褐至灰黑色；条痕白至灰黄色；金刚光泽。解理不完全；参差状断口。硬度5.5-6。相对密度3.97-4.04(含Ce和Nb者较大)。

[成因及产状]常成副矿物见于碱性岩中，有时在蚀变的辉石岩中可以富集，主要与钛磁铁矿共生。

[鉴定特征]立方晶形及其晶面上的聚片双晶纹。

[主要用途]富集时可作为提炼钛、稀土和铌的矿物原料。

金红石 （rutile） TiO2

[化学组成]常含Fe、Nb、Ta、Cr、Sn等类质同像混入物。当其中富含Fe时称为铁金红石，Fe2+和Nb5+(Ta5+)可与Ti4+成异价类质同像置换。当Nb含量大于Ta时，称铌铁金红石；当Ta含量大于Nb时，称钽铁金红石。金红石的成分可以作为标型特征：碱性岩中金红石富含Nb；基性岩和岩浆碳酸盐中金红石含V；伟晶岩中金红石含Sn；而月岩中的金红石则富含Nb和Cr。

[晶体结构]四方晶系；a0=0.459nm，c0=0.296 nm；Z=2。金红石的晶体结构表现为O2-近似呈六方紧密堆积，而Ti4+位于变形八面体空隙中，构成Ti一O6八面体配位。Ti配位数为6，O2-配位数为3。在金红石的晶体结构中Ti—O6配位八面体沿c轴共棱呈链状排列。链间由配位八面体共角顶相连。金红石沿c轴延伸的柱状晶形和平行延伸方向的解理，反映链状结构的特征。

[形态]常见完好的四方短柱状、长柱状或针状，这与其形成条件有关。当有Nb、Ta、Fe、Sn等混入物存在时，常呈双锥状、短柱状晶形，如伟晶岩中所见；而当结晶速度较快，则出现长柱状、针状晶形，如含金红石石英脉中所见。双晶依(011)成膝状双晶和三连晶以及环状六连晶；依(301)成心状双晶者少见。集合体呈致密块状。

[物理性质]常见褐红、暗红色，含Fe者星黑色；条痕浅褐色；金刚光泽；微透明。解理平行{110}中等。硬度6-6.5。相对密度4.2~4.3。性脆。铁金红石和铌铁金红石均为黑色，不透明。铁金红石相对密度4.4，而铌铁金红石可达5.6。

[成因及产状]金红石形成于高温条件，主要产于变质岩系的含金红石石英脉中和伟晶岩脉中。此外，在火成岩中作为副矿物出现，亦常呈粒状见于片麻岩中。金红石由于其化学稳定性大，在岩石风化后常转人砂矿。

[鉴定特征]以四方柱形、膝状双晶、带红的褐色、柱面解理完全为特征。溶于磷酸冷却稀释后，加人Na2O可使溶液变成黄褐色(钛的反应)。与相似矿物锡石和锆石的区别是：锡石具较大相对密度(6.8 ~7.0)，而锆石具较大的硬度(7.5)。

[主要用途]为炼钛的矿物原料。钛合金广泛应用于化工、军工和空间技术，如用于喷气发动机、飞机机体和导弹火箭等；也用于碱工业等用的反应塔、蒸馏塔、热交换器、阀门等多种设备和部件上。人造金红石可制造优质电焊条；钛白粉可制高级白色油漆、涂料、人造丝的臧光剂、白色橡胶和高级纸张的填料。

锡石 （cassiterite）SnO2

[化学组成]常含Fe、Ti、Nb.Ta等元素。锡石成分中微量元素含量具标型意义：伟晶岩中的锡石，高含Nb和Ta，且在较多的情况下是Ta含量大于Nb；气化-高温热液矿床中的锡石，Nb和Ta含量减少，不超过1%，并且是Nb含量大于Ta；锡石硫化物矿床中的锡石，其成分中Nb和Ta含量很低，但富含稀有元素In。

[晶体结构]四方晶系；；a0=0.474 nm，c0=0.319nm；Z=2。晶体结构属金红石型。

[形态]常呈由四方双锥、四方柱所组成的双锥柱状聚形，柱面上有细的纵纹；以(011)为双晶面形成的膝状双晶为常见。锡石的形态随形成温度、结晶速度、所含杂质的不同而异。伟晶岩中产出的锡石呈双锥状；气化-高温热液矿床中产出的锡石呈双锥柱状；锡石硫化物矿床中产出的锡石往往呈长柱状或针状，集合体常呈不规则粒状，也有致密块状。

[物理性质]常见黄棕色至深褐色，富含Nb和Ta者为沥青黑色；条痕白色至淡黄色；金刚光泽。解理不完全；贝壳状断口，断口油脂光泽。硬度6~7。相对密度6.8-7.0。

[成因及产状]锡石矿床在成因上与酸性火成岩，尤其与花岗岩有密切的关系，其中以气化-高温热液成因的锡石石英脉和热液锡石硫化物矿床最有价值。当原生锡矿床经风化破坏后，锡石便转人砂矿中。

我国盛产锡石，主要产地在云南及南岭一带。如云南个旧锡矿，素有“锡都”之称。

[鉴定特征]锡石的晶形和颜色与金红石很相似，但可据其解理、相对密度和化学反应区别开：可将矿物细小颖粒放置于锌片上，加HCl 1滴，经数分钟后，如果是锡石，则在表面形成一层淡灰色金属锡膜，而金红石和锆石均无此反应。

[主要用途]为锡的最重要矿物原料。

软锰矿 （pyolusite） MnO2

[化学组成]细粒和隐晶块体中常含 Fe2O3、SiO2等机械混入物，并含H2O。

[晶体结构]四方晶系；；a0=0.439nm，c0=0.286nm；Z=2。晶体结构属金红石型。

[形态]完整晶体少见，有时呈针状、放射状集合体。常呈肾状、结核状、块状或粉末状集合体。结晶完好的长柱状晶体称黝锰矿(polianite)。

[物理性质]黑色，表面常带浅蓝的锖色；条痕黑色；半金属光泽至土状光泽。解理平行{110}完全。硬度视结晶粗细程度而异，显晶质者可达6，而隐晶质的块体则降至2。晶体的相对密度为4.7~5，块状的降至4.5。性脆。

[成因及产状]主要形成于风化作用和沉积作用中。是沉积成因锰矿床中主要锰矿物之一。我国湖南广西、辽宁、四川等地沉积锰矿床中均有大量软锰矿产出。形成大片黑色污染，称之为锰帽。

[鉴定特征]以其黑色，条痕黑色，性脆，成晶体者有完全的柱面解理，成隐晶质者硬度低而易污手为特征。此外，滴H2O2剧烈起泡。

[主要用途]为锰的主要矿石矿物。

晶质铀矿（uraninite） （Th，U）O2+x

[化学组成]除UO2外，成分中常含UO3，因放射性蜕变而含PbO(有时高达10%~20%)，并且也常有Th(可达2.8%)以及稀土元素(可达12%)。

[晶体结构]等轴 晶系；；a0=0.546nm；Z=4。晶体结构属萤石型(CaF2)(参见卤化物大类中描述)。

[形态]常出现立方体{100}、八面体{111}、菱形十二面体{110}等单形。集合体通常呈分散细粒状。外形呈肾状、钟乳状、葡萄状或致密块状者称沥青铀矿，而非晶质的土状和粉末状者则称为铀黑。

[物理性质]黑色；条痕褐 黑色；晶质铀矿呈半金属光泽至树脂光泽，沥青铀矿主要呈沥青光泽，而铀黑则光泽暗淡。无解理；贝壳状断口或参差状断口。晶质铀矿的硬度为5~6，沥青铀矿为3~5，而铀黑为1~4。晶质铀矿的相对密度一般为10左右，当U被Th、稀土等元素置换量增加或放射性蜕变程度增大时，相对密度趋于降低。沥青铀矿的相对密度为6.5 ~8.5。具强放射性。

[成因及产状]晶质铀矿少量产于花岗伟晶岩中，与含稀土及Th、Nb、Ta的矿物共生。沥青铀矿往往见于中低温热液成因的钴、镍砷化物及铋银硫化物的脉中。铀黑则系原生铀矿床中的铀矿物经部分氧化而成，或由氧化带渗滤下来的UO3再经部分还原而成。前者产于氧化带中，称残余铀黑；后者见于氧化带下的胶结带中，称再生铀黑。三者在地表都容易分解为颜色鲜艳的铜铀云母、钙铀云母等次生矿物可作为找矿标志。

[鉴定特征]以其黑色、沥青光泽、相对密度大、强放射性为鉴定特征。

[主要用途]是原子能工业的原料，并可提取镭和稀土元素。

石英 （quartz）α-SiO2

在SiO2常见的两种同质多像变体中，β-石英(高温石英)在573 ~870℃范围内稳定，低于573℃将转变为α-石英(低温石英)，二者之间的转变是可逆的。因此，自然界所见的石英往往是α-石英，通常未加特别说明的“石英”，即指α-石英。

[化学组成]化学成分较纯，但石英中常含不同数量的气态、液态和固态物质的机械混人物。

[晶体结构] 三方晶系，；a0=0.491 nm，c0=0.541nm；Z=3。

[SiO4]四面体以角顶相连平行于c轴呈线状分布。并有左、右旋之分，即c轴为3，或32。结构上的左、右旋与形态上的左、右形沿用习惯相反(图20-9)，即右形晶体在结构.上是左旋的，而左形晶体在结构上则是右旋的。

α-石英和β-石英的晶体结构中都存在着平行于c轴的螺旋轴。硅氧四面体绕螺旋轴呈螺线状分布。高低温变体之间的区别在于，β-石英中螺旋轴为62或64，围绕它们的硅在(0001)面上的投影连接成正六边形；α-石英的结构则相当于由β-石英结构中的质点有规律地发生位移，使Si-O-Si键角由150°变为137°，结果使六次螺旋轴蜕变为32或3，，并使[SiO4]四面体在(0001)面，上投影连接成三方形而不再是正六边形。

[形态]常见完好晶形，呈六方柱和菱面体、等单形所成之聚形。柱面上常具横纹。有时还出现三方双锥和三方偏方面体（右形）、（左形）。

α-石英的左形晶和右形晶的识别是根据三方偏方面体所在的位置来决定，三方偏方面体位于柱面的右上角，单形符号为者，视为右形晶，位于柱面的左上角，单形符号为，视为左形晶。

α-石英常出现双晶，正确鉴别它具有实用意义，因为双晶的存在直接影响到石英的用途。最常见的双晶有道芬双晶和巴西双晶。这两种双晶，从外形上看，与单晶体极为类似。道芬双晶是以c轴为双晶轴，由两个右形晶或两个左形晶组成的贯穿双晶；巴西双晶是以为双晶面，由一个左形晶和一个右形晶组成的贯穿双晶，这些双晶可依据x面(三方偏方面体)的分布来确定。因为单晶上的x面是绕c轴每隔120°出现-次的，如果每隔60°就出现一次，则一定是道芬双晶。此时构成双晶的两个单晶均为左形晶的话，则为左旋道芬双晶；均为右形晶时，则为右旋道芬双晶。在理想情况下若两个x面成左右反映关系对称分布，则说明它是由一个左形晶与--个右形晶贯穿而成，应为巴西双晶。另外，双晶的缝合线，在道芬双晶上一般是曲线，而在巴西双晶上一般是折线，如果将石英晶体垂直它的c轴切开，把断面磨光，并用氢氟酸腐蚀，擦干后观察断面，上反光，如有双晶存在，即可看到蚀像的双晶花纹。道芬双晶的蚀像花纹--般呈弯曲的岛屿状，而巴西双晶则为复杂的折线图案。另外，也可直接用晶面蚀像花纹来区别：在缝合线两边的同一柱面上的蚀像坑方位不一样，如果两边蚀像坑之间存在二次轴，则为道芬双晶(见上篇“结晶学"部分的图9-18) ，如果两边蚀坑之间存在对称面，则为巴西双晶。

此外，偶尔还见以(1122)为双晶面，二单体沿c轴成8433 '彼此斜交的日本双晶(图20-12)。

[物理性质]颜色多种多样，常为无色、乳白色、灰色。因含各种杂质，颜色各异。玻璃光泽，断口油脂光泽。硬度7；无解理；贝壳状断口。相对密度2.65。单晶体具有压电性。石英的主要异种按显晶质和隐晶质分述如下：

1.显晶质石英可分为各种颜色异种：纯净的a-石英无色透明且晶体粗大者，称水晶(rockerystal)。因含微量色素离子或细分散包裹体，或因存在色心而呈各种颜色，并使透明度降低，如紫色者称紫水晶(amethyst)；烟黄色者称烟水晶(smokyquartz)；黄色者称黄水晶(citrine)；暗棕色者称茶晶(tea-colouredcit-rine)；黑色者称墨晶(blackquartz)；粉红色者称蔷薇石英或芙蓉石(rosequartz) ；乳白色、半透明者称乳石英(milky quartz)；含针状金红石、电气石或辉锑矿等包裹体者称发晶(silk)；交代青石棉而具丝绢光泽并呈石棉假象者称木变石或虎睛石(黄褐色)、鹰眼石(蓝色)。

2.隐晶质异种：一般隐晶质的石英集合体称石髓(玉髓，chalcedony)；具不同颜色条带或花纹相间分布的石髓称玛瑙(agate)；暗色、坚韧、极致密的块状或结核状隐晶质石英集合体称燧石(chert)；具红、黄、绿、褐等色的块状隐晶质石英集合体称碧玉(jasper)。

[成因及产状]α-石英在自然界分布极广，是许多火成岩、沉积岩和变质岩的主要造岩矿物。α-石英又是花岗伟晶岩脉和大多数热液脉的主要矿物成分。在伟晶脉晶洞和变质岩系中的石英脉内，α-石英则是天然压电水晶的重要来源。有些石英的亚种往往有着一定的形成条件或特定的产状。如烟水晶只能在较高的温度下形成；紫水晶形成于相当低的温度和压力条件下；蔷薇石英总是呈块状产于伟晶岩脉的核心部位；玛瑙为低温热液的胶体成因产物，主要产于喷出岩的孔洞中。

[鉴定特征]α-石英以其晶形、无解理、贝壳状断口、硬度为特征。

[主要用途]用途很广。晶体中没有任何包裹体、无双晶或裂缝的部分(不小于6mm×6mm×6mm)用作压电材料，用于制作石英谐振器(如石英手表)。此外，水晶还是重要的光学材料，它对光谱的红外和紫外部分也有良好的透明性，用以制作光谱棱镜、透镜及其他光学材料装置。玛瑙、紫水晶、蔷薇石英等可作宝玉石材料。色泽差的玛瑙和石髓用于制作研磨器具。较纯净的一般石英则大量用作玻璃原料、研磨材料、硅质耐火材料及瓷器配料。

β-石英 （quartz）β-SiO2

β-石英在常压下573~870℃稳定，温度再高时变为鳞石英，温度小于573℃时将位移转变为α-石英。现在看到的β-石英大多已转变成α-石英，但仍保留着β-石英的六方双锥形态(称副像)。

[晶体结构]六方晶系，；a0=0.502nm， c0=0.548nm，Z=3。其结构是由a-石英结构中[SiO4]四面体位移后使结构中的三次螺旋轴变为六次螺旋轴而得。

[形态]发育六方双锥，有时可见很小的六方柱。

[物理性质] β-石英通常呈灰白色 、乳白色；玻璃光泽，断口油脂光泽。无解理。硬度6.5~7。相对密度2.53。在常温常压下均转变为α-石英，此时相对密度增大至2.65。

[成因及产状]酸性喷出岩中呈斑晶产出，或见于晶洞中，为直接结晶产物，多已转变为α-石英，但依β-石英成副像。

尖晶石 （spinel）MgAl2O4

[化学组成] 常含FeO、ZnO、MnO、Fe2O3、Cr2O3等组分。尖晶石与铁尖晶石FeAl2O4，之间存在着完全类质同像的关系。

[晶体结构] 等轴晶系；；a0=0.8081 ~0.8086 nm；Z=8。晶体结构大多数为正尖晶石型(即MgIV[Al23+]VIO4，罗马数字代表配位数，下同)，少数属于混合型。

[形态] 单晶常呈八面体形{111}，有时八面体{111}与菱形十二面体{110}组成聚形。双晶依尖晶石律(111)成接触双晶。

[物理性质]通常呈红色(含Cr)、绿色(含Fe3+)或褐黑色(含Fe2+和Fe3+)；玻璃光泽。无解理；偶有平行(111)裂开。硬度8。相对密度3.55。

[成因 及产状]尖晶石常产于侵入岩与白云岩或镁质灰岩的接触交代带中，与镁橄榄石、透辉石等共生。在富铝贫硅的泥质岩的热变质带亦可产生尖晶石。作为副矿物，见于基性、超基性火成岩中。此外，亦常见于砂矿中。

[鉴定特征]八面体晶形，尖晶石律双晶和高硬度。

[主要用途]透明色美者作为宝石。

磁铁矿 （magnetite）FeFe2O4

[化学组成]常含Mg、Mn、Ti、V、Cr等元素，其中Mg2+、Mn2+类质同像置换磁铁矿成分中的Fe2+。磁铁矿中Ti的含量能比较灵敏地反映磁铁矿的成因：岩浆成因的磁铁矿，Ti含量最高，常形成钛磁铁矿，其成分中TiO2可达12%~16%；接触交代成因和热液成因的磁铁矿，其成分中Ti的含量显著降低；沉积变质成因的磁铁矿，Ti的含量最低。V3+类质同像置换磁铁矿中Fe3+而形成钒磁铁矿Fe2+(Fe3+，V3+)2O4，其成分中V2O3含量可达8.8%。在磁铁矿一铬铁矿类质同像系列中，铬铁矿成分中的Cr2O3可达12% .

[晶体结构]等轴晶系；；a0=0.8396nm；Z=8。晶体结构为反尖晶石型(即FeIV[Fe2+Fe3+]VIO4)。

[形态] 单晶呈八面体{111}，较少呈菱形十二面体{110}。在菱形十二面体面上长对角线方向常现条纹。双晶依尖晶石律(111)成接触双晶。集合体常呈致密块状和粒状。

[物理性质]铁黑色；条痕黑色；半金属光泽；不透明。无解理；有时具{111}裂开。硬度6。相对密度5.20。性脆。具强磁性。

[成因及产状]主要形成于内生作用和变质作用中。常作为岩浆岩的副矿物出现，此外，它是岩浆成因铁矿床、接触交代铁矿床、气化-高温含稀土铁矿床、沉积变质铁矿床以及一系列与火山作用有关的铁矿床中的主要铁矿物。因其稳定性好，亦常见于砂矿中。

我国磁铁矿的著名产地有：四川攀枝花(岩浆成因铁矿床)、辽宁鞍山(沉积变质铁矿床)、湖北大冶(接触交代铁矿床)等。

[鉴定特征]以其晶形、黑色条痕和强磁性可与其相似的矿物如赤铁矿、铬铁矿等相区别。

[主要用途]为最重要的炼铁矿物原料之一。所含的V、Ti、Cr等元素常可综合利用。

铬铁矿 （chromite）FeCr2O4

[化学组成]铬铁矿的成分比较复杂，广泛存在Cr2O3、Al2O3，、Fe2O3，、FeO、MgO 5种基本组分间的类质同像置换。

[晶体结构]等轴 晶系；；ap=0.8393nm。Z=8。晶体结构为正尖晶石型(即FeIV [Cr23+]VIO2)。

[形态] 通常呈粒状或块状集合体。单晶呈八面体{111}，但极少见。

[物理性质]暗褐色至铁黑色；条痕褐色；半金属光泽；不透明。无解理。硬度5.5~6.5；相对密度4.3~4.8。性脆。具弱磁性，含铁量高者磁性较强。

[成因及产状]为岩浆作用的产物，常产于超基性岩中，与橄榄石共生，可作为指示超基性环境的标型矿物。也见于砂矿中。我国铬铁矿的主要产地分布在西藏和新疆。

[鉴定特征]以其暗棕色或黑色、条痕褐色、弱磁性、硬度大和产于超基性岩中为鉴定特征。

[主要用途]提炼铬的唯一矿物原料。富含铁的劣质矿石可供制高级耐火材料。

黑钨矿 （wolframite）（Mn,Fe）WO4

[化学组成]黑钨矿实际上是钨锰矿和钨铁矿的完全类质同像系列中的中间成员。常含Mg、Ca、Nb、Ta、Sn、Zn等。

[晶体结构]单斜晶系；；a0=0.479 nm；b0=0.574nm，c0=0.499nm， β=90°26'。Z=2。晶体结构中，由[Mn(Fe)O6]配位八面体共棱联结成平行c轴方向的折线状链；[WO6]配位八面体亦平行c轴成链状，并位于[Mn(Fe)O6]配位八面体所成的链体之间，以其4个角顶与上下链体相连接。因而晶体结构可视为链状结构，亦可看成平行{100}呈似层状结构。

[形态]单晶体常呈沿c轴延伸的{100}板状或短柱状，[001]晶带中的晶面上常具平行于c轴的条纹。双晶常依(100)或(023)成接触双晶。集合体为刃片状或粗粒状。

[物理性质]红褐色(钨锰矿)至黑色(钨铁矿)；条痕黄褐色(钨锰矿)至褐黑色(钨铁矿)；光泽由树脂光泽(钨锰矿)至半金属光泽(黑钨矿、钨铁矿)。解理平行{010}完全。硬度4~4.5。相对密度7.12(钨锰矿)~7.51(钨铁矿)。性脆。钨铁矿具弱磁性。

[成因及产状]主要产于高温热液石英脉旁云英岩化花岗岩中。它常与锡石、辉钼矿、毒砂、萤石、电气石、绿柱石等共生。黑钨矿也能形成砂矿。我国是世界.上最大的产钨国，矿床类型之丰富，规模之大为世界钨矿床所罕见。仅在南岭地区就已发现大型、超大型矿床20多处。最具代表性的钨矿产地如广东(锯板坑石英脉型矿床)、湖南(柿竹园层控夕卡岩型矿床)、福建(洛坑花岗岩细脉浸型钨矿床)、广西(大明山似层状钨矿床)等等。

[鉴定特征]黑钨矿 以其板状形态、褐黑色、{010}完全解理和相对密度大为鉴定特征。

[主要用途]为钨最主要的矿石矿物。钨的特种合金钢被用于制造高速切削工具、炮膛、枪管、火箭发动机、火箭喷嘴、坦克装甲等。钨还用于制造灯丝及X射线发生器的阴极材料。合成材料碳化钨硬度很高，仅次于金刚石，可用作钻头、车刀等。

水镁石 （brucite）Mg(OH)2

[化学组成]成分中可有Fe、Mn、Zn类质同像替换Mg，有时含FeO可达10%，MnO可达20%，ZnO可达4%

[晶体结构]三方晶系；；a0=0.313nm，c0=0.474 nm；Z=1。水镁石型结构为典型的层状结构之一：两层OH-呈六方最紧密堆积，Mg2+充填于全部八面体空隙，构成配位八面体的结构层；结构层与结构层之间相接触的两层OH-也呈近似六方最紧密堆积，但所形成的八面体空隙未充填阳离子(图20-17(b))。结构层内为离子键，结构层间以氢键相连。水镁石的层状结构决定了它主要以板片状形态出现并发育极完全的{0001}解理。

[形态]晶体常呈板状、鳞片状、叶片状、不规则粒状集合体，有时呈纤维状集合体，称纤水镁石。

[物理性质]白色、灰白色，含有锰或铁者呈红褐色；断口呈玻璃光泽，透明。解理平行{0001}极完全，解理面为珍珠光泽。解理薄片具挠性。硬度2.5。相对密度2.3~2.6。

[成因及产状]水镁石是蛇纹岩或白云岩中的典型低温热液蚀变矿物。

[鉴定特征]以其形态、低硬度和{0001}极完全解理为鉴定特征。根据易溶于酸与滑石、叶蜡石相区别。

[主要用途] 大量产出时可作炼镁的矿物原料。纤维水镁矿是重要的非金属矿物材料，是温石棉的理想代用品。

含氧盐矿物-硼酸盐

简介

在硼酸盐的晶体结构中，其络阴离子与硅酸盐中硅酸盐的络阴离子的情况.可以类比，即能呈岛状(环状)、链状、层状和架状；相应地，可将硼酸盐分成岛状(环状)、链状、层状、架状结构碉酸盐。但是，硼酸盐的络阴离子与硅酸盐的络阴离子相比较，存在着以下明显的差别：①硼酸盐络阴离子中的B既可呈三配位的三角形，又可呈四配位的四面体，且两者可同时出现于络阴离子中；②B既可与O2-配位，也可与OH-配位。O2-、OH-既可分别单独与B配位，也可二者同时与B配位而呈[B(O，OH)3]三角形和[B(O，OH)]四面体，从而形成硼酸盐络阴离子中最基本的组成单位。由于上述差别而导致硼酸盐的络阴离子形式比硅酸盐的更为复杂，以致硼酸盐的分类也不能按结构进行。许多硼酸盐人工晶体是非线性光学晶体，如BaB2O4(简称BBO)和NdxY1-xAl3(BO3)4(简称NYAB)。在材料科学领域内，人们试图从理论上预测和设计一些新的硼酸盐络阴离子类型，从而研制一些新的功能性材料，这方面的工作目前正在进行。

主要矿物描述

硼镁铁矿 (ludwigite) (Mg，Fe)2Fe[BO3]O2

[化学成分]硼镁铁矿中Mg2+和Fe2+间为完全类质同像，据Mg2+含量可分为两个亚种:镁硼镁铁矿和铁硼镁铁矿。Fe3+可为Al3+所代替(≤11%)。

[晶体结构]斜方晶系；；a0=0.923 ~0.944 nm，b0=0.302~0.307nm，c0=1.216-1.228 nm；Z=4。

[形态]晶体呈长柱状、针状、纤维状、毛发状。并呈放射状、纤维状、粒状、致密块状集合体。

[物理性质]暗绿色至黑色(随含铁量增大颜色变深) ；条痕浅黑绿色至黑色；光泽暗淡，纤维状体的新鲜面上有丝绢光泽；不透明(含镁高者稍透明)。无解理。硬度5.5~6。相对密度3.6~4.7(含铁量高，相对密度增大)。粉末具弱磁性。

[成因及产状]我国 东北之硼镁铁矿均为内生硼矿，产于不同程度的蛇纹石化白云质大理岩或镁夕卡岩中，常与磁铁矿、硅镁石族矿物及金云母，镁橄榄石、硼镁石等共生。在热液影响下，硼镁铁矿在不同程度上发生变化，其产物一般为纤维状硼镁石和磁铁矿。

[鉴定特征] 颜色、条痕深，相对密度、硬度均较大。在空气中烧之变成红色。溶于浓H2SO4加几滴酒精稍加热，用火点燃火焰呈鲜艳的绿色(B的反应)。

[主要用途]提炼硼的矿物原料。

含氧盐矿物-硅酸盐

简介

Si和O是地壳中分布最广、含量最高的元素，其克拉克值分别为27.72%和46.6%。在自然界中Si和O的亲和力最大，因此，往往形成SiO2矿物和具Si-O络阴离子的硅酸盐。

硅酸盐矿物在自然界分布极为广泛，已知硅酸盐矿物有600余种，约占已知矿物种的1/4，就其质量而言，约占地壳岩石圈总质量的85%。

硅酸盐矿物是3大类岩石(岩浆岩、变质岩、沉积岩)的主要造岩矿物，同时也是工业上所需要的多种金属和非金属的矿物资源，如Li、Be、Zr、B、Rb、Cs等元素大部分从硅酸盐矿物中提取；而石棉、滑石、云母、高岭石、沸石等多种硅酸盐矿物又直接被广泛地应用于国民经济的各有关部门。此外，还有不少硅酸盐矿物是珍贵的宝石矿物，如祖母绿和海蓝宝石(绿柱石)、翡翠(翠绿色硬玉)、碧玺(电气石)等。

1.化学成分

组成硅酸盐矿物的元素主要是惰性气体型离子和部分过渡型离子，铜型离子很少且只是在某些特殊情况下才能形成硅酸盐。除主要由Si和0组成的络阴离子外，还可以出现附加阴离子O2-、OH-、F-、Cl-以及S2-、[CO3]2-、[SO4]2-等。此外，还可以有H2O分子参加。

2.硅氧骨干

在硅酸盐结构中，每个Si一般为4个O所包围，构成[SiO4]四面体，它是硅酸盐的基本构造单位，不同硅酸盐中，[SiO4]四面体基本保持不变。

由于Si4+的化合价为+4，配位数为4，它赋予每一个O2-的电价为1，即等于O2-电价的一半，O2-另一半电价可以用来联系其他阳离子，也可以与另一个Si4+相连。因此，在硅酸盐结构中[SiO4]四面体既可以孤立地被其他阳离子包围起来，也可以彼此以共用角顶的方式联结起来形成各种形式的硅氧骨干。但是，[SiO4]四面体只能共角顶相联结，不能共棱、共面，这是因为[SiO4]四面体体积小，且Si电价高，如果共棱、共面，会引起Si-Si强烈的排斥而不稳定，这一点是符合鲍林法则的。在[SiO4]四面体共角顶处，O同时与两个Si成键，无剩余电荷，称为惰性氧或桥氧，非共用角顶处的O只与一个Si成键，有一剩余电荷，称活性氧或端氧。

目前所发现的硅氧骨干形式已有数十种，现将几种主要类型叙述如下。.

(1)岛状硅氧骨干：包括孤立的[SiO4]单四面体及[Si2O7]双四面体。前者无惰性氧，如橄榄石(Mg，Fe)2[SiO4]，后者有一个惰性氧，如异极矿Zn4[Si2O7](OH)2。

(2)环状硅氧骨干：[SiO4]四面体以角顶联结形成封闭的环，根据[SiO4]四面体环节的数目可以有三环[Si3O9] (如硅酸钡钛矿BaTi[Si3O9]).四环[Si4O12](如包头矿Ba4(Ti，Nb，Fe)8O16[Si4O12]Cl)、六环[Si6O18](如绿柱石Be3Al2[Si6O18])多种，环还可以重叠起来形成双环，如六方双环[Si12O30](如整柱石KCa2AlBe2[Si12O30]·1/2H2O)等。

(3)链状硅氧骨干：[SiO4]四面体以角顶联结成沿-一个方向无限延伸的链，其中常见者有单链和双链。单链：在单链中每个[SiO4]四面体有两个角顶与相邻的[SiO4]四面体共用，根据重复周期和联结方式可分为多种形式，如辉石单链[Si2O6]、硅灰石单链[Si3O9]、蔷薇辉石单链[Si5O15]等。

双链：双链犹如两个单链相互联结而成，如两个辉石单链[Si2O6]相连形成角闪石双链[Si4O11]、两个硅灰石单链[Si3O9]相连形成硬硅钙石双链[Si6O17]，此外，还有夕线石双链[AlSiO5]和星叶石双链[Si4O12]等。

(4)层状硅氧骨干：[SiO4]四面体以角顶相联结，形成在两度空间上无限延伸的层。在层中每一个[SiO4]四面体以3个角顶与相邻的[SiO4]四面体相联结。一般通式为[Si2O3]n2n-。活性氧可指向一方，也可以指向相反的方向，[SiO4]四面体也可有不同的联结方式，因此层状骨干有多种形式，如滑石(Mg3[Si4O10](OH)2)的层状硅氧骨干[Si4O10]中，[SiO4]四面体彼此以了个角顶相联结形成六角形的网，活性氧指向一方；鱼眼石(KCa4[Si4O10]2F·8H20)的层状硅氧骨于[Si4O10]中，[SiO4]四面体彼此以3个角顶相联结形成四方形的网，活性氧分别指向网的上、下两方。

(5)架状硅氧骨干：在骨干中每个[SiO4]四面体4个角顶全部与其相邻的4个[SiO4]四面体共用，每个O与两个Si相联系，这样，所有的O都将是惰性的，石英(SiO2)族矿物即具此种结构。但在硅酸盐的架状骨干中，必须有部分的Si4+为Al3+所代替，从而使O2-带有部分剩余电荷，得以与骨干外的其他阳离子结合，形成铝硅酸盐。这种架状络阴离子的化学式一般可以写作[Sin-xAlxO2n]x-。如钠长石Na[AlSi3O8]、钙长石Ca[Al2Si2O8]、方柱石(Na，Ca)4[Al2Si2O8]3(SO4CO3)2等。

由于在架状硅氧骨干中O2-剩余电荷低，而且架状硅氧骨干中存在着较大的空隙，因此，架状硅酸盐中的阳离子都是低电价、大半径、高配位数的离子。有时亦有附加阴离子和水分子存在。

以上列举了硅氧骨干的一些主要类型。这里还应做两点说明：①在某些硅酸盐结构中可以存在两种不同的络阴离子，如绿帘石Ca2(Al，Fe)3O(OH)[SiO4][Si2O7]结构中，同时存在孤立的[SiO4]四面体和[Si2O7]双四面体；②我国学者在葡萄石Ca2Al[AlSi3O10](OH)2晶体结构中，发现了“架状层”硅氧骨干，这种骨干由3层[SiO4]四面体组成，中间的一层[SiO4]四面体与4个[SiO4]四面体相连，因此，这种层状骨干带有架状骨干的特点，可视为层状骨干与架状骨干的过渡形式。

3.铝的作用

铝在硅酸盐结构中起着双重作用，一方面它可以呈四配位，代替部分的Si*而进人络阴离子，从而形成所谓的铝硅酸盐，如钠长石Na[AlSi3O8]；另一方面它也可以呈六配位，存在于硅氧骨干之外，起着像Mg2+、Fe2+等一般阳离子的作用，形成所谓铝的硅酸盐，如高岭石Al4[Si4O10](OH)8；有时Al可以在同一结构中以上述两种形式存在而形成铝的铝硅酸盐，如白云母KAl2[AlSi3O10](OH)2。

铝的这种双重作用与Al3+与O2-的半径比值有关。从鲍林法则可知，阴阳离子半径比决定阳离子的配位数，而=0.419，恰巧近于四配位与六配位分界处的阴阳离子半径比值0.414，所以，Al既可以四配位，也可以六配位。具体形成什么配位形式，就与外因有关。一般来说，在高压低温条件下，易形成六配位，在低压高温条件下，易形成四配位。例如，蓝晶石Al2[SiO4]O(其中的Al3+为六配位)与夕线石Al[AlSiO5](其中一半Al3+为四配位)的转变式为：

蓝晶石         夕线石

[AlO4]四面体中，Al—O价键力或称键强(阳离子电荷/配位数)为3/4，小于Si-O键键强(为4/4)，因此，[AlO4]四面体不如[SiO4]四面体稳定，且体积也大于[SiO4]四面体，所以[AlO4]四面体要靠[SiO4]四面体联结起来才稳定。假定NAl/NSi>1，势必要出现[AlO4]四面体彼此联结的情况，此时，连接两个Al3+的桥氧键强和为3/4+3/4=1.5，根据鲍林第二规则，某离子的键强和等于其电价才是稳定的，1.5偏离氧离子电价(-2)已达25%，超过了稳定化合物键强和偏差容忍极限16%，因此，两个[AlO4]四面体联结的情况是不稳定的，在结构中是不允许存在的(这也称铝回避原理)。因此，在硅氧骨干中NAl/NSi≤1，且在不同的硅氧骨干中[AlO4]四面体存在变化。

4.硅酸盐中的化学键

硅酸盐中含有Si-O-M(骨干外阳离子)键，一般来说，金属离子M比Si离子大，化合价比Si低，因此，M-O键比Si-O键弱。那么，这两个键的性质怎样呢?

一般认为，Si-O键是离子键，符合离子键模型。在离子模型中，大部分硅酸盐结构遵守鲍林离子晶体原理，根据鲍林离子半径，，其比值，处于四面体配位范围0.255~0.414之内，所以Si与O结合时易形成四面体配位。但是，也存在一些情况与离子模型不符，例如，根据离子模型，O2-趋于最紧密堆积，阳离子充填于四面体或八面体空隙，如果阳离子的大小尺寸不合适，它仍可进人O2-间的空隙，但将使O2-的最紧密堆积歪曲变形，变形的结果是使O2-堆积的比体积低于理想的最紧密堆积的比体积(0.0145nm3)，但在某些硅酸盐中，如镁橄榄石、SiO2多种同质多像变体等，阳离子大小是与O2-堆积形成的四面体、八面体空隙适应的，在这些矿物晶体中，照理应该形成最紧密堆积结构，但发现这些矿物晶体的O2-堆积比体积低于理论值，这是因为Si-O键并非纯离子性，而有相当明显的共价性。

在共价模型中，Si-O键是用价键概念描述的。处于基态的硅原子的外层电子构型为2s22p33s1，因此，1个3s和3个2p轨道强烈杂化形成sp3杂化轨道，这4个等价的杂化轨道指向四面体的4个顶角，其中每个sp3杂化轨道与1个氧原子的2p轨道重叠“靠头”形成σ键，即重叠电子密度的极大部分处于Si-O线上的键。除sp3杂化的4个σ键之外，氧原子余留的p轨道与硅原子的d轨道也有一些重叠，形成π键，π键的重叠电子密度绝大部分不在两原子相连的直线上。共价模型与实际情况符合良好，如绝大多数Si是四面体配位的，另外，键角∠O-Si-O比四面体内角理论值109.47°明显要大，大多数O-Si-O键角在140°左右，这被认为是Si-O键的π键特征的反映。

对于M-O键，主要是离子性的，因为在形成[SiO4]四面体时，每个O2-以孤对电子形式提供两个电子占据sp3空轨道，即以O→Si形式形成σ键。但是，在成键时，一个硅原子实际上至多只能提供4个电子，而与之键合的4个氧需要8个电子，氧需要再得到1个电子，所以，[SiO4]四面体是一个带电荷的离子团，其中每个氧还可以再和一个硅(Si4+)形成Si-O键(共价性为主)，也可以和其他易于失去电子的金属离子M形成离子键。

5.Si-O键长、键角及Si-O配位形式

结构分析表明，Si-O键键长为0.157 ~0.172nm，平均值约为0.162nm。在Si-O-M键中，M(骨干以外的阳离子)也吸引氧原子并与硅争夺氧原子，结果使Si-O键减弱，Si-O键变长；在Si-O-Si 键中，由于Si4+电价高，对另一Si4+与O2-的键削弱更明显，因此键长变得更长，在Si-O桥-Si-O端中，Si-O桥键长比Si-O端键长平均约长0.0025nm。

在[SiO4]四面体相互共角顶的联结中，Si-O-Si键角的变化很大。对于具有架状结构的SiO2，来说，在其等轴晶系的变体方石英中，Si-O-Si键角为180°。而在硅酸盐矿物中，目前已发现的最小Si-O-Si键角为114°，存在于羟硅铍石Be4[Si2O7](OH)2的硅氧双四面体之中。Si-O键的离子性愈强，由于Si4+的斥力，则Si-O-Si键角愈大；Si-O键共价性越强，则Si-O-Si键角愈小。

Si-O键长与键角也是相互影响的，一般规律是，较短的键长联系着较大的键角。

Si-O键长与键角也直接影响着Si-O配位。绝大多数的Si-O配位都是四面体[SiO4]，但如果某些金属离子M的M-O键强接近或大于Si-O键强，就会消耗Si-O键上的电子，使Si-O键减弱并拉长，这时就易形成六配位的[SiO6]八面体，如SiP2O7中和硅的有机化合物中，Si就是六配位形式存在的，这是因为碳和磷比硅具有更大的电负性，与氧成键时键强更大所致。此外，高压条件下也易于形成[SiO6]八面体，因为在[SiO6]八面体中的O-O距离为0.25nm ，短于[SiO4]四面体中的0.264nm，导致[SiO6]中O-O斥力大，在低压下是不易稳定存在的，但在高压下能稳定存在。

综上所述，在Si-O键变弱并拉长时，O-O间距变小，有利于形成[SiO6]，八面体，满足这些条件形成[SiO6]八面体就要求特殊的环境，在一般条件下，Si-O配位形式都是[SiO4]四面体。从鲍林键强(在四面体中Si-O键强为4/4，在八面体中Si-O键强为4/6)也可以预测[SiO4]比[SiO6]稳定。

6.离子堆积

在硅酸盐中，由于受硅氧骨干的影响，较难实现氧离子最紧密堆积。具体情况与硅氧骨干形式密切相关。

在岛状骨干中，离子一般能按最紧密方式排列，这是因为孤立的[SiO4]四面体活动度大，能够在结构中自由调动直至氧离子达到或近于达到最紧密堆积，但要求阳离子大小尺寸比较适合于充填到O2-堆积所形成的四面体八面体空隙中，如橄榄石、黄玉等，如果阳离子大小不适合且差得太远，就会破坏O2-的最紧密堆积，但整个结构还是趋于最紧密的，如石榴子石。

在环状、链状、层状骨干中，环与环之间、链与链之间、层与层之间作平行排列，且尽可能排列得最紧，但O2-不是最紧密堆积。

在架状骨干中，[SiO4]四面体彼此共4个角顶相连，不能自由调动，离子或整个结构都不作最紧密堆积。

7.阳离子大小和配位与硅氧骨干的相互关系

一般来说，[SiO4]四面体的体积很稳定，不随外界环境变化而变化，但骨干外阳离子配位多面体的体积随阳离子大小和温压环境变化较大。为了适应这种变化，硅氧骨干往往发生扭转变形，以与骨干外阳离子配位多面体相匹配。

例如，在顽火辉石Mg2[Si2O6]中，阳离子是Mg2+，则八面体链内的两个[MgO6]八面体的长度与两个以角顶相连的[SiO4]四面体的长度相适应，所以硅氧骨干为[SiO4]四面体重复周期为2的[Si2O6]单链；如果阳离子为Ca2+，由于Ca2+比Mg2+大，两个[CaO6]八面体的长度与3个以角顶相连的[SiO4]四面体的长度相当，所以硅氧骨干为[SiO4]四面体重复周期为3的[Si3O9]单链，形成硅灰石Ca3[Si3O9]；而在蔷薇辉石(Mn,Ca)5[Si5O15]中，较小的[MnO6]八面体与较大的[CaO6]八面体结合起来要求[SiO4]四面体重复周期为5的[SiO4]单链与之相适应。

再以具层状硅氧骨干的蛇纹石Mg8[Si4O10](OH)8为例，其结构体现为[MgO2(OH)4]八面体层与[SiO4]四面体层的结合。由于[MgO2(OH)4]八面体层中O(OH)-O(OH)间距较[SiO4]四面体层中O-O间距略小，因此，在叶蛇纹石结构中，为了使[SiO4]四面体骨干层与阳离子八面体层相适应，结构层产生弯曲，八面体层在外圈，四面体层在内圈，并使方向相反的结构层联结起来，形成波浪状。

在具有架状硅氧骨干的硅酸盐中，由于硅氧骨干比较牢固，参加其中的阳离子种类也较少，一般阳离子配位对硅氧骨干不起控制作用。在具有岛状硅氧骨干的硅酸盐中，[SiO4]四面体孤立分布，其结构主要取决于阳离子配位的情况。

8. 类质同像

硅酸盐矿物中类质同像替代发生的难易程度及相互代替的范围与硅氧骨干的形式有关：具岛状硅氧骨干的橄榄石A2[SiO4]，A=Ni2+、Mg2+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Cd2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+，相互代替的离子半径变化范围在0.068(Ni2+) ~0.144nm(Ba2+)，最大差值达0.076nm。

具链状硅氧骨干的普通角闪石A2B5[Si4O11]2(OH)2，A=Ca2+、Na+、K+，B=Mg2+、Fe2+、Fe3+、Al3+。A组分中离子大小变化范围为0.108(Ca2+)~0.146nm(K+)，相差0.038nm；B组分中离子大小变化范围为0.061(Al3+)~0.080nm(Mg2+)，相差0.019nm。

具层状硅氧骨干的云母AB2[AlSi3O10](OH)2，A=K+、Na+，B=Mg2+、Fe2+、Mn2+(或为Li+、Al3+)，B组离子大小变化范围为0.061(Al3+)~0.080nm(Mg2+)，相差0.019nm。

具架状硅氧骨干的斜长石系列成分为Na[AlSi3O8]-Ca[Al2Si2O8]，相互代替的Na+与Ca2+离子半径差值仅为0.004nm。

由以上例子可以看出，不同大小的离子的代替范围在具有岛状硅氧骨干的硅酸盐中最广泛，而在具链、层到架型硅氧骨干的硅酸盐中，离子代替范围逐渐缩小。这说明在不破坏原来晶体结构的前提下，岛状硅氧骨干与阳离子配位多面体之间的调整是最易实现的。

9.附加阴离子及"水"

在硅酸盐结构中，除硅氧骨干之外，还常存在一些附加的阴离子，最常见的有OH-、O2-、F-，有时还可以有Cl-、[CO3]2-、[SO4]2-、[PO4]3-。这些附加阴离子可以用来平衡电价、充填空隙(如方钠石)或与O2-共同形成最紧密堆积(如黄玉)。

这些附加阴离子加入硅酸盐晶体结构中，除了与一定的阳离子的存在有关之外，还与硅酸盐的硅氧骨干的形式有关。一般来说，具双链及层型骨干的硅酸盐最：容易接纳OH，而架状骨干的硅酸盐结构的大空院中也可接纳一些OH-、F-及一些较大的附加阴离子Cl-、[CO3]2-、[SO4]2-等，但岛状和单链骨干的硅酸盐则很难接纳。

各种附加阴离子之间的类质同像也是很常见的，特别是OH-与F-之间，几乎没有限制。但OH-和F-一般不能取代[SiO4]四面体中的O2-。

硅酸盐中除有结构水OH-(即附加阴离子)的形式外，还可以有H2O及H3O+的形式，H3O+只在某些具层状硅氧骨千的硅酸盐中少量存在，且易于转变为H+和H2O。H2O在硅酸盐中大多数呈沸石水或层间水，只有在少数硅酸盐中才以结晶水的形式存在，起着充填空隙或水化阳离子的作用。

形体与物理性质

硅酸盐矿物的晶体形态，取决于硅氧骨干的形式和其他阳离子配位多面体，特别是[AlO6]八面体的连接方式。

具孤立的[SiO4]四面体骨干的硅酸盐在形态上常表现为三向等长，如石榴子石、橄榄石等，但也可表现为柱状，这与骨干外的[AlO6]共棱形成链有关，如红柱石。

具有环状硅氧骨干的硅酸盐晶体常垦柱状习性，柱状晶体往往属六方或三方晶系，柱的延长方向垂直于环状硅氧骨干的平面，如绿柱石、电气石。

具有链状硅氧骨干的硅酸盐晶体常呈柱状或针状晶体，晶体延长的方向平行链状硅氧骨干延长的方向，如辉石、角闪石、硅灰石。

具层状硅氧骨干的硅酸盐晶体呈板状、片状甚至鳞片状，延展方向平行于硅氧骨干层，如云母、葡萄石。

对于具有架状硅氧骨干的硅酸盐，其形态取决于架内化学键的分布情况，如在钠沸石的架状硅氧骨干中存在比较坚强的链，从而形成平行此链的柱状晶体。在长石的架状结构中平行a轴和c轴有比较强的链，因此形成平行a轴或c轴的柱状晶体。

[AlO6]八面体的分布对晶体习性有很大的影响，如蓝晶石的板状晶体是与结构中[AlO6]八面体联结成层有关；红柱石、绿帘石的柱状晶体与结构中[AlO6]八面体链有关。

硅酸盐矿物具共价键及离子键，一般具有共价及离子晶格的特性。矿物一般为透明，玻璃、金刚光泽，浅色或无色。

硅酸盐矿物的解理亦与其硅氧骨干的形式有关。具层状骨干者常平行层面.有极完全解理，如云母、滑石等；具链状骨干者常平行链延长的方向产生解理，如辉石、角闪石等；具架状骨干者，解理取决于架中化学键的分布，如长石有平行a轴的两组解理，是因为长石架状硅氧骨干中有平行a轴的比较坚强的链；具环状骨干的硅酸盐--般解理不好。和晶体形态-样，硅酸盐的解理也取决于阳离子的分布，特别是[AlO6]八面体的联结与解理有明显的关系，如蓝晶石的{100}完全解理就与结构中[AlO6]八面体层有关。

一般说来硅酸盐矿物的硬度是比较高的，与其他类矿物比较，仅次于无水氧化物。但具有层状骨干的硅酸盐硬度却很小，这是由于层间是以分子键(如滑石，硬度为1)或以半径极大的低价阳离子(如云母，硬度为2.5)联系着的缘故。

硅酸盐矿物的相对密度与结构和化学成分有关。一般具孤立[SiO4]四面体骨干的硅酸盐由于结构紧密度大而有较大的相对密度，而具有层状、架状结构的硅酸盐相对密度较小。含水的硅酸盐相对密度较小。

成因及产状

内生、外生和变质作用都可能生成硅酸盐矿物。

在岩浆作用中，随着岩浆分异的发展，硅酸盐矿物结晶有依岛、链、层、架的顺序逐渐由贫硅富铁镁的硅酸盐矿物向富硅贫铁镁的硅酸盐矿物发展的趋势。

在伟晶作用中，除生成长石.石英、云母等一般硅酸盐矿物外，还有半径过小(如Li、Be等)或过大(如Rb，Cs)的离子的硅酸盐和含挥发组分(B、F)的硅酸盐矿物形成。

在热液作用中热液和围岩蚀变都可能有硅酸盐矿物生成。

接触变质和区域变质作用中有大量的硅酸盐矿物形成。

外生作用所形成的硅酸盐也很广泛，它们多为具层状结构的硅酸盐。

主要矿物描述

锆石 （zircon）Zr[SiO4]

[化学组成]常含有Hf、Th、U、TR(过渡元素)等混入物，当其中一些混入物达一定含量时可形成许多变种。如山口石(TR2O310.93%；P2O5，17.7%)、水锆石(含水量一般为3%~10%)、曲晶石(含较高的TR及U，放射性使晶面弯曲而得名)、富铪锆石(HfO2可达24%)等。由于锆石中常含Th、U元素，故测定锆石中Th/U的含量和由它们蜕变而成的几种铅同位素间的比值以及它们与U的比值，可测定锴石及其母岩的绝对年龄。由于Pb元素很难进人锆石晶格，锆石结晶时U与Pb发生强烈分馏，因此锆石是良好的U-Pb同位素定年对象。此外，越来越多的研究表明，锆石环带状增生的现象十分普遍，结合微区定年法可以反映与锆石生长历史相对应的地质演化过程。锆石同时还是很可靠的“压力仓”(pressure vessel)，能够保存来自其母岩或早期变质作用的包裹物。20世纪末开始在一些具有争议性的变质带展开了一系列针对锆石的包裹物检测和微区定年工作，成效显著(Vavra等，1996；Katayama等，2001)。

[晶体结构]四方晶系；；a0=0.662 nm，c0=0.602 nm；Z=4。在结构中，[SiO4]四面体呈孤立状，彼此借助Zr4+相联结；且二者在c轴方向相间排列。Zr4+的配位数为8，呈由立方体特殊畸变而成的[ZrO8]配位多面体。整个结构也可视为由[SiO4]四面体和[ZrO8]多面体联结而成。

[形态]晶体呈四方双锥状、柱状、板状，可依(011)成膝状双晶。

锆石的形态具有标型性，如在碱性岩中，锆石的四方双锥{111}很发育，在酸性花岗岩中，锆石的四方双锥和四方柱{100}、{110}均较发育，晶体外形呈柱状；在基性岩、中性岩或偏基性的花岗岩中，锆石的柱面发育而锥面相对不发育，有时甚至不出现，但有时可出现{311}的复四方双锥。此外利用锆石晶体长宽比、磨圆度也可判断形成条件。

[物理性质]颜色多变，与其成分多变有关；玻璃至金刚光泽，断口油脂光泽；透明至半透明。解理不完全，这也与其结构中键强均匀分布有关；断口不平坦或贝壳状。硬度7.5~8。相对密度4.4-4.8。性脆。当锆石含有较高量的Th，U等放射性元素时，具放射性，常引起非晶质化，与普通锆石相比，透明度下降，可呈不透明；光泽较暗淡；相对密度和硬度降低(H=5)；折射率下降且呈均质体状态。

[成因及产状]锆石是在酸性和碱性岩浆岩中分布广泛的副矿物，在基性和中性岩中亦产出。在伟晶岩中，锆石常与稀有元素矿物等密切共生。在沉积岩、变质岩中亦较常见。

锆石在碱性岩中可富集成矿，如揶威南部霞石正长岩中产出的巨型锆石矿床。此外，由于锆石性质稳定，可富集成砂矿。

[鉴定特征]以其晶形 、大的硬度、金刚光泽为特征。与金红石的区别是硬度较大，无{110}完全解理，无Ti的反应；与锡石的区别是锆石相对密度较小，锡石有Sn之反应。

[主要用途]提取锆和铪的主要矿物原料，色泽绚丽且透明无瑕者，可作宝石原料。

金属锆由于具有耐高温，抗腐蚀，高的机械程度，吸收气体及吸收中子的能力，故金属锆及其锆合金和锆的化合物在工业上及国防尖端技术中应用广泛。

锆石在陶瓷工业中可用作乳浊剂，不仅可起乳浊效果，还能提高釉面硬度、白度、抗磨强度及防止釉面龟裂；此外，借助锆石所含的稀土元素，还可生成氧化铍、氧化铈等，可提高制品的热稳定性、介电性、机械强度等。

橄榄石(olivine) (Mg,Fe)2[SiO4]

[化学组成]成分中除Mg、Fe呈完全类质同像外，还有FeIII、Mn、Ca、Al、Ti、Ni等次要的类质同像代替。

[晶体结构] 斜方晶系；，其中镁橄榄石Mg2[SiO4]；a0=0.475 nm，b0=1.020nm，c0=0.598nm。铁橄榄石Fe2[SiO4]：a0 =0.482nm，b0=1.048nm，c0=0.609nm。Z=4。

橄榄石为单岛状硅酸盐，因此，O2-能实现近似的最紧密堆积。从堆积的角度看，其结构可视为O2-平行于(100)作近似的六方最紧密堆积，Si充填其中1/8的四面体空隙，形成[SiO4]四面体，骨干外阳离子M充填其中1/2的八面体空隙，形成[MO6]八面体。从配位多面体联结方式上看，在平行(100)的每一层配位八面体中，一半为实心的八面体(被M充填)，另一半为空心的八面体(未被M充填).二者均呈锯齿状的链，而在位置上相差b/2；层与层之间实心八面体与空心八面体相对，其邻近层以共用八面体角顶相连，而交替层则以共用[SiO4]四面体的角顶和棱(每一[SiO4]四面体中的6条棱有3条与八面体共用)相连。

橄榄石结构中的M位还可分两类，一半为M1位，处于对称中心，另一半为M2位，处于对称面上。对于橄榄石Mg2[SiO4]-Fe2[SiO4]系列，Mg、Fe进入M1、M2位的有序-无序可作为标型特征。

橄榄石与尖晶石从成分上来看，均属AB2X4型化合物。两者的阳离子也均占据结构中1/8的四面体空隙和1/2的八面体空隙，但两者结构不同，最明显的差异是前者的O2-呈六方最紧密堆积，属斜方晶系；而后者中的O2-呈立方最紧密堆积，属等轴晶系。其次，两者结构中的四面体与八面体的联结方式也有明显差别。著名的晶体化学家贝纳尔(Bernal，1936)首先提出在地幔内足够大的压力条件下，橄榄石型结构可转变成更为紧密的尖晶石型结构，其密度比橄榄石高9%以上。实验也表明，随着压力逐渐增大，橄榄石型结构可转变为似尖晶石型结构，进而转变成尖晶石型结构(式中的负数表示结构转变后体积减小的比例)：

橄榄石     -8%±    似尖晶石   - 29%      尖晶石          方镁石 斯石英

[形态]晶体呈柱状或厚板状，但完好晶形者少见，一般呈不规则他形晶粒状集合体。

[物理性质]镁橄榄石为白色、淡黄色或淡绿色，随成分中Fe2+含量的增高，颜色加深而成深黄色至墨绿色或黑色，一般的橄榄石为橄榄绿色；玻璃光泽；透明至半透明。解理{010}中等；常见贝壳状断口。硬度6.5-7。相对密度随Fe2+含量的增加而增高(3.27-4.37)。

[成因及产状]橄榄石主要产于富Mg贫Si的超基性、基性岩浆岩及夕卡岩、变质岩中。它是地幔岩的主要成分，亦是陨石的主要组成。其中镁橄榄石是镁夕卡岩的重要矿物。一般可认为橄榄石是一种SiO2不饱和矿物，因此产于富Mg贫Si的条件下，且不与石英平衡共生，即：

Mg2[SiO4]+SiO2→Mg2[Si2O6]

不过在夕卡岩中铁橄榄石Fe2[SiO4]可与石英共生。橄榄石受热液作用和风化作用容易蚀变，常见产物是蛇纹石。野外所见橄榄石多已蛇纹石化，成为残晶或假像。

[鉴定特征]以其特有的橄榄绿色、粒状、解理性差.具贝壳状断口为特征，也可根据产状鉴定。

[主要用途]富镁的橄榄石 可作镁质耐火材料；透明、晶粒粗大(8mm以上)者可作宝石原料，如我国张家口碱性玄武岩的深源包体中就有达宝石原料级的橄榄石产出。

石榴子石(garnet)是石榴子石族矿物的统称；因形似石榴籽而得名。

[化学组成]石榴子石族矿物的化学成分通式为A，B[SiO4]，。其中A代表+2价阳离子Mg2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+等及+1价阳离子Y+、K+、Na+等，B代表+3价阳离子Al3+、Fe3+、Cr3+、V3+及+4价阳离子Ti4+、Zr4+等。A类和B类阳离子分别配对可形成一系列石榴子石矿物种，但较常见的主要为以下两个系列，即A类阳离子为较大半径的Ca2+(称钙铁榴石系列)和B类阳离子为较小半径的Mg2+、Fe2+、Mn2+(称铁铝榴石系列)：

铁铝石榴子石系列(即A主要为Mg，Fe，Mn)：(Mg,Fe,Mn)3Al2[SiO4]3

镁铝石榴子石(pyrope)    Mg3Al2[SiO4]3

铁铝石榴子石(almandite)  Fe3Al2[SiO4]3

锰铝石榴子石(spessartite)  Mn3Al2[SiO4]3

钙铁石榴子石系列(即A主要为Ca) ；Ca3(Al,Fe,Cr,V,Zr)2[SiO4]3

钙铝石榴子石(grossularite)  Ca3Al2[SiO4]3

钙铁石榴子石(andradite)    Ca3Fe2[SiO4]3

钙铬石榴子石(uvarovite)    Ca3Cr2[SiO4]3

钙钒石榴子石(goldmanite)   Ca3V2[SiO4]3

钙错石榴子石(kimzeyite)    Ca3Zr2[SiO4]3

A类、B类中及相互间类质同像广泛发育，故自然界中纯端员组分的石榴子石很少见，一般都是若干端员的“混合物”。

[晶体结构] 等轴晶系；；a0=1.146-1.248nm；Z=8。 晶体结构中，孤立的[SiO4]四面体由B类阳离子(Al3+、Fe3+、Cr3+、V3+等)所组成的配位八面体[BO6]联结；其间形成一些较大的可视为畸变立方体的空隙由A类阳离子占据，成畸变的立方体配位多面体[AO8]。

石榴子石的晶体结构较紧密，其中以沿三次轴方向最为紧密，也是化学键最强的方向。但是，石榴子石晶体中，O2-不是作最紧密堆积。因为Ca2+较大，不适于充填到O2-最紧密堆积所形成的四面体、八面体空隙中，而是呈[CaO8]立方配位多面体。

石榴子石晶体结构在高压下可转变，即：

 →压力增加

富Mg石榴子石→尖晶石型+斯石英→钙钛矿型

富Fe石榴子石→钛铁矿型→钙钛矿型

[物理性质]颜色各种各样(表1)，受成分影响(如钙铬石榴子石因含铬而呈鲜绿色)，但没有严格的规律性；玻璃光泽，断口油脂光泽。无解理。硬度6.5~7.5。相对密度3.5-4.2，一般Fe、Mn、Ti含量增加，相对密度增大。有脆性(如薄片中常见石榴子石裂纹发育，是脆性引起)。

[成因及产状]石榴子石在自然界广泛分布于各种地质作用中，各类石榴子石的主要成因产状列于表2。

此外，石榴子石由于性质稳定，在砂矿中分布广泛。

石榴子石当受后期热液蚀变和遭受强烈的风化作用后，可转变成绿泥石、绢云母、褐铁矿等。

石榴子石族矿物中不同矿物种具有不同成因的特征，除与地质环境中不同化学成分有关外，还与A类阳离子大小及所处的八配位的立方体的稳定性有关。从鲍林法则可知，当阴离子大小不变时(在石榴子石中都统一为O2-)，阳离子越大，其配位数(即与之配位的O2-数)越多；当阳离子较小时，为实现高配位数，就必须增加压力。石榴子石中A类阳离子Ca2+、Mn2+、Fe2+、Mg2+等的配位数都为8。这些离子的半径由Ca2+ (0.098nm)、 Mn2+(0.096 nm)、Fe2+(0.092nm)、Mg2+(0.089nm)依次递减。Ca2+呈八配位，需要压力不大，因此钙铝石榴子石、钙铁石榴子石一般于接触变质条件下生成；Mn2+、Fe2+、Mg2+在一般情况下趋向于六配位，当呈八配位时需在压力增高的条件下生成，故锰铝石榴子石在压力稍高的低级区域变质条件下生成，铁铝石榴子石在压力更高的中级区域变质条件下生成，而镁铝石榴子石只能在压力极高的条件下生成，如榴辉岩、金伯利岩中，目前已广泛以它作为标志寻找金刚石。

石榴子石的物理性质亦具标型意义。例如，我国山东含金刚石的金伯利岩中紫色系列镁铝石榴子石，其相对密度大多大于3.75。

[鉴定特征]据其等轴状的特征晶形、油脂光泽、缺乏解理及硬度高而很易认出。但准确鉴定矿物种需进行X射线衍射分析及测定成分、相对密度和折射率等。

[主要用途] 利用其高硬度作研磨材料。晶粒粗大(>8 mm，绿色者可小至3mm)且色泽美丽、透明无瑕者，可作宝石原料。有些激光材料具有石榴子石结构，如钇铝石榴子石Y3Al2[AlO4]3。

红柱石(andalusite) Al[SiO4]O

[化学组成]Al3+可被F3+(≤9.6%)和Mn2+(≤7.7%)所代替。

[晶体结构]斜方晶系；；a0 =0.778nm，b0=0.792 nm，c0=0.557nm；Z=2。晶体结构见前述。

[形态]晶体呈柱状，横断面近正四边形。双晶少见，双晶面(101)。当红柱石在泥岩或碳质泥岩中生长时，俘获部分碳质和黏土物质呈定向排列，使其横断面上呈黑十字形构造。而纵断面上呈与晶体延长方向一致的黑色条纹。当俘获的碳质和黏土矿物在后期被溶解后，在红柱石晶体中央会留下空洞，这种红柱石称为空晶石。有些红柱石呈放射状排列，形似菊花，叫菊花石。

[物理性质]常为灰色、黄色、褐色、玫瑰色、肉红色或深绿色(含锰的变种) ，无色者少见；玻璃光泽。解理平行{110}中等。硬度6.5-7.5。相对密度3.15~3.16。

[成因及产状]红柱石主要为变质成因的矿物。在区域变质作用中产于变质温度和压力较低的条件下，一般见于富铝的泥质片岩中；常与堇青石、石英、白云母、石榴子石、十字石、黑云母及其他一些铝的矿物共生。红柱石亦见于泥质岩石和侵人岩体的接触带，为典型的接触热变质矿物。北京西山菊花沟产的放射状集合体的红柱石(又称菊花石)颇为著名；北京周口店太平山北房山岩体与泥质围岩的接触带上亦见接触变质的红柱石大量产出。

[鉴定特征]常垦灰白色、肉红色，柱状晶形，近于正方形的横截面，平行{110}的两组中等解理。空晶石具独特的碳质包裹物。硝酸钴试验呈Al的反应。

[主要用途]可制造高级耐火材料。还可作雷达天线罩的原料。可应用于陶瓷工业，增加制品的机械强度和耐急冷急热性能。产菊花石的岩石可作装饰石材。色泽好且透明、晶粒粗大者可作宝石原料。具有很好的十字形构造的红柱石可作观赏石。

蓝晶石(kyanite或disthene) Al2[SiO4]O

[化学组成]组分与红柱石相同。但蓝晶石可含Cr3+(≤12.8%)，此外常含有Fe2O3(达1%~2%，有时达7%)及少量CaO、MgO、FeO、TiO2等混人物。

[晶体结构]三斜晶系；；a0=0.710 nm，b0=0.774 nm，c0=0.557nm；α=90°06'，β=101°02'，γ=105°45'；Z=4。晶体结构见前述。

[形态]常沿c轴呈偏平的柱状或片状晶形。双晶常见，双晶面(100)或(121)。有时星放射状集合体。[物理性质]蓝色、青色或白色，亦有灰色、绿色、黄色、粉红色和黑色者；玻璃光泽，解理面上有珍珠光泽。解理{100}完全，{010}中等；{001}有裂开。硬度随方向不同而异：在(100)面上，平行c轴方向为4.5，垂直c轴方向为6，而在(010)和(110)面上垂直c轴方向则为7，因此也叫二硬石。相对密度3.53~3.65。性脆。

[成因及产状]蓝晶石为区域变质作用产物，多由泥质岩变质而成，是结晶片岩中典型的变质矿物。在富铝岩石中在中压区域变质作用下，蓝晶石产于低温部分，而夕线石则在高温部分，此外，蓝晶石还产于某些高压变质带。

[鉴定特征]根据其颜色明显的硬度异向性和主要产于结晶云母片岩中等易于认出。

[主要用途]可制造高级耐火材料及高强度轻质硅铝合金材料。也可以从中提取铝。

黄玉(topaz) Al2[SiO4](F,OH)2

又名黄晶

[化学组成]成分变化大的是F-与OH-的比值，该比值随黄玉的生成条件(产出的温度)从3：1到1：1而异。从伟晶岩→云英岩→热液，黄玉的F-与OH-的比值从大→小。

[晶体结构]斜方晶系；；a0=0.465nm，b0=0.880nm，c0=0.840nm；Z=4。晶体的结构是由O2-、F-、OH-共同作ABCB的四层最紧密堆积(也称“双六方”堆积)，堆积层平行于(010)面。Al3+占据八面体空隙，组成[AlO4(F,OH)2]八面体；Si4+占据四面体空隙，组成的[SiO4]四面体呈孤立状，借助[AlO2(F,OH)2]八面体相联系。

[形态]柱状晶形，常见单形为斜方柱{110}、{120}、{021}；斜方双锥{111}、{221}；平行双面{001}、{010}。柱面常有纵纹。也经常呈不规则粒状、块状集合体。

[物理性质]无色或微带蓝绿色、黄色、乳白色、黄褐色或红黄色等；透明；玻璃光泽。解理平行{001}完全。硬度8。相对密度3.52~3.57。

[成因及产状]黄玉形成于高温并有挥发组分作用的条件下，是典型的气成热液矿物。主要产于花岗伟晶岩云英岩、高温气成热液矿脉中。

[鉴定特征]柱状晶形，横断面为菱形，柱面有纵纹，解理{001}完全，高硬度，以此可与类似的石英区分。

[主要用途]透明色美者可作宝石原料。其他可作研磨材料、精细仪表的轴承等。

十字石( staurolite) FeAl4[SiO4]2O2(OH)2，或写成Fe(OH)2+2A12[SiO4]O，即相当于两个蓝晶石加上氢氧化铁组成。

[化学组成]Fe2+可被Mg2+(≤4%)代替，偶尔亦可被Co2+(≤8.5%).Zn2+(≤7.4%)代替；Al3+可被Fe3+(≤5%)代替。

[晶体结构]斜方晶系；；a0=0.781nm，b0=1.662nm，c0=0.565 nm；Z=2。晶体结构可看成平行(010)面蓝晶石结构层(即蓝晶石结构中[AlO6]八面体链相连形成的平行(100)面的层)与氢氧化铁层交互叠置而成，这就使得蓝晶石的(100)面常依十字石的(010)面形成规则连生。

[形态]晶形呈短柱状。双晶极为特征，常呈穿插双晶；双晶面或沿(031)，两个单体近于直交成十字形；或依(231)，两个单体斜交近60°成斜十字。也有的呈不规则粒状。

[物理性质]深褐、红褐、黄褐色；玻璃光泽，但变化后(或不纯净)常显暗淡无光或如土状。解理{010}中等。硬度7.5。相对密度3.74~3.83。

[成因及产状]主要是区域变质及少数接触变质作用的产物。

[鉴定特征]短柱状，横断面为菱形，特别是双晶形状，深褐、红褐色，硬度大，以此可与红柱石区别。

[主要用途]具矿物学和岩石学的意义。

榍石( sphene或titanite) CaTi[SiO4]O

[化学组成]Ca可被Na、TR、Mn、Sr、Ba代替；Ti可被Al、Fe、Nb、Ta、Th、Sn、Cr代替；O2-可被OH-、F-、Cl-代替。

[晶体结构]单斜晶系；；a0=0.655nm，b0=0.870 nm，c0=0.743nm；β=119°43'；Z=4。结构中Ca2+的配位数为7，是其他矿物中很少见到的。孤立的[SiO4]四面体和[TiO6]八面体和[CaO7]多面体联结，结构中有一种不与Si4+联结的O2-，作为附加阴离子可被OH-、F-或Cl-代替。

[形态]晶体形态多种多样，常见晶形为具有楔形横截面的扁平信封状晶体。

[物理性质]蜜黄色、褐色、绿色、灰色、黑色，成分中含有较多量的MnO时，可呈红色或玫瑰色；条痕无色或白色；透明至半透明；金刚光泽、油脂光泽或树脂光泽。解理{110}中等；具{221}裂开。硬度5~6。相对密度3.29-3.60。

[成因及产状]榍石作为副矿物广泛分布于各种岩浆石中，如见于花岗岩、正长岩。在正长岩质的伟晶岩中可见大晶体产出。

[鉴定特征]以其特有的扁平信封状晶形和楔形的横截面可与其他蜜黄色矿物相区别。

[主要用途]大量时可作钛矿石，亦可作为稀有元素矿床的找矿标志。色泽美丽透明者也用作宝石原料。

绿帘石( epidote) Ca,FeIIIAl2[Si2O7][SiO4]O(OH)

[化学组成]Fe3+在绿帘石分子式中的数目可大于1，称富铁绿帘石。绿帘石与斜黝帘石Ca2AlAl2[Si2O7][SiO4]O(OH)可形成一完全类质同像系列。

[晶体结构]单斜晶系；；a0=0.888~0.898nm，b0=0.561~0.566nm，c0=1.015~1.030nm；β=115°25'~115924'；Z=2。绿帘石的晶体结构为：结构中[AlO5(OH)]八面体以共棱方式联结成沿b轴方向延伸的链，此链又与[FeO6]八面体共棱相连而成折状链；链间通过孤立四面体[SiO4]及双四面体[Si2O7]联结起来，链之间的大空隙由Ca2+充填，呈不规则的八配位的多面体。斜黝帘石与绿帘石的晶体结构的区别是Fe3+所占据的八面体空隙全部由Al3+所取代。

[形态]晶体常呈柱状，延长方向平行b轴。平行b轴晶带上的晶面具有明显的条纹。可依(100)成聚片双品。绿帘石之所以经常出现延长方向平行b轴、|100|较发育之板状晶体，与结构中平行b轴延伸的八面体链及其所构成的平行{100}的链层有关。另外常呈柱状、放射状晶簇状集合体。

[物理性质]灰色、黄色、黄绿色、绿褐色，或近于黑色，颜色随Fe3+含量增加而变深，很少量Mn2+的类质同像替代使颜色显不同程度的粉红色；玻璃光泽；透明。解理{001}完全。硬度6。相对密度3.38-3.49(随Fe含量增加而变大)。

[成因及产状]绿帘石的生成与热液作用(主要相当于中温热液阶段)有关，主要形成绿帘石化，即原来的岩浆岩、变质岩、沉积岩受热液交代后形成的一种围岩蚀变。在伴有动力破碎的后退变质作用中，Ca2+可以从斜长石、辉石和角闪石中析出而形成绿帘石族矿物。在区域变质岩中的绿片岩相中也广泛发育。此外，绿帘石也为基性岩浆岩动力变质的常见矿物。

[鉴定特征]柱状晶形、明显的晶面条纹、平行{001}的一组完全解理、特征的黄绿色可以与相似的橄榄石、角闪石相区别。

[主要用途]具有矿物学和岩石学意义。

绿柱石(beryl) Be3Al2[Si6O18]

[化学组成]有些绿柱石可含Na、K、Li、Cs、Rb等碱金属元素。碱金属含量与交代作用有关。

[晶体结构]六方晶系；；a0=0.921nm，c0=0.917nm；Z=2。

绿柱石晶体结构为[SiO4]四面体组成的六方环垂直c轴平行排列，上下两个环错动25°，由Al3+及Be2+连接；Al3+配位数为6，Be2+配位数为4，均分布在环的外侧，所以在环中心平行c轴有宽惆的孔道，以容纳大半径的离子K+、Na+、Cs+、Rb+以及水分子。

[形态]晶体多呈长柱状，富含碱的晶体则呈短柱状，或沿{0001}发育成板状。柱面上常有平行c轴的条纹，不含碱的比含碱的绿柱石柱面上条纹明显。

[物理性质]纯的绿柱石为无色透明，常见的颜色有绿色、黄绿色、粉红色、深的鲜绿色等，深蓝色的称海蓝宝石，其蓝色由Fe2+引起，碧绿苍翠的称祖母绿，是一种极珍贵的宝石，其颜色由Cr2O3引起，此外，含Cs则呈粉红色，含少量Fe2O3，及Cl则呈黄绿色；玻璃光泽；透明至半透明。解理不完全。硬度7.5~8。相对密度2.6~2.9。

[成因及产状]绿柱石主要产于花岗伟晶岩、云英岩及高温热液矿脉中。我国内蒙古、新疆、东北等地花岗伟晶岩中均产出绿柱石。在未受交代的伟晶岩中，绿柱石成分基本不含碱，常与石英、钾长石、微斜长石、白云母共生。受晚期钠质交代作用形成的绿柱石，成分中含碱，最高可达7.23%，这种绿柱石常与钠长石、锂辉石、石英、白云母等矿物共生。

[鉴定特征]根据晶形和硬度及解理不发育易于识别。

[主要用途]为铍的重要矿石矿物。色泽美丽且透明无瑕者可作高档宝石原料。其中以祖母绿最佳，其加工后的价值不亚于钻石。.

堇青石(cordierite) (Mg,Fe)2Al3[AlSi5O18]

[化学组成]成分中Mg和Fe为完全类质同像代替，但大多数堇青石是富镁的，因为在堇青石晶体结构中，Mg、Fe是四配位的，Mg2+比Fe2+的半径小，进入四面体中更稳定。骨干外的Al3+可被Fe3+代替。另外，成分中常含H2O、K、Na等，它们处在结构中的大孔道中。

[晶体结构]斜方晶系；；a0=1.713~1.707nm，b0= 0.980~0.973nm，c0=0.935-0.929nm；Z=4。与绿柱石同结构，但在六方环中存在Al→Si，因而对称程度下降。值得指出的是，Mg2+、Fe2+般为六配位，但在堇青石中为四配位。

[形态]完好晶体不常出现，有时呈假六方柱晶体。

[物理性质]无色或浅蓝色、浅黄色；玻璃光泽；透明至半透明。解理{010}中等；贝壳状断口。硬度7-7.5。相对密度2.53~2.78。

[成因及产状]是一种典型变质矿物，产于片麻岩、结晶片岩及蚀变火成岩。

[主要用途]堇青石最大的特性是热膨胀系数小，因此广泛应用于陶瓷、玻璃业，提高其抗急冷急热的能力。

电气石(tourmaline) Na(Mg,Fe,Mn,Li,Al)3Al6[Si6O18][BO3]3(OH,F)4，或写成通式：NaR3Al6[Si6O18][BO],(OH,F)。

[化学组成]电气石是一种硼硅酸盐矿物，即除硅氧骨干外，还有[BO3]3-络阴离子。其中Na+可局部被K+和Ca2+代替，OH-可被F-代替，但没有Al3+代替Si4+现象。R位置类质同像广泛，主要有4个端员成分，即：

镁电气石(dravite)：R=Mg；

黑电气石( schorl) ：R=Fe；

锂电气石( elbaite) ：R=Li+Al；

钠锰电气石( tsilaisit) ：R=Mn。

镁电气石-黑电气石之间以及黑电气石-锂电气石之间形成两个完全类质同像系列，镁电气石和锂电气石之间为不完全的类质同像。Fe3+或Cr3+也可以进入R的位置，铬电气石中Cr2O3，可达10.86%。

[晶体结构]三方晶系；；a0=1.584~1.603nm，c0=0.709~0.722nm；Z=3。

电气石晶体结构基本特点为[SiO4]四面体组成复三方环。B配位数为3，组成平面三角形；Mg配位数为6(其中有两个是OH-)，组成八面体，与[BO3]共氧相连。在[SiO4]四面体的复三方环上方的空院中有配位数为9的+1价阳离子Na+分布，之间以[AlO5(OH)]八面体相联结。

[形态]晶体呈柱状，晶体两端晶面不同，因为晶体无对称中心。柱面上常出现纵纹，横断面呈球面三角形，这是因为发育一系列高指数晶面引起的，至于为什么发育一系列高指数晶面，可能与表面能有关，因为，从几何的角度来看三方柱的表面能是比较大的，发育为球面三方柱会降低表面能，但球面三方柱必导致部分高指数晶面的发育。双晶依(101)或(401)发育，但较少见。集合体呈棒状、放射状、束针状，亦呈致密块状或隐晶质块状。

[物理性质]颜色随成分不同而异：富含 Fe的电气石呈黑色，富含Li、Mn、和Cs的电气石呈玫瑰色，亦呈淡蓝色，富含Mg的电气石常呈褐色和黄色，富含Cr的电气石呈深绿色。此外，电气石常具有色带现象，垂直c轴由中心往外形成水平色带，或c轴两端颜色不同。玻璃光泽。无解理；有时可有垂直L'的裂开。硬度7~7.5。相对密度3.03~3.25，随着成分中Fe、Mn含量的增加，相对密度亦随之增大。不仅具有压电性，并且还具有热释电性(因为其单向轴L'是唯一的极轴)。

[成因及产状]电气石成分中富含挥发组分B及H2O，所以多与气成作用有关，多产于花岗伟晶岩及气成热液矿床中。一般黑色电气石形成于较高温度，绿色、粉红色者一般形成于较低温度。早期形成的电气石为长柱状，晚期者为短柱状。此外，变质矿床中亦有电气石产出。

[鉴定特征]以柱状晶形、柱面有纵纹、横断面呈球面三角形、无解理、高硬度为特征。

[主要用途]其压电性可用于无线电工业；其热释电性可用于红外探测、制冷业。色泽鲜艳、清澈透明者可作宝石原料(俗称碧玺)。

顽火辉石(enstatite) Mg2[Si2O6]

[化学组成] (Mg1.00-0.90Fe0.00-0.10)2[Si2O6]，成分中含Al、Ca、Ti、Mn等。

[晶体结构]斜方晶系；；a0=1.822~1.824nm，b0=0.882~0.884nm，c0=0.517~0.519 nm；Z=16。晶体结构见辉石族概述。

Mg2[Si2O6]有4个同质多像变体、：原顽火辉石(稳定于1000~1557℃，1GPa，具Pbcn型结构)、顽火辉石(630~1000℃)、高温单斜顽火辉石(>980℃，具C2/c型结构)、(低温)单斜顽火辉石(<630℃，具P21/c型结构)。

[形态]晶体常呈粒状。有时具(100)简单双晶或聚片双晶，常具出溶片晶构造。

[物理性质]无色、黄色至灰褐色；条痕无色；玻璃光泽。解理{210}完全，夹角87°；具{100}、{001}裂开。硬度5~6，相对密度3.209~3.3。

[成因及产状]为橄榄岩中常见矿物。在玄武岩中富橄榄石包体中及金伯利岩的超基性岩包体中也较常见。此外，在变质岩中为超基性变粒岩的典型矿物。

[鉴定特征]根据颜色、解理及产状鉴定。进一步需做X射线等测试。

[主要用途]仅具矿物学和岩石学意义。

紫苏辉石(hypersthene) (Mg,Fe)2[Si2O6]

[化学组成](Mg0.7-0.5,Fe0.3-0.5)2[Si2O6]。成分中有Al、Ti、Mn、Fe等，还见磁铁矿、磷灰石等包体。

[晶体结构]斜方晶系；a0=1.824~1.839nm，b0=0.884~0.905nm，c0=0.519~0.523nm；Z=16。晶体结构特点见辉石族概述。

紫苏辉石另有2个同质多像变体：高温单斜紫苏辉石(C2/c型结构)和低温单斜紫苏辉石(P21/e型结构)。

[形态]晶体常呈柱状。以平行双面{100}、{010}和斜方柱{210}较发育。出溶片晶构造极为常见。

[物理性质]灰绿色，灰褐色；条痕无色至浅绿、浅灰；玻璃光泽。解理{210}完全，夹角87°。硬度5~6，相对密度3.3-3.87。

[成因及产状]在岩浆岩里，紫苏辉石主要产于基性超基性岩中；在变质岩中，紫苏辉石主要产于角闪岩、变粒岩、片麻岩、麻粒岩中。

[鉴定特征]根据颜色、解理及产状鉴定。进一步需做X射线等测试。

[主要用途]仅具矿物学和岩石学意义。

透辉石(diopside)—钙铁辉石(hedenbergite) CaMg[Si2O6]-CaFe[Si2O6]

透辉石(Di)-钙铁辉石(Hed)为-完全类质同像系列。习惯上，根据两端元组分的物质的量比(%)可划分为4个矿物种：透辉石(Di100~75，Hed0~25)、次透辉石(Di75~50，Hed25~50)、铁次透辉石(Di50~25，Hed50~75)、钙铁辉石(Di25~0，Hed75~100)。

[化学组成]成分中有Na、Al、Cr、Ti、Ni、Mn、Zn、Fe等类质同像替代物和磁铁矿、钛铁矿等机械混入物，成分复杂，可形成许多变种，其中主要的有含Cr较多的铬透辉石或铬次透辉石，为金伯利岩的特征矿物之一。

[晶体结构]单斜晶系；；a0=0.975-0.985nm，b0=0.890~0.902nm，c0=0.525~0.526nm；β=104°44'~105°38'；Z=4。晶胞参数变化与成分相对富Fe、Mg等有关。晶体结构特点见辉石族概述。

[形态]常呈柱状晶体。主要单形有平行双面{100}、{010}及斜方柱{110}、{111}。晶体横断面呈正方形或正八边形。常见依(100)和(001)成简单双晶和聚片双晶。

[物理性质]白色，灰绿、绿至褐绿、暗绿色，黑色；条痕无色至深绿。解理{110}完全，解理夹角87°；具{100} {010}裂开。硬度5.5~6。相对密度3.22~3.56。

该系列矿物的物性变化与成分具有明显的依赖关系。颜色随着Mg2+被Fe3+代替量的增大，由无色逐渐变为暗绿；相对密度亦随Fe3+量的增大而增大。

[成因及产状]在基性和超基性岩中透辉石和次透辉石是主要矿物，其中铬透辉石是金伯利岩中的特征矿物。透辉石-钙铁辉石也是构成接触交代夕卡岩的特征矿物，其中靠近富镁端员的产于镁夕卡岩中，靠近富铁端员的产于钙夕卡岩中。在区域变质的Ca质和Mg质的片岩、辉石角岩相以及高级角闪岩相中也广泛出现。

透辉石亦是硅质白云岩热变质的产物，其反应式为

CaMg[CO3]2+2SiO2→CaMg[Si2O6]+2CO2

[鉴定特征]透辉石以浅的颜色、晶形，钙铁辉石以暗绿至黑绿的颜色，柱状集合体形态以及成因产状为特征。

[主要用途]透辉石可用于陶瓷工业。

普通辉石( augite) Ca(Mg,FeII,FeIII,Ti,Al)[(Si,Al)2O6]

[化学组成]在普通辉石中Al3+代替Si4+数量稍大，多数超过5%，有人认为Al代替Si可达1/8-1/2。此外，还存在Ti4+和Fe3+代替Si4+。

普通辉石次要成分有Ti、Na、Cr、Ni、Mn等。Ti一般含量不高，钛辉石通常含TiO2在3% ~5% ，有的高达8.97%。

[晶体结构]单斜晶系；；Z=4。合成无Al的普通辉石的晶胞参数大约为a0=0.970~0.982nm，b0=0.889~0.903nm，c0=0.524~0.525 nm；β=105°~107°。由于Al代替Si以及六配位Al的存在，明显影响晶胞参数的变化，一般a0、b0随着Al含量的增高而减少，c0、β随着Al含量的增大而增大。结构特点见辉石族概述。

[形态]短柱状晶体。横断面呈正八边形。普通辉石亦垦粒状。依(001)和(100)所成的简单双晶和聚片双晶较常见，有时还依(101)和(122)成简单双晶。

[物理性质]灰褐、褐、绿黑色；条痕无色至浅褐色。解理{110}完全，夹角87°；具{100}、{010}裂开。硬度5.5-6。相对密度3.23 ~3.52。

[成因及产状]常见于各种基性侵入岩、喷出岩及其凝灰岩中，并且可见到很好的晶体。张家口北部汉诺坝玄武岩中普通辉石与橄榄石、斜长石共生。在变质岩和接触交代岩中亦常见到。

普通辉石常被蚀变为韭闪石、绿帘石、绿泥石等矿物。

[鉴定特征]绿黑色、短柱状晶形及其解理等为特征。

[主要用途]仅具矿物学和岩石学意义。

硬玉 (jadeite) NaAl[Si2O4]

[化学组成]一般较纯。

[晶体结构]单斜晶系；；a0=0.942nm，b0=0.856nm，c0=0.522 nm；β=107°57'；Z=4。晶体结构见辉石族概述。

[形态]自形晶体较少见，具两种不同习性的晶体，一种呈柱状平行c轴延长；另一种平行(100)延长呈板状。主要单形有平行双面a{100}、b{010}，斜方柱m{110}，o{111}。具平行(001)和(100)的简单双晶和聚片双晶。最常出现的是粒状或纤维状集合体。

[物理性质]无色、白色，浅绿或苹果绿色；玻璃光泽。{110}解理完全，解理夹角87°；断口不平坦，呈刺状。硬度6.5。相对密度3.24~3.43。坚韧。

[成因及产状]主要产于碱性的变质岩中，是一种典型的变质矿物。

[鉴定特征]致密块状、高硬度和极坚韧，见于碱性变质岩中。

[主要用途]硬玉的细粒状或纤微交织状集合体并参有一些长石类、辉石类矿物，组成一种品质极佳的玉石，叫翡翠(chalchuite)，翡翠的颜色是决定其价值的关键，若为祖母绿和苹果绿，其价值高得惊人，但若为浅绿、黄绿等，价值下降几百倍。

锂辉石(spodumene ) LiAl[Si2O6]

[化学组成]锂辉石化学组成较稳定，可含有稀有元素、稀土元素混人物。

[晶体结构]单斜晶系；，也有资料认为空间群为；a0=0.946nm，b0=0.839nm，c0=0.522nm；β=110°11'；Z=4。晶体结构见辉石族概述。

锂辉石(即a-锂辉石)还有另外两个同质多像变体；β-锂辉石为四方晶系，与凯石英(也称重石英)同结构；y-锂辉石为六方晶系.与β-石英同结构。

[形态]常呈柱状晶体，柱面常具纵纹。有时可见巨大晶体(长达16m)。双晶依(100)生成。集合体呈(100)发育的板柱状、棒状，也可呈致密隐晶块状。

[物理性质]灰白色，烟灰色，灰绿色。翠绿色的俚辉石称为翠绿锂辉石，是成分中含Cr所致，成分中含Mn呈紫色，称紫色锂辉石；玻璃光泽，解理面微显珍珠光泽。{110}解理完全，夹角87°；具{100}、{010}裂开。硬度6.5~7。相对密度3.03-3.23。

[成因及产状]是富Li花岗伟晶岩中的特征矿物。

[鉴定特征]颜色，晶形及其产状。吹管火焰烧之膨胀，并染火焰成浅红色(Li)，与CaF2+KHSO4合熔后，染火焰成鲜红色(Li)。

[主要用途]与锂云母一起用作提取Li的原料。Li用于原子工业、医药、焰火、照相、玻璃、伦琴照相等方面。透明而色泽美丽者可作宝石。

此外，与锂云母、锂霞石一样，具有一股原料所没有的负膨胀性，故可与其他正膨胀性的矿物一起制成高温下膨胀系数接近于零的特殊陶瓷微晶玻璃等，提高制品的抗热冲击性能和机械强度。

霓石(aegirine) NaFe[Si2O6]

[化学组成]通常有NaFeIII-Ca(Mg,FeII)代替，从而形成霓辉石，可将霓辉石看成是霓石与普通辉石的中间产物。

[晶体结构]单斜晶系，；纯霓石a0=0.966 nm，b0=0.878 nm，c0=0.529 nm；β=107°42'；Z=4。

[形态]晶体常呈针状、柱状，单形较多样。

[物理性质]暗绿色；条痕无色；玻璃光泽。解理{110}完全，夹角87°。硬度6，相对密度3.55~3.60。

[成因及产状]是碱性岩浆岩的主要造岩矿物。

[鉴定特征]以绿色、长柱状晶形解理及碱性岩产状等为特征。

[主要用途]仅具矿物学和岩石学意义。

硅灰石(wollastonite) Ca3[Si3O9]

[化学组成]常含类质同像混入物Fe、Mn、Mg等；当达一定量时，可形成铁硅灰石、锰硅灰石等变种。

[晶体结构]三斜晶系；；a0=0.794nm，b0=0.732nm，c0=0.707nm；α=90°18'，β=95°24'，γ=103°24'；Z=2。硅灰石的晶体结构特点为：以3个[SiO4]四面体为一重复单位(可视为一孤立四面体和一双四面体组成)的[Si3O9]单链平行b轴延伸(其中一个四面体的棱平行于链的延伸方向)，链与链平行排列；链间的空隙仅由Ca所充填，形成[CaO6]八面体。[CaO6]八面体共棱联结成平行b轴的链，其中两个共棱相连的[CaO6]八面体的长度刚好等于四面体链的重复单位(约0.72nm)，亦与晶胞参数b0值大致相当。

[形态]晶体常呈沿b轴延长的板状晶体(故以前称为板石)。双晶依(100)或(001)形成。呈片状放射状或纤维状集合体。

[物理性质]白色或带灰和浅红的白色，有少数呈肉红色；玻璃光泽，解理面有时呈现珍珠光泽。解理{100}完全，{001}、{102}中等，(100)∧(001)=74°。硬度4.5~5.5。相对密度2.75~3.10。已知含Mn为0.02%~0.1%的硅灰石能发出强的黄色阴极浅荧光。熔点1540℃。

[成因及产状]是典型的变质矿物，常出现在酸性岩浆岩与碳酸盐岩的接触带，系高温反应的产物。反应式：

3CaCO3+3SiO4→Ca3[Si3O9]+3CO2

合成实验表明，在定压升温或定温降压的条件下，反应由左向右进行；在定温升压条件下反应从右向左进行。此外，硅灰石还见于深变质的钙质结晶片岩、火山喷出物的某些碱性岩里。

[鉴定特征]形态、颜色、共生矿物。与透闪石区别是硅灰石质较软，不似透闪石性脆易折；与夕线石的区别是产状不同，易溶于酸。

[主要用途]硅灰石的许多可贵的、独一无二的性能主要来源于其针状、纤维状形态，如制成“石绒"；加入到陶瓷炉料中，在部分熔融后，未熔的硅灰石针状体形成致密格架，使其原有体积不易发生改变，冷凝过程中，炉料的结晶又会使硅灰石针状体彼此紧紧固结在一起，这样就保持了坯体规格且不易碎裂。此外，制成的半熔瓷具有低瓷化温度、强度增加、收缩减小和吸水膨胀等优点。随着国防工业对磷光体的需要，已开始运用CaSiO3·Mn磷光体代替ZnBe[SiO4]磷光体。