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以配位多面体表示的单斜辉石的晶体结构
图2 以工字梁单元表示的辉石晶体结构

  化学通式为 XYZ2N6晶体属正交(斜方)或单斜晶系的一族单链状结构硅酸盐矿物的总称。式中X和Y分别代表占据晶体结构中M2和 M1位置的阳离子;Z代表占据Z2O6单链内部四面体配位位置的阳离子,它通常是 Si4+,但可有少量Al3+或Fe3+等以类质同象替代的方式存在。

  法国结晶学家和矿物学家 R.-J.阿维首先用 pyro-xene的名称来称呼发现于熔岩中的一种绿色晶体(辉石),从而得名。

目录

晶体结构

  辉石结构(图1)的特征是具有由相邻硅氧四面体共用角顶上的O2-连接的、沿C轴一维无限延伸的 Si2O6单链,而且链内每隔两个硅氧四面体发生一次重复。链与链之间由X和Y阳离子来连接。其中 X阳离子占据顶角相对的两条单链之间的M1八面体配位位置,相邻M1配位八面体彼此共棱,连接成沿C轴无限延伸的带;Y阳离子占据M1八面体带两侧的M2配位位置。当 Y主要是大半径的Na+、Ca2+时,M2表现为八次配位的畸变立方体;如主要以Mn2+、Fe3+、Mg2+或Li+为主时,则M2呈六次配位的畸变八面体。辉石结构在垂直C轴的平面上的投影,常以梯形来代表Si2O6单链,而以两相对梯形间的矩形代表M1八面体带,它们共同组成所谓工字梁单元(图2)。所有各种辉石结构中,工字梁单元的排布形式都是相同的,但Si2O6链和八面体带的具体细节可能不同,从而导致晶体的对称性也不相同。按晶系相应地分为斜方辉石和单斜辉石两个亚族。

矿物种的划分

  按国际矿物学会的《辉石命名法》(1987),辉石族矿物共包括20个矿物种,按成分可分为4个化学组:Ca-Mg-Fe辉石组、Na-Ca辉石组、Na辉石组和其他辉石组。各组内部和相互间绝大多数都存在着广泛的类质同象替代现象。但任一辉石中,X阳离子的半径总是大于或至少是等于Y阳离子半径。

  Ca-Mg-Fe辉石组中斜方辉石的顽辉石和铁辉石,含Ca2Si2O6(Wo)分子很少,基本上是由Mg2Si2O6(En)分子和Fe卂Si2O6(Fs)分子组成的完全类质同象系列。此系列早先按 En由多到少共分为顽辉石、古铜辉石、紫苏辉石、铁紫苏辉石、尤莱辉石和铁辉石6个矿物种;但现只以En50Fs50为界而划分为顽辉石和铁辉石两个矿物种。它们的单斜同质多象变体则称为斜顽辉石和斜铁辉石。含Wo>5%的辉石均属于单斜辉石;但相对贫钙的易变辉石的空间群与斜顽辉石和斜铁辉石相同,与其他大多数单斜辉石不同,在它与普通辉石间实际上存在类质同象混溶的间隙。至于透辉石和钙铁辉石,则是所有辉石中最富钙的矿物种。

  Na辉石组中的主要成员是硬玉和霓石。它们与Ca-Mg-Fe辉石组之间存在着广泛的类质同象替代关系,其中间成员即是Ca-Na辉石组的绿辉石和霓辉石。

  在其他辉石组中,仅有锂辉石(LiAlSi2O6)较为常见。

形态和物理性质

  由Si2O6单链结构所决定,辉石都具有平行柱面的中等解理,解理面相交成87°(图2)。晶体呈横截面为正方形或八边形短柱状晶形。集合体常呈粒状或放射状等。但硬玉几乎总是由很细小晶体紧密交织而成的致密块状集合体,性极坚硬。辉石均呈玻璃光泽。颜色从白色、灰色或浅绿色到绿黑、褐黑以至黑色,主要随含铁量的增高而变深;较为富镁的顽辉石(即早先所称的古铜辉石)特征性地呈古铜色。辉石的摩斯硬度在5~7之间,以硬玉和锂辉石为最高,Ca-Mg-Fe辉石组的成员稍低。辉石的比重也随成分而异,从锂辉石的3.16至铁辉石的4.0左右,主要随铁含量的增高而增大,但常见辉石的比重都介于3.2~3.6之间。

产状

  普通辉石火成岩、尤其是基性岩超基性岩中很常见的一种造岩矿物,在月岩中也很丰富;有时也见于变质岩中。铁辉石在自然界很少产出;但顽辉石则是超基性、基性火成岩中很常见的矿物。较富铁的顽辉石(相当于早先所称的紫苏辉石)也见于深变质的区域变质岩中;富镁的在陨石中也很常见。透辉石和钙铁辉石是典型的夕卡岩矿物;透辉石在一些基性、超基性火成岩和高级区域变质岩中也有产出。霓石和霓辉石主要产于碱性火成岩中,它们在岩石学中常被称为碱性辉石。锂辉石只见于富锂的花岗伟晶岩中,晶体往往很大。美国南达科他州基斯通伟晶岩中的一个锂辉石晶体,大小约为12m×1.2m×0.6m,重将近30吨;中国新疆阿尔泰产出的一个锂辉石巨晶,重达36.2吨。此外,美国加利福尼亚、北卡罗来纳等州和巴西、马达加斯加等地也有著名的锂辉石产地。硬玉只见于变质岩中,它是组成玉的主要矿物成分。缅甸的密支那河流域和中国的西藏、云南等地是硬玉的世界著名产地。

用途

  锂辉石是提炼锂及其化合物的主要矿物,也是高级耐火材料。透明而呈淡紫色或祖母绿色的锂辉石分别称为紫锂辉石和翠铬锂辉石,可作为宝石。硬玉俗称翡翠,是最名贵的玉石。其他辉石一般只具有矿物学和岩石学上的意义。

  参考书目

  W.A.德尔、R.A.豪威尔、J.福斯曼著,谢宇平、李鸿超、贺义兴等译校:《造岩矿物,二卷A,单链硅酸盐》(第二版),地质出版社,北京,1983。(W. A. Deer, R. A. Howie, J.Zussman,Rock-Forming Minerals,V ol.2A,Single-Chain Silicate,2nd Edition,Longman,1978.)

  C.T. Prewitt, ed., Reviews in Mineraloyg,Vol.7, Pyroxenes, MSA, Michigan, 1982.

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