电气石成因矿物学的标型特征研究进展
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电气石一、基本特征电气石俗称碧玺,他是一种成分非常复杂的硼硅盐酸矿物。
因为成为复杂,斌企鹅成分见存在广泛的类质同象,因而电气石颜色变化大。
正因为颜色变化大,电气石可用“绚丽多彩,美不胜收”这八个字形容。
之所以称为电气石,是因为其具有热电性,在加热时,其两端带电荷,可吸引灰尘等小物质。
电气石在结晶学为三方晶系,晶体常呈三方柱或六方柱状,三方住的晶体上面通常显示清晰的条纹,贝壳状断口。
硬度7~7.5密度3.01~3.11折射率1.62~1.65双折射率0.018一轴晶负光性玻璃光泽色散低多色性由强至弱,具体取决于品种。
当电气石汉大量平行纤维或线条状空穴是可显猫眼效应,相应宝石称为电气石猫眼。
二、真假鉴别电气石由于颜色种类广泛,外观上容易与其他宝石相混淆,例如:尖晶石、红宝石、蓝宝石、帕托石、祖母绿和水晶等。
鉴别方法:1)电气石距明显的二色性,有事用肉眼就可以观察到它颜色的变化。
2)双折射率高,因而用放大镜,通过宝石可观察到明显的刻面边棱重影。
3)密度、折射率和双折射率等特征与其他宝石相比,也有较大差别。
三、质量评价电气石属于中低档宝石,在15~20克拉以上求得春节无暇的也不难,因而评价电气石,重量和净度并非是特别重要的因素。
从国际市场来看,宝石级的电气石,最受欢迎的颜色是红、紫红和玫瑰红,价格一般在25~55美元/ct,特级品最高达100美元/ct。
其次是粉红,价格一般在3~35美元/ct,特级品最高达50美元,再次是蓝和紫蓝,价格一般在1~25美元/ct,特级品可达35美元/ct,最次是蓝绿、黄绿等色电气石,价格一般在1~18美元/ct。
具星光效应的电气石,星光完好,颜色、加工款式等搭配适当,其价格可比一般的电气石高。
电气石的地质成因电气石的地质成因相当复杂,常以副矿物(有时为主要矿物)的形式广泛分布于岩浆岩、沉积岩、变质岩和热液矿床中,它的化学性质稳定,十分耐磨、耐蚀,并且各种电气石的成因各不相同,因此电气石的化学成分和性质被广泛用于成岩、成矿环境的灵敏指示剂而备受关注。
电气石的成因分类方法一般有两种:一种是按照原岩不同进行分类;另一种是按照电气石的类质同象来区分。
电气石富含B和H2O,它的成因多与气成作用有关,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。
按照原岩大体可分为四类:岩浆岩型、伟晶岩型、金属矿产型和沉积岩型。
1.1岩浆岩(包括花岗岩化作用形成的岩浆岩)里的电气石岩浆岩型中电气石是常见的副矿物之一,特别是黑电气石主要产于花岗岩、白岗岩、紫苏花岗岩、细晶岩、石英斑岩、石英二长闪长岩、石英闪长玢岩、闪长玢岩、辉长岩、辉绿岩、橄榄岩、金伯利岩、刚玉钙长黑云岩、各类碱性岩等,以及火山岩中的流纹岩类。
电气石的成因与熔体中富含B, F等挥发性组分有关,也与熔体中富含H2O的流体相有关。
同时熔体最后阶段的汽相中富含B, Na, Si,而K和Al已基本耗尽。
因此,岩浆成因的电气石以黑电气石最为常见。
1.2伟晶岩里的电气石电气石是各类伟晶岩里比较常见的矿物,花岗岩浆作用后期的伟晶岩有结晶粗大的电气石晶体,主要是黑电气石-锂电气石系列。
简单伟晶岩中以黑电气石为主,锂电气石、钙锂电气石产于复杂伟晶岩里(这类伟晶岩往往富碱质),如钾长伟晶岩的中央带,与绿柱石、锂云母、铯榴石、铌钽类矿物共生。
镁电气石-黑电气石系列产于夹有镁质大理岩的富Mg 质沉积变质岩系的伟晶岩体里。
我国辽宁变质硼矿床中,电气石产于电气石变粒岩中,主要是黑电气石,与长石、石英、黑云母、石榴子石等共生。
由含硼流体交代富镁大理岩形成的镁质矽卡岩,产出富镁的镁电气石,与金云母、透闪石、斜硅镁石、遂安石、板状硼镁石共生,分布在硼矿体的外部,有时构成矿体顶板。
电气石名称的由来电气石是一种非常特殊的宝石,因其独特的性质和美丽的外表而备受珍视。
但是,很多人并不知道电气石的名称是怎么来的,下面我们就来详细了解一下。
一、电气石的基本概述电气石是一种含有铜和铁元素的硅酸盐矿物,化学式为CuFeSi2O6。
它通常呈现出淡蓝色或淡紫色,有时也会呈现出淡黄色或淡绿色。
电气石具有很高的折射率和双折射率,这使得它在光学领域中得到广泛应用。
二、电气石名称由来1. 原始发现电气石最早是在19世纪初由法国科学家亨利·圣克莱尔发现的。
他在法国南部地区发现了这种美丽而神秘的宝石,并将其命名为“電礦”,即“electricite”。
这个名称源于他对电气石产生静电效应的观察。
2. 英文名称后来,英国科学家詹姆斯·史密斯森(James Smithson)在1824年将电气石带回伦敦,并将其命名为“enargite”。
这个名称源于希腊语单词“enargein”,意思是“显现出来”。
这个名称反映了电气石的独特性质,即它可以通过光学手段显现出来。
3. 中文名称电气石的中文名称则是由中国科学家刘静初提出的。
他在20世纪50年代初期开始研究电气石,最终得出了这种宝石的中文名称——电气石。
这个名称源于电气石能够产生静电效应的特点。
三、总结综上所述,电气石的名称来源于其特殊性质。
无论是法语的“electricite”、英语的“enargite”,还是中文的“电气石”,都反映了这种宝石能够产生静电效应和通过光学手段显现出来的特点。
今天,电气石已经成为一种非常受欢迎和珍视的宝石,在珠宝和光学领域中得到广泛应用。
电气石颜色标型特征刘宏【摘要】电气石是主要存在于花岗伟晶岩中的一类矿物,主要种类有铁电气石、镁电气石、钙镁电气石、锂电气石和锰电气石。
电气石形成条件复杂,造成电气石的成分十分复杂,也导致其颜色多样。
铁电气石-镁电气石-钙镁电气石类质同象系列,主要存在于去硅化花岗伟晶岩中,另外也存在于区域变质岩中。
电气石的颜色与其形成条件及产出岩石类型有很大联系,其能在一定程度上反映花岗伟晶岩的形成过程和物理化学条件,具有很重要的标型意义。
%Tourmaline is a kind of mineral that mainly exists in the granitic pegmatite,which contains black tourmaline, magnesium tourmaline,calcium-magnesium tourmaline,lithium tourmaline and manganese plex formation condition of tourmaline resulted in very complex tourmaline composition,so it leads to its diverse colors.The color of tour-maline with its formation conditions and output of rock types,to a certain extent reflect the pegmatite formation process and physical chemistry conditions.The color of tourmaline has a very important typomorphic peculiarities meaning.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2014(000)004【总页数】4页(P75-77,78)【关键词】电气石;颜色;标型特征【作者】刘宏【作者单位】昆明理工大学国土资源工程学院,云南昆明 650093【正文语种】中文【中图分类】TD872.21 电气石简介电气石(tourmaline,又称碧玺)是一种环状硼硅酸盐矿物,其化学分子式可表示为NaR3Al6B3Si6O27(OH)4。
电气石族矿物学研究的新进展1林善园1,蔡克勤1,2,蔡秀华2,葛文胜1(1.中国地质大学,北京100083;2.中国地质图书馆,北京100083)[中图分类号] P578.953 [文献标识码] A [文章编号] 1007-9386(2004)06-0021-04电气石(Tourmaline)是电气石族矿物的总称,目前矿物学界将不能鉴定到矿物种的电气石族矿物称为电气石。
近30 余年来,矿物学家已新发现属于电气石族的新矿物8种(表1)[1-12]。
电气石族矿物中彩色的宝石级变种称为碧玺,是名贵宝石。
电气石族矿物丰富多姿的晶体形态、独特的晶体结构、复杂多样的化学成分、特殊的物理性质,以及各种电气石几乎可以在各类岩石中产出,有时出现几乎是100%由电气石矿物组成的电气石岩,并构成巨大储量的地质体(矿床)。
电气石是自然界为数不多的兼具压电效应和热电效应的晶体。
1986年日本物理学家久保哲治郎发现电气石微粉具有0.06mA(<1000℃时)的电流值,并能自发辐射4~14μm 的远红外线。
因此,长期以来,电气石作为有利用前景的矿物新材料,受到多个学科领域科学家的重视[13]。
1 电气石族矿物的晶体结构与晶体化学电气石是一种组成成分比较复杂的矿物,以含硼为特征,有三个端员组分:①锂电气石:Na(LiAl)3Al6[Si6O18](BO3)3(OH,F)4,②黑电气石:NaFe3Al6[Si6O18](BO3)3(OH,F)4,③镁电气石:NaMg3Al6[Si6O18](BO3)3(OH,F)4。
20世纪40年代晚期到50年代早期,不同的矿物学家对不同的电气石晶体结构做过分析,其结果略有差别。
例如Ito和Sadanaga(1951)[14]测得巴西的玫瑰色锂电气石的晶胞参数为a0=16.0nm,c0=7.17nm;G.Donnay和M.J.Buerger(1950)[15]测定纽约Dekalb的近于无色镁电气石的a0=15.95nm,c0=7.24nm;德国哈茨山Andreasburg的黑色Fe电气石的a0=16.01nm,c0=7.18nm;Belov, N.V.和Belova,E.N.(1949,1950)[16,17]测得前苏联Moravian产状不清的镁电气石a0=16.00nm,c0=7.24nm。
电气石—一种成矿过程的记录仪约翰 F. 斯拉克和罗伯特 B. 特朗布尔摘要:电气石在多种热液矿床中都有产出,且可用来约束成矿流体的性质和演化。
由于化学组成宽泛,且保留化学和同位素特征,电气石可能是反演一些矿床初始矿化过程的不二选择。
电气石的显微构造研究、化学组成的原位分析、以及与矿化相关的电气石中同位素的变化,为海底、沉积、岩浆,以及变质环境中热液系统的认识,提供了非常有价值的见解。
对电气石中热液记录的解译也为寻找新的矿床,增加勘探项目提供了非常重要的信息。
关键词:电气石,矿床,热液,组成,同位素热液矿床中的电气石电气石是不同构造背景中多种类型热液矿床中的一种常见矿物(图1)。
经认定的两个热液矿床大类:(1)表生过程形成的矿化作用叠加在先前存在的矿脉,角砾,或交代体之上的后生矿床(图2,3,4);和(2)在沉积岩或火山岩围岩沉淀作用过程中形成矿石矿物的同生矿床。
在后生矿床类中有斑岩型铜-钼矿床、赋存在断裂角砾岩中的铜金矿床、和呈脉状产出于花岗岩侵入体中或其附近的钨锡矿床;产于绿片岩和角闪岩相变质岩中的造山型含金石英脉,及在花岗岩侵入体附近的绿片岩和角闪岩相变质岩中的金-石英-硫化物脉;以及多种陆壳背景下的铁氧化物-铜-金矿床(IOCG)。
同生矿床包含喷流沉积型(SEDEX)锌-铅-银矿床和火山块状硫化物(VMS)铜-锌-铅-银-金矿床,这两种均形成与海底(海床)背景(图1)。
这些不同的矿床类型涉及到一个宽泛的化学环境和温压条件,从海洋到下地壳(Hedenquist et al.2005),表明电气石因其宽泛的稳定范围可以出现在这些不同种类的矿床类型中(Dutrow and Henry 2011 本期)。
正如本文我们所探究的,电气石保存构造,化学,及同位素特征的能力可以揭示形成电气石的热液系统的重要细节。
本文不讨论岩浆稀有金属矿床(Li,Cs,Ta)中的电气石和伟晶岩中的电气石宝石品种(见van Hinsberg et al. 2011本期;Pezzotta 和Laurs 2011本期)。
电气石结构一、电气石基本结构介绍电气石又称芦鸭石,是一种具有电气运动效应的自然矿物。
在矿物学中,通常将其分为两个类型:正电气石和负电气石。
其基本结构由层状的硅氧化物和层状的氢氧化物组成,这种结构能够产生自然极化,也是其产生电效应的基础。
二、电气石结构的特点1.自然电效应电气石在某些条件下能产生自然电效应。
正负电气石在温度、湿度、气压等环境因素变化时,会产生电压和电流变化,这种现象被称为电气运动效应。
这种效应被广泛应用在空气湿度计、温度计等领域。
2.稳定的物理性能电气石的稳定性能极高,它的熔点高、耐酸碱腐蚀、硬度较高等特点使得其在工业领域有着广泛的应用,例如电子器件领域的电容器、储能器等。
3.多种颜色的外观特征电气石的外观色彩因不同的杂质元素而有所不同,如氧化铁、锰、钴等元素会让其呈现出蓝色、黑色、黄色等不同颜色,使得其在装饰品领域有一定的应用价值。
三、电气石在工业、科研和装饰品领域的应用1.工业领域在电子器件领域,电气石的稳定性能和电气性能使得其成为电容器等元器件中的一种理想选择材料,被广泛应用于超声波发生器、变压器、日光灯启动器等各种电器设备中。
2.科研领域电气石的电气性能使其成为科研领域中的一个重要研究对象。
如在地球物理学领域,科研人员发现正电气石可用于无线电磁波增强信号的接收和传输领域。
3.装饰品领域在装饰品领域,电气石凭借其多变的颜色,被用于各种饰品和首饰制作。
例如在世界名牌手表、项链、耳环等珠宝首饰中广泛使用。
结论:电气石的基本结构由层状的硅氧化物和层状的氢氧化物组成,其稳定性能和电气性能使得其被广泛应用于电子器件、科研领域和装饰品等领域中。
作为一种重要材料,电气石在各个领域的应用前景也非常广阔。
第二章电气石的矿物学特征我国的电气石资源较丰富,潜在资源量较大,分布较广,全国除上海、天津、重庆、宁夏、江苏、海南及港、澳、台等省市区未见报道有电气石产出外,其余25个省市自治区均发现有电气石产出,特别是西部地区的电气石资源较丰富。
全国已知电气石产地150多处,有80多处具一定规模。
电气石常以副矿物(有时为主要矿物)的形式广泛分布于岩浆岩、沉积岩、变质岩和热液矿床中,它的化学性质稳定。
2.1 我国的电气石按成因可分为三个大的类型(表1)。
[1]具体分类见表1。
表1 我国电气石的成因类型矿产类型亚类实例与岩浆作用有关的电气石岩浆型云南西盟阿莫锡矿、西藏莽总铜矿电英质火山岩伟晶岩型新疆可可托海、黑龙江林口、广西资源、东秦岭、云南高黎贡山及哀牢山、内蒙古狼山地区花岗岩类热液型江西赣南、广西恭城、广西大厂龙箱盖岩体、广西宝坛地区、山东柳家、湖南柿竹园、大义山、内蒙古、广东、云南等地火山-次火山热液型广西贵港龙头山、内蒙莲花山、江西龙眼石热水沉积岩型电气石广西大厂铜坑-长坡锡多金属矿、辽宁凤城-宽甸硫铁矿带、山西中条山铜矿、内蒙古别鲁乌图铜矿、表生风化型电气石新疆沙尔布拉克金矿2.1.1与岩浆作用有关的电气石本类型电气石根据产出围岩的不同又可分为四个亚类,即岩浆型、伟晶岩型、花岗岩浆热液型和火山-次火山热液型。
1、岩浆成因电气石[2、3]。
在云南西盟佤山的佤山电英岩和西藏昌都地区的西藏岩(电英质火山岩)中的电气石即属于这种类型。
佤山电英岩主要由50%-60%的电气石、40%-50%的石英及少量钠长石组成。
电气石属铁镁电气石,结晶较好,以细粒-中粒半自形-自形粒状产出。
西藏岩(电英质火山岩)中电气石和石英含量基本相等,电气石既呈斑晶,又呈球粒、鸡毛掸状、毡状雏晶相对均匀地分布在基质内。
基质中的电气石为隐晶质,只有在显微镜下方可辨认。
含量总体相近,2、伟晶成因电气石[4、5、6、7、8、9]。
伟晶岩中产出的电气石一般晶体较大,晶形完好。
电气石的矿物学特征我国的电气石资源较丰富,潜在资源量较大,分布较广,全国除上海、天津、重庆、宁夏、江苏、海南及港、澳、台等省市区未见报道有电气石产出外,其余25个省市自治区均发现有电气石产出,特别是西部地区的电气石资源较丰富。
全国已知电气石产地150多处,有80多处具一定规模。
电气石常以副矿物(有时为主要矿物)的形式广泛分布于岩浆岩、沉积岩、变质岩和热液矿床中,它的化学性质稳定。
2.1 我国的电气石按成因可分为三个大的类型(表1)。
[1]具体分类见表1。
表1 我国电气石的成因类型矿产类型亚类实例与岩浆作用有关的电气石岩浆型云南西盟阿莫锡矿、西藏莽总铜矿电英质火山岩伟晶岩型新疆可可托海、黑龙江林口、广西资源、东秦岭、云南高黎贡山及哀牢山、内蒙古狼山地区花岗岩类热液型江西赣南、广西恭城、广西大厂龙箱盖岩体、广西宝坛地区、山东柳家、湖南柿竹园、大义山、内蒙古、广东、云南等地火山-次火山热液型广西贵港龙头山、内蒙莲花山、江西龙眼石热水沉积岩型广西大厂铜坑-长坡锡多金属矿、辽宁凤电气石城-宽甸硫铁矿带、山西中条山铜矿、内蒙古别鲁乌图铜矿、表生风化型电新疆沙尔布拉克金矿气石2.1.1与岩浆作用有关的电气石本类型电气石根据产出围岩的不同又可分为四个亚类,即岩浆型、伟晶岩型、花岗岩浆热液型和火山-次火山热液型。
1、岩浆成因电气石[2、3]。
在云南西盟佤山的佤山电英岩和西藏昌都地区的西藏岩(电英质火山岩)中的电气石即属于这种类型。
佤山电英岩主要由50%-60%的电气石、40%-50%的石英及少量钠长石组成。
电气石属铁镁电气石,结晶较好,以细粒-中粒半自形-自形粒状产出。
西藏岩(电英质火山岩)中电气石和石英含量基本相等,电气石既呈斑晶,又呈球粒、鸡毛掸状、毡状雏晶相对均匀地分布在基质内。
基质中的电气石为隐晶质,只有在显微镜下方可辨认。
含量总体相近,2、伟晶成因电气石[4、5、6、7、8、9]。
伟晶岩中产出的电气石一般晶体较大,晶形完好。
电气石研究报告
电气石研究报告
电气石是一种具有特殊光学性质的矿物,其化学成分为硅酸盐,属于
三斜晶系。
电气石的主要特点是具有双折射现象,即光线在经过电气
石时会分裂成两条光线,且两条光线的传播速度和方向不同。
这种特
殊的光学性质使得电气石在光学仪器、通信设备、医疗器械等领域有
着广泛的应用。
电气石的制备方法主要有两种,一种是天然电气石的开采和加工,另
一种是人工合成电气石。
天然电气石的开采主要集中在美国、加拿大、澳大利亚等国家,其中美国的俄勒冈州是世界上最大的电气石产地。
人工合成电气石的方法主要有溶胶-凝胶法、水热法、熔融法等,其中溶胶-凝胶法是目前最常用的一种方法。
电气石的应用领域非常广泛,其中最主要的应用是在光学仪器领域。
电气石可以制成偏光器、波片、光栅等光学元件,用于制造激光器、
光纤通信设备、光学显微镜等高精度光学仪器。
此外,电气石还可以
用于制造医疗器械,如血糖仪、血氧仪等,以及用于制造磁记录材料、电容器等电子元器件。
电气石的研究和应用在我国也有着广泛的发展。
目前,我国已经具备
了一定的电气石开采和加工能力,其中以云南省的电气石产量最大。
此外,我国的电气石研究也取得了一些进展,如在电气石的制备方法、光学性质、应用等方面都有着一定的研究成果。
总之,电气石作为一种具有特殊光学性质的矿物,在光学仪器、通信
设备、医疗器械等领域有着广泛的应用前景。
随着科技的不断进步和
人们对高精度光学仪器的需求不断增加,电气石的研究和应用也将会
得到更加广泛的关注和发展。
电气石结构1. 引言电气石是一种具有特殊光学性质的矿物,其结构和性质在科学和工程领域中具有广泛的应用。
本文将介绍电气石的结构、特性以及相关应用。
2. 电气石的结构电气石是一种由硅酸盐组成的晶体,其化学式为Ca2Al3(SiO4)3(OH),属于正交晶系。
它通常呈现出深红色、橙色或黄色,具有玻璃光泽。
电气石晶体呈柱状或板状,具有完美的解理。
在电气石晶体中,铝离子取代了硅酸盐中的硅离子,形成了不平衡的电荷。
这种不平衡导致了电气石晶体具有特殊的光学性质。
3. 电气石的特性3.1 光学性质由于电荷不平衡,电气石晶体表现出双折射效应。
当光线通过电气石晶体时,会被分为两个方向传播,并产生两个偏振方向。
这种特性使得电气石成为一种重要的光学材料。
3.2 热稳定性电气石具有良好的热稳定性,能够在高温环境下保持其结构和性质。
这使得电气石在高温工艺和炼化过程中有着广泛的应用。
3.3 化学稳定性电气石对酸、碱等化学物质具有较强的稳定性,不易被腐蚀和溶解。
这使得电气石在化学工业中具有重要的应用价值。
4. 电气石的应用4.1 光学器件由于电气石具有双折射效应,它被广泛应用于光学器件中,如偏振片、光纤耦合器、激光器等。
这些器件利用了电气石晶体对光线的特殊处理能力,实现了光信号的调制和控制。
4.2 环境监测由于电气石对温度和压力变化敏感,它可用于制造环境监测设备。
通过测量电气石晶体的双折射效应的变化,可以获得环境参数的精确测量结果。
4.3 电力传输电气石具有良好的热稳定性和化学稳定性,使其成为高温环境下电力传输的理想材料。
电气石可以用于制造高温超导材料和电力传输设备,提高能源利用效率。
4.4 化工工业由于电气石对化学物质具有较强的稳定性,它被广泛应用于化工工业中。
例如,在酸碱反应过程中,可以使用电气石作为催化剂载体,提高反应效率和产物纯度。
5. 结论电气石是一种具有特殊光学性质的矿物,在科学和工程领域中具有广泛的应用。
它的结构、特性和应用使其成为一种重要的功能材料。
电气石成因矿物学的标型特征研究进展
发表时间:2020-01-02T14:58:07.883Z 来源:《基层建设》2019年第27期作者:汪轩辰梁晓姝
[导读] 摘要:电气石又称碧玺,是一种环状硼硅酸盐矿物,电气石的成分十分复杂,导致其颜色多样性。
河北地质大学河北石家庄 050031
摘要:电气石又称碧玺,是一种环状硼硅酸盐矿物,电气石的成分十分复杂,导致其颜色多样性。
因为其颜色丰富多彩,所以重要的宝石材料。
因为电气石拥有各种特殊的性质,所以被国内外学者广泛关注。
目前大家一般对电气石的成分、结构、颜色的方面多有研究。
之前人们由于勘探和技术方面的等能力有限,所以对电气石的研究并没有很广泛,但近年来,国内外学者将电气石的性质广泛应用于环保、保健方面,使电气石展现了良好的发展前景。
文中主要对电气石的形态、颜色等方面进行综述,并指出现存问题及发展趋势。
关键词:电气石;成分;结构;颜色
研究现状:就目前已有资料,可将自然界中电气石的成因归纳为如下几种:①花岗岩成因(包括伟晶岩中的电气石);②与花岗岩有关的热液交代成因;③变质成因;④热水沉积成因;⑤蒸发沉积成因;⑥碎屑沉积成因。
对电气石的研究现状大致从以下几个方面进行讨论:
1、化学成分的研究
目前国际上公认的电气石的通用化学式为XY3Z6B3Si6O27(OH,F)4,X位置由Na、K、Ca、空缺四位占据;Y位由Mg和Fe2+,(Al+ Li)或 Fe3+(还包括Mn,Cr,V和Ti)占据;Z位由Al3+,Fe3+或Cr3+占据,B为三次配位,没有明显替代;Si可有部分Al3+替代。
所以其化学成分非常复杂,通用的电气石族化学分子式为NaR3Al6[Si6O18](BO3)3(OH,F)4。
有人用Y位置上的不同类质同像划分的四个端元组分对其进行分类:镁电气石、黑电气石、锂电气石和钠锰电气石(Y=Mn);有人用X位置上的占位元素对其大致进行划分为三大类:碱性电气石(X位置主要是Na+ K)、钙质电气石、x空位电气石(x位置是空位)然后依据W与Y、Z位置进行进一步的细分。
其中碱性电气石组有11种,钙电气石组4种,空格电气石3种,一共18种电气石矿物种属是目前被国际矿物协会所认同并应用的。
有人还根据化学成分的不同,将电气石分为4类:镁铁锂电气石、钠锰电气石、钙镁电气石、布格电气石。
如果考虑配位多面体上的所有阳离子,则其种类可达29种之多,主要有:铁电气石 NaFe3Al6[Si6O18](BO3)3(OH)4;镁电气石NaMg3Al6[Si6O18](BO3)3(OH)4;钙镁电气石 CaMg4Al5[Si6O18](BO3)3(OH)4;锂电气石 Na(Li,Al)3Al6
[Si6O18](BO3)3(OH,F)4;锰电气石NaMn3Al6[Si6O18](BO3)3(OH)4。
2、晶体结构特征
电气石是呈短柱状、长柱状、针状的单晶体。
其中三方柱{1010}和六方柱{1120}是最长见到的单形,同时可在柱面上见到纵纹,因此晶体的横断面呈三角形。
不同的地质生长环境会形成不同形态和成分的电气石矿物,一般呈平行状、分歧状、放射状团簇。
全世界对电气石的晶体结构从20世纪40年代到50年代一直有火热的研究,大家对结构的研究方法争议很大,直到50年代大部分人都通过测定晶胞参数的手段对电气石的晶体结构进行研究并得到最终比较认同的结构形态。
Belov,N.V(1949),G.Donnay(1950),Ito (1951)的晶胞参数测试法确定晶体结构是比较公认的结构模式,基本上定为:硅氧四面体[SiO4]组成的六联环[Si6O18]12 -(Diet rich R V 等,1985)。
而Mg2 +与O2 -及(OH)- 组成层状的水镁石型结构,3个MgO4(OH)2 配位八面体与六联环相接,二者共用硅氧四面体角顶上的一个O2 -。
3个配位八面体的交点,由(OH)-占据于六联环的中轴线上。
在六联环中轴线处的该(OH)- 的对角处是(OH)-,而(BO3)3 - 三角形与配位八面体层共用一个 O2 -。
电气石晶体结构属于三方晶系,空间群为R3m,三重对称轴为c轴,垂直于c轴无对称轴和对称面,也无对称中心。
电气石是具有单向极轴的异极性矿物,组成电气石六联环的硅氧四面体的顶角氧原子O6 指向同一方向,即电气石的正极。
1969年Barton绘制了电气石矿物网面结构投影图,对电气石的晶体结构进行了形象概括。
3、矿石颜色特征
由于电气石的化学成分和结构形态复杂造成其成分丰富,导致电气石有绚丽多彩的颜色,其中以黑色、黄色、绿色、蓝色、、红色、枚红色为主。
由于电气石的两种致色机理使其呈现各种颜色:
(1)电气石有不同的化学成分使之存在广泛的类质同像现象,金属离子间的置换产生不同各种类质同像,再加上在化学组成上的轻微变化就能呈现处不同的颜色。
例如,富锰的颜色多为红色,富铁的多为黑色,富铬的多为褐黄色。
富含Li的呈玫瑰红色,富含Mg的呈褐色至黄棕色。
(2)电子或离子孔势阱的产生。
K.Krambrock 等用γ射线辐射电气石,形成一个黄色中心,并这个黄色中心进行分析,发这个黄色中心与电气石组成结构中O-孔势阱的产生紧密相连,他们认为O-位于3个八面体所共有的位置,当对它进行加热时,有的离子结构发生变化伴随孔势阱的发生导致颜色的改变。
例如对呈红色的结构中有Mn2+的电气石进行加热,发现其中Mn2+并没有发生改变,铁离子也没有被氧化,结构没有改变,没有发生孔势阱,所以其颜色还是呈现红色。
但是对蓝色电气石进行加热时其中的铁离子发生氧化造成晶体结构发生变化,伴随孔势阱的发生,从而改变其位移产生颜色的改变。
据前人的研究,黑色电气石中含较高 Fe2+,同时也含Mn2+,将其归为铁电气石;褐色、黄棕色电气石是因为Ti3+和Ti4+之间的电荷转移导致,将其划分为镁电气石-钙镁电气石一类中;铁锂电气石的蓝色电气石是由Fe2+和 Fe3+之间的电荷转移形成;绿色电气石是由 Fe2+、Ti4+和Cr3+的作用影响其颜色,归为锂电气石;浅绿、淡绿色的电气石中含有较高的Mn2+,也含有Fe2+和Fe3+所以归为锂电气石;黄绿色、黄色的电气石主要由Fe3+或 Mn2+导致其颜色的形成,也成为锂电气石;红色、紫红色电气石,是由于Mn3+的电子跃迁引起颜色的形成,也成为锂电气石;还有一种是无色透明的电气石,属于锂电气石。
存在问题:
(1)目前对电气石的应用主要利用其天然形成的物理特性,缺乏对电气石人工改性研究。
(2)电气石定年技术的改进。
对电气石的定年一般是用K-Ar和40Ar-39Ar,需要相当高的含K样品,但是符合要求的样品太少,所以需要转变定年技术,或者改变定年样品,再或者从围岩入手。
发展方向:
由于电气石具有辐射红外线、离子吸附和释放方面的特征,所以目前电气石广泛应用于环保保健方面,但之前对这些方面的研究还较缺乏,使人们不能充分对电气石的特征有很好的认识,导致人们被虚假广告和宣传所迷惑。
随着现在生活条件的改善,人们越来越追求身
体和生活质量,所以对保健治疗系列,水处理和生态农业,和工业的涂料油漆装修方面的要求越来越高,所以人们现在经研究方向都转变到这些领域。
参考文献:
[1]林善国,蔡克勤,蔡秀华,等.电气石族矿物学研究的新进展[J].中国非金属矿工业导刊,2005,(1):20-23。