二八面体绿泥石亚族矿物

出处：按学科分类—自然科学总论 北京出版社《现代科技综述大辞典上》第611页（3605字）

绿泥石矿物为2∶1型层状硅酸盐，其结构中有两个八面体片。

一片在2∶1层中，另一片在2∶1层之间，称层间八面体片或层间片，故早期的文献多将绿泥石称为2∶1∶1或2∶2型，也称TOTO型。绿泥石结构中，各层、片之间产生位移的方式很多，造成多种规则和无序的排列型式。Bailey和Brown(1962)曾导出12种规则的多型，分为Ⅰ a、Ⅰ b、Ⅱ a、Ⅱ b 4种基本类型。Ⅰ型指两种八面体片的倾斜方向一致，Ⅱ型指不一致。

a指层间八面体片的阳离子与下面2∶1层中四面体阳离子在投影图上重叠，b指不重叠。这些多型还可以互相组合形成多种无序和部分无序的堆垛。

在自然界，大多数绿泥石为Ⅱ b型，其次为Ⅰ b，并广泛出现无序堆垛的矿物。从化学成分上看，绿泥石的四面体中存在Al³⁺代Si⁴⁺，八面体阳离子更有着广泛的类质同象代替，因此，形成了众多的矿物种和变种。按照晶体化学特征，考虑到不同位置的八面体性质，国际粘土研究协会(AIPEA)命名委员会的意见(1966)，将三八－三八(前一个“三八”代表2∶1层中八面体性质，后一个代表层间八面体片性质)到三八－二八(或二八－三八)面体的绿泥石总称为三八面体绿泥石亚族，而将二八－二八到二八－三八(三八－二八)面体的绿泥石总称为二八面体绿泥石亚族。二八面体绿泥石亚族的矿物，八面体离子主要是Mg²⁺和Fe²⁺，是自然界中最常见的，也是目前研究得比较详细的镁质、铁质和铁镁质绿泥石。二八面体亚族的绿泥石、八面体离子主要是Al³⁺，常以隐晶质粘粒级矿物出现。1967年，Eggleston和Bailey对二八面体绿泥石的结构特征进行了初步概括。

Bailey和Lister(1989)对已知的该种矿物结构、成分和X射线鉴定做了较全面的总结。他们指出，到目前为止，已确定了三种结晶好的二八面体绿泥石－锂绿泥石、须藤绿泥石和顿绿泥石。其中锂绿泥石和须藤绿泥石是二八－三八面体的，顿绿泥石是二八－二八面体的。

尚未发现具三八面体2∶1层和二八面体层间片的绿泥石。

这些矿物种与三八面体绿泥石的区别是：成分上富铝，d₍₀₆₀₎值小(1．49～1．51×10^－10m)，d₍₀₀₁₎值稍小14．2≤14．2×10^－10m)以及较强的4．70×10^－10m的(003)反射。这3种矿物之间，单用XRD数据区分是困难的。

锂绿泥石的报道较多，1961年Norrish用一维电子密度图确定它是一种二八一三八面体的绿泥石。已知产状多为伟晶岩的热液脉中含锂矿物的蚀变产物，亦有产于蚀变的铝土矿中。其理想组成为Al₂(Si₃Al)O₁₆(OH)₂·(Al₂Li)(OH)₆。结构式的前半部分表示2∶1层的构成，其八面体阳离子为Al，是二八面体型，四面体中A1代替Si引起阳离子不足，产生负电荷；结构式的后半部分分为层间八面体片的构成，阳离子为Al和Li，为三八面体型，由于阳离子过剩产生正电荷，与2∶1层的负电荷平衡。锂绿泥石与须藤绿泥石和顿绿泥石的区别是含数量较多的锂。自然界产出的锂绿泥石一般含3%～4%的Li₂O，每个结构式的Li为0．8～1．4原子，主要集中于层间片。

四面体Si的数目是4．0个位置中约有3．0个，少数样品的四面体A1被少量B或Be取代，F有时取代少量的OH。Cerny(1970)修正过的13个锂绿泥石的结构式中，每6个八面体离子的占位总数在4．8～5．3之间、但如果把化学分析中的少量Ca+Na+K做为杂质处理(据Peacor等，1988)，则占位总数需有小的修正。已知的锂绿泥石样品多数结晶不太好，为单斜的二斜结构，绝大多数为Ⅰa多型，其层间片位置受长氢键的控制。已知有数种多型变体。

Vrublevskaja等(1975)报道了产于中亚变质铝土矿中的锂绿泥石，其结构为Ⅰa－6型规则的一层三斜结构。Lister(1966)发现，一种产于含锂伟晶岩中的锂绿泥中显示出两层单斜的“S”结构，而英属哥伦比亚、美国的阿肯色等地一些结晶好的矿物具有两层单斜的“γ”和“q”的结构。

Bailey(1975)指出，一种产于“NorthLittle Rock”的晶体，层间八面体片的锂有序，它位于上下两个2∶1层的四面体阳离子之间的直线上，达到了最佳的局部电荷平衡。Cerny等(1971)和Bailey等(1989)先后确定了产于捷克和美国缅因州伟晶岩中具Ⅱ b多型的锂绿泥石。

须藤绿泥石的命名有一些变化，1954年须藤俊男等在日本发现了一种绿泥石／蒙皂石的规则混层矿物，其中的绿泥石层为二八面体的Al－Mg绿泥石。后来，Engethardt等(1962)就把二八面体的绿泥石命名为须藤石。

60年代，随着对二八面体绿泥石及其混层矿物的进一步研究与发现，Bailey等(1967)建议，把须藤绿泥石做为具有二八面体的2∶1层和三八面体层间片的绿泥石之专有名称，并为国际粘土研究会所认可。须藤绿泥石的产状比较多样，在热液蚀变带、沉积岩、土壤、裂隙脉和低级变质岩中均有发现。

其理想成分为Al₂(Si₃Al)O₁₆(OH)₂·(Mg₂Al)(OH)₆。与锂绿泥石和顿绿泥石不同的是，它含有相当数量的Mg，主要分布在层间八面体片中。

自然界产出的样品，一般含10～15%左右的MgO。每个结构式中约有0．4～1．1个原子的Al取代四面体的Si；八面体中，Al由2．5～3．4，Mg由1．2～2．5，还有少量的Fe、Mn、Li等。

八面体阳离子占位总数是，每6个位子中有4．5～5．1个。Eggleston和Bailey(1967)、Shirozu和Higashi(1976)对须藤绿泥石进行了详细的结构测定，证实它们均为Ⅱ b结构，2∶1层是二八面体，层间片是三八面体。

用粉末法确定密执安州Tracy矿山的绿泥石矿物为Ⅱ b－2或Ⅱ b－4的一层结构，据弱的k≠3n的一系列反射确定它是规则堆垛。其晶胞参数：α=5．237，b=9．070，c=14．285，α=γ=90°，β=97°02^′。Drits和Lazarenko(1967)以及Lin和Bailay(1985)曾分别用乌拉尔和比利时的须藤石样品进行研究，指出它们具有“S”型2层结构。后者还用一维电子密度图计算出，须藤石具较小的d₍₀₀₁₎值，是由于每个2∶1层中的二八面体较薄造成的。

顿绿泥石最早由Лaaapeнко在原苏联的顿巴斯地区发现(1940)，故定名为Dobassite，其定义是具有两个二八面体片的绿泥石。理想组成为Al₂(Si₃Al)O₁₀(OH)₂Al_2．33(OH)₆，是一种铝的绿泥石。

已知顿绿泥石产出于土壤、沉积岩、热液蚀变带及裂隙脉中。在结晶好的晶体中，四面体Al对Si的取代数是每4个位置0．6～1．3原子，八面体阳离子总数大于4，约4．2～4．5原子。

通常存在少量的Li。

顿绿泥石鉴定为Ⅰa结构多型。

Lazaenko(1967)确定顿巴斯地区的顿绿泥石为具有“γ”及“q”结构的2层构造。Aleksandrova等(1972)精确测定另一个苏联的低锂顿绿泥石为Ⅰ a－2的多型变体，一层结构。

至今还没有可与须藤石和锂绿泥石相比较的精确X射线衍射数据。观测到的d₍₀₆₀₎值在1．49～1．50×10^－10m之间，而前两者一般在1．5～1．51×10^－10m。其中k=3n的反射较强，与Ⅰ a锂绿泥石的位置和强度相似，强的4．269×10^－10m的(021)反射是Ⅰ a－2多型的特征。

有关二八面体绿泥石的红外光谱和差热特征方面的资料不多，特别是红外数据也不很一致。总的看来，二八面体绿泥石的红外光谱在高频区与三八面体种属有较明显的区别。二八面体的主要有3个吸收带：3620～3640cm^－1，3520～3540cm^－1，3350～3400cm^－1，有时出现约3660cm^－1的弱带。

而三八面体的绿泥石主要有两个吸收带：3550～3600cm^－1，3400～3450cm^－1。在950～1050cm^－1范围的Si－O吸收带，富Al绿泥石的振动波数较高，约1000～1020cm^－1，而Fe、Mg质绿泥石约950～990cm^1－。大量热分析资料表明，顿绿泥石和锂绿泥石的DTA曲线上有约550～650℃的大脱羟吸热谷，900℃左右有一明显的相变放热峰；须藤绿泥石的DTA曲线介于铝质的和镁质的绿泥石之间，约650℃有一大吸热谷，＞800℃有一小吸热谷，近900℃有一放热相变峰。

(国家建筑材料工业局地质研究所杨雅秀撰)