跳转到内容

巴西石

维基百科，自由的百科全书
巴西石
來自典型地區巴西米纳斯吉拉斯州康塞列羅佩納的巴西石
基本資料
類別磷酸鹽礦物
化学式NaAl3(PO4)2(OH)4
鈉、鋁、氫氧根磷酸鹽
IMA記號Bzl[1]
施特龙茨分类8.BK.05
晶体分类Prismatic (2/m)
（同赫尔曼–莫甘记号）
晶体空间群P21/n
晶胞a = 11.229 Å,
b = 10.142 Å,
c = 7.098 Å; β = 97.4°; Z = 4
性質
顏色黃、綠、無色
晶系單斜晶系
解理(010) Distinct to good
断口贝壳状断口
莫氏硬度5.5
光澤玻璃
條痕白
透明性透明至半透明
比重2.98
光學性質Biaxial (+)
折射率nα = 1.602 nβ = 1.609 nγ = 1.621 - 1.623
双折射δ = 0.019 - 0.021
參考文獻[2][3]

巴西石（英語：Brazilianite）是一種磷酸鹽礦物，其名稱源自其原產地巴西。這種礦物通常呈黃綠色，常見於富含磷的伟晶岩中。

巴西石形成於偉晶岩中、聚集成狀晶簇（英语：Druse (geology)）的完美晶體出現。著名的礦藏之一位於巴西米纳斯吉拉斯州康塞列羅佩納的周邊地區。

部分巴西石晶體生長於白雲母片上，閃耀著銀白光澤，嵌入其母岩中。這些晶體呈深綠黃色至橄欖綠，尺寸有時可長達12公分（4.7英吋）、寬8公分（3.1英吋）。

組成

[编辑]

巴西石（化學式 NaAl₃(PO₄)₂(OH)₄）是一種含水鈉磷酸铝鹽礦物，形成於鋰磷石（英语：Amblygonite）-蒙特布拉石（英语：Montebrasite）經交代作用的過程。[4]

鋰磷石（化學式 LiAlPO₄F）在與石英共同作用時，會經歷氫氧根（OH⁻）與氟（F⁻）的交換反應，在高於攝氏480度的條件下轉變為蒙特布拉石（化學式 LiAlPO₄{F,OH} ）。[4]

接著，在低於攝氏450度的環境中，蒙特布拉石會因流失鋰，並發生鈉離子置換反應，形成鈉蒙特布拉石（Natromontebrasite，NaAl(PO₄)(OH)）。[4]

最終，當鈉蒙特布拉石與氟磷灰石（化學式 Ca₅(PO₄)₃F）結合時，即可形成巴西石。[5]

由於巴西石的成因與鋰磷石-蒙特布拉石交代作用有關，且其形成環境常伴隨电气石存在，因此其結構中常含有多種元素，例如磷、鋁、鐵、錳、鋇、鍶、鈣、鎂、鈉、鉀、氟、氯等。[6]

此外，巴西石的化學組成存在多種置換可能性：除了鈉可以被其他陽離子取代外，鋁可被鐵取代，而磷酸根（PO₄³⁻）也可被钒酸根（VO₄³⁻）或砷酸根（AsO₄³⁻）取代。[7]

結構

[编辑]

巴西石的結構由邊緣共用的鋁氧八面體（Al-O 八面體）鏈構成，這些八面體透過磷氧四面体（P-O 四面體）彼此連接，而鈉原子位於這一骨架結構形成的空腔中[8]。

其晶體結構參數為：a ≈ 11.23 Å、b ≈ 10.14 Å、c ≈ 7.10 Å、β ≈ 97.4°、Z = 4。[9]

鋁八面體有兩種不同的配位方式：[8]

  1. trans-AlO₄(OH)₂
  2. trans-AlO₃(OH)₃

巴西石中的兩個磷原子，皆為與四個氧原子配位的四面體構型[8]。鈉原子位於由 P-O 與 Al-O 多面體構成的不規則空腔內，其配位方式為較罕見的七配位（seven-coordination）[8]。

在這個與鈉共用的空腔中還存在一個氫離子（H⁺），由於氫與鈉之間會產生排斥力，使鈉原子偏向空腔的一側，從而與氧原子形成更偏向一側的配位。[8]

Gatehouse 等人在1974年指出，其餘四個氫離子呈鏈狀排列，使結構更為複雜。而 Gatta 等人在2013年提供了明確的氫鍵分布模型，並說明這些氫原子被限制於 OH⁻ 基團中。[6][8]

其中有一個氫原子發生分裂，形成第五個氫。雖然尚不清楚其分裂機制，但已知它會改變整體氫鍵配置。[6]巴西石中四個 OH⁻ 基團的氧原子中，有些作為氫鍵的供體（donor），有些作為受體（acceptor），而其中有一個氧原子同時扮演供體與受體，以容納那個分裂出的氫。[6]

物理特性

[编辑]

巴西石屬於单斜晶系，其点群為 2/m，晶體屬性隸屬於空間群 P2₁/n。[9]

其晶體通常沿 [100]方向延伸，呈現長柱狀或棱柱狀形態[10]。在巴西石中最常見的晶面有[11]：

  • {010}
  • {110}
  • {111}

該礦物具有完美的 {010} 解理面，性質脆弱，呈貝殼狀斷口[7]。其莫氏硬度為5.5，比重在1945年首次測量時為2.94，但往後第二次發現時重新測定為2.98。[10]

巴西石具有玻璃光澤、白色條痕及透明至半透明的外觀。[7]顏色變化範圍從深黃綠色至淡黃色。[6]其加熱至攝氏200度時會開始褪色，至攝氏300度時變為無色。[11]

地質產狀

[编辑]
來自巴西米納斯吉拉斯州的標本。

巴西石通常產於花岗岩偉晶岩中，常見於在偉晶岩的空洞內部，這些空洞中也常見石英、綠柱石與云母。[7]

在不同地區，巴西石呈現不同的結晶習性，常與白雲母共生[6]。以巴西一條已變質的 Corrego Frio 偉晶岩脈為例，其岩脈壁之間為風化的黑云母片岩[7]。

在美國新罕布夏州發現巴西石的偉晶岩，主要由99%钠长石、雲母與石英所構成。巴西石也經常與電氣石、长石共生。[12]

關於偉晶岩中礦物形成的順序，巴西目前尚未確定完整的形成序列[13]；在新罕布什爾州，形成順序為石英 → 巴西石 → 磷灰石 → 白磷石（英语：whitlockite）→ 石英。[10]

在熱液期晚期，含有巴西石的偉晶岩會被低溫的熱液脈穿過，這一階段中磷鋁鋰礦－蒙特布拉石會轉化為巴西石。[4]

其他

[编辑]

巴西石有時會被當作寶石[14]。它屬於一類相對較新，可當作寶石磷酸鹽礦物，與鋰磷石、綠松石與磷灰石同列。[6]

由於外觀相似，巴西石常与鋰磷石、金绿宝石、綠柱石和黄玉混淆。[15]

儘管巴西石在1945年才被正式發表，但其實在1944年時就已被發現，當時它被誤認為金绿宝石，直到後來分析才發現它是一種新礦物。[7]

巴西米纳斯吉拉斯州是該國最大的巴西石生產與出口地。[16]

巴西石質地柔軟且脆弱，且其加熱時會褪色，這使得它在寶石市場上並不普及[7][11]。

參考文獻

[编辑]
  1. ^ Warr, L.N. IMA–CNMNC approved mineral symbols. Mineralogical Magazine. 2021, 85 (3): 291–320. Bibcode:2021MinM...85..291W. S2CID 235729616. doi:10.1180/mgm.2021.43 可免费查阅. 
  2. ^ Brazilianite data on Webmineral
  3. ^ Brazilianite on Mindat.org
  4. ^ 4.0 4.1 4.2 4.3 Baldwin, J.R.; Hill, P. G.; Von Knorring, O.; Oliver, G. J. H. Exotic aluminium phosphates, natromontebrasite, brazilianite, goyazite, gorceixite and crandallite from rare-element pegmatites in Namibia. Mineralogical Magazine. 2000, 64 (6): 1147–1164. Bibcode:2000MinM...64.1147B. ISSN 0026-461X. S2CID 128836092. doi:10.1180/002646100549940. 
  5. ^ Scholz, R.; Karfunkel, J.; Bermanec, V.; Magela, G.; da Costa, A. H. H.; Souza, L. A. C.; Bilal, E. Amblygonite-montebrasite from Divino das Laranjeiras Mendes Pimentel pegmatitic swarm, Minas Gerais, Brasil. II. Mineralogy. Romanian Journal of Mineral Deposits. 2008, 83. 
  6. ^ 6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 Gatta, G.D.; Vignola, P.; Meven, M.; Rinaldi, R. Neutron diffraction in gemology: Single-crystal diffraction study of brazilianite, NaAl3(PO4)2(OH)4. American Mineralogist. 2013, 98 (8–9): 1624–1630. Bibcode:2013AmMin..98.1624G. S2CID 100999379. doi:10.2138/am.2013.4476. （原始内容需要付费订阅存档于June 1, 2020）. 
  7. ^ 7.0 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 Pough, F.H; Henderson, E. P. Brazilianite, a new phosphate mineral. American Mineralogist. 1945, 30. 
  8. ^ 8.0 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 Gatehouse, B.M.; Miskin, B. K. The crystal structure of brazilianite, NaAl3 (PO4)2(OH)4. Acta Crystallographica Section B. 1974, 30 (5): 1311–1317. Bibcode:1974AcCrB..30.1311G. doi:10.1107/s0567740874004730. 
  9. ^ 9.0 9.1 Frost, R.L.; Xi, Y. Molecular structure of the phosphate mineral brazilianite NaAl3(PO4)2(OH)4-A semi-precious jewel (PDF). Journal of Molecular Structure. 2012, 1010: 179–183. Bibcode:2012JMoSt1010..179F. S2CID 91695205. doi:10.1016/j.molstruc.2011.12.003. 
  10. ^ 10.0 10.1 10.2 Frondel, C.; Lindberg, M.L. Second occurrence of brazilianite. American Mineralogist. 1948, 33. 
  11. ^ 11.0 11.1 11.2 Čobić, A.; Zebec, V.; Scholz, R.; Bermanec, V.; de Brito Barreto, S. Crystal morphology and xrd peculiarities of brazilianite from different localities. Natura Croatica. 2011, 20 (1). 
  12. ^ Pecora and Fahey, The Corrego Frio Pegmatite, Minas Gerais: Scorzalite and Souzalite, Two New Phosphate Minerals, (1949) American Mineralogist: 34: 83
  13. ^ Pecora and Fahey, The Corrego Frio Pegmatite, Minas Gerais: Scorzalite and Souzalite, Two New Phosphate Minerals, (1949) American Mineralogist: 34: 83
  14. ^ Oldershaw, Cally. Firefly Guide to Gems. 2009. ISBN 978-1552978146. 
  15. ^ Brazilianite gem. Gemstoneindex.net. [2013-10-21]. （原始内容存档于2013-12-19）. 
  16. ^ De Brito Barreto, S.; Bittar, S. M. B. The gemstone deposits of Brazil: occurrences, production and economic impact. Boletín de la Sociedad Geológica Mexicana. 2010, 62 (1): 123. Bibcode:2010BoSGM..62..123D. doi:10.18268/BSGM2010v62n1a7 可免费查阅. 
检索自“https://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=巴西石&oldid=88140275”