电气石

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电气石
铁电气石(又称黑碧玺)
基本资料
类别 环状硅酸盐
化学式 (Ca,K,Na,[])(Al,Fe,Li,Mg,Mn)3(Al,Cr, Fe,V)6
(BO3)3(Si,Al,B)6O18(OH,F)4
晶体对称性 异极性三方晶系
赫尔曼-摩根标记:3m
性质
颜色 黑色、透明、绿、粉红、红、蓝、黄等,或是2~3种颜色。
晶体惯态 十二面体或假八面体
晶系 三方晶系
解理 不明显
断口 不规则/参差、贝状
韧性/脆性 易脆
硬度 7-7.5
光泽 玻璃光泽
条痕 白色
比重 3.06 (+.20 -.06)
密度 2.82–3.32g/cm³
折射率 nω=1.635–1.675, nε=1.610–1.650
双折射 -0.018 to −0.040
参考文献 [1][2]

电气石(英语:tourmaline),俗称碧玺,音译为托玛琳,为含的环状硼硅酸盐矿物,并含有铝、铁、镁、钠、锂或钾元素。在宝石的分类中电气石属于半宝石,并有多种颜色。英文tourmaline由来坦米尔语僧伽罗语的 "Turmali" (තුරමලි) 或 "Thoramalli" (තෝරමල්ලි)这两个字,当时在斯里兰卡电气石被发现用类做为宝石而命名的。早期的斯里兰卡透明高質量的电气石是由荷兰东印度公司带入欧州来满足好奇心和宝石市场,在当时并不认为“铁电气石(黑电气石)”和电气石是同一种矿物。[1][3],由于电气石具有压电效应因此在19世纪就被拿来做为偏振光实验的材料。[4]
在中国,唐代既有碧玺使用记载。唐太宗的传国碧玺即为碧玺制作。清代慈禧为最出名的碧玺喜爱者,其生前已多使用碧玺珠宝,目前台北故宫博物馆藏有其使用碧玺饰品。清代官员,高级官员顶戴花翎也采用碧玺做顶珠。一般认为,碧玺为舶来物品。但碧玺在中国新疆、云南等地有开采记录。目前,全国范围内仅云南怒江发现有碧玺矿洞。怒江碧玺矿物多被兰若碧玺及兰若丽江玺会所收购。[来源请求]

种类[编辑]

常见电气石主要有铁电气石(黑电气石)、镁电气石、锂电气石。

铁电气石[编辑]

铁电气石(黑碧玺),意大利米兰产

铁电气石(英语:schorl)成分含有铁和钠,颜色主要为褐色到黑色,因此又称为黑电气石或黑碧玺,为电气石中最常见的电气石种类,其可能包含所有电气石蕴藏量的95%。最早的铁电气石可以追逤到公元1400年前在德国萨克森州的小村庄茨肖尔劳,当地的人就已经将该类矿物称之为"schorl"或是接近的名称,由于该村庄附近产有锡矿因此连带锡石和铁电气石也在当地被发现,而在1562年铁电气石第一次出现在Johannes Mathesius撰写的文献中,当时使用"schürl"称铁电气石,大概在16世纪德语多用"Schurel", "Schörle", 和 "Schurl",到了18世纪以"Schörl"为主流,而英文的部分18世纪都用"shorl"和"shirl",到19世纪至现代才以"schörl", "schorl"和"iron tourmaline"称铁电气石。[5]

镁电气石[编辑]

褐色镁电气石

镁电气石(英语:dravite)成分含有镁和钠,颜色主要为深黄到到褐色少数绿色,又称褐电气石。 英文名称"dravite"最早来自一位维也纳大学的教授Gustav Tschermak在他的书中描述产于德拉瓦河一处(现在的斯洛文尼亚德拉沃格勒)富含镁(以及钠)的电气石,他以德拉瓦河来命名他所发现的矿物。而当时他所提出的化学式为NaMg3(Al,Mg)6B3Si6O27(OH),与现在所知的镁电气石化学式极为相符。[6]


锂电气石[编辑]

双色锂电气石

锂电气石(英语:elbaite)颜色则从红、蓝、绿到无色,如果同时出现红色和绿色又称西瓜电气石。 英文名称"elbaite"源于意大利厄尔巴岛,当地产的有色和无色的电气石首次被化学验出为含锂的电气石,在1850年开始就已经有化学家在研究电气石所含的元素,直到1914年地质学家弗拉基米尔·维尔纳茨基才以"Elbait"称来自意大利厄尔巴岛发现富含锂、钠、铝的电气石,并将其化学式简化为(Li,Na)HAl6B2Si4O21,到1933年Winchell将化学式改为H8Na2Li3Al3B6Al12Si12O62该化学式可以写成 Na(Li1.5Al1.5)Al6(BO3)3[Si6O18](OH)3(OH)。[7]

电气石矿物群的化学式[编辑]

电气石矿物群的化学式可以说是硅酸盐矿物中最复杂的,由于置换作用英语Multiple isomorphous replacement(固溶体)导致电气石的化学通式变得很广泛,整体的化学通式如下

XY3Z6(T6O18)(BO3)3V3W [8]

其中 X = Ca, Na, K, □(空位)

Y = Li, Mg, Fe2+, Mn2+, Zn, Al, Cr3+, V3+, Fe3+, Ti4+, □

Z = Mg, Al, Fe3+, Cr3+, V3+

T = Si, Al, B

B = B, □

V = OH, O

W = OH, F, O

电气石的分类[编辑]

电气石中根据电气石化学通式X的位置可以分成三个群体,碱金属电气石类、钙电气石类、晶格空缺类。 [9] [10]

碱金属电气石类(英语:Alkali Group)中的化学通式X的位置皆为碱金属,例如钠和钾。[9][10]

名称 化学式
镁电气石 NaMg3Al6Si6O18(BO3)3(OH)3OH
铁电气石 NaFe3Al6Si6O18(BO3)3(OH)3OH
铬-镁电气石 NaMg3Cr6Si6O18(BO3)3(OH)3OH
钒-镁电气石 NaMg3V6Si6O18(BO3)3(OH)3OH
氟-镁电气石 NaMg3Al6Si6O18(BO3)3(OH)3F
氟-铁电气石 NaFe3Al6Si6O18(BO3)3(OH)3F
氧钒-镁电气石 NaV3(V4Mg2)Si6O18(BO3)3(OH)3O
钒氧铬-镁电气石 NaV3(Cr4Mg2)Si6O18(BO3)3(OH)3O
锂电气石 Na(Li1.5,Al1.5)Al6Si6O18(BO3)3(OH)3OH
氟-锂电气石 Na(Li1.5,Al1.5)Al6Si6O18(BO3)3(OH)3F
波翁德拉石[11](Povondraite) NaFe3+3(Fe3+4Mg2)Si6O18(BO3)3(OH)3O
铬铝-波翁德拉石 NaCr3(Al4Mg2)Si6O18(BO3)3(OH)3O
氧-镁电气石 Na(Al2Mg)(Al5Mg)Si6O18(BO3)3(OH)3O
氧-铁电气石 Na(Fe2+2Al)Al6Si6O18(BO3)3(OH)3O
氧铬-镁电气石 NaCr3(Mg2Cr4)Si6O18(BO3)3(OH)3O
钒氧-镁电气石 NaV3(Al4Mg2)Si6O18(BO3)3(OH)3O
Darrellhenryite[12] NaLiAl2Al6Si6O18(BO3)3(OH)3O
氟-钠铁电气石[13] NaFe3+3Al6Si6O18(BO3)3O3F
钠铝电气石 NaAl3Al6Si6O18(BO3)3O3OH
丸山电气石(Maruyamaite) K(MgAl2)(Al5Mg)Si6O18(BO3)3(OH)3O

钙电气石类(英语:Calcic Group)中的化学通式X的位置皆为[9][10]

名称 化学式
足立电气石(Adachiite) CaFe2+3Al6(Si5AlO18)(BO3)3(OH)3OH
镁钙电气石(Feruvite) CaFe2+3(MgAl5)Si6O18(BO3)3(OH)3OH
钙镁电气石(Uvite) CaMg3(Al5Mg)Si6O18(BO3)3(OH)3OH
氟-钙镁电气石 CaMg3(Al5Mg)Si6O18(BO3)3(OH)3F
氟-钙锂电气石 Ca(Li2Al)Al6Si6O18(BO3)3(OH)3F

晶格空缺类(英语:Vacancy Group)又称X-位置空缺类(英语:X-vacancy Group),其在化学通式X的位置出现空缺的情形。[9][10]

名称 化学式
福伊特石(Foitite)[11][14] □(Fe2+2Al)Al6Si6O18(BO3)3(OH)3OH
罗氏电气石(Rossmanite)[15] □(LiAl2)Al6Si6O18(BO3)3(OH)3OH
镁-福伊特石 □(Mg2Al)Al6Si6O18(BO3)3(OH)3OH

不在三个分类之中

名称 化学式
Luinaite-(OH)[12] (Na,□)(Fe2+,Mg)3Al6Si6O18(BO3)3(OH)3OH

物理性质[编辑]

晶体结构与晶癖[编辑]

电气石主要是由六个硅氧四面体组成的环状硅酸盐矿物属于三方晶系,因此晶体会呈现棱柱形或是柱状晶体,其横截面通常为呈现边为有弧度的三角形。

六个硅氧四面体组成的环状硅酸盐

颜色[编辑]

电气石有多种颜色,在富含铁的电气石通常为黑色至深褐色;富含镁的电气石颜色则由褐到黄;富含锂的电气石则有多变的颜色,如蓝、绿、红、黄、粉红等等,甚至有更稀有的无色,而具有两色到多种颜色的晶体也很常见,其反映了在结晶过程当中液体内部化学成分的变化。另外具有双色或多色电气石的两端为粉色或绿色,该种锂电气石又可称为西瓜电气石。

当电气石暴露辐射之下,其颜色呈现粉红色,其原因是在于当电气石暴露在自然伽玛射线的环境底下Mn3+离子变多使其成现粉红和红色。另外电气石可使用辐射来提高其成色,这些电气石的价值比起完全天然的,其价值会大大下降。[16]

产地[编辑]

电气石的产地有许多地方,在巴西和非洲电气石被大量有大量开采做为宝石和矿物标本,而在斯里兰卡透过掏金的方式采集的电气石也适合做为宝石。除了巴西之外在坦桑尼亚尼日肯亚马达加斯加莫桑比克纳米比亚阿富汗巴基斯坦斯里兰卡马拉维等地,都有在开采电气石。 [17]

美国[编辑]

在美国的电气石最早于1822年在加利福尼亚州圣地牙哥郡被发现,刚开始被发现的电气石晶体并没有那么清澈,在1890年才有文献纪载,当时查尔斯·罗素奥克特英语Charles Russell Orcutt圣地牙哥郡Pala英语Pala, California发现了粉红色的电气石并记录下来,尔后当地成为了Stewart Mine矿区,到了1900年代早期圣地牙哥郡产区开始大量开采电气石做为宝石并成为世界最大的产区,当地所产的电气石为绿色到粉红色的双色电气石。由于清朝慈禧太后非常喜欢粉红色的电气石,因此当时她从圣地牙哥郡Himalaya Mine矿区买了大量的宝石和雕饰,而在当地印地安原住民把电气石作为陪葬品已有很长一段时间了。 [18] [19]

巴西[编辑]

在巴西几乎可以找到各色的电气石,尤其是在米纳斯吉拉斯州巴伊亚州,另外在帕拉伊巴州所产的含铜锂电气石(英语:Cuprian Elbaite)[20]又称帕拉伊巴电气石(英语:Paraiba Tourmaline),由于大量的内含物和含铜的关系,该电气石颜色呈现蓝色到绿色,另外除了帕拉伊巴州外,在该州旁的北里约格朗德州也产大量相同品种的电气石,该地的电气石颜色并没有那么强烈,但是却可以找到很多質量良好的标本。[21]

图集[编辑]

参看[编辑]

参考资料[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 Mindat tourmaline group Accessed September 12, 2005. This website details specifically and clearly how the complicated chemical formula is structured.
  2. ^ Gemological Institute of America, GIA Gem Reference Guide 1995, ISBN 0-87311-019-6
  3. ^ Jiri Erhart, Erwin Kittinger, Jana Prívratská. Fundamentals of Piezoelectric Sensorics: Mechanical, Dielectric, and Thermodynamical Properties of Piezoelectric Materials. Springer. 2010: 4. 
  4. ^ Draper, John William. A Textbook on chemistry. New York: Harper and Brothers. 1861: 93. 
  5. ^ Ertl, A. About the etymology and the type localities of schorl (PDF). Mitteilungen der Österreichischen Mineralogischen Gesellschaft. 2006, 152: 7–16. 
  6. ^ Ertl, A. About the type locality and the nomenclature of dravite (PDF). Mitteilungen der Österreichischen Mineralogischen Gesellschaft. 2007, 153: 265–275. 
  7. ^ Ertl, A. About the nomenclature and the type locality of elbaite: A historical review (PDF). Mitteilungen der Österreichischen Mineralogischen Gesellschaft. 2008, 154: 35–44. 
  8. ^ Hawthorne, F.C. & Henry, D.J. Classification of the minerals of the tourmaline group. European Journal of Mineralogy. 1999, 11 (2): 201–215. doi:10.2138/am.2011.3636. 
  9. ^ 9.0 9.1 9.2 9.3 Darrell J. Henry, Milan Novák, Frank C. Hawthorne, Andreas Ertl, Barbara L. Dutrow, Pavel Uher, and Federico Pezzotta. Nomenclature of the tourmaline-supergroup minerals (PDF). American Mineralogist. 2011, 96: 895–913. doi:10.2138/am.2011.3636. 
  10. ^ 10.0 10.1 10.2 10.3 Frank C. Hawthorne and Dona M. Dirlam. Tourmaline: Tourmaline the Indicator Mineral: From Atomic Arrangement to Viking Navigation. Elements. 2011, 7 (5). doi:10.2113/gselements.7.5.307. 
  11. ^ 11.0 11.1 何明跃. 新英汉矿物种名称. 北京: 地质出版社. 2007. ISBN 9787116052598. 
  12. ^ 12.0 12.1 暂时无中文名称
  13. ^ 又名氟-布格电气石
  14. ^ 又名铁电气石,但是容易和另一种黑色铁电气石(Schorl)混淆
  15. ^ 又名罗斯曼石
  16. ^ Kurt Nassau. Gemstone Enhancement: Heat Irradiation, Impregnation, Dyeing and Other Treatments Which Alter the Appearance of Gemstones and the Detection of Such Treatments. Butterworth-Heinemann. 1984. ISBN 9780408014472. 
  17. ^ Cornelis Klein, Cornelius S. Hurlbut, Jr. Manual of Mineralogy (after James D. Dana) 21st Edition. New York: Wiley. 1999. ISBN 9780471312666. 
  18. ^ Fred Rynerson. Exploring and Mining Gems and Gold in the West. New York: Naturegraph. 1977. ISBN 9780911010602. 
  19. ^ Paul Willard Johnson. Common Gems of San Diego. Gems and Gemology. 1968, 12: 358–371. 
  20. ^ Mindat Cuprian Elbaite Accessed March 6, 201.
  21. ^ Rossman, G.R., Fritsch E., & Shigley J.E. Origin of color in cuprian elbaite from São José de Batalha, Paraíba, Brazil (PDF). American Mineralogist. 1991, 76: 1479–1484. 

外部链接[编辑]