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蓝晶石、红柱石、矽线石:同一种成分,硬度差出两级

一块灰蓝色的板状晶体,顺着长轴能用小刀划出痕,横着划却划不动。同一块矿物上量出两个硬度,不是测错,而是蓝晶石最著名的一条性质。它与红柱石、矽线石成分完全相同,都是 Al2SiO5,判据却各走各路,判断顺序决定结论。

蓝晶石有两条硬度:顺柱 5.5,横柱 7

蓝晶石硬度有方向性:平行晶体延长方向约 5.5,小刀能划动;垂直方向约 7,小刀划不动,还能划伤玻璃。把晶体转 90 度再划一次,结果就变了。两次划痕深浅也不同,横划只留浅印。划的方向要写进记录本。

原因在结构:硅氧四面体链沿一个方向排列,链的方向上键力弱,垂直方向上键力强。硬度差能到 1.5 级,手上试得出来。测的时候必须注明方向,只写硬度 6 是错的,等于把两条性质平均掉了。

红柱石最轻,密度 3.13–3.16 克/立方厘米

红柱石密度 3.13–3.16 克/立方厘米,三者中最轻;蓝晶石 3.53–3.65 克/立方厘米,最重;矽线石 3.23–3.25 克/立方厘米,居中。同样大小的三块标本,重量顺序就是这三组数字。编号后闭眼掂,能排出轻中重三档。

密度差来自堆积的紧密程度。蓝晶石形成于较高压力,原子排得更紧;红柱石形成于低压,结构松一些。压力条件被记进密度里。密度不只用来认矿,也用来读这块岩石经历过什么。

矽线石是针,红柱石是柱,蓝晶石是刀片

矽线石多呈针状、纤维状,集合体像一团乱麻,单根针的直径常在 0.1 毫米以下,肉眼只看到丝绢光泽。它很少长出完整柱面,见到纤维团就该往它身上想。纤维越细,集合体越白,反光成丝绢色。

红柱石是柱状,横断面接近正方形,柱面上常有细纵纹;蓝晶石是刀片状、板状,晶面平整,常呈蓝灰色,解理面反光强。蓝晶石的柱面常有横向裂开,用手一掰就顺着裂。三者摆在一起,形态比颜色可靠。

三者不会稳定共生,产状本身写在围岩里

蓝晶石出现在中压的片岩、片麻岩里,红柱石出现在低压的角岩里,矽线石出现在高温的片麻岩、麻粒岩里。三者不会在同一块岩石里稳定共生。拿到标本,围岩的颜色和粒度往往已经说明一半。

红柱石有个变种叫空晶石,柱体中心包着炭质,横断面上黑色包裹体排成十字。这个十字在角岩里很常见,大小随柱体粗细变化。见到它基本可以定案,不必再测硬度。

关键数据

下列数值取自主流矿物学手册,三个端元成分相同,物理性质却分得很开。测试前先确认标本没有蚀变,绢云母化会同时拉低硬度与密度。端元之间还有过渡成分,测值常落在区间中部。

  • 蓝晶石硬度 5.5(平行延长方向)与 7(垂直方向)。
  • 蓝晶石密度 3.53–3.65 克/立方厘米。
  • 红柱石硬度 6.5–7.5,密度 3.13–3.16 克/立方厘米。
  • 矽线石硬度 6.5–7.5,密度 3.23–3.25 克/立方厘米。
  • 蓝晶石解理 {100} 完全,{010} 清楚。
  • 红柱石解理 {110} 清楚,柱面近直角相交。

边界

细粒集合体测不出方向性。蓝晶石颗粒小于 1 毫米时,单晶体挑不出来,两个方向的硬度都测不到,二硬性这条最硬的判据反而失效。镜下靠光性和折射率,还能把它与其他铝硅酸盐分开。

蚀变会抹掉差别。三种矿物都容易变成绢云母、白云母,硬度和密度一起下降,测值落进同一区间。本文判断,标本上出现丝绢光泽的鳞片时,先按蚀变岩处理,记录里写清蚀变程度。

参考文献

  • 王濮, 潘兆橹, 翁玲宝.《系统矿物学》上册. 地质出版社, 1982. —— 蓝晶石、红柱石、矽线石条目。
  • Deer W A, Howie R A, Zussman J. An Introduction to the Rock-Forming Minerals. 3rd ed. Mineralogical Society, 2013. —— Al2SiO5 三相。
  • 潘兆橹.《结晶学及矿物学》. 地质出版社, 1994. —— 硬度方向性与解理。
  • 《中国大百科全书·地质学》. 中国大百科全书出版社, 1993. —— 空晶石、角岩条目。
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文章名称:蓝晶石、红柱石、矽线石:同一种成分,硬度差出两级
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