Cơ sở hóa học tinh thể
NXB Đại học quốc gia Hà Nội 2006.
Tr 189 – 290.Từ khoá: Khoáng vật tạo đá, OLIVIN, GRANAT, silicat, nhôm, BIOPYRIBOL,
PYROXEN, MICA, YROPHYLLIT-TALC, khoáng vật set.

Tài liệu trong Thư viện điện tử ĐH Khoa học Tự nhiên có thể được sử dụng cho mục
đích học tập và nghiên cứu cá nhân. Nghiêm cấm mọi hình thức sao chép, in ấn phục
vụ các mục đích khác nếu không được sự chấp thuận của nhà xuất bản và tác giả. Mục lục
Chương 6 HÓA HỌC TINH THỂ CỦA MỘT SỐ KHOÁNG VẬT TẠO ĐÁ 3
6.1. OLIVIN 3
6.1.1 Cấu trúc tinh thể 3
6.1.2 Đặc điểm hoá học 5
6.2. GRANAT 8
6.2.1. Cấu trúc tinh thể 8
6.2.2. Đặc điểm hoá học 9
6.3. NHÓM SILICAT NHÔM Al2SiO5 14
6.3.1. Silimanit AlIVAlVISiO4O 15
6.3.2. Andalusit Al
V
Al
VI
SiO

Al
4
Si
5
O
18
.nH
2
O 19
6.4.3. Tourmalin
(Na,Ca)(Mg,Fe,Mn,Li,Al)3(Al,Mg,Fe3+)6[Si6O18](BO3)(O,OH)3(OH,F) 20
6.5. BIOPYRIBOL 22
6.5.1. Tương quan hóa học tinh thể mica–pyroxen–amphibol 22
6.5.2. Một số khoáng vật biopyribol 25
6.6. PYROXEN 25
6.6.1. Cấu trúc tinh thể 26
6.6.2. Đặc điểm hoá học 30
6.7. AMPHIBOL 34
6.7.1. Cấu trúc tinh thể 35
6.7.2. Đặc điểm hoá học 35
6.8. MICA X2Y4–6Z8O20(OH,F)4 42
6.8.1. Cấu trúc tinh thể 42
6.8.2. Muscovit 47
6.8.3. Phlogopit - biotit 49
6.9. PYROPHYLLIT-TALC 52
6.9.1. Pyrophyllit 53
6.9.2. Talc 53
6.10. KHOÁNG VẬT SÉT 55
6.10.1. Kaolinit 58
6.10.2. Illit 60

forsterit Mg
2
SiO
4
fayalit Fe
2
SiO
4

ễ mạng a = 4,75Å; b = 10,20Å
c = 5,98Å
a = 4,82Å; b = 10,48Å; c = 6,09Å
Z = 4 Z = 4
Nhúm kh. gian Pbnm Pbnm
Định hướng Np = y; Nm = z; Ng = x Np = y; Nm = z; Ng = x
Mặt trục quang (001) (001)
d
hkl
chớnh, Å 4,29 (10); 2,41 (8); 1,498 (7) 2,24 (7); 1,734 (8);
Olivin (Mg,Fe)
2
SiO
4
là nhúm nesosilicat
phổ biến, nhất là trong đá magma nhiệt độ cao.
Nguyên tử oxy trong nesosilicat xếp chặt theo
luật sáu phương …ABABAB… theo hướng
[100]; khiến cho olivin có tỉ trọng và độ cứng
tương đối cao, và có cát khai (010) và (100).
Mặc dầu trong silicat nói chung, việc ion nhôm

diện SiO
4
không trùng hợp nhau, cấu trúc cho thấy chúng hướng đỉnh về hai phía đối nhau dọc
theo [010] và nối với nhau bằng cation trung gian phối trí bát diện. Cấu trúc của olivin chủ yếu
phụ thuộc vào kích thước và hoá trị của cation trung gian này (hình 6.2). Để so sánh có thể
xem cấu trúc spinel (trang 104 và 105). 4
(Mg,Fe)–olivin có dung dịch cứng hoàn toàn giữa Mg
2
SiO
4
(forsterit) và Fe
2
SiO
4

(fayalit). Một dãy đồng hình liên tục tương tự cũng quan sát được trong (Fe,Mn)– olivin. Thành
phần của hầu hết các olivin biểu diễn (hình 6.1) trên hệ CaO–MgO–FeO–H
2
O. Loạt dung
dịch cứng phổ biến nhất của hệ này là Fo–Fa. Tương đối hiếm là olivin thuộc các loạt
monticelit–kirschteinit và fayalit–tephroit Mn
2
SiO
4
.
Sự phân bố của Fe
2+

IV
O
3
→ Mg
VI
2
Si
IV
O
4
+ Si
VI
O
2
enstatit olivin stishovit
Mg
VI
2
Si
IV
O
4
(olivin) → Mg
VI
Si
2
O
4
(spinel)
Năm 1969 người ta đã thấy olivin (ringwoodit) có cấu trúc loại spinel trên mảnh thiên

SiO
4
ở nhiệt
độ 800
o
C và 1200
o
C (theo Akimoto,
S. et al, 1971)
Hình 6.4
Tương quan của khoảng cách mặt mạng d
130
và
thành phần trong dãy đồng hình forsterit–fayalit
Thành phần của olivin biến đổi từ Mg
2
SiO
4
(forsterit) sang Fe
2
SiO
4
(fayalit) có sự trao
đổi liên tục giữa Mg
2+
và Fe
2+
(bảng 6.1 và hình 6.1) trong cấu trúc. Tên các khoáng vật
fayalit và forsterit lần lượt ứng với thành phần Fo0−10 và Fo90−100. Trung gian là các
khoáng vật ferohortonolit Fo10−30, hortonolit Fo30−50, hialosiderit Fo50−70, chrysolit

Số ion tính trên 4 oxy
Si 0,988 0,977 1,003 1,038 0,974 0,997
Al 0,000 0,001 0,000 0,001 - 0,002 6
Ti 0,001 0,007 - 0,000 - 0,000
Fe
3+
- 0.004 - - - -
Mg 1,976 0,602 0,046 0,078 0,098 0,815
Fe
2+
0,040 1,363 1,937 1,112 0,033 0,196
Mn 0,004 0,018 0,008 0,728 1,838 0,010
Ca 0,000 0,000 0,003 0,001 0,083 0,997
∑ (trừ Si)
2,02 2,00 1,99 1,92 2,05 2,02

Thành phần nguyên tố chính ngoài silic
Mg 98,0 30,3 2,3 4,0 5,0 74,9
Fe 2,0 68,7 97,3 58,0 1,7 19,2
Mn 0,0 1,0 0,4 38,0 93,3 0,9
1. Forsterite, serpentine. Douglas Creek. South Irland. New zealand (Cooper, A.F.,1976,
J. Geol. Geophis. New Zealand, 19, 603-23).
2. Hortonolite, ferrodiorite, upper zone a Skaergaard intrusion. East Greenland (Vincent,
E.A.,1964, Amst. Min.,49.805-6).
3. Fayalite, Gunflint Iron Formation. Minnesola- Ontario. USA
(Floran,.R.J. & Papike, J.J., 1978. J. Petr., 19. 215-88).
4. Knebelite, metasomatized limestone. Blue Bell Mine. British Columbia.Canada

41,26 40,68 40,17 40,86 41,54 40,12
FeO 9,10 9,94 13,13 7,93 7,53 13,58
MgO 48,62 48,91 46,55 50,92 50,33 45,68
CaO 0,09 0,08 0,08 0,09 0,06 0,12
NiO 0,28 0,29 0,26 0,32 0,48 0,25
Σ
99,35 99,90 100,19 100,12 99,94 99,75

Số ion tính trên 4 oxy
(do tác giả sách này tính thêm)
Si 1,01 0,99 0,99 0,99 1,00 1,00
Fe 0,18 0,20 0,27 0,16 0,15 0,28
Mg 1,78 1,97 1,72 1,84 I,82 1,70
Ca 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
Ni 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Thành phần (%) các cation chính
(do tác giả sách này tính thêm)
fe # 15,77 16,89 12,00 13,47 13,01 22,92
mg # 84,23 83,11 78,00 86,53 86,99 77,08
# fe : FeO / (FeO + MgO + MnO)
mg: MgO / (FeO + MgO + MnO)
(Mg,Fe)–olivin tạo dãy dung dịch cứng liên tục. Việc một ion bán kính lớn thay thế liên
tục cho một ion bán kính nhỏ có tác dụng làm giảm nhiệt độ nóng chảy. Cation sắt có cùng
hoá trị như magnesi, nhưng kích thước lớn hơn, nên nó có liên kết yếu hơn với oxy. Cùng với
việc nó tham gia ngày càng nhiều vào cấu trúc, dung dịch trung gian lần lượt từ Fo sang Fa có
nhiệt độ nóng chảy ngày càng thấp. Như vậy, hạt olivin đầu tiên tách khỏi thể lỏ
ng (với thành
phần cho trước) giàu Mg hơn so với hạt kết tinh muộn. Ion sắt ngày càng nhiều trong thể lỏng
còn lại. Nhiệt hoà tan của forsterit và fayalit là hàm tuyến tính của thành phần đương lượng

SiO
4
+ 3H
2
O → Mg
3
Si
2
O
5
(OH)
4
+ Mg(OH)
2

forsterit serpentin brucit
3Mg
2
SiO
4
+ 4H
2
O + SiO
2
→ 2Mg
3
Si
2
O
5

và xa hơn, phản ứng serpentin hoá có thể như sau:
6Mg
2
SiO
4
+ Mg
3
Si
4
O
10
(OH)
2
+ 9H
2
O → 5Mg
3
Si
2
O
5
(OH)
4
6.2. GRANAT
Hệ lập phương. Nhóm không gian Ia3d. Z = 8.
d
hkl
chính của pyrop : 2,89 (8); 2,58 (9); 1,598 (9); 1,542 (10); 1,070 (8).
Khó tan trong HF, trừ hydrogrosular.
Khoáng vật nhóm granat rất đặc trưng cho đá biến chất, nhưng cũng bắt gặp trong một số

Spesartin Mn
3
Al
2
Si
3
O
12
11,621
Grosular Ca
3
Al
2
Si
3
O
12
11,851
Andradit Ca
3
Fe
2
Si
3
O
12
11,996
Uvarovit Ca
3
Cr

giúp xác định tên của khoáng vật granat:
a(Å) = 9,04 + 1,61r(X) + 1,89r(Y)
trong đó r(Y) và r(Y) là bán kính trung bình của cation X và Y. 9
Granat bộc lộ năng lực kết tinh
mạnh. Dạng quen thường gặp nhất
là khối mười hai mặt thoi (hình 6.6,
phía trên). Phía phải là hình ghép
giữa nó và hình tám mặt ba tứ giác
(bên trái). Hình cho thấy quan hệ
giữa hình thái tinh thể granat và
thành phần của chúng. Phần lớn
các granat sinh ra từ quá trình biến
chất đều là dung dịch cứng của bốn
khoáng vật almandin, pyrop,
grosular và spesartin (hình 6.7). Tất
cả các trao đổi này đều xảy ra trong
vị trí X phối trí 8. Những thay thế
trong granat
đều tương đối hoàn
hảo, trừ những trao đổi liên quan tới
Ca: CaFe
−1
, CaMg
−1,
CaMn
−1
. Các


Almandin Fe
3
Al
2
Si
3
O
12
Grosular Ca
3
Al
2
Si
3
O
12

Spesartin Mn
3
Al
2
Si
3
O
12
Andradit Ca
3
Fe
2


Bảng 6.3
Số liệu hoá phân tích của granat
1 2 3 4 5 6
SiO
2
41,33 36,7 36,34 38,96 36,48 36,77
TiO
2
0,28 0,75 0,10 0,71 0,50 -
Al
2
O
3
21,83 21,4 20,25 19,93 6,80 8,36
Cr
2
O
3
1,73 - - - 13,72
Fe
2
O
3
1,44 - 0,92 3,43 21,94 5,85
FeO 9,00 29,9 7,30 3,25 3,33 -
MnO 0,44 1,14 34,51 0,03 0,56 0,22
MgO 19,60 0,90 1,31 0,00 0,27
CaO 4,40 9,02 0,44 32,52 30,22 34,56
Tổng 100,05 99,81 99,86 100,14 99,94 99,75

Pyrop 70,4 3,7 - 5,0 - 1,1
Schorlomit 0,5 - - 0,4 - -
Spesartin 0,9 2,6 81,6 0,1 1,3 0,5
Uvarovit 4,9 - - - - 44,2
Pyrope, garnet-peridotite xenolith in kimberlite pipe. Matsoku. Lesotho, southern Africa
(Carswell, D.A. & Dawson, J.B., 1970, Contr. Min. Petr., 25. 163-84).
Almandine, chlorit-phengite-biotit-garnet-albit-quartz schist. Dora-Maira massif, western
Italian Alps (Chatterjec, N.D., 1971, Neues Jahrb. Min., 114. 181-215).
Spessartine, single crystal in green mica, Benson no 4 Pegmatit, north Mtoko region.
Zimbabwe (Hornung, G. & Knorring, O. von, 1962. Trans. Geol. Soc. South Africa. 65. 153-
80).
Reddish yellow grossular, crystalline limestone, Liconi, Val d′Aosta. Itali (Sanero. E.,
1935. Periodico Min. Roma, 6,213-20).
Andradite, hedenbergite-garnet-epidote-plagioclas skarn. Hallinmọki borchole,
Virtasalmiarea, eastern Finland (Hivọrinen, L., 1969, Bull. Comm. Gộol. Finlande. 240. 82
pp. Includes Na
2
O 0,03, K
2
O0,02, H
2
O 0,06).
Uvarovite, quartz- albite- prehnite- uvarovite- pyrrotite, contact zone with nordmakite,
Kalkoven, Grua, north of Oslo, Norway (Prestvik, T., 1974, Norsk. Geol. Tidsskr., 54. 177-
82). 12
Nhóm tứ diện (OH)
4

trong vị trí X, cho melanit
màu đen. Trong granat có
thể có những thay thế đồng
hình như P thay Si, Ti thay
Al hay Fe
3+
. Trong
hydrogranat, nhóm SiO
4
có
thể do 4(OH) thay thế với
vị trí Si bỏ trống. Số liệu
hoá phân tích của 6 granat
điển hình trình bày trên
bảng 6.3. Granat pyrop điển
hình chứa trong đá biến
chất cao chỉ có 40 ÷ 70%,
ít khi chứa hơn 80% công
thức này. Chúng thường
chứa cả almandin và
grosular. Pyrop với 3 ÷ 8%
Cr
2
O
3
là biến thể mang tên
chrom–pyrop, màu tím phớt
lục hay màu tía đặc trưng,
cộng sinh phổ biến của chúng là với kimberlit chứa kim cương.
Almandin là dạng phổ biến nhất trong nhóm granat. Nó thường chứa một lượng đáng kể

phẩm của biến chất nhiệt, có chứa lượng nước đáng kể. Andradit khá phổ biến với độ tinh
Hình 6.7. Thành phần của granat biến đổi theo các vectơ trao đổi
chính13
khiết tới 90%. Tuy vậy, andradit và grosular tạo hàng loạt dung dịch cứng: nhiều andradit
trong skarn bộc lộ tính phân đới về thành phần (và về màu sắc), có sự xen kẽ nhau giữa các
đới andradit gần sạch và And
50
Gro
50
. Giữa andradit và spesartin tồn tại granat trung gian.
Andradit nguyên sinh trong đá magma kiềm có thể chứa không ít titan. Titan chủ yếu thay thế
Fe
3+
trong vị trí bát diện, một phần thế chân Si
4+
trong khoang tứ diện.
Melanit là Ti-andradit với Fe
3+
> Ti trong vị trí bát diện. Còn schorlomit (chứa khoảng
15% TiO
2
) là Ti-andradit với Fe
3+
< Ti trong vị trí này. Uvarovit là thành phần của loạt
ugrandit, nhưng hiếm gặp dưới dạng sạch; grosular cùng một lượng nhỏ andradit tham gia
dung dịch cứng với uvarovit (xem bảng 6.3).
Hydrogrosular Ca

3
.2SiO
2
.2H
2
O.
Bảng 6.4
Số liệu hoá phân tích của granat lấy từ granulit Kan Nak (Kontum) [15]
# 414-S4 414-S4 VN415 VN415 VN415 VN803 VN803
Nhân Rìa/Bi Nhân Rìa/Crd2 Rìa/Crd2 Nhân Rìa/Ilm
SiO
2
37,470 37,350 37,990 37,620 37,300 37,77 37,41
TiO
2
0,020 0,010 0,040 0,000 0,030 0,06 0,29
Al
2
O
3
21,560 21.460 21,790 21,780 21,940 22,19 21,83
Cr
2
O
3
0,000 0,010 0,010 0,000 0,020 0,04 0,02
Fe
2
O
3

K 0,001 0,001 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000
Tổng 8,000 8,000 8,000 8,000 8,000 8,000 8,000 14

XFe 0,729 0,766 0,722 0,770 0,890 0,677 0,717
Xalm 0,690 0,722 0,660 0,710 0,800 0,64 0,68
Xpyr 0,256 0,220 0,260 0,210 0,100 0,31 0,27
Xgro 0,021 0,028 0,040 0,040 0,040 0,04 0,04
Xspe 0,035 0,052 0,040 0,050 0,070 0,01 0,01
# Alm: almandin, Pyr: pyrop, Gro: grosular, Sp: spesartin.Bi: biotit, Crd: cordierit, Ilm:
ilmenit; Rìa/Bi(Crd, Ilm): điểm tiếp xúc của granat với các khoáng vật này;
XFe = Fe
2+
: (Mg
2+
+ Fe
2+
).
Xalm = Fe
2+
: (Mg
2+
+ Fe
2+
+ Mn
2+
+ Ca
2+

2+
+ Ca
2+
)
Các khoáng vật trong khoảng biến thiên thành phần này cũng gọi là hydrogranat, nhưng
chúng phải được gọi là granatoit mới phù hợp đầy đủ với công thức tổng quát sau:
X
3
Y
2
(XO
4
)
3–m
(OH)
4m
. Trong tự nhiên, chưa từng gặp khoảng biến thiên thành phần giữa
hibschit và dạng thiếu silica 3CaO.Al
2
O
3
.6H
2
O. Hydrogrosular không bền vững về hoá học
như grosular; nó hoà tan chậm trong acid chlorhidric và acid nitric.
Mọi granat granulit Kan Nak (Kontum) nói chung đều là almandin-pyrop, nghèo grosular
và spesartin và tương đối nghèo andradit, dù cho chúng cân bằng pha với silimanit hay đã
từng phản ứng với nó. Mặc dù thành phần hoá của đá granulit biến đổi ra sao, chúng đều nằm
hết thảy trong miền áp suất từ thấp đến trung bình. Tuy nhiên, đây là các granat phức tạp. Khi
phản ứng với biotit hay spinel, trao đổi Fe

5
giàu nhôm, mà công thức hoá tinh thể Al
IV-VI
Al
VI
SiO
4
O thể hiện
tính đa dạng trong phối trí của cation nhôm. Nét đặc trưng của cả ba cấu trúc là các bát diện
của nhôm liên kết với nhau qua cạnh chung, tạo nên chuỗi kéo dài dọc trục c. Cả 3 khoáng vật
đều khá dễ nhận biết trên mẫu cục hạt thô và trung bình, dùng làm khoáng vật chỉ thị của các 15
đới biến chất. Silimannit có thể dùng cho đới với nhiệt độ khoảng 500°C và cao hơn. Thông
thường tên của chúng dùng đặt cho các đới biến chất. Disten thành tạo trong đới áp suất khá
cao có tỉ trọng 3,55 đến 3,66 so với 3,23 của silimannit. Andalusit, khoáng vật bền vững ở
điều kiện áp suất thấp nhất, có tỉ trọng từ 3,15 đến 3,20.
6.3.1. Silimanit AlIVAlVISiO4O
Hệ trực thoi (+)
Định hướng: Np = x Nm = y Ng = z
Mặt trục quang: (010)
Cát khai: (010)
Ô cơ sở, Å: a = 7,48 b = 7,67 c = 5,77
Z = 4
Nhóm không gian: Pbnm
d
hkl
chính, Å: 3,32(10) 2,49(7) 2,16(8) 1,579(7) 1,677(7)
Chuỗi bát diện AlO

song này gián tiếp gắn với nhau qua nhóm SiO
4
và AlO
5
. Khoáng vật có tỉ khối (17,1Å
3
/ion
oxy) lớn nhất trong 3 biến thể và như vậy bền vững ở điều kiện áp suất thấp.
Hệ trực thoi (–)
Định hướng: Np = z Nm = y Np = x MTQ:(010)
Cát khai:
{110}
(110): (1
0) = 89°

Ô cơ sở, Å: a = 7,79 b = 7,90 c = 5,55
Z = 4 N.K.H: Pbnm
d
hkl
chính, Å: 4,53(10) 3,96(8) 2,76(9) 2,17(10) 1,46(10)
Khoáng vật có thành phần tương đối tinh khiết. Chỉ hai ion hoá trị ba là sắt và mangan có
mặt với hàm lượng đáng kể. Thông thường, Fe
3+
thay cho Al nhiều nhất cũng chưa đạt 2%.
Viridin (đá phiến chlorit-mica, theo Kramm U., 1973) là biến thể giàu mangan (16,75%
Mn
2
O
3
) cũng chứa đến 0,82% Fe

16
Có thể tổng hợp andalusit từ kaolinit hay từ Al
2
O
3
+ SiO
2
ở 450 ÷ 650°C và áp suất hơi
nước giữa 0,6 và 2,0kbar. Biểu đồ trạng thái của Al
2
SiO
5
(theo Bohlen S.R., Montana A. và
Kerrick D.M.,1991) cho thấy điểm kép ba giữa silimannit, andalusit và disten nằm ở 530 ±
20°C và 4,2 ± 0,3kbar. Andalusit dễ dàng biến đổi thành sericit. Chiastolit (biến thể của
andalusit thường chứa bao thể than; trên mặt cắt ngang tinh thể có thể thấy hình chữ thập đều
đặn, tối màu; nơi đây tập trung bao thể) rất dễ bị biến đổi kiểu này dọc theo các tuyến bao thể
than. Khi tăng nhiệt độ và áp suất andalusit biến thành silimannit và disten.
Andalusit thường bắt gặ
p cùng cordierit trong đá chứa sét thuộc đới tiếp xúc quanh thể
magma xâm nhập. Khi kiểu biến chất này còn ở giai đoạn đầu, andalusit không có dạng đa
diện. Về sau, nó sớm có dạng thỏi với mặt cắt ngang có hình chữ thập màu đậm, nơi chứa các
bao thể than; đó là chiastolit. Ở mức độ cao hơn andalusit trở nên thoát khỏi bao thể.
6.3.3. Disten Al
VI
Al
VI
SiO
4
O

Thể tích ô mạng cơ sở V1 và thể tích mol V2 của 3 biến thể đa hình Al
2
SiO
5
(ở 25°C)
như sau:
Andalusit Silimannit Disten
V1, Å
3
: 342 331 293
V2, cm
3
/mol: 51,5 49,9 44,1
Rõ ràng, disten có thể tích riêng nhỏ nhất và vì vậy nó là biến thể đa hình bển vững ở
điều kiện áp suất cao nhất trong ba biến thể.
Disten rất giống những biến thể kia ở chỗ nguyên tử khác lạ như Fe
3+
thâm nhập vào cấu
trúc chỉ với số lượng rất hạn chế. Đôi khi Cr có mặt ở một lượng vừa phải. Một lượng nhỏ Ti
có trong bao thể thường bắt gặp dưới dạng rutil. Những nghiên cứu gần đây cho thấy hàm
lượng kim loại kiềm trong disten không vượt quá 0,06%. Disten nhân tạo hình thành ở 900°C
và 10 ÷ 40kbar. Khi nung, nó biến thành mulit và một pha thuỷ tinh. Disten bị phong hoá thì
cho pyrophyllit, muscovit và sericit. Điều kiện nhiệt độ và áp suấ
t thay đổi biến nó thành
silimannit hay là andalusit. Chẳng hạn, trong biến chất khu vực nó cho andalusit trong đới tiếp
xúc với grannit muộn. Cùng với hai khoáng vật kia, bị nung disten trở thành vật liệu chịu lửa
và cả ba khoáng vật là những alumosilicat quan trọng nhất về phương diện này. Chúng cũng
thường gặp trong những mỏ khoáng tương đối lớn.
6
O
18.

6.4.1. Beryl Al
2
Be
3
Si
6
O
18

Hệ sáu phương (–)
Cát khai:
{0001} không hoàn toàn
Song tinh:
{31
4
1} {11
2
0} và {40
4
1}
Ô cơ sở, Å:
a = 9,200 ÷ 9,220; c = 9,187 ÷ 9,249
Z = 2; Nhóm không gian P6/mcc
d
hkl
, Å: 7,98(9); 4,60(5); 3,99(5); 3,25(10); 2,87(10)

−
, H
2
O, F
−
, He, các ion
Rb
+
, Cs
+
, Ca
2+
và K
+
đều nằm trong
beryl theo cách ấy. Với các ion kim
loại kiềm hoá trị một trong kênh như
Na
+
, điện tích tổng của cấu trúc sẽ
trung hoà bằng cơ chế thay thế:
2 kiềm
1+
U
Be
2+
hay 3 kiềm
1+
+ 1Al
3+

– Beryl cesi liti: cesi > 0,5% trọng lượng.
Vậy sự có mặt của kim loại kiềm trong beryl đã rõ ràng và với một lượng đáng kể. Chúng
chiếm giữ các kênh rỗng, điện tích dương chúng mang đến có thể cân bằng; bằng cơ chế thay
thế trong cấu trúc. Sơ đồ thay thế có thể như sau:
3Be
2+
→ 2Li
+
+ Si
4+,
Si
4+
→ Be
2+
+ 2R
+,
Si
4+
→ Al
3+
+ R
+
và Be
2+
+ Si
4+
→ 2Al
3+
.
Dùng hỗn hợp các oxit SiO

thấp hơn.
6.4.2. Cordierit (Mg,Fe)
2
Al
4
Si
5
O
18
.nH
2
O
Hệ trực thoi (Giả sáu phương) (–) (+)
Định hướng : Np = z, Nm = y, Ng = x; MTQ (010)
Np Nm Np : 1,527 – 1,560; 1,532 – 1,574; 1,537 – 1,578
2V
α

:

35 – 106°
Cát khai:
{100} trung bình; {001}, {010} không tốt

{110}, {310} đơn giản, liên phiến, dạng vòng
Đa sắc: Mg-cordierit lát dày: Np vàng/lục
Nm tím/lam tím, Ng lam nhạt
Vành đa sắc quanh bao thể zircon
Ô cơ sở:
a ∼17,1Å; b ∼9,7Å; c ∼ 9,3Å; Z = 4; N.K.G. Cccm

2
O
+
của khoáng vật cordierit đạt 2,8% trọng lượng
tương đương khoảng một phân tử trên đơn vị công thức.
Cordierit hay biến đổi; sản phẩm thường gặp nhất là pinit phớt lục; đó là hỗn hợp
muscovit với chlorit hay serpentin và oxit sắt. Thực nghiệm cho thấy Mg-cordierit khan nóng
chảy bất chỉnh dung ở 1465°C thành mulit và chất lỏng. Fe-cordierit Fe
2
Al
4
Si
5
o
18
nóng chảy
bất chỉnh dung ở 1210°C cho mulit, tridymit và chất lỏng. Từ thực nghệm có thể kết luận rằng
nhiệt độ biến đổi cordierit từ trực thoi sang sáu phương giảm từ 1450°C đối với Mg-cordierit
xuống khoảng 700°C đối với thành phần trung gian và tăng đến gần 900°C đối với Fe-
cordierit.
6.4.3. Tourmalin(Na,Ca)(Mg,Fe,Mn,Li,Al)3(Al,Mg,Fe3+)6[Si6O18](BO3)(O,OH)
3(OH,F)
Ba phương (–) Dravit Schorl Elbait
n
e
: 1,612 – 1,632 1,535 – 1,650 1,615 – 1,630
n
o
: 1,634 – 1,661 1,660 – 1,671 1,633 – 1,651
Lưỡng chiết suất: 0,021 – 0,029 0,025 – 0,035 0,017 – 0,021

Y
3
(OH)
4
Si
6
O
21
sẽ gắn với nhau bằng ion Al, B và Na. Ion B phối trí tứ diện, chung một đỉnh
oxy với tứ diện SiO
4
của vòng sáu. Điều này cho thấy nguyên nhân tại sao Al không vào thay
chân Si trong vòng sáu. Bởi vì cầu oxy nối Al−O−Si quá yếu so với Si–O–Si; nó sẽ bị tiêu
biến khi kề cận là mối liên kết vốn đã yếu là B–O−Si. Ion Al (vị trí Z) phối trí sáu với oxy,
nằm trong bát diện méo mó; mỗi đôi chung cạnh với một bát diện Mg cùng trên mặt phẳng.
Ion Na (vị trí X) liên kết với 3 nguyên tử oxy và một nhóm hydroxil để có phối trí tứ diện.
Thành phần hoá học củ
a tourmalin rất phức tạp, cho đến gần đây công thức cơ sở của nó
vẫn chưa xác định (Deer W.A., 1992). Cấu trúc tinh thể cũng không tránh khỏi tình trạng này.
Mô hình đưa ra sau đây (Cornelis K. & nnk, 1993) cũng có chi tiết khác so với mô hình trên 21
đây (theo nguồn đã dẫn). Cấu trúc tinh thể của tourmalin xâydựng trên cơ sở các vòng Si
6
O
18

nằm ngang; mỗi tứ diện có hai oxy đã trung hoà điện tích để ghép tứ diện thành vòng. Hai oxy
kia vẫn còn dư 50% điện tích. Các tứ diện đều hướng một trong hai ion này về một phía, làm

B
3
Si
6
(O,OH)
30
(OH,F), trong đó vị trí giúp phân biệt các khoáng vật thành viên như
sau:
X Y Z
Elbait Na Al,Li Al
Olenit Na Al Al
Dravit Na Mg Al
Schorl Na

Fe
2+
Al
Tsilaisit Na Al,Mn Al
Buergerit Na Fe
3+
Al
Lidicoatit Ca Li,Mg Al
Uvit Ca Mg Al,Mg
Feruvit Ca Fe
2+
Al,Fe
3+
,Mg
– Ca Mn Al,Mn
Feridravit Na Mg Fe

+ R
2+
= R
3+
+ O
2–
và (2) R
2+
+ R
+
= R
3+
+ □;
Al
3+
là cation R
3+
chủ yếu. Cơ chế (1) giới thiệu một dung dịch cứng với pha cuối là
hydroxilbuergerit.
Việc tổng hợp tourmalin thực hiện bằng phương pháp nhiệt dịch trong khoảng từ 400 ÷
700°C và ở 1 ÷ 2kbar. Tourmalin tiến gần tới đầu cuối: □(Mg
2
Al)Al
6
B
3
Si
6
O
30

Fe
3+
+ Mn + Ti). Tính đa sắc thay đổi với cường độ lớn, nhưng rất mạnh ở tourmalin chứa sắt.
Khả năng hấp phụ ánh sáng luôn luôn phân biệt; theo n
o
lớn

hơn theo n
e
, kết quả là hấp phụ tối
đa xảy đến khi trục z nằm vuông góc với phương dao động trong Nicol phân cực. Đối với
schorl tia thường có tốc độ xuyên thâu vượt ≤ 10%.
6.5. BIOPYRIBOL
Danh từ này phản ánh sự liên quan về hoá học tinh thể giữa silicat lớp (với BIOtit là tiêu
biểu), silicat chuỗi (với PYRoxen) và silicat chuỗi kép (với amphiBOL). Mica, pyroxen và
amphibol có thể là những nhóm khoáng vật liên quan nhau về mặt hoá học tinh thể
(Thompson, 1978, 1981).
6.5.1. Tương quan hóa học tinh thể mica–pyroxen–amphibol
Từ pyroxen sang amphibol rồi đến mica có thể là sự chuyển hoá liên tục, kết quả của
trình tự trùng hợp nhóm chức chuỗi đơn sang chuỗi kép 2, chuỗi kép 3,… và sau chót là
“chuỗi kép” ∞. Không những thế, amphibol có thể xem như được dựng nên từ những modul
của pyroxen và của mica. Quan hệ cấu trúc giữa ba nhóm khoáng vật biểu diễn trên hình 6.10.
Có thể nói, cấu trúc của amphibol dựng nên từ những giải băng tứ diện–bát diện–tứ diện v
ới
mặt cắt ngang hình chữ I. Phần giữa của giải băng amphibol tương đồng với modul mica về
cấu trúc, vách hai biên của nó dựng nên từ cấu trúc của modul pyroxen. Có thể nhận thấy rằng
một vài vị trí tinh thể học trong amphibol như vị trí A lấy từ modul mica và vị trí M4 lấy từ
M2 của modul pyroxen.
Chúng là A vị trí của nguyên tử kiềm, M (tức là M1, M3 và M4) của nguyên tử kim loại
khác và T vị trí tứ diện của Si. Bả
23

Bảng 6.6
Quan hệ mica−pyroxen−amphibol
2Pyroxen + Mica = Amphibol
2CaMgSi
2
O
6
+

Diopsit Mg
3
Si
4
O
10
(OH) = Talc Ca
2
Mg
5
Si
8
O
22
(OH)
2
Tremolit

4
O
10
(OH)
2
= Talc Na
2
Mg
3
Al
2
Si
8
O
22
(OH)
2
Glaucophan
2NaFeSi
2
O
6
+ Acmit Fe
3
Si
4
O
10
(OH)
2

7
O
22
(OH)
2
K-edenit
2CaMgSi
2
O
6
+ Diopsit NaMg
3
AlSi
3
O
10
(OH)
2
= Na-Phlogopit NaCa
2
Mg
5
AlSi
7
O
22
(OH)
2

Edenit

VI
, trong khi nhôm phối trí sáu này lại tập trung tại M2 của
amphibol và M1 của pyroxen. Calci không bao giờ nằm trong vị trí kiềm (A) của amphibol,
nhưng một số mica như margarit và xanthophyllit lại chứa calci trong A.
Vectơ thay thế tschermak Al
VI
Al
IV
Mg
–1
Si
–1
bao quát vị trí M2 phối trí sáu trong amphibol
và M1 trong pyroxen cũng như các vị trí tứ diện. Vectơ này có một trường hợp đặc biệt là
Al
VI
cũng có thể chiếm các vị trí M1 và M2 của mica, M3 và M1 trong amphibol. Vectơ trao
đổi plagioclas NaSiCa
–1
Al
–1
gồm việc thay thế của Na cho Ca tại M4 của amphibol

hay M1
của pyroxen và sự thay thế trong vị trí tứ diện của Si cho Al. Mica là trường hợp đặc biệt ở
đây; vì sự thay thế này xảy ra trong vị trí A của mica (chúng không có vị trí tương đương với
M4 của amphibol).
FeMg
−1
và FeMn