電氣石是以含硼為主的環(huán)狀硅酸鹽礦物,其工藝名稱為碧璽, 英文名:Tourmaline,意為“紅玉骨綏(sui)”、“混合寶石”。在我國(guó)的一些歷史文獻(xiàn)中也有將“托瑪琳”稱之為砒硒、碧霞希、碎邪金等,但多稱為“碧璽”。電氣石最早發(fā)現(xiàn)于斯里蘭卡,當(dāng)時(shí)被視為與鉆石、紅寶石一樣珍貴的寶石。人們注意到這種寶石在受熱時(shí)會(huì)帶上電荷,這種現(xiàn)象稱為熱釋電效應(yīng),故得名電氣石。
電氣石的化學(xué)式如下:
Na(Mg,Fe,Mn,Li,Al)3Al6[Si6O18][BO3]3(OH,F)4或?qū)懗赏ㄊ剑?NaR3Al6[Si6O18][BO3]3(OH,F)4。
【化學(xué)組成】 電氣石是一種硼硅酸鹽礦物,即除硅氧骨干外,還有[BO3]絡(luò)陰離子團(tuán)。其中Na+可局部被K+和Ca2+代替,(OH)-可被F-代替,但沒有Al3+代替Si4+現(xiàn)象。R位置類質(zhì)同像廣泛,主要有4個(gè)端員成分,即: 鎂電氣石 (Dravite)R=Mg; 黑電氣石(Schorl):R=Fe; 鋰電氣石(Elbaite):R=Li+Al; 鈉錳電氣石(Tsilaisit)R=Mn。
鎂電氣石—黑電氣石之間以及黑電氣石—鋰電氣石之間形成兩個(gè)完全類質(zhì)同像系列,鎂電氣石和鋰電氣石之間為不完全的類質(zhì)同像。Fe3+或Cr3+也可以進(jìn)入R的位置,鉻電氣石中Cr2O3可達(dá)10.86%。
【晶體結(jié)構(gòu)】三方晶系; -R3m;a0=1.584~1.603 nm,c0=0.709~0.722 nm;Z=3。電氣石晶體結(jié)構(gòu)基本特點(diǎn)為[SiO4]四面體組成復(fù)三方環(huán)。B配位數(shù)為3,組成平面三角形;Mg配位數(shù)為6(其中有兩個(gè)是OH-),組成八面體,與[BO3]共氧相連。在[SiO4]四面體的復(fù)三方環(huán)上方的空隙中有配位數(shù)為9的一價(jià)陽離子Na+分布。之間以[AlO5(OH)]八面體相聯(lián)結(jié)。
【形態(tài)】晶體呈柱狀,晶體兩端晶面不同,因?yàn)榫w無對(duì)稱中心。柱面上常出現(xiàn)縱紋,橫斷面呈球面三角形,這是因?yàn)榘l(fā)育一系列高指數(shù)晶面引起的,至于為什么發(fā)育一系列高指數(shù)晶面,可能與表面能有關(guān),因?yàn)椋瑥膸缀蔚慕嵌葋砜慈街谋砻婺苁潜容^大的,發(fā)育為球面三方柱會(huì)降低表面能,但球面三方柱必導(dǎo)致部分高指數(shù)晶面的發(fā)育。雙晶依(10 1)或(40 1)發(fā)育,但較少見。集合體呈棒狀、放射狀、束針狀、亦成致密塊狀或隱晶質(zhì)塊狀。 圖G-25電氣石的晶體 三方柱:m{01 0};六方柱:a{11 0};三方單錐:r{10 1},o{02 1};復(fù)三方單錐:u{32 1} 。電氣石晶體呈柱狀、柱面上出現(xiàn)縱紋。
【物理性質(zhì)】 顏色隨成分不同而異:富含F(xiàn)e的電氣石呈黑色,富含Li、Mn和Cs的電氣石呈玫瑰色,亦呈淡藍(lán)色,富含Mg的電氣石常呈褐色和黃色,富含Cr的電氣石呈深綠色。此外,電氣石常具有色帶現(xiàn)象,垂直c軸由中心往外形成水平色帶,或c軸兩端顏色不同。玻璃光澤。無解理;有時(shí)可有垂直L3的裂開。硬度7~7.5。相對(duì)密度3.03~3.25,隨著成分中Fe,Mn含量的增加,相對(duì)密度亦隨之增大。不僅具有壓電性,并且還具有熱釋電性(因?yàn)槠鋯蜗蜉SL3是唯一的極軸)。
【成因及產(chǎn)狀】 電氣石成分中富含揮發(fā)組分B及H2O,所以多與氣成作用有關(guān),多產(chǎn)于花崗偉晶巖及氣成熱液礦床中。一般黑色電氣石形成于較高溫度,綠色、粉紅色者一般形成于較低溫度。早期形成的電氣石為長(zhǎng)柱狀,晚期者為短柱狀。此外,變質(zhì)礦床中亦有電氣石產(chǎn)出。
【鑒定特征】 柱狀晶形,柱面有縱紋,橫斷面呈球面三角形,無解理,高硬度為特征。
【主要用途】 其壓電性可用于無線電工業(yè);其熱釋電性可用于紅外探測(cè)、制冷業(yè)。色澤鮮艷、清徹透明者可作寶石原料(俗稱碧璽)。