電氣石-水晶

重慶自然博物館 2100433B

科學(xué)研究

電氣石礦物種分類(lèi)

有學(xué)者將電氣石分為鎂鐵鋰電氣石、鈣鎂電氣石、鈉錳電氣石、布格電氣石四個(gè)礦物種。

（1）鎂鐵鋰電氣石：Na（MgFeAlLi）₃Al₆（BO₃）₃（Si₆O₁₈）（O，OH，F(xiàn)）₄

根據(jù)三元完全類(lèi)質(zhì)同象（類(lèi)質(zhì)同象是在一種晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中﹐本來(lái)完全可由某種離子或原子占據(jù)的位置﹐部分地由性質(zhì)類(lèi)似的他種離子或原子所占據(jù)﹐共同形成均勻的﹑單一相的混合晶體的現(xiàn)象。一般而言，相互替代的原子或離子的半徑接近，離子類(lèi)型和化學(xué)鍵相同或相近，則比較容易形成類(lèi)質(zhì)同象替代，同時(shí)還要能保持電價(jià)平衡 ）種的劃分分為三個(gè)亞種 ：

鎂電氣石 （Dravite）：NaMg₃Al₆（BO₃）₃（Si₆O₁₈）（OH）₄

鐵電氣石 （Schorl）：NaFe₃Al₆（BO₃）₃（Si₆O₁₈）（OH）₄

鋰電氣石 （Elbaite）：Na（Li_1.5Al_1.5）Al₆（BO₃）₃（Si₆O₁₈）（OH）₃（OH）

（2）鈉錳電氣石：NaMn₃Al₆（BO₃）₃（Si₆O₁₈）（OH）₄

（3）鈣鎂電氣石：CaMg₃（Al₅，Mg）（BO₃）₃（Si₆O₁₈）（OH）₄

（4）布格電氣石：NaFe³ ₃Al₆（BO₃）₃（Si₆O₁₈）O₃F

電氣石顏色分類(lèi)

電氣石按其顏色的不同，主要可分為黑色電氣石和彩色電氣石。其中，彩色電氣石又可分為紅色、藍(lán)色、綠色、黃色等。通常黑色富鐵 ；粉紅色富鋰、錳 ；褐色、黃色富鎂 ；綠色富鉻。其中，一般我們所見(jiàn)的為黑色電氣石，主要有鐵電氣石、布格電氣石等。

電氣石電氣石

電氣石是一類(lèi)環(huán)狀硅酸鹽礦物，其結(jié)構(gòu)通式可表示為XY₃Z₆Si₆O₁₈（BO₃）₃W₄，式中X=Na 、Ca² 、K 、空位， Y=Mg² 、Fe² 、Mn² 、AI³ 、Fe³ 、Mn³ 、Li ，Z=AI³ 、Fe³ 、Cr³ 、Mg² ，W=OH^-、F^-、O^2-。其中X，Y，Z三位置的原子或離子種類(lèi)不同會(huì)影響電氣石的物理性質(zhì)。晶體結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性為R3m。電氣石的主要礦種有鐵電氣石（Sehorl）、鎂電氣石（Dravite）和鋰電氣石（Elbaite）等。

主要電氣石族礦物及其密度如下表 ：

電氣石電氣石塊

礦山直接開(kāi)采下來(lái)的單個(gè)晶體狀或微小晶粒聚集成一定體積的塊狀電氣石。

電氣石電氣石砂

粒徑大于0.15mm小于5mm的電氣石顆粒。

電氣石電氣石粉

電氣石塊或砂經(jīng)過(guò)加工獲得的粉狀產(chǎn)品。

對(duì)于各型產(chǎn)品的具體參數(shù)，請(qǐng)參見(jiàn)《JC/T 2012-2010 電氣石 電氣石粉》中相關(guān)規(guī)定。

電氣石研究簡(jiǎn)史

有關(guān)電氣石的記載，始于古錫蘭，之后陸續(xù)發(fā)現(xiàn)它具有電性、壓電性，并被用于紅外光譜探測(cè)和熱像等儀器上。1880年Jacques和Pierre首次發(fā)現(xiàn)了電氣石的壓電性效應(yīng)。1989年，日本學(xué)者Kubo首次發(fā)現(xiàn)了電氣石存在自發(fā)電極、電氣石微粒周?chē)嬖陟o電場(chǎng)現(xiàn)象，就此對(duì)電氣石微粉的電場(chǎng)效應(yīng)展開(kāi)了一系列應(yīng)用研究，由此興起了電氣石在環(huán)境、人體保健領(lǐng)域的研究新熱潮。此后，日本，美國(guó)等國(guó)學(xué)者紛紛開(kāi)始了對(duì)這一方面的應(yīng)用性研究，陸續(xù)申請(qǐng)了多項(xiàng)專利。

　　特性

電氣石自發(fā)電極性

當(dāng)電氣石晶體所處環(huán)境溫度與壓力變化時(shí)，晶體中帶電粒子之間發(fā)生相對(duì)位移，正負(fù)電荷中心發(fā)生分離，晶體的總電矩發(fā)生變化，從而導(dǎo)致極化電荷產(chǎn)生。電氣石的自發(fā)極化效應(yīng)表現(xiàn)為，在電氣石晶體周?chē)嬖谥詂軸軸面為兩極的靜電場(chǎng)。當(dāng)電氣石晶粒很小時(shí)，電氣石微粒的作用相當(dāng)于一電偶極子，由于正負(fù)電荷作用相互抵消，在平行于c軸方向電場(chǎng)強(qiáng)度最大，電氣石的自發(fā)極化效應(yīng)是永久性的，與其結(jié)構(gòu)和成分密切相關(guān)。

電氣石壓電、熱電效應(yīng)

電氣石同時(shí)具有壓電效應(yīng)和熱電效應(yīng)，當(dāng)周?chē)h(huán)境發(fā)生變化，溫度或壓力改變時(shí)，電氣石晶格內(nèi)晶鍵發(fā)生扭轉(zhuǎn)，電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，使得電氣石一端帶正電，另一端帶負(fù)電。相反的電極被定義為c 和c^-，c 是冷卻或加壓過(guò)程中沿c軸壓縮的正極，c^-是在加熱或減壓過(guò)程中沿c軸膨脹的負(fù)極。