化學通式基本上為A[T4O8]、晶體一般屬單斜或三斜晶系的一族架狀結構矽酸鹽礦物的總稱。式中 A代表K+Na+Ca2+Ba2++和(NH4+,其中(NH4+隻見於水銨長石中,Sr2+Rb+等能以類質同象替代方式存在,除鍶長石外,它們的含量一般不超過1%摩爾。T代表Si4+Al3+B3+,其中B3+隻見於鈉硼長石;少量的 Fe3+可類質同象替代Al3+。除上述個別罕見的例外,長石都是鉀、鈉、鈣、鋇的無水鋁矽酸鹽。其中鋇的長石較少見。

  長石是組成地殼的最主要礦物。從地表至地下15公裡范圍內,長石約占地殼總重量的60%。長石是地球、月球的火成巖和隕石的主要礦物組分;在大多數變質巖和沉積巖中,長石很常見。在大多數火成巖和變質巖中,它們的粒徑通常在0.1~10毫米之間,在斑巖中往往可達5~10厘米;在偉晶巖中,如美國科羅拉多州偉晶巖中的一個微斜長石晶體,大小竟達49.4×36.0×13.7米3;沉積巖中的自生長石(成分十分純凈的鉀長石和鈉長石)常小於1毫米。長石是陶瓷和玻璃工業的原料。色澤美麗的長石,可作為寶玉石材料。

  晶體結構 長石的晶體結構從形式上可看成是,由4 個矽(鋁)氧四面體共用角頂而連成四元環。一系列四元環上下相互連接,構成平行於晶體a軸的曲軸狀鏈(圖1)。這些鏈再通過共同角頂橫向連接,構成三維的矽(鋁)氧骨架。大半徑的堿或堿土金屬陽離子位於骨架內大的空隙中,配位數為8(在單斜晶系長石中)或9(在三斜晶系長石中)。長石的結構態由Al3+Si4+在矽(鋁)氧四面體骨架中的分佈情況表征。Al3+在各四面體中的占位可以是隨機的稱為Al/Si無序,相應的結構態為高結構態;或是有選擇地隻在確定的四面體中占位,稱為Al/Si完全有序,屬低結構態;也可以是一部分 Al3+有確定的占位,另部分則是隨機的,為Al/Si部分有序,屬中間結構態。部分有序的程度的高低用有序度來表征。完全無序和完全有序結構的有序度分別定為0和1。長石有序度的大小,與本身的成分和形成時的環境條件及形成後的熱歷史密切相關。

圖1 長石晶體結構中沿a軸的矽氧四面體曲軸狀鏈

  類質同象系列 常見的長石幾乎都是鉀、鈉、鈣的長石,類質同象替代很發育,化學組成常用OrxAbyAnzx+y+z=100)表示。Or、Ab和An分別代表KAlSi3O8NaAlSi3O8CaAl2Si2O83種組分。三者的含量都超過5%摩爾的稱為三元長石,相對少見。以某二組分為主,第三組分含量小於5%摩爾的,可劃分為兩個類質同象系列:堿性長石系列,即Or-Ab系列;斜長石系列,即Ab-An系列。Or與An組分間隻能很有限地混溶,不形成系列。

  晶體形態及雙晶 長石晶體大多數呈平行(010)或(001)的板狀,或沿某一結晶軸延伸的板柱狀(圖2)。

{110}菱方柱單形在晶形完整的晶體上總是存在,常見的單形還有{010}、{001}、{ 201}等雙面單晶。雙晶現象在長石中十分普遍,已知的雙晶律多達20餘種,最常見的見表及圖3。在堿性長石中還常見一種格子雙晶(或稱M-雙晶),它是鈉長石律和肖鈉長石律雙晶復合的結果。這種雙晶是長石從單斜晶系向三斜晶系轉變時產生的。

長石中常見的雙晶律

  物理性質 長石具玻璃光澤,本身無色透明,但常因含有雜質而被染成黃、褐、淺紅、深灰等色。有的長石還可具有美麗的變彩或暈色。解理平行(001)完全,平行(010)完全至中等,解理夾角為90°(單斜晶系長石)或近於90°(三斜晶系長石)。比重以鋇長石最高,達3.39;堿性長石和斜長石則在2.56~2.76之間,隨成分中An含量的增高而增高,隨Or的增多而減小。

  

參考書目

P.H.Ribbe,Feldspar Mineralogy,Mineralogical Society of America,Washington,1983.

 J.V.Smith,Feldspar Minerals,Vol.Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Springer Verlag,Berlin,1988.