单斜硅石
斜硅石(moganite)或称单斜硅石,最早对它的报道是在 1976年。其英文名来源于其存在的典型地质区域-西班牙 Gran Canaria 的 Mogan Formation 地质构造,在最早的研究中它被称为“Silica G”。1984年首次报道了其化学分析、 X 射线衍射与热分析数据以及光学特性,属于单斜晶系。斜硅石被认为是石英的多晶型物:它具有与石英相同的化学组成,但具有不同的晶体结构。1994年,国际矿物协会拒绝将其作为单独的矿物,因为它与石英没有明显的区别。直到1999年才被国际矿物学协会新矿物命名及分类委员会正式批准为有效的新矿物(CNMMN,NO. 99-035)。
晶体结构与相变
斜硅石最早被认为属于正交晶系。随后的研究表明,在常温常压下,斜硅石的晶体结构属于单斜晶系,具有 I2/a( Z = 12) 空间群,其晶胞参数为 a = 87. 58 nm, b = 48. 76 nm,c = 107. 15 nm 和 β = 90. 08°。在晶胞尺度上,其晶格可以看作由左形和右形的石英的[ 101] 面原子层相互叠加组成。
斜硅石的常温远红外和中红外光谱( 20 ~ 5000 cm ) 表明,斜硅石区别于石英的红外振动峰多集中在 650 cm 以下的远 红 外 区,分 别 位 于 165cm 、207 cm 、296 cm 、 343 cm 、 419 cm 、 576 cm 和612 cm ,和石英的主要区别在于[SiO] 的弯曲以及晶格振动模式区间。在 570 K 附近,斜硅石会出现结构相变。相变过程中,硅土四面体呈刚性结构,绕 b 轴转动,在相变温度点附近,晶格常数在 a 轴方向发生异常变化,而在 b 轴方向是连续性增加,没有出现异常变化的现象。
斜硅石与水分子的关联
2012年,原位高温近红外光谱 研究表明,加热块状样品到 400 K 附近, HO 吸收峰异常迅速的减少,斜硅石中的水在较低的加热温度下有异常快速的扩散率。2018年,科研人员在一颗1.7万年前的月球陨石中,发现了需水才能形成的矿物质——斜硅石。表明月球地层中可能富含大量水资源,月球地下土壤中的含水量可能高达0.6%(每立方米可提取出6升水),可为人类探索和定居月球所用。
参考资料
二氧化硅新物相-斜硅石的研究现状综述.矿物学报.2018-11-30