碳硅钙石的矿物学特征、晶体结构和晶体化学

碳硅钙石—Ca_7[Si_6O_(18)] [CO_3]·2H_2O是钙的碳酸盐硅酸盐矿物的第三个成员(Pluth and Smith, 1973)。前人曾做过某些碳硅钙石的一般矿物学研究(McConnell, 1955; Murdoch, 1955和曹正民等，1987)。Pluth和Smith (1973)利用X射线四园衍射仪进行结构测定，但未能确定其空间群，给出的结果是I2/m或Im。与此相关，他们未能确定该矿物结构中CO_3的有序或无序；对Ca的配位亦不明了。另外，前人对Ca的碳酸盐硅酸盐矿物未作系统比较。1972年在安徽省濉溪县邹楼铁矿床的钻钆岩芯中也发现了碳硅钙石。作者对该地碳硅钙石样品进行了矿物学、晶体结构和晶体化学研究。作者对采自安徽的碳硅钙品进行了一系列矿物学研究后发现，本文碳硅钙石的一般矿物学特征和前人研究结果基本相同。这说明：（1）本文样品确为碳硅钙石；（2）不同产地和产状的碳硅钙石的矿物学特征相同，由此进一步反映该矿物具有极苛刻的生成条件。作者发现前人对碳硅钙石X射线粉晶衍射线条的指标化有不少错误或不足，并予以纠正。通过晶体结构测定与修正，作用确认碳硅钙石的空间群应为Cm。结构中CO_3有序。它属于等腰三角形几何构型；并呈“受压”迹象。该结构中SiO_4四面体连成稳定的Si_6O_(18)六元环。碳硅钙石结构中水以结晶小的形式存在。该结构中存在氢键。该结构中共有四种Ca的配位多面体；Cal的配位数为8，Ca2, Ca3和Ca4配位数为6。Ca－0多面体相互以复杂的共棱方式连接成层。层间夹有CO_3, Si_6O_(18)和H_2O。Ca-0多面体畸变程度不同。碳硅钙石的晶体化学式应表示为Ca~([8])Ca~([6])_6[Si~([4])_6O_(18)] [C~([3])O_3]·2H_2O。作者发现，可以用配位中心原子（或离子）的键价和讨论配位多面体的结构畸变；并证明对于中心原子（或离子）、配位原子（或离子）、配位数及R（平均键长）均相同的几个配位多面体，畸变程度越强，中心原子（或离子）的键价和越大。此外，作者认识到，离子键和共价键的判别在键价和上也有所体现。根据晶体结构信息，作者对碳硅钙石的某些矿物学特征进行了满意的解释，从而使两者得到相互印证。通过认真全面的比较，作者发现碳硅钙石及其类似古物——Ca的碳酸盐硅酸盐矿物是复杂多样的。除去具有相同或相近的元素组成和地质产状外，它们几乎不再有共同点。碳硅钙石均产自火成岩和沉积岩的接触带。它的结晶温压范围是非常狭窄的。这也正是碳硅钙石等矿物在自然界比较罕见的重要原因。本文碳硅钙石结晶于较晚期的低温热液阶段；并且直接结晶于溶液环境。