榍石(礦物)

榍石（Sphene）是屬單斜晶系的島狀結構矽酸鹽礦物。常含釔和鈰。單斜晶系，晶形多以單晶體出現，呈扁平的楔形（信封狀），橫斷面為菱形，底面特別發育時，呈板狀。蜜黃、褐、綠、黑、玫瑰等顏色。

基本介紹

• 中文名：榍石
• 外文名：titanite
•  硬度： 5-6
•  比重：3.3-3.6
• 折射率：1.89-2.02

簡介

概述

鈦和鈣的矽酸鹽礦物，在很多岩石（火成岩）中都有它的成分。榍石往往以單個的晶體出現，晶體呈片狀。榍石具有玻璃光澤，顏色有黃、褐、綠、黑、紅等色調。榍石可以提煉出鈦，也可以被當作寶石。

化學組成

成分為CaTiSiO4O，晶體屬單斜晶系的島狀結構矽酸鹽礦物。成分中經常有類質同象混入物而形成變種，如(Y，Ge)₂O₃含量達12%的稱釔榍石，MnO含量達3%的稱紅榍石。榍石多以單晶體出現，晶形呈扁平的楔形（信封狀）。

物理性質

1．晶系單斜晶系

2． 習性 楔狀晶體，常有雙晶

3．解理兩組明顯，可有雙晶引起的裂理

4． 斷口 貝殼狀

5． 硬度 5-6

6． 比重 3.3-3.6

8．折射率1.89-2.02

9．雙折射率0.130，10×放大鏡下可見到刻面棱雙影現象

10．光性二軸晶正光性

11．光澤 玻璃光澤

12．透明度透明到半透明

13．色散高，約0.051，切磨優良的寶石會有明顯的火彩

14．顏色 黃色、綠色和褐色，深褐色寶石經熱處理可變成橙色或紅褐色

15．多色性明顯，因體色而變化

16．吸收光譜可顯稀土元素線

鑑定要點

1．強光澤，因折射率高RI1.89-2.02，表面的反射能力強；折射儀上表現為負讀數；

2．高色散，色散值0.051，成品榍石中可見火彩；

3．強雙折射，DR 0.130，肉眼可見雙影象，刻面棱雙影線距離較寬；

4．特徵稀土光譜等為主要區分依據。

成因

—榍石是酸性和中性岩漿岩中最常見到的副礦物之一，大晶體產出，在富含鈦，鈮的鹼性正長石及有關的偉晶岩中特富有。而且晶體有時較大，當含有榍石的岩石遭受風化壞後，由於榍石化學性質穩定性較強而富集砂礦中，當榍石遭受到含碳酸熱水作用，可分解成方解石，石英和金紅石。

主要產地

中國、奧地利瑞士、馬達加斯加及巴西等。

合成方法

在榍石固化處理高放射性廢物的研究中， 對於固化基材榍石的製備， 主要是通過液相法進行製備。其中， 液相法製備榍石主要有共沉澱法、溶膠- 凝膠法和液相燃燒法3 種。通過這些方法製備榍石， 首先是通過一定的化學反應得到無定型的粉體， 再將粉體進行煅燒， 得到以榍石為主要礦相， 包括一些雜質礦相鈣鈦礦、氧化鈦和方英石的固化基材。

共沉澱

共沉澱法在共沉澱法製備榍石的過程中， 利用氨水滴加含有硝酸鈣、氧氯化鈦和六氟環氧丙烷矽酸的水溶液沉澱出氫氧化物。TiOCl₂ 通過冷凍條件下將TiCl₄ 稀釋到HCl 中製備得到。六氟環氧丙烷矽酸通過將無水矽酸溶於最低濃度為5%的水合HF中得到。Muthuraman M 等人通過向包含有等物質量的硝酸鈣、TiOCl₂、六氟環氧丙烷矽酸( 其物質的量為0.2 mol) 的溶液中滴加氨水得到共沉澱物。共沉澱物用蒸餾水進行沖洗以除去其含有的過量的氨水， 然後空氣氣氛中在100 ℃乾燥12 h 得到。被乾燥的氫化物粉體(sphene- I)在700 ℃預煅燒2 h 以除去吸附水， 然後在更高的溫度下進行煅燒得到榍石。

溶膠- 凝膠合成

溶膠- 凝膠合成。溶膠- 凝膠法是以硝酸鈣、四乙基原矽酸(TEOS，Si(OC₂H₅)₄) 和n- 丁基鈦酸鹽(Ti(OBun)₄) 為原料製備榍石。Muthuraman M 等人將化學計量的TEOS 的乙醇溶液與Ti (OBun)₄ 的乙醇溶液的混合溶液攪拌30 min 得到透明溶液。為了避免不透明的富鈦酸鹽沉澱物的形成以保持Ti(OBun)₄的乙醇溶液的透明， Ti (OBun)₄ 的乙醇溶液在與TEOS 混合之前加入HNO₃( 每摩爾Ti(OBun)₄ 配0.2mol HNO₃) 。醇鹽/ 乙醇的物質的量比維持在大約1:100。醇鹽混合物的水解通過加入生成榍石化學計量的硝酸鈣的水溶液得以進行， 醇鹽/ 水的比率保持在1:20。將得到透明的溶液攪拌1 h， 在水浴環境下形成凝膠。將形成的凝膠在100 ℃空氣氣氛下乾燥12 h得到sphene- II。乾燥後的凝膠(sphene- II)在700 ℃預煅燒2 h， 以除去有機物和硝酸鹽。

溶液燃燒法

溶液燃燒法。Muthuraman M 等人通過以一定化學計量的硝酸鈣、硝酸鈦氧、無水矽酸和碳醯肼(H₃N₂CON₂H₃) 組成的氧化還原水溶液體系混合物的燃燒製備出sphene- III。硝酸鈦氧利用四氯化鈦製備得到。濃矽酸( 比表面積為200 m²/g)作為Si 的來源，並且其被分散在氧化還原混合物體系中。燃燒反應在450 ℃預加熱的馬弗爐中進行。將該非均勻氧化還原混合物快速脫水得到類凝膠物質。類凝膠物質發泡、起泡， 燃燒生成一種白色的透明物質。用於燃燒合成榍石的原料比例的實例如下：6 g 硝酸鈣、4.77 g硝酸鈦氧、1.29 g 無水矽酸、5.72 gH₃N₂CON₂H₃。