單斜硅石

單斜硅石

斜硅石(moganite)或稱單斜硅石,最早對它的報道是在 1976年。其英文名來源於其存在的典型地質區域-西班牙 Gran Canaria 的 Mogan Formation 地質構造,在最早的研究中它被稱為“Silica G”。1984年首次報道了其化學分析X 射線衍射與熱分析數據以及光學特性,屬於單斜晶系。斜硅石被認為是石英的多晶型物:它具有與石英相同的化學組成,但具有不同的晶體結構。1994年,國際礦物協會拒絕將其作為單獨的礦物,因為它與石英沒有明顯的區別。直到1999年才被國際礦物學協會新礦物命名及分類委員會正式批准為有效的新礦物(CNMMN,NO. 99-035)。

晶體結構與相變


斜硅石最早被認為屬於斜方晶系。隨後的研究表明,在常溫常壓下,斜硅石的晶體結構屬於單斜晶系,具有 I2/a( Z = 12) 空間群,其晶胞參數為 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] 面原子層相互疊加組成。
斜硅石的常溫遠紅外和中紅外光譜( 20 ~ 5000 cm ) 表明,斜硅石區別於石英的紅外振動峰多集中在 650 cm 以下的遠 紅 外 區,分 別 位 於 165cm 、207 cm 、296 cm 、 343 cm 、 419 cm 、 576 cm 和612 cm ,和石英的主要區別在於[SiO] 的彎曲以及晶格振動模式區間。在 570 K 附近,斜硅石會出現結構相變。相變過程中,硅氧四面體呈剛性結構,繞 b 軸轉動,在相變溫度點附近,晶格常數在 a 軸方向發生異常變化,而在 b 軸方向是連續性增加,沒有出現異常變化的現象。

斜硅石與水分子的關聯


2012年,原位高溫近紅外光譜 研究表明,加熱塊狀樣品到 400 K 附近, HO 吸收峰異常迅速的減少,斜硅石中的水在較低的加熱溫度下有異常快速的擴散率。2018年,科研人員在一顆1.7萬年前的月球隕石中,發現了需水才能形成的礦物質——斜硅石。表明月球地層中可能富含大量水資源,月球地下土壤中的含水量可能高達0.6%(每立方米可提取出6升水),可為人類探索和定居月球所用。