磷灰石(Apatite)
Ca5[PO4]3(F,OH)
简介磷灰石有4种,主要指氟磷石灰。磷灰石是一系列磷酸盐矿物的总称,它们有很多种,如黄绿磷灰石、氟磷灰石、氧硅磷灰石、氯磷灰石、锶磷灰石等等。磷酸盐包括磷酸正盐和酸式盐。磷灰石是提炼磷的重要矿物,其中氟磷灰石是商业上最主要的矿物。磷灰石的形状为玻璃状晶体、块体或结核,它们的颜色多种多样,一般多为带个锥面尖头的六方柱形。多数磷灰石都很纯净,如果它们再硬一些,就可以当作宝石了,遗憾的是它们还太软,只能被用作低档的饰物。磷灰石加热后常会发出磷光[1]。在各种火成岩中可以见到磷灰石的影子。
晶体化学
磷灰石化学组成(%):CaO 54.58,P2O5 41.36,F 1.23,Cl 2.27,H2O 0.56。可有少量TR和微量Sr作不完全类质同像替代Ca,少量Cl、OH代替F。稀土含量一般不超过5%。按照附加阴离子可分为以下亚种:
氟磷灰石(fluorapatite) Ca5[PO4]3F
氯磷灰石(chlorapatite) Ca5[PO4]3Cl
羟磷灰石(hydroxylapatite) Ca5[PO4]3(OH)
碳磷灰石(carbonate-apatite)Ca5[PO4,CO3(OH)]3(F,OH)
自然界以氟磷灰石最常见,一般简称磷灰石。碳磷灰石由于[CO3]2-代替[PO4]3-,出现了剩余负电荷,因而[CO3]2-与OH-或F-结合在一起,以离子团的形式进入晶格。然而当1个[CO3]2-代替1个[PO4]3-时,只有0.4的[CO3]2-与OH-或F-结合,故Ca2-可被K+、Na+等代替,以达到电价平衡。
结构与形态六方晶系,a0=0.943~0.938nm,c0=0.688~0.686nm;Z=2。晶体结构的基本特点为,Ca-O多面体呈三方柱状,以棱及角顶相连呈不规则的链沿c轴延伸,链间以[PO4]连结,形成∥c轴的孔道,附加阴离子Cl-、F-、OH-充填于此孔道中也排列成链,坐标高度可变,并有缺席的无序-有序。F—Ca配位八面体角顶的Ca,也与其邻近的4个[PO4]中的6个角顶上的O2-相连。
六方双锥晶类,C6h-6/m(L6PC)。常呈短柱、短柱状、厚板状或板状晶形。主要单形:六方柱m 、h ,六方双锥x 、s 、u 及平行双面c。集合体呈粒状、致密块状。
磷灰石物理性质无杂质者为无色透明,但常呈浅绿、黄绿、褐红、浅紫色。沉积成因的磷灰石因含有机质被染成深灰至黑色。玻璃光泽,断口油脂光泽。解理及不完全。性脆。断口不平坦。硬度5。相对密度3.18~3.21。
偏光镜下:无色。一轴晶(-)。氟磷灰石:No=1.633,Ne=1.629,折射率随OH、Cl含量增高而增大;氯磷灰石:No=1.667,Ne=1.665;羟磷灰石:No=1.651,Ne=1.647。
产状与组合在沉积岩、沉积变质岩及碱性岩中可形成有巨大工业价值的矿床。在各种岩浆岩及花岗伟晶岩中成副矿物。
磷灰石规模巨大的磷灰石矿床主要为浅海成因,或由它们再经变质作用形成的沉积变质矿床,以胶磷矿为主。如中国湖北襄阳、云南昆阳、贵州开阳磷矿。由生物化学作用形成的海岛鸟粪层磷矿,主要成分为羟磷灰石,规模也很大。
鉴定特征当晶体较大时,晶形、颜色、光泽、硬度均可作为鉴定特征。若为细分散状态则需依靠化学分析鉴定。
工业应用提取磷的原料矿物,含稀土元素时可综合利用。氟磷灰石可作激光发射材料