层状硅酸盐phyllosilicate

具有层状晶体结构和片状晶型的硅酸盐类矿物。最典型的是滑石Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂和叶蜡石Al₂Si₄O₁₀ (OH) ₂。云母等粘土矿物也是。
结构模型 硅酸盐的基本结构单元是硅氧四面体(图1)。它是由1个Si⁴⁺周围配置4个比它大得多的O^2-构成的络阴离子[SiO₄]^4-。在层状硅酸盐内，各个四面体底部的3个氧都位于同一平面，并分别与相邻的3个四面体共用，沿平面铺展成六方网状的四面体片，只剩下顶端的氧仍带着1个负电荷，可用n[Si₄O₁₀]^4-来表示(见图1)。同阳离子中和时，为了保持层状结构，顶端带负电荷的氧必须朝向一方，而阳离子的大小和电价也受到限制，只有Mg²⁺、Al³⁺、Fe³⁺和Fe²⁺等能与氧成八面体配位的少数几种阳离子符合条件，它们也排列成片状，称为八面体片。八面体片内每个阳离子的上下各有3个配位阴离子，互相错开作最紧密堆积(图2)。

图1 硅氧四面体和硅氧片
(a)硅与氧堆积成四面体； (b)四面体联结的透视图；(c)四面体片俯视图（虚线表示组成层状硅酸盐后的单位晶胞范围）

层状硅酸盐按单元层内四面体片与八面体片的比例分为2:1和1:1两种层型。滑石属2:1型(图3)，上下两片四面体片上的顶端氧都朝向中间，充当Mg²⁺的配位阴离子。可是，每6个顶端氧的中心都留着一个空缺，需要由1个OH^-来补足Mg²⁺的配位数。2:1型单元层的上下两面都有四面体底面氧组成的六方网孔，(OH)^-就正对着这些孔。

图2 八面体片
（虚线表示组成层状硅酸盐后的晶胞范围）
(a)俯视图（右边表示三个相联的八面体）; (b)八面体片与四面体片的交接面

1:1型层状硅酸盐的八面体片只与一片四面体片相结合，所以，整个单元层只有一面是氧组成的六方网，另一面全是紧密排列的氢氧，如高岭石的结构。

图3 滑石的结构模型

同晶置换 层状硅酸盐结晶时，有些离子可被性质相似大小相近的其他离子替换并保持同样的结构。这种作用可改变结构内部的静电作用力，引起配位体的缩小或扩大，造成结构的畸变和层电荷的出现，但整个结构通过这种调整达到了平衡，使结晶作用得以顺利进行。例如，[AlO₄]^5-置换[SiO₄]^4-可使四面体片扩大并产生负电荷（层电荷），这种硅酸盐可称为铝硅酸盐；2Al³⁺置换3Mg²⁺则可使八面体片纵向变薄，横向扩大，并出现空位。各种阳离子和空位可以有规则地各占一定位置形成有序结构，也可能没有一定位置，即形成无序结构。有序结构内能低比较稳定。如果滑石中的Mg²⁺全部换成Al³⁺并保持静电中性，就成为叶蜡石。Al³⁺在叶蜡石的结构中只能占据2/3的八面体位置，让1/3位置空着。类似这样的结构叫二八面体类型，以区别于八面体内全部被Mg²⁺或Fe²⁺等所占的三八面体类型。
结构畸变 四面体片和八面体片的大小难以完全一致。在二八面体矿物和四面体同晶置换达一定程度的三八面体矿物中，四面体片都大于八面体片，但四面体同晶置换很少而八面体片含铁、镁又多的三八面体矿物则八面体片大于四面体片，为了能互相结合，必需改变正规的形状和结构，增强键的强度，消除应力，以求平衡和稳定。所以，层状硅酸盐的实际结构总不能象结构模型那样理想。畸变的方式有：❶晶层弯曲，
❷四面体颠倒、旋转或倾斜，
❸八面体变薄扩宽。
晶层重叠 2:1型单元层上下两面全是作六方网状排列的氧原子，但是1:1型单元层只有一面是这样的氧原子，另一面是紧密排列的OH。因此，当晶层沿Z轴方向互相重叠时，层间键的性质就有不同。如果晶层内不存在同晶置换作用，2:1型矿物由于层间上下都是氧，只有结合力最弱的分子键；1:1型矿物的层间一边是氧，另一边是OH，可形成结合力稍强的氢键。如果有同晶置换，则层间必有平衡层电荷的阳离子，层间作用力的强弱就取决于层间阳离子的性质和水合状况。同种单元层由于重叠时的平移和旋转而造成的晶体结构差异称为多型变体，其晶层重复周期（晶胞厚度），层间联接关系和键的强度都不一定相同。不同单元层的重叠则称为间层结构。晶层重叠也存在规则（有序）和不规则（无序）现象。
分类 层状硅酸盐中的硅氧四面体六方或复三方网可以看作是由无数硅氧四面体单链在同一平面内平行联接而成。从结构演化的观点来看，层状硅酸盐是从链状硅酸盐演化过来的。纤维状的海泡石和坡缕石过去被列为链状或层链状结构，但它们的硅氧链每隔二三条颠倒一次，相当于四面体作周期性颠倒的硅氧四面体片，符合层状硅酸盐的定义，所以都将其与层状硅酸盐一样看待。层状硅酸盐按层型、族、亚族、种四级进行划分。单元层中四面体片和八面体片的比例(1:1和2:1)是划分层型的依据。绿泥石因层间有孤立的八面体片，过去单独划为2:2型，1980年后把它与其他具有层间物质的2:1型矿物一律看待，取消了2:2型。族的划分依据在1969年以前是层电荷数，后改用单位化学式电荷数，数值减半。亚族是依八面体类型划分的。层状硅酸盐矿物分类如下：

层状硅酸盐矿物

层型	单位化学 式电荷数	族	亚族	种
1:1	0	高岭石-蛇纹石	高岭石 蛇纹石	高岭石，埃洛石，迪开 石，纤蛇纹石，叶蛇纹石
2:1	0	叶蜡石-滑石	叶蜡石 滑石	叶蜡石 滑石
	0.2—0.6	蒙皂石	蒙脱石	蒙脱石，贝得石，绿脱 石
			皂石	皂石，锂皂石
	0.6—0.9	蛭石	二八面体 三八面体	粘粒蛭石 蛭石
	0.6—1	水云母	二八面体 三八面体	伊利石，海绿石 Ledikite
	1	云母	白云母 黑云母	白云母，钠云母 黑云母，金云母
	2	脆云母	珍珠云母 脆云母	珍珠云母 绿脆云母
	不定	绿泥石	二八面体 过渡型	顿绿泥石 须藤石
	不定	纤维棒石	三八面体 坡缕石 海泡石	斜绿泥石，叶绿泥石 坡缕石，凹凸棒石 海泡石