橄榄石族

本族矿物的一般化学式可以用X2[SiO4］来表示。其中X通常为Mg2＋、Fe2+、Mn2＋等。在Ca O-MgO-FeO-SiO2体系中最常见的系列是以镁橄榄石（forsterite）Mg2[SiO4］和铁橄榄石（fayalite）Fe2[SiO4］为两个端员组分的完全类质同像系列（图13-10）。相对罕见的为钙镁橄榄石（monticellite）Ca Mg[SiO4］和钙铁橄榄石（kirschsteinite）Ca Fe2+[SiO4］组成的类质同像系列（图13-10）。这两个系列中如果有固溶体出溶发生，那也是极为少量的。Mn2＋可以替代Fe2＋，其成分介于铁橄榄石和锰橄榄石（tephroite）Mn2SiO4之间。

Mg2[SiO4］—Fe2[SiO4］系列中的成员一般是富Mg、贫Si原始岩浆中结晶的产物。纯橄榄岩（dunites）由大于90%的橄榄石组成的岩石，而橄榄岩（peridotites）主要是由橄榄石和辉石组成的岩石。该系列中的成员具较高的难熔性。图13-11显示，镁橄榄石的熔融点为1890℃，铁橄榄石的熔点为1205℃。当熔体成分x（铁橄榄石分子为50wB/%）随温度降低至液相线时，此时成分x1的橄榄石晶体将开始结晶。由图中上部的箭头所示，随着富镁橄榄石的结晶，熔体将逐渐变得较富铁。继而造成较富铁橄榄石结晶，如图中的x2；直到熔体全部结晶时的x3为平衡条件下晶体结晶的最后成分，它与起初的x成分处于同一线上。橄榄石中的成分带（即核部富Mg，边部较富Fe）出现在高温火成岩中。它是一种不平衡的结晶。

图13-10 Ca2[SiO4］—Mg2[SiO4—Fe2[SiO4］体系中的橄榄石成分

（据Klein等，2007）

图13-11 镁橄榄石－铁橄榄石的相图

（一个大气压下的温度）

（据Klein等，2007）

橄榄石Olivine—（Mg,Fe）2[SiO4］

晶体参数　正交晶系；对称型mmm。空间群Pbnm;a0=0.476nm,b0=1.021nm,c0=0.598nm（镁橄榄石）；a0=0.480nm,b0=1.059nm,c0=0.616nm（铁橄榄石）；Z=4。

图13-12 橄榄石的晶体结构（（100）投影面）

M1和M2是八面体位置.M2位置较规则，M1位置存在变形

（据罗谷风，1993）

成分与结构　镁橄榄石（Fo）和铁橄榄石（Fa）为完全固溶体（图13-10）。常见的橄榄石成分中Mg的含量一般多于Fe2＋。其中间产物常以FoxFay表示，例如，Fo60Fa40。橄榄石的结构（图13-12）表现为孤立的[SiO4]4－由金属阳离子Mg2＋和Fe2＋相连接。氧离子近似呈六方紧密堆积，八面体空隙被二价阳离子占据。图中的M1和M2代表两种配位八面体，M1为变形的八面体，M2八面体稍大并较规则。在橄榄石中，Mg2＋、Fe2＋任意占据M1和M2位置，无选择性占位。然而，在钙镁橄榄石（Ca Mg[SiO4]）中，Ca进入M2位置，Mg进入M1位置。

由图13-13所示，橄榄石存在于上地幔中一定压力的条件下，随地幔深度加大，橄榄石结构转变为两种不同的高压变体，称为瓦士利石（wadsleyite）和林伍德石（ringwoodite），它们分布在上、下地幔之间的转换带中（见第二章）。

形态　晶体少见，呈三向等长或稍稍扁平，扁平方向多平行于{100}或{010}（图13-14）。集合体呈粒状。

图13-13 Mg2[SiO4］的各种变体（镁橄榄石、瓦士利石和林伍德石）的稳定区域

（据Klein等，2007）

图13-14 橄榄石的晶形

a{100},b{010},m{110},c{001},d{101},k{021},e{111},s{120}

（据Berry等，1983，修改）

物理性质　镁橄榄石色浅，通常为白色至浅黄色，含铁越高则颜色越深，一般呈黄绿色至橄榄绿色；玻璃光泽。断口常呈次贝壳状；硬度6.5;{010}解理不完全。密度3.3～3.4g/cm3。

鉴定特征 以其黄绿色、粒状、贝壳状断口和玻璃光泽为特征。与绿帘石的区别，是绿帘石沿b轴延伸呈长柱状的形态，并具有较好的解理。

成因与产状　橄榄石是地幔岩的主要组成矿物之一。地壳中为常见的造岩矿物，主要形成于富Mg的各种喷出的或侵入的基性、超基性岩中，如辉长岩、橄榄岩和玄武岩等。镁橄榄石在石英出现的条件下是不稳定的，将与之反应形成辉石，如：Mg2[SiO4]+SiO2→Mg2[Si2O6］（顽辉石）。在石陨石（stony meteorites）和石铁陨石（stony-iron meteorites）中镁橄榄石是其主要成分。在接触变质和区域变质过程中，白云质灰岩会因变质作用而生成橄榄石，它为高温反应的产物：2Ca Mg[CO3]2+SiO2→Mg2[SiO4]+2Ca[CO3]+2CO2。常见的与橄榄石***生的矿物有辉石、斜长石、磁铁矿、铬铁矿等。

蚀变　橄榄石易蚀变为蛇纹石（如叶蛇纹石Mg6[Si4O10]（OH）8），同时有菱镁矿Mg[CO3］和铁的氧化物生成。在变质基性火成岩石中的橄榄石一般具有由辉石和角闪石组成的反应边（coronas）结构。这种反应边是当高温橄榄石处于较低温度下的含水环境中时，出现的不稳定的状况。

主要用途　纯橄榄岩或橄榄岩，以及蚀变的蛇纹岩，可用作耐火材料。透明纯净的绿色橄榄石是宝石矿物之一。我国河北万全县玄武岩幔源包体中的橄榄石，即可用作宝石。