ЦЕПОЧЕЧНЫЕ И ЛЕНТОЧНЫЕ СИЛИКАТЫ

К силикатам цепочечной структуры относятся важные породообразующие минералы, составляющие группу пироксенов. По химическому составу это силикаты Са, Mg, Fe, в некоторых присутствует А1 и щелочи (Na, Li). Для пироксенов характерно широкое изоморфное замещение одних элементов другими.

Кристаллы пироксенов имеют короткопризматический облик с почти квадратным поперечным сечением. Последнее обусловливается наличием у них спайности под углом, близким к прямому (87 и 93°). Пироксены подразделяются на псевдоромбические и моноклинные.

ПСЕВДОРОМБИЧЕСКИЕ ПИРОКСЕНЫ

Псевдоромбическими они названы потому, что, как показывают рентгеноструктурные исследования, относящиеся сюда минералы оказались не ромбическими, как полагали раньше, а тонко сдвойникованными минералами моноклинной сингонии.

Псевдоромбические пироксены образуют непрерывный изоморфный ряд от энстатита до гиперстена; минерал промежуточного состава по характерному бронзовому блеску назван бронзитом.

Энстатит Mg₂[Si₂0₆]. Цвет светло-серый, зеленовато- или желто-серый. Содержит немного FeO.

Гиперстен (Fe,Mg)₂[Si₂0₆]. Цвет темно-коричневый, темно-серый, коричнево-зеленый. Содержит FeO более 15%.

Физические свойства Цвет в зависимости от увеличения содержания железа от энстатита к гиперстену становится более темным. Также изменяются плотность (от 3,1—3,2 у энстатита до 3,4—3,5 у гиперстена) и другие свойства. Твердость этих минералов 5,5—6. Блеск перламутровый, стеклянный у энстатита, до бронзового, металловидного у железистых разностей. В хорошо выраженных кристаллах указанные минералы встречаются редко, обычно они образуют зерна неправильной формы и зернистые агрегаты.

Происхождение: Магматическое; энстатит, бронзит и гиперстен породообразующие минералы некоторых основных и ультраосновных горных пород. Спутниками являются оливин, серпентин, магнетит и основные плагиоклазы. При действии гидротермальных растворов легко изменяются и превращаются в серпентин (бастит) и тальк. Встречаются в кристаллических сланцах, гнейсах а также в метеоритах,

МОНОКЛИННЫЕ ПИРОКСЕНЫ

Здесь можно выделить:

1) пироксены, не содержащие А1 (изоморфный ряд диопсид – геденбергит),

2) пироксены, содержащие A1 (авгит),

3) щелочные пироксены (эгирин, сподумен).

Диопсид CaMg[Si₂O₆]. Цвет серый, зеленый, иногда бесцветен.

Салит Ca(Mg, Fe)[Si₂0₆]. Цвет зеленый разных оттенков.

Геденбергит CaFe[Si₂0₆]. Цвет темно-зеленый до черного.

Физические, оптические и другие свойства закономерно изменяются в зависимости от состава. Блеск стеклянный. Спайность средняя (по 110) под углом 87°. Твердость 5,5—6. Плотность от 3,27 (диопсид) до 3,55 (геденбергит).

Кристаллы имеют вид коротких призм, иногда они крупные, до 40 см. Для диопсида со Слюдянки (Прибайкалье) характерны друзы. Геденбергит нередко встречается в лучистых агрегатах, бывает водянистый. Распространены также сплошные зернистые массы.

Разновидности. Байкалит – крупные, хорошо образованные призматические кристаллы диопсида, иногда прозрачные, зеленые (Слюдянка, Прибайкалье). Хромдиопсид – диопсид, содержащий до 3% Сг₂0₃, изумрудно-зеленый. Встречается исключительно среди ультраосновных пород и в кимберлитах Якутии. Мангангеденбергит – геденбергит, содержащий до 7% МnО, характерен для некоторых скарнов Средней Азии.

Происхождение. Минералы ряда диопсид – геденбергит характерны для изверженных пород с известняками (скарнов). Обычными спутниками в скарнах являются кальцит, гранат, везувиан, тремолит, скаполит, флогопит и апатит (для диопсида), эпидот, волластонит. Из рудных минералов в пироксеногранатовых скарнах встречаются шеелит, молибденит, сульфиды Сu, Рb, Zn и магнетит. Вторичные изменения, заключаются в развитии по пироксенам уралита (роговой обманки, установленной впервые на Урале), хлорита и зеленовато-желтого минерала — нонтронита (Fe, Al)₂[Si₄0₁₀](OH)₂•nН₂0. Диопсид имеет также магматическое происхождение, являясь породообразующим минералом основных и ультраосновных пород.

Авгит(Са, Na)(Mg, Fe²⁺, Fe³⁺, Al) [(Si, А1)₂О₆]. Иногда содержит Мn, Ti,Cr.

Физические свойства Кристаллы короткопризматические, таблитчатые; агрегаты сплошные, зернистые. Цвет черный, буро-черный, темно-зеленый. Блеск стеклянный. Спайность, как у всех пироксенов, средняя по (110) под углом 87°. Твердость 5—6,5. Плотность 3,2—3,6.

Разновидности. Диаллаг (листоватый авгит) – разновидность авгита, отличающаяся совершенной отдельностью по (100). Обыкновенный авгит темно-зеленого цвета. Базальтический авгит черного цвета (содержит Ti и Мn).

Происхождение. Магматическое – характерный породообразующий минерал в основных интрузивных и эффузивных породах. В габбро и диабазах встречаются темно-зеленые (обыкновенные) авгиты; в базальтах, андезитах, туфах, вулканических пеплах – хорошо образованные кристаллы черного (базальтического) авгита. Известен также в контактах с известняками.

Продуктами вторичного изменения авгита являются уралит и хлорит.

Эгирин NaFe³⁺[Si₂0₆].

Физические свойства Кристаллы длиннопризматические, столбчатые, иногда игольчатые; агрегаты шестоватые, лучистые. Цвет зеленовато-черный, темно-зеленый. Черта светло-зеленая. Блеск стеклянный. Твердость 6—6,5. Плотность 3,5.

Разновидности. Акмит отличается от эгирина остроконечными кристаллами, содержит Ti и А1.

Происхождение. Встречается в щелочных изверженных породах, является составной частью нефелиновых сиенитов и связанных с ними пегматитов. Спутники – нефелин, микроклин, щелочные амфиболы и др.

Сподумен LiAl[Si₂0₆], содержание Li₂O 8,1%.

Физические свойства Кристаллы вытянутые, пластинчатые, крупные. Цвет белый, серый, зеленоватый. Спайность совершенная. Блеск стеклянный. Твердость 6–7. Плотность 3,2. Похож на полевой шпат, от которого отличается уплощенными кристаллами, занозистым изломом и парагенезисом.

Происхождение. Пегматитовое, нередко кристаллы сподумена ориентированы поперек жилы. Парагенезис: кварц, полевой шпат, клевеландит, мусковит, лепидолит, полихромные и розовые турмалины, берилл, касситерит, танталит.

ПИРОКСЕНОИДЫ

Относящиеся сюда минералы также имеют цепочечную структуру, но это цепочки особого рода. В отличие от пироксенов, имеющих радикал [Si₂0₆]^4– к пироксеноидам принадлежат минералы, характеризующиеся более сложными радикалами [Si₂O₆]^6– и [Si₅O₁₅]^10–.

Волластонит(дощатый шпат) Са₃[Si3O₉]. От пироксенов отличается иной конфигурацией кремнекислородных цепочек.

Физические свойства Сингония триклинная (псевдомоноклинная). Кристаллы таблитчатые с совершенной спайностью в одном направлении; агрегаты шестоватые, лучистые.

Цвет белый. Блеск стеклянный. Твердость 5. Плотность 2,9.

Происхождение. Характерен для контактов изверженных пород и кварцевых жил с известняками, причем располагается непосредственно в самом контакте. Находится в экзоконтактовых зонах скарнов (совместно с кварцем, гранатом, кальцитом, эпидотом и диопсидом). Очень похож на тремолит.

Минерал довольно распространенный, известен в скарновых месторождениях Дальнего Востока, Хакассии, Урала и Средней Азии.

Родонит (орлец) Mn₅[Si₆O₁₆]. Название происходит от греческого слова «родон» — розовый.

Физические свойства Сингония триклинная. Кристаллы крайне редки; встречается в сплошных плотных массах. Родонит легко узнается по розовому цвету в сплошных зернистых массах. Характерно присутствие черных прожилков и пятен от гидроокислов марганца. Твердость 6. Плотность 3,6.

Происхождение. 1. Контактовое. 2. Метаморфическое – при метаморфизме осадочных месторождений марганца. Спутниками родонита являются родохрозит, псиломелан, гранат.

ЛЕНТОЧНЫЕ СИЛИКАТЫ

К силикатам ленточной структуры относится большая группа цветных породообразующих минералов – амфиболов. Состав и структура их еще более сложные, чем у пироксенов. В отличие от последних, амфиболы имеют более удлиненные призматические формы. Кристаллы их часто игольчатые, волокнистые; поперечное сечение крупных кристаллов ромбовидное или шестигранное. Спайность более совершенная, чем у пироксенов, под углом 124°. Амфиболы содержат воду в гидроксильной форме, иногда F и Cl.

Амфиболы подразделяются на моноклинные и ромбические.

Тремолит Ca₂Mg₅[Si₄O₁₁]₂(OH)₂.

Физические свойства Кристаллы удлиненные, вытянутые; агрегаты шестоватые, лучистые.

Цвет белый, светло-серый, светло-зеленый. Блеск стеклянный. Очень хрупок. Твердость 5,5–6. Плотность 2,9–3,0. От близкого по составу и происхождению актинолита отличается более светлой окраской. Иногда очень похож на волластонит (по форме агрегатов).

Происхождение. Скарновое – в контактах с известняками и метаморфическое – в кристаллических сланцах. Важнейшие спутники: диопсид, кальцит, доломит, тальк.

Актинолит (лучистый камень) Ca₂(Mg, Fe)₅[Si₄O₁₁]₂(OH)₂. Название от греческих слов «актис» – луч и «литоc» – камень.

Физические, оптические и другие свойства изменяются постепенно от тремолита к актинолиту (в зависимости от содержания железа). Кристаллы такие же, как у тремолита. Характерны лучистые агрегаты.

Цвет зеленый, разных оттенков. Хрупок. Излом занозистый. Твердость 5,5–6. Плотность до 3,3

Разновидности. Тонковолокнистые мягкие агрегаты носят название актинолит – асбеста. Плотные скрытокристаллические массы, состоящие из перепутанных микроскопических волокнистых кристаллов, называются нефритом. Реже встречаются тремолитовые разности асбеста и нефрита.

Происхождение такое же, как и у тремолита. Распространен чаще, особенно в тальковых и хлоритовых сланцах. Иногда является главным породообразующим минералом (актинолитовые сланцы).

Применение. Благодаря большой вязкости нефрит прекрасно принимает полировку и служит поделочным камнем.

Роговая обманка (Са,Na)(Mg,Fe)₄(Al,Fe)[(Al,Si)₄O₁₁]₂(OH)₂. Химический состав сложный и непостоянный.

Физические свойства Кристаллы призматические, удлиненные; иногда агрегаты волокнистого или игольчатого сложения. Цвет зеленый разных оттенков, буро-зеленый до черного. Твердость 5,5–6. Плотность 3,0–3,5.

Разновидности. Обыкновенная роговая обманка темно-зеленого цвета встречается в интрузивных и метаморфических породах и в контактовых зонах. Базальтическая роговая обманка бурого или черного цвета – в базальтах, туфах. В щелочных горных породах встречаются так называемые щелочные роговые обманки (богатые щелочами) черного или синего цвета. Вторичная роговая обманка, образующаяся в результате изменения пироксенов, особенно авгита, под воздействием гидротермальных растворов, носит название уралита. Процесс превращения пироксена в уралитовую роговую обманку называется уралитизацией.

Происхождение. В средних и щелочных интрузивных породах (например, в диоритах) роговая обманка имеет магматическое происхождение, являясь главным цветным компонентом породы; породообразующим минералом является также она в метаморфических породах – роговообманковых сланцах, гнейсах и амфиболитах. Менее обычна роговая обманка для контактового процесса и для малораспространенных пегматитов основной магмы, где она наблюдается в крупных кристаллах.

Нефрит Ca₂(Mg,Fe)₅[Si4O₁₁](OH)₂. Свое название получил от греческого слова, означающего "почка", что связано с суеверным представлением древних o способности нефрита излечивать болезни почек.

Физические свойства Сингония моноклинная. Обычно нефрит образует плотную массивную или сланцевую мономинеральную породу спутанноволокнистой микроструктуры – основная причина удивительной его вязкости. Твердость 6,0–6,5. Плотность 2,8 – 3,3 и возрастает с увеличением содержания окиси железа. Цвет преимущественно зеленый различных оттенков (от светло – зеленого до голубоватого и оливкового), реже встречается белый (непрозрачный, водяно–белый, просвечивающийся, желтоватый), серый и черный. Нефрит относится к ювелирно-поделочным камням. Блеск стеклянный, иногда жирный. Излом неровный раковистый или занозистый. Прозрачность от просвечивающего в сколах и пластинах толщиной 1 – 1,5 см до непрозрачного.

Два свойства нефрита определяют его ценность как поделочного камня. Это исключительная прочность (вязкость) и способность принимать полировку.

Происхождение. Большинство промышленных месторождений нефрита располагаются в пределах массивов ультраосновных пород–серпентинитов. Генезис их метасоматический. Обычно жилы нефрита находят на контакте серпентинитов с дайками диабазов и других основных пород, или их ксенолитов.

Лекция 5

СЛОИСТЫЕ СИЛИКАТЫ

К подклассу слоистых (листовых) силикатов и алюмосиликатов относятся тальк, слюды, глинистые минералы и др. Многие из них являются породообразующими минералами. Так, слюды как непременный компонент входят в граниты и их пегматиты, в некоторые сланцы и гнейсы, в грейзены. Глинистые минералы являются основной составной частью кор выветривания гранитов, габбро, эффузивов и входят в осадочные горные породы (глины, мергели и др.). Ряд минералов из класса слоистых силикатов и алюмосиликатов широко используется в промышленности: это слюды-диэлектрики – мусковит и флогопит, серпентиновый огнеупорный асбест, природный смазочный материал тальк, тальковый и пирофиллитовый сланцы как сырье для изготовления футеровки доменных печей. Издавна, глины используются как строительный материал и адсорбенты (очистители в разных технических и химических производствах). Глинистые минералы никеля добываются как руда па этот металл.

Кроме того, к слоистым силикатам (алюмосиликатам) особой структуры и состава относятся палыгорскит, датолит, пренит и некоторые другие. Они резко отличаются по составу и свойствам от талька, слюд, глинистых минералов.

Для слоистых силикатов наиболее характерны следующие общие свойства: пластинчатая форма частиц, совершенная спайность и псевдогексагональная симметрия.

СЛЮДЫ

К слюдам относится большая группа важных породообразующих минералов, объединяемых общностью ряда физических свойств. Внешне все слюды сходны. Они имеют листоватый облик и весьма совершенную спайность. Сингония моноклинная. Кристаллы листоватые, чешуйчатые. При благоприятных условиях роста кристаллы приобретают псевдогексагональный облик с удлинением вдоль вертикальной оси, перпендикулярной к спайности. Размеры кристаллов различны: от микроскопических до пластин в несколько квадратных метров. Листочки слюд упругие, некоторые при расщеплении в темноте светятся. Если смотреть через тонкую пластину слюды на светящийся предмет, то иногда наблюдается шести- и двенадцатилучевая звезда, что вызывается ориентированными включениями игл рутила. Твердость около 2. Плотность до 3,2. Безжелезистые слюды характеризуются диэлектрическими свойствами и огнестойкостью.

Слюды широко распространены в природе. На их долю приходится около 3,7% всех минералов земной коры. Они являются составной частью многих изверженных и метаморфических горных пород. Промышленное значение имеют слюды пегматитового и контактово-метасоматического происхождения.

Мусковит KAl₂[AlSi₃О₁₀](OH, F)₂. Название происходит от Московии (Московского государства). Бесцветен или желтоватого, светло-коричневого цвета, иногда с красноватым оттенком.

Разновидности. Серицит – мелкокристаллический светлый мусковит, являющийся продуктом разрушения алюмосиликатов (главным образом полевых пшатов). Имеет шелковистый блеск.

Флогопит KMg₃ [AlSi₃O₁₀](OH, F)₂ Цвет бурый, коричневый разных оттенков.

Происхождение. Контактово-метасоматическое (скарновое) – характерен для некоторых магнезиальных контактовых зон докембрийского возраста. Ассоциирует с диопсидом, кальцитом, апатитом скаполитом, шпинелью и другими контактовыми минералами.

Биотит K(Fe, М g)з[А1 Si₃О₁₀](ОН, F)₂. Цвет черный. Содержит железо и поэтому не пригоден в качестве диэлектрика. Среди слюд является наиболее распространенным минералом.

Разновидности. Лепидомелан – не содержит магния, черного цвета, характерен для щелочных пород.

Происхождение. Магматическое (биотитовые граниты); пегматитовое – в жилах с мусковитом и без него; метаморфическое – в различных сланцах и гнейсах.

Лепидолит KLi₂Al[AlSi₃O₁₀](OH, F)₂ – литиевая слюда. Цвет розовый, светло-фиолетовый. Листочки в отличие от других слюд не дают больших пластинок. Часто образует изогнутые скорлуповатые формы и тонкозернистые массы.

Происхождение. Встречается в редкометальных пегматитах и грейзенах. В пегматитах ассоциирует с клевеландитом, кварцем, сподуменом, полихромными турмалинами, бериллом.

Применение. При достаточных скоплениях может служить рудой на литий.

ГИДРОСЛЮДЫ

Гидрослюды представляют собой измененные слюды и являются промежуточными образованиями между слюдами и минералами глин.

Сингония их моноклинная. Состав сложный и непостоянный. Похожи на слюду, но листочки не упругие.

Вермикулит (Mg, Fe₂⁺, Fe³⁺)₃ [(Al, Si)₄O₁₀](OH)₂·4H₂O. «Bepмикулюс» – червячок; название дано потому, что при нагревании минерал червеобразно изгибается, вспучивается, увеличиваясь в объеме в 15-25 раз. Обожженный вермикулит очень легкий, плавает на воде. Цвет золотисто- или бронзово-желтый. Твердость 1-1,5.

Происхождение. Образуется за счет биотита и флогопита.

Применение. Прокаленный вермикулит применяется как теплоизоляционный материал.

Глауконит – водный алюмосиликат К, Fe и А1. Землистый, обычен в осадочных породах в виде зерен неправильной формы, особенно в песчаных, глинистых и глинисто-карбонатных породах. Цементирует песчинки в песчаниках, часто встречается в песках (глауконитовые пески). Цвет зеленый разных оттенков.

Происхождение. Осадочное – образуется в морях и океанах, возможно, при участии организмов.

Применение. Глауконит может служить калийным удобрением, применяется как зеленая краска, а также для очистки воды, идущей в котлы.

ГЛИНИСТЫЕ МИНЕРАЛЫ

Глинистые минералы – вторичные водные силикаты, алюмосиликаты и ферросиликаты, слагающие основную массу глин, аргиллитов и тонких фракций некоторых других осадочных пород. Наиболее распространённые представители – каолинит, монтмориллонит, галлуазит.

Глинистые минералы являются продуктом выветривания преимущественно алюмосиликатов и силикатов магматических и метаморфических горных пород на дневной поверхности. В процессе выветривания глинистые материалы испытывают стадийные преобразования структуры и химического состава в зависимости от изменения физико-химических условий среды выветривания и седиментации. Размеры частиц глинистых материалов в глинах большей частью не превышают 0,01 мм. По кристаллической структуре глинистые материалы относятся к слоистым или псевдослоистым силикатам.

Каолинит Al₄ [Si₄O₁₀] (OH)₈ – (назв. происходит от китайского "Кау-Линг", что означает "высокая гряда", – название горного района в Китае) – глинистый минерал из группы водных силикатов алюминия. Кристаллизуется в моноклинной сингонии. Отдельные чешуйки каолинита бесцветны, сплошные массы белые. Блеск чешуек перламутровый, сплошных скоплений – матовый. Спайность весьма совершенная. Твёрдость 2,5-3, плотность 2,58-2,63, жирный на ощупь. Образует землистые массы, в которых при больших увеличениях и особенно под электронным микроскопом обнаруживаются мелкие шестигранные кристаллы.

Происхождение. Каолинит – основной компонент многих глин. Образуется преимущественно экзогенным путём при выветривании различных алюмосиликатов в кислой среде, при гидротермальном изменении полевошпатовых пород. Составляет основу каолина, входит в состав глин, мергелей и глинистых сланцев. Слоистая структура каолинита придает породам на его основе (глинам и каолинам) свойство пластичности.

На земной поверхности каолинит устойчив, но в тропических и субтропических странах может целиком разлагаться выветриванием с образованием гидратов глинозёма и кремнезёма.

Галлуазит Al₂Si₂O₅(OH)₄ (англ. Halloysite) – глинистый минерал, близок к каолиниту, от которого отличается более высоким содержанием воды; половина количества воды находится в виде гидроксила, а остальная – в виде молекул H₂O. Сингония моноклинная. В неизмененном виде фарфоровидный. Цвет белый, светло-серый, желтоватый, красноватый, зеленоватый. Блеск матовый до воскового, тусклый. Спайности нет, излом рыхлый или землистый до раковистого в плотных массах. Цвет черты белый. Твёрдость 1-2. Плотность 2,55-2,65. В кислотах частично растворяется, особенно после нагревания. По внешним признакам галлуазит трудно отличить от тонкодисперсного каолинита. Это можно сделать только с помощью термического и электронномикроскопического исследования.

Происхождение. Типично гипергенный, образуется экзогенным путем в коре выветривания сульфидных месторождений за счёт магматических горных пород в кислой или нейтральной среде. Встречается в почвах, обогащённых органическими кислотами, в карстовых пустотах среди известняков. В месторождениях глин галлуазит находится в ассоциации с каолинитом, часто с алунитом и монтмориллонитом.

Практическое значение. Вместе с каолинитом галлуазит используется в керамической промышленности.

Монтмориллонит – широко распространённый глинистый минерал подкласса слоистых силикатов. Химический состав непостоянный, сильно зависит от варьирующего содержания воды. Образует плотные глинистые массы. Кристаллы очень мелки и видны только под электронным микроскопом, – обычно имеют вид неправильных листочков. При смачивании сильно набухает по причине проникновения воды в промежутки между слоями структуры.

Происхождение. Образуется почти исключительно в экзогенных условиях. Типичный продукт выветривания алюмосиликатов основных изверженных пород в условиях щелочной среды. Главный составной компонент бентонитов. Входит в состав почв, валунных суглинков и других осадочных пород. Наличие монтмориллонита в тех или иных глинах можно заподозрить по явлениям сильного их набухания от влаги и связанной с этим свойством жирности. Однако точная диагностика без измерения оптических констант, рентгенометрических исследований и химических анализов невозможна. При высыхании они трескаются и в то же время вспучиваются под влиянием продолжающегося сильного разбухания более глубоких участков. Образуясь в поверхностных условиях, монтмориллонит является более или менее устойчивым минералом. В пустынных местностях залежи его, превращаясь с поверхности в тонкий пылевидный материал, с помощью ветров и самумов легко переносятся по воздуху. Этим путём возникают лёссовые отложения, содержащие часто в существенных количествах бейделлит и монтмориллонит.

Лекция 6

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: