Полная версия

Главная arrow География arrow Кристаллография и минералогия. Основные понятия

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Силикаты

Многие исследователи, например [5; 11; 21; 32], называют этот класс «Силикаты и алюмосиликаты» (лат. silex - кремень). Оба варианта не противоречат кристаллохимической природе данных минералов; суть терминологического отличия охарактеризована далее.

Кремнекислородный тетраэдр

Рис. 2.18. Кремнекислородный тетраэдр

Схема связей двух соединенных между собой кремнекислородных тетраэдров

Рис. 2.19. Схема связей двух соединенных между собой кремнекислородных тетраэдров

Наиболее часто употребляемое схематическое изображение кремнекислородного тетраэдра

Рис. 2.20. Наиболее часто употребляемое схематическое изображение кремнекислородного тетраэдра

Для характеристики сложно построенных структур применяют понятие «структурная группировка». Н.В. Белов трактует его как: «...группа частиц, связь внутри которой сильнее, чем между группировкой и другими частицами» [3]. Для силикатов (сложные структуры) такая группировка - это кремнекислородный тетраэдр [Si04]4- (рис. 2.18-2.20).

В кристаллических структурах силикатов кремнекислородные тетраэдры соединяются между собой только вершинами и никогда ребрами или гранями. По Н.В. Белову [3; 4], в этих структурах (кристаллохимическая классификация) выделяют силикаты с конечными и бесконечными мотивами.

В силикатах с конечными мотивами (рис. 2.21) анионный радикал представлен одиночными [Si04]4' или сдвоенными тетраэдрами [Si207]6_ (подкласс «Островные силикаты), либо тетраэдрами, сгруппированными в кольцо (подкласс «Кольцевые силикаты»), например для минерала берилл [Si60i8]12-. Количество тетраэдров в соединении конечно; соединений тетраэдров (островов или колец) бесконечное множество.

В силикатах с бесконечными мотивами анионные группировки представлены цепочками (подкласс «Цепочечные силикаты», рис. 2.22), лентами (подкласс «Ленточные силикаты», рис. 2.23), слоями (подкласс «Слоистые (слоевые, листовые) силикаты», рис. 2.24). В подклассе «Каркасные силикаты» имеется много различных вариантов сочленения тетраэдров в трехмерном пространстве. Один из примеров такого сочленения приведен на рис. 2.25. Во всех подклассах с бесконечными мотивами количество соединенных между собой тетраэдров не ограничено.

Соединения кремнекислородных тетраэдров в силикатах с конечными мотивами [69]

Рис. 2.21. Соединения кремнекислородных тетраэдров в силикатах с конечными мотивами [69]

Примеры соединения тетраэдров в подклассе «Цепочечные силикаты» [69]

Рис. 2.22. Примеры соединения тетраэдров в подклассе «Цепочечные силикаты» [69]

Примеры соединения тетраэдров в подклассе «Ленточные силикаты» [69]

Рис. 2.23. Примеры соединения тетраэдров в подклассе «Ленточные силикаты» [69]

Пример соединения тетраэдров в подклассе «Слоистые силикаты» [69]

Рис. 2.24. Пример соединения тетраэдров в подклассе «Слоистые силикаты» [69]

В кристаллической структуре силикатов часть ионов Si в кремнекислородных тетраэдрах нередко бывает заменена ионами А1 с координационным числом КЧ = 4. В этом случае образуются минералы, называемые алюмосиликатами. Они встречаются в цепочечных, ленточных, слоистых и широко распространены в каркасных силикатах, что и обозначено в верхней части рис. 2.25.

А13+ в конституции силикатов играет двоякую роль:

Пример соединения тетраэдров в подклассе «Каркасные силикаты» [69]

Рис. 2.25. Пример соединения тетраэдров в подклассе «Каркасные силикаты» [69]

  • • как компонент комплексных анионных радикалов, находясь, так же как и Si4+, в четверном окружении ионов кислорода. В этом случае координационное число А13+ равно 4;
  • • как отдельный катион, один или вместе с катионами других металлов, нейтрализующими отрицательный заряд анионов. В этом случае координационное число А13+ равно 6.

В терминологии следует различать образование алюмосиликатов (алюминий в составе тетраэдра) и силикатов алюминия (алюминий как катион). Известно немало случаев, когда в одном и том же силикате одни ионы А1 входят в состав комплексного аниона, другие находятся среди катионов, занимающих промежутки между отрицательно заряженными комплексными анионными радикалами. Например, широко распространенный минерал роговая обманка (подкласс «Ленточные силикаты», группа амфиболы) - в комплексном радикале этого минерала отношение Al: Si может меняться от 1: 3 до 0.

Минералы класса «Силикаты» составляют примерно одну треть всех известных в природе минеральных видов. Они являются породообразующими (очень часто - главными породообразующими) минералами всех магматических и подавляющего большинства метаморфических горных пород. Входят в состав осадочных пород, во многих случаях так же, как породообразующие (в том числе и главные), например для различных глин. Для всех силикатов чрезвычайно характерен изоморфизм (как изо-, так и гетеровалентный).

Значительна роль силикатов в составе почти всех месторождений полезных ископаемых - носители промышленно ценных металлов - Ni, Zn, Be, Zr, Li, Cs, Rb, U, TR и др. Широко представляют и неметаллические полезные ископаемые - асбест, каолин, отбеливающие глины, полевые шпаты (как сырье для огнеупоров), сырье для керамики, различные строительные материалы. Ряд силикатов (изумруд, аквамарин, турмалин, топаз, родонит, нефрит и т. д.) издавна используются в качестве драгоценных и поделочных камней.

Главнейшие элементы, входящие в состав силикатов: Na, К, Li, Са, Mg, Fe2+, Mn2+, Be, Si, Zr, Ti, Al, Fe3+. Нейтрализацию избыточного положительного заряда катионов выполняют дополнительные анионы О2', [ОН]1", F1", СГ, [СОз]2" и др.

Многие элементы, такие как Rb, Cs, Ва, Sr, Pb, Zn, Ni, Co, Cu, Bi, Sb, Cr, V, Sc, Y, TR, Th, Sn, U, Nb, S, Cl, С в виде [C03]2', P, присутствуют в отдельных относительно редких минеральных видах. Для минералов группы цеолиты (подкласс «Каркасные силикаты») характерно наличие цеолитной воды - часть кристаллизационной воды, которая может выделяться и вновь поглощаться без разрушения кристаллической структуры минерала. Кристаллизационная вода занимает определенное место в кристаллических решетках (не только минералов класса «Силикаты», но и др.) в форме молекул Н20.

Подкласс «Островные силикаты». Обладают высокой степенью идиоморфизма (греч. idios - свой, своеобразный, особый и morphe) - способность образовывать хорошо ограненные кристаллы. Окраска (цвет) минералов связана с присутствием в их составе хромофоров (атомы и атомные группы элементов, которые своим присутствием обусловливают окраску минералов) - Fe, Mn, Ti и Сг. Атомы Fe2+, Fe3+ в зависимости от соотношения дают зеленые (гроссуляр, эпидот), коричневые (андрадит, ставролит, титанит) оттенки. Бесцветные островные силикаты встречаются редко - это химически чистые гроссуляр, форстерит, топаз и др. Твердость 6-8. Поэтому при диагностике черты (цвет минерала в порошке), как правило, не дают - сами царапают фарфор. Наиболее распространенные минералы подкласса приведены в табл. 2.8.

Таблица 2.8

Наиболее распространенные минералы подкласса «Островные силикаты»

Группа минералов

Наиболее распространенные минералы группы

Группа циркона

Циркон ZrSiC>4

Группа оливина

Изоморфный ряд форстерит Mg2SiC>4 - фаялит Fe2SiC>4. Минерал оливин (Mg,Fe)2Si04 занимает промежуточное положение в этом ряду

Группа гранатов

Изоморфный ряд пироп - андрадит: пироп Mg3Ab [SiC^T; гроссуляр СазАБ [SiC^T; спессартин МпзАЬ [SiC^T; альмандин Fe3 АЬ [Si04]3; уваровит СазСгг [SiC^b; андрадит Ca3Fe2[Si04b

Группа дистена (кианит)

Дистен Al2[0/Si04]

Группа

ставролита

Ставролит Al4Fe[Si20io] (ОН)2

Группа сфена (титанит)

Сфен CaTi[Si04] (0,0H,F)

Минералы группы оливина (рис. 2.26) являются главными породообразующими в ультраосновных и основных магматических горных породах. Гранаты (рис. 2.27) характерны для скарнов.

Подкласс «Кольцевые силикаты». Объединяет сравнительно небольшое число редких в природе минералов. Только два из них - берилл и турмалин - играют в некоторых случаях роль второстепенных, а иногда главных в горных породах и месторождениях. Твердость этих минералов колеблется от 6 до 8.

Из бериллий содержащих минералов берилл Be3Al2[Si60i8] (рис. 2.28) является наиболее распространенным в земной коре. По цвету выделяют следующие разновидности:

• изумруд (рис. 2.29) - густо окрашен в ярко-зеленый цвет (отсюда обычно употребляющееся название цвета - изумрудно-зеленый).

Прозрачные экземпляры, не содержащие трещин, высоко ценятся как драгоценный камень. Окраска обусловлена ничтожным содержанием хрома;

аквамарин (рис. 2.30, лат. aqua marina - морская вода) - синеватоголубая окраска;

воробьевит (рис. 2.31) - розового цвета (содержит цезий). Назван в честь русского минералога Виктора Ивановича Воробьева (1875— 1906);

гелиодор (рис. 2.32) - желтая прозрачная разновидность (содержит небольшое количество окиси железа).

Оливин [69]

Рис. 2.26. Оливин [69]

Альмандин [69]

Рис. 2.27. Альмандин [69]

Берилл [69]

Рис. 2.28. Берилл [69]

Изумруд [69]

Рис. 2.29. Изумруд [69]

Аквамарин [85]

Рис. 2.30. Аквамарин [85]

Воробьевит (берилл розовый] [85]

Рис. 2.31. Воробьевит (берилл розовый] [85]

Гелиодор [75]

Рис. 2.32. Гелиодор [75]

Химический состав турмалина не постоянный. В общем случае выражается формулой (Na,Ca)(Mg,Al)6[B3Al3Si6(0,OH)3o]. Из диагностических признаков наиболее характерны штриховка на гранях и округлый выпуклый треугольник в поперечном сечении (рис. 2.33). Из разновидностей по цвету наиболее часто встречается черный шерл (рис. 2.34).

«Цепочечные и ленточные силикаты». В свойствах обоих подклассов много общего, поэтому их характеристика дается совместно, но отличия детализируются.

Наиболее распространенными из данных подклассов являются минералы группы пироксены (цепочечные силикаты) и амфиболы (ленточные). Породообразующие во многих магматических (в том числе - главные породообразующие в основных и средних) породах. От массы земной коры составляют ~ 16 %. Аналогичен облик кристаллов (удлиненные вытянутые в одном направлении), твердость (~ 5-6), плотность (~ 3,0-3,5 г/см3), проявления спайности (по призме в двух направлениях), близки оптические свойства. Существенные отличия в диагностических свойствах:

  • • пироксены - спайность по призме под углом около 87°;
  • • амфиболы - спайность по призме под углом около 124°;
  • • кристаллы пироксенов в поперечном сечении имеют псевдотетра- гональный облик (рис. 2.35, а);
  • • кристаллы амфиболов - псевдогексагональный (рис. 2.35, б).
Штриховка на гранях и округлый треугольник в поперечном сечении кристалла турмалина [5]

Рис. 2.33. Штриховка на гранях и округлый треугольник в поперечном сечении кристалла турмалина [5]

Черный турмалин - шерл [67]

Рис. 2.34. Черный турмалин - шерл [67]

Поперечные сечения кристаллов пироксенов (а) и амфиболов (б] [5]

Рис. 2.35. Поперечные сечения кристаллов пироксенов (а) и амфиболов (б] [5]

Наиболее распространенные минералы подкласса «Цепочечные силикаты» приведены в табл. 2.9; «Ленточные» - табл. 2.10.

Наиболее распространенные минералы подкласса «Цепочечные силикаты»

Таблица 2.9

Группа

Подгруппа

Наиболее распространенные минералы подгруппы

Пироксены

Моноклинные

пироксены

Изоморфный ряд диопсид CaMg[Si2C>6] - геденбергит CaFe[Si206], сподумен LiAl[Si206], авгит Ca(Mg,Fe,Al)[(Si,Al)206], жадеит NaAl[Si206], эгирин NaFe[Si2C>6]

Ромбические

пироксены

Энстатит Mg2[Si2C>6], гиперстен (Mg,Fe)2[Si206]

Волластонита

Наиболее распространен минерал волластонит Саз[81з09]

Наиболее распространенные минералы подкласса «Ленточные силикаты»

Таблица 2.10

Группа

Подгруппа

Наиболее распространенные минералы

Амфиболы

Моноклинные

амфиболы

Тремолит Ca2Mg5[Si40n]2(0H)2, актинолит Ca2(Mg,Fe)5[Si40n]2(0H)2, роговая обманка Ca2Na(MgFe)4(Al,Fe)[(Si,Al)4Oii]2(OH)3, глаукофан Na2(Mg,Fe)3Al2[Si4Oi i]2(OH,F)2, арфведсонит Na3(Fe,Mg)4(Fe,Al)[Si4Oi1]2(OH,F)2

Ромбические

амфиболы

Антофиллит (Mg,Fe)7[Si40i i]2(OH)2

Фотографии некоторых минералов подклассов приведены на рис. 2.36-2.39. Здесь видно, что габитус кристаллов удлиненный и вытянутый в одном направлении.

Диопсид [67]. Имеет различную окраску, которая обусловлена примесями железа, марганца, ванадия и хрома

Рис. 2.36. Диопсид [67]. Имеет различную окраску, которая обусловлена примесями железа, марганца, ванадия и хрома

Авгит [67]. Цвет от темно-зеленого до черного

Рис. 2.37. Авгит [67]. Цвет от темно-зеленого до черного

Актинолит [67]. Цвет бутылочно-зеленый, светло-зеленый до темно-зеленого

Рис. 2.38. Актинолит [67]. Цвет бутылочно-зеленый, светло-зеленый до темно-зеленого. Скрытокристаллическая разновидность этого минерала различных зеленых оттенков (нефрит] издавна используется как поделочный камень

Роговая обманка [67]. Цвет зеленый, зеленоватый, черно-зеленый, черный

Рис. 2.39. Роговая обманка [67]. Цвет зеленый, зеленоватый, черно-зеленый, черный

Подкласс «Слоистые (слоевые, листовые) силикаты». Слоистое строение кристаллической решетки при межмолекулярных взаимодействиях между слоями (силы Ван-дер-Ваальса) обусловливает свойство минералов данного подкласса расщепляться на тонкие листочки (проявление спайности в одном направлении). Способность к расщеплению и степень упругости листочков не одинакова. Например, для минералов группы талька (изоморфный ряд тальк Mg3[Si4Oio](OH)2 - пирофиллит Al2[Si4Oio](OH)2), которые не являются алюмосиликатами - листочки хрупкие; по той же причине - низкая (~ 1) твердость. Для слюд (табл. 2.11) часть ионов Si4+ замещена ионами А13+ (алюмосиликаты) - листочки упругие, твердость ~ 2-3.

Таблица 2.11

Группа слюд

Подгруппа

Наиболее распространенные минералы подгруппы

Биотита (магниево-железистых слюд)

Биотит K(Mg,Fe)3[Si3A10io](OH,F)2, флогопит KMg3[Si3AlO10] (F,OH)2

Мусковита (алюминиевых слюд)

Мусковит KAl2[AlSi30io](OH)2

Лепидолита (литиевых слюд)

Лепидолит KLi i ,5 A11,5 [Si3 AlO i o](F,OH)2

Характерной химической особенностью является то, что в составе минералов всегда принимает участие гидроксил (ОН)1” нередко вместе с F1”.

Из катионов распространены Mg2+ и А13+, которые часто изоморфно замещаются Fe2+, Ni2+, Mn2+, Li1+ совместно c Fe3+, реже Cr3+, V3+. Кроме того, во многие минералы, в структуре которых тетраэдры Si04 частично заменены АЮ4 (алюмосиликаты), входят катионы К1+, Na1+, Са2+, а также молекулы воды.

Слюды являются породообразующими средних и главными породообразующими минералами кислых магматических пород, тальк типичен для метаморфических пород. Кроме них распространены минералы групп серпентина - каолинита (серпентин Mg3[Si205](0H)4, каолинит Al2[Si205](0H)4); хлорита (~ 20 самостоятельных минералов, хлорит (Mn,Al)6[(OH)8(Si,Al)2]); галлуазита (галлуазит Al2Si205(0H)4, гарниерит (Ni,Mg)6[(OH)8/Si4Oi0]); монтмориллонита (монтмориллонит w{Mg3tSi4Oio](OH)2} /?{(Al,Fe3+)2) [Si40|o](OH)2}x«H20), гидрослюд (вермикулит (Mg, Fe2+, Fe3+)[(Si, А1)4Ою] (0Н)гх20) и некоторые других. Для этих групп минералов характерно образование коллоидальных, аморфных веществ; кристаллические формы редки. Примеры встречаемости минералов в природе - серпентин образует горную породу серпентинит - гидротермальный метасоматит по ультраосновным породам, каолинит слагает мономинеральную породу - каолин, формирующуюся в условиях выветривания пород богатых алюмосиликатами. Хлориты типичны для низкотемпературной гидротермальной деятельности, особенно при изменении горных пород, содержащих алюмо-магнезиальные и железистые силикаты; галлуазит и гарниерит возникают в виде гелей при коагуляции золей в экзогенных условиях; монтмориллонит, как правило, продукт выветривания основных магматических пород при pH > 7. В составе гидрослюд присутствует значительное количество связанных молекул Н20. Необходимое условие образования этих минералов - наличие богатой водой среды.

Каолинит, монтмориллонит и еще очень многие слоистые силикаты часто объединяют в обобщающем термине «глинистые минералы». По В.Т. Фролову, «глины - это породы, которые на 50 % и более состоят из тонкодисперсного (менее 0,01 мм) материала и особых групп глинистых минералов - в основном, каолинита, монтмориллонита и гидрослюд» [49]. Главным потребителем монтмориллонитовых глин является нефтяная промышленность, использующая их для очистки продуктов перегонки нефтей от посторонних взвешенных примесей (смол, углистых веществ и др.).

Владимир Тихонович Фролов (1923) - профессор кафедры литологии и морской геологии геологического факультета МГУ, доктор геологоминералогических наук, действительный член РАЕН, член Межведомственного литологического комитета РАН.

Для иллюстрации излагаемого ниже материала приведены фотографии некоторых минералов подкласса (рис. 2.40-2.45).

Биотит [67]. Окрашен в темные, часто черные тона

Рис. 2.40. Биотит [67]. Окрашен в темные, часто черные тона

Мусковит [67]. Окрашен в светлые тона. Мелкоче шуйчатая разновидность минерала называется серицит

Рис. 2.41. Мусковит [67]. Окрашен в светлые тона. Мелкоче шуйчатая разновидность минерала называется серицит

Тальк [67]. Характерный диагностический признак минерала - жирный на ощупь

Рис. 2.42. Тальк [67]. Характерный диагностический признак минерала - жирный на ощупь

Разновидность серпентина - хризотил-асбест [75]. Термин «асбест» относится к морфологии минералов (не только серпентина) - агрегат тонких (диаметр 20-50 нм) волокон

Рис. 2.43. Разновидность серпентина - хризотил-асбест [75]. Термин «асбест» относится к морфологии минералов (не только серпентина) - агрегат тонких (диаметр 20-50 нм) волокон

Монтмориллонит [67]

Рис. 2.44. Монтмориллонит [67]

Вермикулит [67]. Цвет бурый, желтовато-бурый, золотисто-желтый, зеленоватый до черноватого. Часто образует псевдоморфозы по биотиту и флогопиту

Рис. 2.45. Вермикулит [67]. Цвет бурый, желтовато-бурый, золотисто-желтый, зеленоватый до черноватого. Часто образует псевдоморфозы по биотиту и флогопиту

Подкласс «Каркасные силикаты». Почти все минералы этого подкласса - алюмосиликаты. Иллюстрация - табл. 2.12, где во все анионные группы химических формул минералов входит А13+. Катионы в соединениях представлены Na1+, К1+, Са2+, Ва2+, изредка Cs1+ и Rb1+. Все они обладают большими ионными радиусами. Катионы Mg2+, Fe2+, Mn2+, Al3+, Fe3+ с гораздо меньшими значениями этого параметра (прил. 3.1), широко распространенные в других подклассах и обусловливающие окраску минералов, здесь отсутствуют. Поэтому представители каркасных силикатов окрашены в светлые тона. Твердость колеблется от 5 до 6,5. Характерны двойники, очень часто полисинтетические, вследствие чего многие минералы подкласса образуют высокосимметричные соединения.

Группа полевые шпаты из всех силикатов является наиболее распространенной в земной коре, составляя около 50 % (абсолютных) ее массы. Примерно 60 % (относительных) этих минералов заключено в магматических горных породах; ~ 30 % приходится на долю метаморфических горных пород, преимущественно кристаллических сланцев; остальные 10-11% находятся в осадочных горных породах - главным образом в песчаниках и конгломератах.

Шпаты - минералы, обладающие совершенной спайностью в двух направлениях. Происхождение термина «полевые шпаты» не ясно. Возможно, чаще всего обломки этих минералов в средние века находили именно на крестьянских полях.

По химическому составу являются алюмосиликатами Na, К и Са, изредка Ва. Иногда в ничтожных количествах присутствуют Li, Rb, Cs в виде изоморфной примеси к щелочам и Sr, замещающий Са. Кристаллизуются в моноклинной или триклинной сингонии, причем представители и той и другой по морфологическим признакам мало отличимы друг от друга. Рентгенометрические исследования показывают большое сходство в кристаллической структуре всех шпатов. Много общего в физических свойствах. Все они преимущественно имеют светлую окраску; относительно низкие показатели преломления; большую твердость - 6-6,5; совершенную спайность по двум направлениям под углом близким к 90°; сравнительно небольшие плотности - 2,5-2,7 г/см3. По этим признакам их довольно легко отличить от похожих на них минералов.

Таблица 2.12

Наиболее распространенные минералы подкласса «Каркасные силикаты»

Группа

Подгруппа

Наиболее распространенные минералы

Полевые

шпаты

Кальций-натриевые полевые шпаты (плагиоклазы)

Изоморфный ряд альбит (Ab) Na[AlSi308] - анортит (An) Ca[Al2Si20s]

Кали-натриевые полевые шпаты

Ортоклаз K[AlSi3Os] и микроклин K[AlSi308]

Нефелина

Изоморфный ряд с общей формулой R1+[AlSiC>4], где R - Li, Na, К. Наиболее распространен минерал нефелин NafAlSiCL]

Цеолиты

Представители стильбит Ca[Al2Si70i8]x7H20, натролит Na2[Al2Si30io]x 20, гейландит CaNa2[AlSi3Os]2x5H20 и др.

В соответствии с химическим составом и параметрами кристаллического строения группа полевых шпатов классифицируется на три подгруппы:

  • • кальций-натриевых полевых шпатов, называемых плагиоклазами. Представляют собой непрерывный изоморфный ряд альбит Na[AlSi308] - анортит Ca[Al2Si208];
  • • кали-натриевых полевых шпатов, которые при высоких температурах также дают непрерывные твердые растворы K[AlSi308] - Na[AlSi308], распадающиеся при медленном охлаждении на два компонента - существенно калиевый и существенно натриевый;

• редко встречающихся кали-бариевых полевых шпатов, называемых гиалофанами. Представляют собой изоморфные смеси K[AlSi308] - Ba[Al2Si208].

Подгруппа плагиоклазы (греч. «косораскалывающиеся») имеет химический состав с общей формулой (100-w)Na[AlSi308] - /iCa[Al2Si208], где п - содержание анортитовой составляющей (табл. 2.13) изменяется от 0 до 100 — классический пример гетеровалентного изоморфизма. По сравнению с другими полевыми шпатами, у которых угол между плоскостями спайности равен 90° или очень близок к этой цифре, у плагиоклазов он меньше - 86°24- 86°50'.

Таблица 2.13

Плагиоклазы

Название

минерала

Формула

Содержание анортитовой компоненты (Ап)

Альбит (АЬ)

Na[AlSi308]

0-10

Олигоклаз

Изоморфные смеси Ab +Ап

10-30

Андезин

30-50

Лабрадор

50-70

Битовнит

70-90

Анортит (Ап)

Ca[Al2Si208]

90-100

Систематика плагиоклазов

Таблица 2.14

Состав

Плагиоклазы

№0

№25

№50

№75

№ 100

Na20

10,79

8,84

5,89

2,92

-

СаО

-

5,03

10,05

15,08

20,10

А1203

19,40

23,70

28,01

32,33

36,62

Si02

68,81

62,43

56,05

49,67

43,28

Плотность, г/см3

2,624

2,643

2,669

2,705

2,758

Русский минералог и кристаллограф Е.С. Федоров в XIX веке предложил очень удобную и наиболее рациональную классификацию с обозначением каждого плагиоклаза определенным номером соответственно процентному содержанию в нем анортитовой компоненты. Так, например, плагиоклаз № 72 представляет изоморфную смесь, содержащую 72 % анортита и 28 % альбита.

При систематике преимущественно магматических пород используют деление плагиоклазов по их составу (табл. 2.14) на кислые (номера 0-30), средние (номера 30-60), основные (номера 60-100). Здесь названия «кислый», «средний», «основной» обусловлены тем, что содержание Si02

в геологии часто называемой «кремнекислотой», от альбита к анортиту постепенно уменьшается.

Пертит - калиевый полевой шпат с закономерно ориентированными, так называемыми пертитовыми, вростками альбита (белое)

Рис. 2.46. Пертит - калиевый полевой шпат с закономерно ориентированными, так называемыми пертитовыми, вростками альбита (белое)

Подгруппа «кали-натриевые полевые шпаты». В зависимости от температуры кристаллизуются в моноклинной и триклинной сингониях. Вследствие того, что К1+ и Na1+ существенно отличны друг от друга по размерам ионных радиусов (0,133 и 0,098 нм соответственно, прил. 3), образующиеся при высоких температурах твердые растворы с постепенным уменьшением температуры распадаются, образуя так называемые пер- титы (рис. 2.46), представляющие закономерные срастания продуктов распада растворов. Это обусловливает значительные усложнения в составе и структуре относящихся к кали-натриевым полевым шпатам минеральных видов. Общую систематику их можно представить в следующем виде:

  • • моноклинный высокотемпературный ряд санидин K[(Al,Si)408] - натронсанидин (K,Nа) [(Al, Si)408];
  • • моноклинный низкотемпературный ряд ортоклаз K[AlSi308] - на- тронортоклаз (Na,K)[AlSi308];
  • • триклинный ряд микроклин K[AlSi308] - анортоклаз (Na,K)[AlSi308].

Таким образом, для соединения K[AlSi308] существуют две моноклинные модификации - санидин, устойчивый при температуре выше 900 °С, ортоклаз, устойчивый ниже этой температуры, и одна триклинная модификация, называемая микроклином. Как породообразующие минералы широко распространены ортоклаз и микроклин; все остальные встречаются гораздо реже.

Группа нефелина. Сюда относятся алюмосиликаты с небольшим по сравнению с другими минералами класса содержанием Si02. Общая формула приведена в табл. 2.12. Нефелин является главным породообразующим минералом в щелочных магматических средних породах - сиенитах и нефелиновых сиенитах. Наиболее богатая щелочами разновидность этих пород (крайний член ряда нефелиновых сиенитов) - уртит используется как сырье для производства глинозема (А1203) на Ачинском глиноземном комбинате (АГК). Технология получения этого продукта из небокситового алюминиевого сырья в промышленных масштабах реализована только в России - кроме АГК - завод в г. Пикалево (Ленинградская область).

Группа цеолиты. Особенностью минералов является наличие в них слабо удерживаемых молекул Н20. Как при обезвоживании, так и при обводнении кристаллические структуры не изменяются. Это определяется существованием в цеолитах «каналов» (рис. 2.47), достаточно свободных для продвижения как молекул воды, так и других веществ. Отсюда берет свое название специфический, употребляемый при характеристике подземных вод термин - цеолитная вода. Другой важной химической чертой цеолитов является их способность к обмену различными катионами без изменения кристаллической структуры. Поэтому в промышленности они используются как сорбенты (лат. sorbens - поглотитель). Типичные представители цеолитов - стильбит Ca[Al2Si70i8]x7H20, натролит Na2[Al2Si3Oi0]x2H2O, гейландит CaNa2[AlSi308]2x5H20 и др.

Каналы в структуре цеолитов под электронным микроскопом [74]. Диаметр каналов составляет 2-16 нм

Рис. 2.47. Каналы в структуре цеолитов под электронным микроскопом [74]. Диаметр каналов составляет 2-16 нм

Альбит [67] - очень часто породообразующий (в том числе и главный) минерал кислых магматических пород. Обычен в метаморфических породах

Рис. 2.48. Альбит [67] - очень часто породообразующий (в том числе и главный) минерал кислых магматических пород. Обычен в метаморфических породах

Анортит [62] - породообразующий минерал в основных магматических, а также метаморфических породах. Обнаружен в метеоритах

Рис. 2.49. Анортит [62] - породообразующий минерал в основных магматических, а также метаморфических породах. Обнаружен в метеоритах

Ортоклаз [59] - минерал считают самым широко распространенным среди силикатов. Входит с состав многих магматических и метаморфических пород; в форме зерен обычен в осадочных породах

Рис. 2.50. Ортоклаз [59] - минерал считают самым широко распространенным среди силикатов. Входит с состав многих магматических и метаморфических пород; в форме зерен обычен в осадочных породах

Микроклин [67]. Породообразующий минерал магматических кислых, а также метаморфических (гнейсов) пород

Рис. 2.51. Микроклин [67]. Породообразующий минерал магматических кислых, а также метаморфических (гнейсов) пород

Нефелин [67] (светлое) - породообразующий (часто главный) минерал сиенитов и нефелиновых сиенитов - магматические породы щелочного ряда

Рис. 2.52. Нефелин [67] (светлое) - породообразующий (часто главный) минерал сиенитов и нефелиновых сиенитов - магматические породы щелочного ряда

Агрегат игольчатых кристаллов натролита [74]

Рис. 2.53. Агрегат игольчатых кристаллов натролита [74]

Фотографии некоторых минералов подкласса приведены на рис. 2.48-2.53.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>