Лабораторная работа № 8 Характеристика и диагностические признаки минералов подклассов цепочечных, ленточных, листовых и каркасных силикатов и алюмосиликатов.

Задача работы. Приобретение и закрепление навыков практического определения наиболее распространенных силикатов, многие из которых являются важнейшими породообразующими минералами, – цепочечных (пироксены), ленточных (амфиболы), листовых (слюды, глинистые минералы и т.д.), каркасных (полевые шпаты, нефелин, цеолиты) .

Учебный материал. Учебная коллекция минералов, шкала твердости Мооса, соляная кислота 10% в капельницах, фарфоровая пластинка, определители минералов. Плакаты (или слайды) со схематическим изображением кремнекислородного тетраэдра и главных структурных типов силикатов и алюмосиликатов.

Методические указания. Внимательно рассмотрев плакаты (или слайды), студенты вспоминают принципы классификации силикатов по структурному признаку и отвечают на вопросы преподавателя об основных свойствах каждого структурного подкласса. Приводят примеры известных им силикатных минералов, принадлежащих к островным и кольцевым силикатам. Самостоятельно находят образцы этих минералов в учебной коллекции минералов. Затем, с помощью преподавателя, продолжают знакомство с наиболее распространенными минералами подклассов цепочечных, ленточных, листовых и каркасных силикатов и алюмосиликатов.

Цепочечные силикаты и алюмосиликаты. К силикатам цепочечной структуры (см. рис. 30в) относятся важные, широко распространенные породообразующие минералы группыпироксенов. По химическому составу это силикатыCa,Mg,Fe, в некоторых присутствуетAlи щелочи (Na,Li).Сингониямоноклинная и ромбическая. Кристаллы пироксенов обычно имеют короткопризматический облик с почти квадратным или восьмиугольным поперечным сечением.Цветразличный (в зависимости от состава) – от белого и розового до зеленого, бурового, коричневого и темно-зеленого, почти черного. Преобладают пироксены темной окраски, поэтому их относят к группе породообразующихтемноцветных минералов.Блескстеклянный, иногда перламутровый, редко тусклый полуметаллический.Твердость 5,5-6. Уд. вес 3,2-3,5. Характерна хорошо выраженнаяспайностьпод углом, близким к прямому. Наибольшим распространением среди пироксенов пользуются следующие минеральные виды и разновидности (следует иметь в виду, что нередко их невозможно надежно отличить друг от друга визуально, без применения точных методов исследования, особенно в мелких кристаллах и минеральных агрегатах):

Энстатит – светло-серый, зеленовато- или желто-серый, коричнево-зеленый.Гиперстен – темно-коричневый, темно-серый, коричнево-зеленый.Диопсид – светло-зеленый, зеленый, серый, голубой, бесцветный. Голубой диопсид называетсявиолан.Изумрудно-зеленый прозрачный и полупрозрачный диопсид получил названиехромдиопсид («сибирский изумруд»). Причиной его яркой зеленой окраски является примесь трехокиси хрома – до 3%.Геденбергит – темно-зеленый до черного,встречается в лучистых агрегатах, бывает волокнистым.Авгит - черный, буро-черный, темно-зеленый.Эгирин(щелочной пироксен, содержит много натрия) – зеленовато-черный, темно-зеленый, кристаллы длиннопризматические, столбчатые, иногда игольчатые; агрегаты шестоватые, лучистые.Сподумен (содержит литий) – белый, серый, зеленоватый, розовый. Сподумен похож на полевой шпат, от которого отличается уплощенными (похожими на доски) кристаллами и занозистым изломом. Прозрачный сиренево-розовый сподумен называетсякунцит, а светло-зеленый -гидденит.

Прозрачные, красиво окрашенные пироксены (виолан, хромдиопсид, кунцит, гидденит) используются как полудрагоценные камни.

Очень важно уметь отличать пироксены от другой группы весьма распространенных породообразующих минералов – амфиболов, являющихся ленточными силикатами.

Ленточные силикаты и алюмосиликаты. Основу их структуры составляют бесконечные ленты из кремнекислородных и алюмокислородных тетраэдров (см. рис. 30г). К ним относится, в первую очередь, большая группа цветных породообразующих минералов – амфиболов. Состав и структура их еще более сложные, чем у пироксенов. По многим физическим свойствам амфиболы очень похожи на пироксены. Окраска их также разнообразна – от белой до темно-зеленой. Преобладают темноокрашенные амфиболы, поэтому амфиболы, как и пироксены, относят к группе темноцветных минералов. Как и у пироксенов блеск стеклянный. Твердость близка к твердости пироксенов - 5,5-6. Уд. вес 3-3,3. Так же, как и пироксены, многие амфиболы очень похожи, поэтому далеко не всегда их можно отличить друг от друга визуально. От пироксенов амфиболы надежно отличаются лишь по характеру спайности – плоскости спайности ориентированы в них не под прямым углом, как у пироксенов, а под углами примерно 60^о и 120^о. В крупных кристаллах угол между плоскостями спайности обычно определяется без особого труда, но если кристаллы мелкие или в случае минеральных агрегатов для определения характера спайности необходимо прибегать к помощи лупы или даже микроскопа. Спайность у амфиболов проявлена несколько лучше, чем у пироксенов (плоскости спайности более ровные и блестящие). Поперечное сечение кристаллов амфиболов ромбовидное или шестигранное (у пироксенов это восьмигранник или квадрат). Для амфиболов обычно характерны более удлиненные, чем у пироксенов, призматические и игольчатые кристаллы. Наиболее распространенными среди амфиболов являются обыкновенная роговая обманка, тремолит и актинолит.

Обыкновенная роговая обманка. Химический состав сложный и непостоянный.Сингония моноклинная. Кристаллы призматические, удлиненные; иногда образует волокнистые или игольчатые агрегаты.Цвет зеленый различных оттенков, буро-зеленый до черного.

Тремолит Ca₂Mg₅Si₄O₁₁₂(OH)₂.Сингония моноклинная. Кристаллы удлиненные, резко вытянутые, часто игольчатые; агрегаты шестоватые, радиально-лучистые, сноповидные.Цвет белый, светло-серый, светло-зеленый. Очень хрупок.

Актинолит Ca₂ (Mg, Fe)₅ Si₄O₁₁₂ (OH)₂.Название происходит от греческих слов «актис» - «луч» и «литос» - «камень». Кристаллы удлиненные, вытянутые, до игольчатых, агрегаты лучистые.Цвет зеленый, разных оттенков. Хрупок. Внешне очень похож на тремолит, отличается только окраской.

Нефрит – плотный скрытокристаллический минеральный агрегат, состоящий из перепутанных изогнутых микроскопических волокнистых кристаллов амфиболов - тремолита и актинолита, Микроструктура такого агрегата больше всего напоминает войлок.Цветразличных зеленых оттенков (при преобладании тремолита – белый или очень светлый, а при преобладании актинолита – зеленый, до темно-зеленого). Необычайно вязкий. Практически невозможно разбить молотком (попробуйте отбить кусочек от валенка с помощью молотка!), но зато хорошо пилится стальной пилой. Название произошло от греческого «нефрос» – почка.Применение. Нефритблагодаря большой вязкости и сравнительно небольшой твердости прекрасно принимает полировку и является красивым поделочным камнем, нередко применяется для изготовления изделий с очень сложной, тонкой резьбой (фигурки животных, птиц, ритуальные изделия, массажеры, женские украшения, вазы и т.д.).

Листовые (слоистые) силикаты являются силикатами с непрерывными слоями кремнекислородных тетраэдров. Слои обособлены друг от друга и связаны с помощью катионов (см. рис. 30д), поэтому характерной особенностью минералов данного подкласса является весьма совершенная спайность, пониженная твердость и уплощенная таблитчатая форма кристаллов, а также листоватая и чешуйчатая форма минеральных агрегатов. Эта группа силикатов также включает очень важные породообразующие минералы, пользующиеся широким распространением в природе. В первую очередь это слюды (биотит, мусковит, флогопит), серпентин и глинистые минералы, среди которых визуально (и то далеко не всегда) можно определить лишь каолинит.

Слюды и гидрослюды. Кслюдамотносится большая группа важных породообразующих минералов, объединяемых общностью ряда физических свойств. Внешне все слюды сходны: для них характерны таблитчатый облик кристаллов и весьма совершенная спайность (способность легко расщепляться на тончайшие листочки) (см. рис. 20а).Сингония моноклинная.Кристаллы таблитчатые, агрегаты листоватые и чешуйчатые. При благоприятных условиях роста кристаллы приобретают псевдогексагональный призматический облик, иногда со значительным удлинением вдоль вертикальной оси, перпендикулярной спайности. Размеры кристаллов различны: от микроскопических до пластин площадью в несколько квадратных метров.Твердость около 2. Уд. вес 3,2.Листочки не только гибкие, но и упругие.

Мусковит. Название происходит от древнего названия нашего государства - Московии.Цвет белый, бесцветный, желтоватый. Разновидности.Серицит – мелкокристаллический (тонкочешуйчатый) очень светлый, иногда зеленоватый, мусковит.Применение. Около 90% всего добываемого мусковита идет в электропромышленность, радиотехнику и приборостроение. Раньше использовался в окнах вместо стекла.

Биотит. Цвет черный, темно-коричневый. Содержит железо. Среди слюд является наиболее распространенным минералом, особенно в магматических горных породах.

Флогопит. Цвет бурый, коричневый, иногда зеленоватый различных оттенков. Содержит магний (в значительно больших количествах, чем биотит) и железо. Далеко не всегда визуально можно отличить от биотита.

Лепидолит.Литиевая слюда.Цвет розовый, сиреневый, светло-фиолетовый. Листочки в отличие от других слюд чаще всего не бывают крупными.Применение. При значительных скоплениях может служить рудой на литий.

Гидрослюдыпредставляют собой измененные слюды и являются промежуточными образованиями между слюдами и глинистыми минералами.Сингония моноклинная. Состав сложный и непостоянный. Внешне очень похожи на слюды, но листочки не упругие.

К гидрослюдам относится вермикулит.

Вермикулит. «Вермикулюс» в переводе с латинского - «червячок»; название дано потому, что при нагревании минерал вспучивается, увеличиваясь в объеме в 15-25 раз и червеобразно изгибается. Обожженный вермикулит очень легкий, плавает на поверхности воды.Цвет золотисто- или бронзово-желтый. Твердость 1-1,5.Происхождение. Образуется за счет биотита и флогопита.Применение. Прокаленный вермикулит применяется как теплоизоляционный материал и как удобрение («агровермикулит»), улучшающее структуру почвы и ее способность удерживать влагу.

Широко распространены в природе и нередко являются породообразующими минералами также тальк, серпентин и хлорит.

Тальк – Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂.Синоним: жировик.Сингония моноклинная. Образует листоватые, чешуйчатые агрегаты или сплошные плотные массы. Листочки гибкие, но не упругие.Цвет зеленый, светло-зеленый, белый с желтоватым и сероватым оттенком, розовый, серый.Блеск жирный, иногда перламутровый.Спайность весьма совершенная.Твердость 1. На ощупь – жирный.Уд. вес 2,8. Тальк инертен к кислотам и щелочам.Диагностические признаки: легко узнается (и отличается от других листовых силикатов, особенно, слюд и хлорита) по очень низкой твердости, и внешнему виду (агрегаты часто напоминают туалетное мыло, особенно, если окраска минерала розовая или белая). От других минералов, кроме того, отличается весьма совершенной спайностью и блеском.Применение. Тальк употребляется в бумажной, текстильной, резиновой, кожевенной, парфюмерной и других отраслях промышленности. Самый мягкий минерал шкалы Мооса (№1).

Серпентин Mg₆Si₄O₁₀(OH)₈.Синоним–змеевик. Название «змеевик» дано по цвету, напоминающему окраску змеиной кожи (точно так же иногда называют и горные породы, состоящие из серпентина).Сингония моноклинная. Обычно образует плотные скрытокристаллические массы от желто-зеленого до темно-зеленого цвета.Окрасканередко неоднородная, пятнистая.Черта белая.Блеск стеклянный, жирный или восковой.Твердость 2,5-4.Уд. вес 2,6. Разновидность:асбест (хризотил-асбест).В переводе с греческого «хризотил» - «золотое волокно», «асбестус» в переводе с латинского – «неугасимый». Хризотил-асбест обычно встречается в серпентинитах в виде тонких поперечно-волокнистых прожилков. Длина волокон (при большом увеличении хорошо видно, что каждое волокно – это листочек, свернутый в трубочку) от долей миллиметра до 10-16 см. Волокна мягкие, гибкие (рис. 31).Цвет светло-зеленый, иногда золотистый, в распушенном виде - белый.Блеск шелковистый.Твердость 2-3.Уд. вес 2,2.Диагностические признаки: хризотил-асбест отличается от всех других минералов по внешнему виду. При измельчении в ступке хризотил-асбест образует не порошок, а спутанно-волокнистую, похожую на войлок, массу.

Рисунок 31. Хризотил-асбест

Серпентин и хризотил-асбест легко разлагаются соляной (и другими) кислотами, но устойчивы к действию щелочей. От хлорита серпентин отличается менее совершенной спайностью и большей твердостью.Применение. Асбестовое волокно употребляется для изготовления огнестойких тканей, теплоизоляции, тормозных лент, в строительстве, в химической промышленности и машиностроении. Благородный серпентин (обычно в виде горной породы – серпентинита) красивой окраски используется как поделочный и облицовочный камень.

Хлорит - собирательное название обширной группы слюдоподобных, очень похожих друг на друга минералов (пеннин, клинохлор, шамозит и др.).Цвет зеленый, различных оттенков, что и послужило основанием для общего названия («хлорос» – по-гречески «зеленый»). Все минералы группы хлорита кристаллизуются в моноклинной сингонии. Обычно они образуют листоватые, чешуйчатые агрегаты или сплошные массы. Спайность весьма совершенная, листочки гибкие, но не упругие. Имеют низкую твердость – 2-3. Диагностические признаки: от слюд отличается цветом и тем, что листочки лишены упругости. От талька отличается более высокой твердостью.

Глинистые минералы являются широко распространенными породообразующими минералами, но встречаются только в виде тонкодисперсных землистых агрегатов, состоящих из мельчайших кристаллов, различимых только под электронным микроскопом. Эти минералы можно уверенно отличить друг от друга только с помощью термического анализа и рентгеноструктурных исследованиях. Нередко несколько глинистых минералов присутствуют в глинах совместно. К числу наиболее распространенных глинистых минералов принадлежаткаолинит,галлуазит,монтмориллонитинонтронит.

Каолинит – Al₄Si₄O₁₀(OH)₈.Сингония моноклинная. Образует тонкодисперсные плотные массы и порошковатые агрегаты.Цвет белый, но в зависимости от содержания примесей может быть различных оттенков.Твердость 1.Спайность весьма совершенная.Уд. вес 2,6. На ощупь жирный. В сухом состоянии прилипает к языку, во влажном – пластичен.Применение.Каолиновые глины используются для производства керамики (фарфор и фаянс), а также в бумажной промышленности и строительстве.