Характеристика минералов класса «силикаты» подкласс «островные силикаты»

Островные силикаты образуют, как правило, хорошо ограненные кристаллы, т.е. обладают высокой степенью идиоморфизма. Окраска островных силикатов обычно обусловлена присутствием в их составе элементов-хромофоров - Fe, Mn, Ti и Cr. Кроме того, атомы Fe²⁺, Fe³⁺, в зависимости от соотношения, обусловливают зелёные (гроссуляр, эпидот), коричневые (андрадит, ставролит, титанит) оттенки цвета. Лишь в редких случаях встречаются бесцветные, белые островные силикаты - это химически чистые гроссуляр, форстерит, топаз Al₂SiO₄(F, ОН) и др.

Твердость островных силикатов 6 – 8. Из-за большой твердости эти минералы черты не дают (они сами процарапывают фарфор); даже у густо окрашенных минералов черта чуть заметна.

Таблица – Наиболее распространенные минералы подкласса «Островные силикаты»

Подкласс	Группа минералов	Наиболее распространенные минералы группы
Островные силикаты	Группа циркона	Циркон ZrSiO4
	Группа оливина	Изоморфный ряд форстерит Mg2SiO4 – фаялит Fe2SiO4. Минерал оливин (Mg,Fe)2SiO4 занимает промежуточное положение в этом ряду
	Группа гранатов	Изоморфный ряд пироп – андрадит: - пироп Mg3Al2 [SiO4]3; - гроссуляр Ca3Al2 [SiO4]3; - спессартин Mn3Al2 [SiO4]3; - альмандин Fе3 Al2 [SiO4]3; - уваровит Ca3Cr2 [SiO4]3; - андрадит Ca3Fe2[SiO4]3.
	Группа дистена (кианит)	Дистен Al2[SiO4]O
	Группа ставролита	Ставролит Al4Fe[Si2O10] (ОН)2
	Группа сфена (титанит)	Сфен CaTi[SiO4] (O,OH,F)

Циркон - ZrSiO₄. Название произошло от искаженных с течением времени персидских слов: "пар" - золото и "гун" - цвет. Синоним: гиацинт. Является довольно частым акцессорным (не более 5% в породе) минералом в ряде кислых и щелочных магматических горных пород (гранитах, сиенитах, нефелиновых сиенитах).

Химический состав. Согласно формуле: ZrO₂ - 67,1% (Zr - 49,5%), SiO₂ - 32,9%. Из примесей в небольшом количестве почти всегда присутствует Fe₂O₃ до 0,35% и более, часто CaO (0,05-4%), иногда Al₂O₃. Всегда содержится окись гафния; в некоторых случаях HfO₂ достигает 4%, даже 16%. В ряде случаев устанавливаются Y₂O₃ и редкие земли, главным образом Ce₂O₃, иногда до 16% при содержании P₂O₅ до 4-5%. Устанавливаются и другие примеси. В богатых радиоактивными примесями разновидностях содержится от 2 до 12% H₂O.

Сингония тетрагональная. Идиоморфные кристаллы очень характерны для циркона. Облик кристаллов короткостолбчатый, изометрический, реже дипирамидальный. Обычные формы: тетрагональные призмы и тетрагональные дипирамиды (рис. 1). Двойники коленчатые, довольно редки. В агрегатах - неправильных зернах встречается гораздо реже, чем в кристаллах.

Рисунок – Наиболее обычные кристаллы циркона

Цвет. Бесцветный, но чаше окрашен в желтый, оранжевый, красный, реже зеленый цвет. Встречается темно-бурая окраска. Блеск алмазный, иногда жирный. Твердость 7-8. Спайность обнаруживается сравнительно редко по {110}. Излом неровный или раковистый (у измененных разновидностей). Плотность 4,68-4,70; для измененных разновидностей падает до 4,7 и даже до 3,8 (происходит увеличение объема с сохранением несколько искаженной внешней формы кристаллов). Прочие свойства. Многие разновидности радиоактивны.

Диагностические признаки. Для кристаллов циркона весьма характерен тетрагональный короткостолбчатый, реже дипирамидальный облик и высокая твердость.

П. п. тр. не плавится. В кислотах не растворяется. Разлагается при сплавлении порошка с содой, причем сплав в разбавленной HCl окрашивает куркумовую бумажку в оранжевый цвет (реакция на Zr).

Куркумовая бумажка - обычная фильтровальная бумага, пропитанная спиртовой настойкой куркумина. Куркумин – специфическое вещество растительного происхождения.

Группа оливина

К этой группе относятся островные силикаты типа A²⁺₂ [SiO₄], где A= Mg, Fe, Mn, Ni, Со, Zn, Ca и Pb. Все эти элементы, за исключением Ca и Pb, в кристаллических решетках изоморфно замещают друг друга. Ca и Pb, вследствие больших размеров их ионных радиусов, обусловливают образование двойных соединений. Эти соединения в настоящем курсе не рассматриваются.

Силикаты группы оливина образуют изоморфный ряд, крайними членами которого являются минералы форстерит Mg₂SiO₄ и фаялит Fe₂SiO₄. Минерал оливин (Mg,Fe)₂SiO₄ в этом ряду занимает промежуточное положение.

Оливин - (Mg,Fe)₂SiO₄. Назван по оливково-зеленому цвету. Синонимы: хризолит, перидот. "Хризос" по-гречески - золото. Оливин весьма широко распространен в природе как породообразующий минерал в ультраосновных магматических породах.

Химический состав обычно варьирует в следующих пределах, %: MgO - 50-45; FeO - 8-12, реже до 20; NiO 0,1-0,3; CoO до 0,01; иногда присутствует марганец. Часть железа устанавливается в окисной форме (в частично серпентинизированных оливинах).

Сингония ромбическая. Облик кристаллов. Хорошо образованные кристаллы в пустотах (или вросшие в метаморфических породах) встречаются сравнительно редко. Наиболее характерные формы (рис. 2): {100}, {110}, {010}, {111}, {001} и др. Двойники редки. Агрегаты. Оливин обычно распространен в зернистых агрегатах.

Рисунок – Кристаллы оливина

Цвет желтый с зеленоватым оттенком; чаще оливин бесцветен, совершенно прозрачный; в частично серпентинизированных оливиновых породах (дунитах) приобретает ложный зеленый оттенок, обязанный серпентину, развивающемуся метасоматическим путем вдоль трещинок в оливине. Блеск стеклянный, жирный. Твердость 6,5-7. Хрупок. Спайность средняя или несовершенная. Излом часто раковистый. Плотность 3,3-3,5 (возрастает с увеличением содержания FeO).

Диагностические признаки. В оливиновых базальтах крупные вкрапленные зерна оливина на глаз узнаются по темной зеленовато-желтой окраске, стеклянному блеску и неровному излому. В интрузивных оливиновых горных породах характерен парагенезис с магнезиальными силикатами (серпентином, пироксенами) и хромшпинелидами.

П. п.тр. не плавится. В HCl почти не растворяется. Порошок бурно разлагается в концентрированной H₂SO₄ с образованием студня SiO₂.

Группа гранатов

К гранатам относится обширная группа минералов с общей формулой A₃B₂[SiO₄]₃, где A = Mg, Fe²⁺, Мn²⁺, Cr²⁺, Са и B = Al, Cr³⁺, Fe³⁺, Мn³⁺. Гранаты образуют изоморфный ряд, крайними членами которого являются минералы пироп и андрадит:

- пироп Mg₃Al₂ [SiO₄]₃; - гроссуляр Ca₃Al₂ [SiO₄]₃; - спессартин Mn₃Al₂ [SiO₄]₃; - альмандин Fе₃ Al₂ [SiO₄]₃; - уваровит Ca₃Cr₂ [SiO₄]₃; - андрадит Ca₃Fe₂[SiO₄]₃.

Все гранаты кристаллизуются в кубической сингонии и имеют много общих свойств. Поэтому приводится обобщенная характеристика минералов группы.

Гранаты. "Гранатус" по-латыни - подобный зернам. Название дано по сходству цвета первоначально изученных кристалликов граната с цветом зернышек в плодах гранатового дерева.

Химический состав – приведены формулы минералов. Изоморфные замещения одних элементов другими широко распространены.

Сингония кубическая. Облик кристаллов. Кристаллы чрезвычайно характерны для гранатов. Наиболее распространенной является форма ромбического додекаэдра, реже в комбинации с тетрагонтриоктаэдром. Последняя форма может быть представлена и самостоятельно, причем грани бывают покрыты штрихами, параллельными длинной диагонали. Крайне редко встречаются грани куба или октаэдра. Двойники срастания представляют большую редкость. Наиболее часто встречающиеся кристаллы гранатов приведены на рис. 3. Агрегаты. Часто встречаются в виде сплошных зернистых масс.

Рисунок – Наиболее распространенные кристаллы гранатов

Цвет гранатов варьирует весьма широко. Встречаются все цвета и оттенки цвета, кроме синего. Гранаты синего цвета в природе до сих пор не встречены. Бесцветные прозрачные разности редки. Хромсодержащие гранаты обычно окрашены в ярко-зеленый цвет, а иногда, при малом содержании хрома, - в красный. В зеленый цвет иногда окрашены и некоторые прозрачные разности андрадита (демантоид). Каких-либо строгих закономерностей окраски гранатов в зависимости от их состава не установлено. Черта белая или светло окрашенная в различные оттенки. Блеск жирный, стеклянный, иногда близкий к алмазному (андрадит) или алмазный. Твердость 6,5-7,5. Более высокой твердостью обладают альмандин, пироп и спессартин (7-7,5). Спайность несовершенная или отсутствует. Излом неровный. Плотность 3,5-4,2.

Диагностические признаки. Макроскопически легко узнаются по характерному облику кристаллов, жирному блеску, высокой твердости и сравнительно большой плотности.

П. п. тр., за исключением хромовых гранатов, более или менее легко плавятся, особенно андрадит и близкие к нему по составу разновидности. При сплавлении дают шарики, окрашенные в различные цвета. Железистые разновидности при этом становятся магнитными. С бурой и фосфорной солью многие из гранатов реагируют на Fe, Mn и Cr. В HCl лишь андрадит растворяется с большим трудом, выделяя студенистый кремнезем. Остальные разлагаются только после сплавления.

Группа дистена (кианит) Al₂[SiO₄]O; - группа ставролита Al₄Fe[Si₂O₁₀] (ОН)₂; - группа сфена (титанит) CaTi[SiO₄] (O,OH,F) в настоящем курсе не рассматриваются.