Подкласс «кольцевые силикаты»
Подкласс кольцевых силикатов объединяет сравнительно небольшое число редких в природе минералов. Среди кольцевых силикатов только два минерала - берилл и турмалин - играют в некоторых случаях роль второстепенных и, иногда, главных минералов месторождений.
Как было указано в общей характеристике силикатов, тип кристаллических структур рассматриваемого подкласса отличается особыми чертами: кристаллические решетки содержат изолированные группы тетраэдров SiO4, связанные в кольца, т. е. подкласс характеризуется комплексными радикалами [Si3O9]6-, [Si6O18]12- и др.
Берилл - Be3Al2[Si6O18]. Из числа бериллий содержащих минералов является наиболее распространенным в земной коре.
Химический состав. BeO - 14,1%, Al2O3 - 19,0%, SiO2 - 66,9%. В виде примесей устанавливаются щелочи (до 7%): Na2O, K2O, Li2O, иногда Rb2O, Cs2O (в воробьевите до 3%). Иногда присутствуют также гелий и H2O (до 3%).
Сингония гексагональная. Облик кристаллов. Кристаллы берилла имеют столбчатый или призматический облик и обычно хорошо образованы (рис. 1). Как правило, развиты призма {1010} и пинакоид {0001}. В гораздо меньшей степени представлены грани дипирамид {1121}, {1011} и призмы {1120}. Грани призм часто покрыты вертикальными штрихами. Двойники не установлены. Агрегаты. Обычно встречается в виде одиночных вкрапленных кристаллов, иногда соединенных в друзы. Изредка наблюдаются шестоватые агрегаты сплошных масс.
Рисунок – Кристаллы берилла
Цвет. Чаще всего берилл окрашен в зеленовато-белый, желтый, желтовато-зеленый, голубой, ярко-зеленый, иногда розовый цвет. Причины вариации окраски изучены недостаточно. Встречаются и бесцветные, прозрачные разности. По окраске различают следующие разновидности:
- изумруд - густо окрашенная в приятный ярко-зеленый цвет разновидность (отсюда обычно употребляющееся название цвета: изумрудно-зеленый). Прозрачные экземпляры, не содержащие трещин, высоко ценятся как драгоценный камень. Окраска обусловлена ничтожным содержанием хрома;
- аквамарин - прозрачная разновидность синевато-голубой окраски; название происходит от латинских слов: "аква" - вода и "марэ" - море;
- воробьевит - разновидность розового цвета (содержит цезий). Названа в честь русского минералога В. И. Воробьева;
- гелиодор - желтая прозрачная разновидность (содержит небольшое количество окиси железа).
Блеск стеклянный. Твердость 7,5-8. Хрупок. Спайность несовершенная по призме {1010} и пинакоиду {0001}. Излом неровный, часто раковистый. Плотность 2,63-2,91.
Диагностические признаки. Берилл узнается сравнительно легко по облику кристаллов и высокой твердости, отличающей его от похожих по форме других столбчатых минералов гексагональной сингонии
П. п. тр. не плавится, лишь края осколков закругляются. Прозрачные разности становятся мутными (при высокой температуре). Стекло с бурой прозрачное и бесцветное; лишь изумруд дает бледно окрашенный в зеленый цвет перл. В кислотах не растворяется.
Турмалин - (Na,Ca)(Mg,Al)6[B3Al3Si6(О,OH)30]. Формула относится к наиболее распространенному минеральному виду. Название происходит от сингалезского слова "турмали". Под этим названием минерал был привезен в Голландию в 1703 г. вместе с другими драгоценными камнями с о. Цейлон.
Химический состав не постоянен вследствие широкого проявления изоморфных замещений. Наблюдаются следующие пределы содержания главных компонентов, %: SiO2 - 30-44; B2O3 - 8-12; Al2O3 - 18-44; FeO + Fe2O3 - 0-38; MgO - 0-25; Na2O - 0-6; CaO - 0-4; H2O -1-4. Кроме того, в виде изоморфных примесей устанавливаются следующие элементы, %: К (до 2,5% K2O); Li (до 1,3% Li2O); Mn2+ (до 3,5% MnO); Cr (до 10,7% Cr2O3), а также F (до 1,2%) и Cl.
Сингония тригональная. Облик кристаллов. Кристаллы турмалина обычно имеют столбчатый облик и вытянуты вдоль тройной оси симметрии. Изредка встречаются короткопризматические кристаллы. Как правило, кристаллы небольшие, часто микроскопически мелкие, но иногда попадаются и крупные экземпляры, до 20 см и более в длину при нескольких сантиметрах в поперечнике. Из форм наиболее часто встречаются призмы {1010} и {1120}, тригональные пирамиды {1011}, {0221} и др. (рис. 2). Нередко концы кристаллов развиты не одинаково. Очень часто наблюдаются на гранях призм весьма характерная для турмалинов вертикальная штриховка и не менее характерная форма сферических треугольников в поперечном разрезе (рис. 3). Двойники очень редки. Агрегаты. Нередко турмалин наблюдается в шестоватых, радиальнолучистых (в виде так называемого турмалинового солнца), спутанноигольчатых или волокнистых агрегатов. Реже встречается в сплошных зернистых, иногда скрытокристаллических массах.
Рисунок – Призматический кристалл турмалина
Рисунок – Штриховка и форма поперечного сечения кристалла турмалина
Цвет турмалина зависит от его химического состава. Разновидности, не содержащие железа или бедные им, окрашены в различные оттенки зеленого, розового, красного цвета. Тёмно-красные турмалины носят название рубеллита. Богатые MgO турмалины чаще всего обладают бурой и желтой окраской. Железистые разности интенсивно окрашены в темные цвета: черный (шерл – наиболее распространенная разновидность турмалина), темно-зеленый, темно-синий (индиголит) и темнобурый. Реже наблюдаются совершенно бесцветные, прозрачные разности. Хромсодержащие турмалины окрашены в густой темно-зеленый цвет. Иногда концы кристаллов окрашены в какой-либо другой цвет; например бесцветные кристаллы с о. Эльба на конце обладают густой черной окраской. Кроме того, встречаются разновидности с кристаллически-зональной окраской. Например, в поперечном изломе ядро имеет красный цвет, а с периферии одна или несколько резко очерченных полигональных зон окрашены в различные оттенки зеленого или какого-либо другого цвета.
Черта белая. Блеск стеклянный. Твердость 7-7,5. В направлении, перпендикулярном к оси с, больше, чем в параллельном. Спайность практически отсутствует или весьма несовершенная. Излом неровный. Удельный вес 2,90-3,25. Прочие свойства. Электризуется при нагревании, трении, давлении, причем один конец кристалла заряжается положительно, другой – отрицательно (пьезоэлектричество).
Диагностические признаки. Кристаллы турмалина легко узнаются по характерному поперечному сечению (в виде сферического треугольника), часто сильно проявленной вертикальной штриховке и высокой твердости. От внешне похожих на него некоторых пироксенов и амфиболов, а также эпидота отличается по отсутствию спайности и по высокой твердости. От рутила отличается по твердости, черте и форме поперечного сечения.
П. п. тр. турмалин в зависимости от состава ведет себя не одинаково. Бесцветные или бледноокрашенные разновидности, особенно богатые литием, вообще не плавятся, но становятся мутными, иногда несколько вспучиваются. Более богатые железом плавятся с трудом, а железисто-магнезиальные сплавляются довольно легко в пузыристое стекло. Все турмалины в смеси с CaF2 и KHSO4 дают реакцию на бор (зеленое окрашивание пламени). В кислотах не разлагаются.