Подкласс «каркасные силикаты» Общая характеристика

Таблица – наиболее распространенные минералы подкласса «Каркасные силикаты»

Подкласс	Группа	Подгруппа	Наиболее распространенные минералы
Каркасные силикаты	Полевые шпаты	Кальций-натриевые полевые шпаты (плагиоклазы)	Изоморфный ряд альбит (Ab) Na[AlSi3O8] – анортит (An) Ca[Al2Si2O8]
		Кали-натриевые полевые шпаты	Ортоклаз K[AlSi3O8] или К2O•Al2O3•6SiO2 и микроклин K[AlSi3O8]
	Нефелина	Изоморфный ряд с общей формулой R^1+[AlSiO4], где R – Li, Na, К. Наиболее распространен минерал нефелин Na[AlSiO4] или Na2O•Al2O3•2SiO2

Каркасные силикаты, характеризующиеся трехмерным сочленением анионных тетраэдров (Si,Al)O₄, принадлежат к числу весьма широко распространенных и важных породообразующих минералов.

Соединения этого подкласса, с химической точки зрения, представляют собой почти исключительно алюмосиликаты, т. е. такие соединения, в кристаллических структурах которых участвуют анионные комплексы, состоящие не только из тетраэдров SiO₄, но и из тетраэдров АlO₄. При этом число ионов Si⁴⁺, замещенных ионами Аl³⁺, не превышает половины.

Весьма характерно, что в числе катионов, занимающих "полости" в каркасах, принимают участие только катионы, обладающие большими ионными радиусами: Na¹⁺, Са²⁺, К¹⁺, Ва²⁺, изредка Cs¹⁺ и Rb¹⁺. Катионы с малым ионным радиусом с характерной для них шестерной координацией - Mg²⁺, Fe²⁺, Mn²⁺, Al³⁺, Fe³⁺ и др., которые широко представлены в других подклассах силикатов, в соединениях каркасных силикатов совершенно отсутствуют. Катионы Mg²⁺, Fe²⁺, Mn²⁺, Al³⁺, Fe³⁺ и некоторые другие являются хромофорами, т. е. обусловливают окраску минералов. Отсутствие этих катионов в составе каркасных силикатов определяет преимущественно светлую окраску минералов данного подкласса.

Твердость каркасных силикатов в основном колеблется между 5 и 6, т. е. уступает среди силикатов лишь силикатам с изолированными тетраэдрами SiO₄ (подкласс «Островные силикаты»). Спайность каркасных силикатов, в отличие от минералов группы кварца, где спайность отсутствует, проявляется от ясной до совершенной по нескольким направлениям. Это объясняется тем, что для минералов группы кварца прочность химических связей Si-О-Si одинакова во всех трех основных направлениях. Во многих кристаллических структурах каркасных силикатов, несмотря на трехмерную связь, в некоторых преимущественных направлениях все же имеет место более тесная упаковка анионных тетраэдров. Так, например, в псевдотетрагонально построенных кристаллических структурах полевых шпатов проявляется спайность по "псевдотетрагональной" призме, в гексагональных структурах нефелина - по "псевдогексагональной" призме и т.п.

Замечательной особенностью минералов цеолитов (входят в число каркасных силикатов, но в данном курсе подробно не рассматриваются) является наличие в цеолитах слабо удерживаемых молекул Н₂O. Как при обезвоживании, так и при обводнении кристаллические структуры цеолитов не изменяются. Это определяется существованием в цеолитах"каналов", достаточно свободных для продвижения как молекул воды, так и других веществ. Отсюда берет свое название специфический для подземных вод термин – цеолитная вода. Другой важной химической чертой цеолитов является их способность к обмену различными катионами без изменения кристаллической структуры.

Следует упомянуть о том, что полевые шпаты, входящие в состав каркасных силикатов, и многие цеолиты, являясь сложными химическими соединениями, в структурном отношении приближаются к высокосимметричным кристаллическим структурам. Нарушается общая тенденция, выраженная законом Федорова – Грота – чем сложнее состав вещества, тем ниже, в общем случае, категория симметрии. Для полевых шпатов и цеолитов исключение из закона Федорова – Грота объясняется стремлением этих минералов к двойникованию, причем двойники часто полисинтетические. Симметрия двойников всегда выше симметрии индивидов.

Из многочисленных минералов, входящих с состав каркасных силикатов, в настоящем курсе рассмотрим наиболее распространенные в природе полевые шпаты и нефелин.