Лекция 2 островные силикаты

Среди силикатов это наиболее многочисленный подкласс минералов. Его характерными представителями являются оливин, альмандин, гроссуляр, топаз, эпидот. Силикаты этого подкласса имеют разнообразный состав – это минералы магния, железа, кальция, марганца, титана, алюминия, редких земель, тория, циркония, ниобия и др.

К числу породообразующих и наиболее широко распространенных в природе минералов относятся оливины, гранаты, эпидот, кианит, титанит, циркон. Практическое значение имеет лишь ничтожная доля от общего числа минералов. В качестве абразивных материалов используются гранаты, драгоценными минералами являются топаз, альмандин, пироп, уваровит, хризолит (разновидность оливина).

Островные силикаты образуются даже в стесненных условиях роста в виде хороших кристаллов. В виде изометричных хорошо ограненных зерен встречаются гранаты, идеально развитые дипирамидальные призматические кристаллы тетрагональной сингонии образует циркон, в совершенных кристаллах ромбической сингонии обычно наблюдаются топаз и ставролит. Из распространенных минералов только оливин и хондродит редки в кристаллах.

Окраска островных силикатов обычно обусловлена, присутствием в их составе в качестве главных и примесных компонентов элементов-хромофоров Атомы двух- и трехвалентного железа вызывают при разных своих соотношениях зеленые (гроссуляр, эпидот), коричневые (андрадит, ставролит, титанит) цвета. Окрашенные марганцем и железом минералы имеют малиново-красный, лилово-красный цвет (альмандин). Железо в сочетании с титаном вызывает коричнево-черную окраску минералов. Лишь в редких случаях встречаются бесцветные, белые островные силикаты – это химически чистые гроссуляр, форстерит, топаз, каламин.

Компактность структуры и наличие в минералах небольших, но высокозарядных катионов проявляются в высокой плотности и твердости (от 6 до 8) этих минералов. Из-за большой твердости эти минералы черты не дают (они процарапывают бисквитную пластинку), даже у густо окрашенных минералов она чуть заметна.

Происхождение. Островные силикаты — это минералы преимущественно высоких температур и давлений, т.е. минералы больших глубин. Главными типами месторождений являются магматические и метаморфические горные породы и некоторые метасоматиты. Как исключение они образуются в приповерхностных условиях.

Оливин (Mg,Fe)₂SiO₄. Назван по оливково-зеленому цвету. Сингония ромбическая. Оливин обычно распространен в зернистых агрегатах. Хорошо образованные кристаллы в пустотах (или вросшие в метаморфических породах) встречаются сравнительно редко. Цвет оливина желтый с зеленоватым оттенком; чаще он бесцветен, совершенно прозрачный. Блеск стеклянный, жирный. Твердость 6,5-7. Хрупок. Спайность средняя или несовершенная. Излом часто раковистый. Уд. вес 3,3-3,5. В НС1 почти не растворяется. Порошок бурно разлагается в концентрированной H₂SO₄ с образованием студня SiO₂.

Происхождение. В главной своей массе оливин имеет магматическое происхождение. В горных районах встречаются целые массивы бедных кремнеземом изверженных оливиновых горных пород. Нередко является составной частью таких горных пород, как габбро, диабаз, базальт и туфы основных эффузивов.

Практическое значение. Маложелезистые чисто оливиновые породы, неизмененные или частично серпентинизированные, представляют высококачественное сырье для изготовления огнеупорных форстеритовых кирпичей. Прозрачные, красиво окрашенные и не затронутые метаморфизмом кристаллы оливина (хризолиты) употребляются как драгоценные камни в ювелирном деле.

Гранаты. Общая формула R²₃+R³₂(SiO₄)₃ «Гранатус» по-латыни—подобный зернам. Название дано по сходству цвета первоначально изученных кристалликов граната с цветом зернышек в плодах гранатового дерева. Происхождение названий отдельных минеральных видов различно (пироп, альмандин, спессартин, гроссуляр, эссонит (гессонит), андрадит, уваровит, шорломит).

Сингония кубическая. Наиболее распространенной является форма ромбического додекаэдра. Цвет гранатов варьирует весьма широко. Бесцветные прозрачные разности редки. Гранаты синего цвета не встречаются. Хромсодержащие гранаты обычно окрашены в яркозеленый цвет, а иногда, при малом содержании хрома, – в красный. В зеленый цвет иногда окрашены и некоторые прозрачные разности андрадита (демантоид). Черта белая или светло окрашенная в различные оттенки. Блеск жирный, стеклянный, иногда близкий к алмазному (андрадит) или алмазный (шорломит). Твердость 6,5-7,5. Более высокой твердостью обладают альмандин, пироп и спессартин. Спайность несовершенная. Излом неровный. Уд. вес 3,5-4,2.

Происхождение. Наибольшим распространением пользуются гранаты контактово-метасоматического происхождения, возникающие в результате реакций преимущественно кислых магм с карбонатными породами (известняками и доломитами) в условиях сравнительно высоких температур. Реже встречаются месторождения, возникшие под воздействием кислых магм на основные метаморфические породы. В парагенезисе с ними довольно часто наблюдаются мусковит, биотит, кварц, дистен, силлиманит, графит, рутил, магнетит и др. В процессе выветривания гранаты, как относительно стойкие в химическом отношении минералы, переходят в россыпи.

Практическое значение. Прозрачные красиво окрашенные разности гранатов применяются в ювелирном деле как полудрагоценные камни. В настоящее время они большого значения не имеют. Гранаты, обладающие высокой твердостью (альмандин, штроп, спессартин), широко применяются в качестве абразивного материала. Около 90% гранатов идет на изготовление так называемой гранатовой бумаги или полотна, употребляемых преимущественно для полировки твердых пород дерева (дуба, ореха, клена, красного дерева и др.), шлифования зеркальных стекол, полировки кожи, твердого каучука, целлулоидных и других изделий.

Дистен Al₂[SiO₄]O, Сингония триклинная. Дистен обычно наблюдается в длинных столбчатых часто уплощенных кристаллах. Цвет дистена голубой, синий (различной интенсивности), иногда зеленый, желтый, реже он бесцветный, редко черный. Блеск стеклянный, на плоскостях спайности иногда перламутровый. Твердость в различных направлениях не одинакова, что весьма характерно для дистена: на грани параллельно удлинению кристалла 4,5, в поперечном направлении 6. Хрупок. Спайность совершенная. Уд. вес 3,56-3,68. В НС1 не растворяется.

Происхождение. Дистен образуется в процессе метаморфизма богатых глиноземом пород в обстановке весьма высоких давлений, т. е. на значительных глубинах в земной коре. В ассоциации с дистеном, кроме слюд, довольно часто встречаются корунд, турмалин, иногда рутил, ставролит, андалузит и другие минералы, образующиеся в метаморфических породах. Как химически устойчивый минерал, дистен при выветривании горных пород переходит в россыпи.

Практическое значение. Породы, содержащие дистен, андалузит и силлиманит, являются важным для промышленности высокоглиноземистым сырьем. Применяется при производстве высококачественных фарфороподобных огнеупорных и кислотоупорных изделий, обладающих существенными преимуществами перед кварцевыми и другими огнеупорными материалами, а также при производстве специальных изоляторов, запальных свечей, трубок для пирометров и т. д.

Андалузит Al₂[SiO₂]О. Сингония ромбическая. Встречается в лучисто-шестоватых и зернистых агрегатах. Редко бесцветный; обычно окрашен в серый, желтый, бурый, розовый, красный и темнозеленый (марганцовистая разность) цвет. Блеск стеклянный. Твердость 7-7,5. Спайность ясная. Излом неровный, занозистый. Уд. вес 3,1-3,2.

Происхождение. Андалузит нередко распространен как контактово-метаморфический минерал в глинистых или углисто-глинистых сланцах, а также в измененных эффузивных породах, особенно в генетической связи с интрузивами гранитов. Реже встречается в гнейсах и слюдяных сланцах в ассоциация с гранатом, корундом, дистеном и др.

Везувиант Ca₃Al₂[SiO₄]₂[OH]₄. Сингония тетрагональная. Цвет везувиана желтый, серый, зеленый, бурый различных оттенков, иногда черный, редко голубой, красный и розовый. Для хромвезувиана характерна интенсивная изумрудно-зеленая окраска. Блеск стеклянный, жирный. Твердость 6,5. Хрупкий. Спайность несовершенная. Излом неровный или раковистый. Уд. вес 3,34-3,44.

Происхождение. Везувиан хотя встречается и не так часто, как гранаты, но все же является типичным минералом в некоторых контактово-метасоматических образованиях, возникших за счет известняков или доломитов. В ассоциации с ним встречаются гранаты (гроссуляр), диопсид, эпидот, кальцит, хлориты, скаполиты и др. Реже он наблюдается в метаморфических породах. Известны псевдоморфозы эпидота по везувиану.

Практического значения не имеет.