Лекция 4 цепочечные и ленточные силикаты

К силикатам цепочечной структуры относятся важные породообразующие минералы, составляющие группу пироксенов. По химическому составу это силикаты Са, Mg, Fe, в некоторых присутствует А1 и щелочи (Na, Li). Для пироксенов характерно широкое изоморфное замещение одних элементов другими.

Кристаллы пироксенов имеют короткопризматический облик с почти квадратным поперечным сечением. Последнее обусловливается наличием у них спайности под углом, близким к прямому (87 и 93°). Пироксены подразделяются на псевдоромбические и моноклинные.

ПСЕВДОРОМБИЧЕСКИЕ ПИРОКСЕНЫ

Псевдоромбическими они названы потому, что, как показывают рентгеноструктурные исследования, относящиеся сюда минералы оказались не ромбическими, как полагали раньше, а тонко сдвойникованными минералами моноклинной сингонии.

Псевдоромбические пироксены образуют непрерывный изоморфный ряд от энстатита до гиперстена; минерал промежуточного состава по характерному бронзовому блеску назван бронзитом.

Энстатит Mg₂[Si₂0₆]. Цвет светло-серый, зеленовато- или желто-серый. Содержит немного FeO.

Гиперстен (Fe,Mg)₂[Si₂0₆]. Цвет темно-коричневый, темно-серый, коричнево-зеленый. Содержит FeO более 15%.

Физические свойства Цвет в зависимости от увеличения содержания железа от энстатита к гиперстену становится более темным. Также изменяются плотность (от 3,1—3,2 у энстатита до 3,4—3,5 у гиперстена) и другие свойства. Твердость этих минералов 5,5—6. Блеск перламутровый, стеклянный у энстатита, до бронзового, металловидного у железистых разностей. В хорошо выраженных кристаллах указанные минералы встречаются редко, обычно они образуют зерна неправильной формы и зернистые агрегаты.

Происхождение: Магматическое; энстатит, бронзит и гиперстен породообразующие минералы некоторых основных и ультраосновных горных пород. Спутниками являются оливин, серпентин, магнетит и основные плагиоклазы. При действии гидротермальных растворов легко изменяются и превращаются в серпентин (бастит) и тальк. Встречаются в кристаллических сланцах, гнейсах а также в метеоритах,

МОНОКЛИННЫЕ ПИРОКСЕНЫ

Здесь можно выделить:

1) пироксены, не содержащие А1 (изоморфный ряд диопсид – геденбергит),

2) пироксены, содержащие A1 (авгит),

3) щелочные пироксены (эгирин, сподумен).

Диопсид CaMg[Si₂O₆]. Цвет серый, зеленый, иногда бесцветен.

Салит Ca(Mg, Fe)[Si₂0₆]. Цвет зеленый разных оттенков.

Геденбергит CaFe[Si₂0₆]. Цвет темно-зеленый до черного.

Физические, оптические и другие свойства закономерно изменяются в зависимости от состава. Блеск стеклянный. Спайность средняя (по 110) под углом 87°. Твердость 5,5—6. Плотность от 3,27 (диопсид) до 3,55 (геденбергит).

Кристаллы имеют вид коротких призм, иногда они крупные, до 40 см. Для диопсида со Слюдянки (Прибайкалье) характерны друзы. Геденбергит нередко встречается в лучистых агрегатах, бывает водянистый. Распространены также сплошные зернистые массы.

Разновидности. Байкалит – крупные, хорошо образованные призматические кристаллы диопсида, иногда прозрачные, зеленые (Слюдянка, Прибайкалье). Хромдиопсид – диопсид, содержащий до 3% Сг₂0₃, изумрудно-зеленый. Встречается исключительно среди ультраосновных пород и в кимберлитах Якутии. Мангангеденбергит – геденбергит, содержащий до 7% МnО, характерен для некоторых скарнов Средней Азии.

Происхождение. Минералы ряда диопсид – геденбергит характерны для изверженных пород с известняками (скарнов). Обычными спутниками в скарнах являются кальцит, гранат, везувиан, тремолит, скаполит, флогопит и апатит (для диопсида), эпидот, волластонит. Из рудных минералов в пироксеногранатовых скарнах встречаются шеелит, молибденит, сульфиды Сu, Рb, Zn и магнетит. Вторичные изменения, заключаются в развитии по пироксенам уралита (роговой обманки, установленной впервые на Урале), хлорита и зеленовато-желтого минерала — нонтронита (Fe, Al)₂[Si₄0₁₀](OH)₂•nН₂0. Диопсид имеет также магматическое происхождение, являясь породообразующим минералом основных и ультраосновных пород.

Авгит (Са, Na)(Mg, Fe²⁺, Fe³⁺, Al) [(Si, А1)₂О₆]. Иногда содержит Мn, Ti,Cr.

Физические свойства Кристаллы короткопризматические, таблитчатые; агрегаты сплошные, зернистые. Цвет черный, буро-черный, темно-зеленый. Блеск стеклянный. Спайность, как у всех пироксенов, средняя по (110) под углом 87°. Твердость 5—6,5. Плотность 3,2—3,6.

Разновидности. Диаллаг (листоватый авгит) – разновидность авгита, отличающаяся совершенной отдельностью по (100). Обыкновенный авгит темно-зеленого цвета. Базальтический авгит черного цвета (содержит Ti и Мn).

Происхождение. Магматическое – характерный породообразующий минерал в основных интрузивных и эффузивных породах. В габбро и диабазах встречаются темно-зеленые (обыкновенные) авгиты; в базальтах, андезитах, туфах, вулканических пеплах – хорошо образованные кристаллы черного (базальтического) авгита. Известен также в контактах с известняками.

Продуктами вторичного изменения авгита являются уралит и хлорит.

Эгирин NaFe³⁺[Si₂0₆].

Физические свойства Кристаллы длиннопризматические, столбчатые, иногда игольчатые; агрегаты шестоватые, лучистые. Цвет зеленовато-черный, темно-зеленый. Черта светло-зеленая. Блеск стеклянный. Твердость 6—6,5. Плотность 3,5.

Разновидности. Акмит отличается от эгирина остроконечными кристаллами, содержит Ti и А1.

Происхождение. Встречается в щелочных изверженных породах, является составной частью нефелиновых сиенитов и связанных с ними пегматитов. Спутники – нефелин, микроклин, щелочные амфиболы и др.

Сподумен LiAl[Si₂0₆], содержание Li₂O 8,1%.

Физические свойства Кристаллы вытянутые, пластинчатые, крупные. Цвет белый, серый, зеленоватый. Спайность совершенная. Блеск стеклянный. Твердость 6–7. Плотность 3,2. Похож на полевой шпат, от которого отличается уплощенными кристаллами, занозистым изломом и парагенезисом.

Происхождение. Пегматитовое, нередко кристаллы сподумена ориентированы поперек жилы. Парагенезис: кварц, полевой шпат, клевеландит, мусковит, лепидолит, полихромные и розовые турмалины, берилл, касситерит, танталит.

ПИРОКСЕНОИДЫ

Относящиеся сюда минералы также имеют цепочечную структуру, но это цепочки особого рода. В отличие от пироксенов, имеющих радикал [Si₂0₆]^4– к пироксеноидам принадлежат минералы, характеризующиеся более сложными радикалами [Si₂O₆]^6– и [Si₅O₁₅]^10–.

Волластонит (дощатый шпат) Са₃[Si3O₉]. От пироксенов отличается иной конфигурацией кремнекислородных цепочек.

Физические свойства Сингония триклинная (псевдомоноклинная). Кристаллы таблитчатые с совершенной спайностью в одном направлении; агрегаты шестоватые, лучистые.

Цвет белый. Блеск стеклянный. Твердость 5. Плотность 2,9.

Происхождение. Характерен для контактов изверженных пород и кварцевых жил с известняками, причем располагается непосредственно в самом контакте. Находится в экзоконтактовых зонах скарнов (совместно с кварцем, гранатом, кальцитом, эпидотом и диопсидом). Очень похож на тремолит.

Минерал довольно распространенный, известен в скарновых месторождениях Дальнего Востока, Хакассии, Урала и Средней Азии.

Родонит (орлец) Mn₅[Si₆O₁₆]. Название происходит от греческого слова «родон» — розовый.

Физические свойства Сингония триклинная. Кристаллы крайне редки; встречается в сплошных плотных массах. Родонит легко узнается по розовому цвету в сплошных зернистых массах. Характерно присутствие черных прожилков и пятен от гидроокислов марганца. Твердость 6. Плотность 3,6.

Происхождение. 1. Контактовое. 2. Метаморфическое – при метаморфизме осадочных месторождений марганца. Спутниками родонита являются родохрозит, псиломелан, гранат.

ЛЕНТОЧНЫЕ СИЛИКАТЫ

К силикатам ленточной структуры относится большая группа цветных породообразующих минералов – амфиболов. Состав и структура их еще более сложные, чем у пироксенов. В отличие от последних, амфиболы имеют более удлиненные призматические формы. Кристаллы их часто игольчатые, волокнистые; поперечное сечение крупных кристаллов ромбовидное или шестигранное. Спайность более совершенная, чем у пироксенов, под углом 124°. Амфиболы содержат воду в гидроксильной форме, иногда F и Cl.

Амфиболы подразделяются на моноклинные и ромбические.

Тремолит Ca₂Mg₅[Si₄O₁₁]₂(OH)₂.

Физические свойства Кристаллы удлиненные, вытянутые; агрегаты шестоватые, лучистые.

Цвет белый, светло-серый, светло-зеленый. Блеск стеклянный. Очень хрупок. Твердость 5,5–6. Плотность 2,9–3,0. От близкого по составу и происхождению актинолита отличается более светлой окраской. Иногда очень похож на волластонит (по форме агрегатов).

Происхождение. Скарновое – в контактах с известняками и метаморфическое – в кристаллических сланцах. Важнейшие спутники: диопсид, кальцит, доломит, тальк.

Актинолит (лучистый камень) Ca₂(Mg, Fe)₅[Si₄O₁₁]₂(OH)₂. Название от греческих слов «актис» – луч и «литоc» – камень.

Физические, оптические и другие свойства изменяются постепенно от тремолита к актинолиту (в зависимости от содержания железа). Кристаллы такие же, как у тремолита. Характерны лучистые агрегаты.

Цвет зеленый, разных оттенков. Хрупок. Излом занозистый. Твердость 5,5–6. Плотность до 3,3

Разновидности. Тонковолокнистые мягкие агрегаты носят название актинолит – асбеста. Плотные скрытокристаллические массы, состоящие из перепутанных микроскопических волокнистых кристаллов, называются нефритом. Реже встречаются тремолитовые разности асбеста и нефрита.

Происхождение такое же, как и у тремолита. Распространен чаще, особенно в тальковых и хлоритовых сланцах. Иногда является главным породообразующим минералом (актинолитовые сланцы).

Применение. Благодаря большой вязкости нефрит прекрасно принимает полировку и служит поделочным камнем.

Роговая обманка (Са,Na)(Mg,Fe)₄(Al,Fe)[(Al,Si)₄O₁₁]₂(OH)₂. Химический состав сложный и непостоянный.

Физические свойства Кристаллы призматические, удлиненные; иногда агрегаты волокнистого или игольчатого сложения. Цвет зеленый разных оттенков, буро-зеленый до черного. Твердость 5,5–6. Плотность 3,0–3,5.

Разновидности. Обыкновенная роговая обманка темно-зеленого цвета встречается в интрузивных и метаморфических породах и в контактовых зонах. Базальтическая роговая обманка бурого или черного цвета – в базальтах, туфах. В щелочных горных породах встречаются так называемые щелочные роговые обманки (богатые щелочами) черного или синего цвета. Вторичная роговая обманка, образующаяся в результате изменения пироксенов, особенно авгита, под воздействием гидротермальных растворов, носит название уралита. Процесс превращения пироксена в уралитовую роговую обманку называется уралитизацией.

Происхождение. В средних и щелочных интрузивных породах (например, в диоритах) роговая обманка имеет магматическое происхождение, являясь главным цветным компонентом породы; породообразующим минералом является также она в метаморфических породах – роговообманковых сланцах, гнейсах и амфиболитах. Менее обычна роговая обманка для контактового процесса и для малораспространенных пегматитов основной магмы, где она наблюдается в крупных кристаллах.

Нефрит Ca₂(Mg,Fe)₅[Si4O₁₁](OH)₂. Свое название получил от греческого слова, означающего "почка", что связано с суеверным представлением древних o способности нефрита излечивать болезни почек.

Физические свойства Сингония моноклинная. Обычно нефрит образует плотную массивную или сланцевую мономинеральную породу спутанноволокнистой микроструктуры – основная причина удивительной его вязкости. Твердость 6,0–6,5. Плотность 2,8 – 3,3 и возрастает с увеличением содержания окиси железа. Цвет преимущественно зеленый различных оттенков (от светло – зеленого до голубоватого и оливкового), реже встречается белый (непрозрачный, водяно–белый, просвечивающийся, желтоватый), серый и черный. Нефрит относится к ювелирно-поделочным камням. Блеск стеклянный, иногда жирный. Излом неровный раковистый или занозистый. Прозрачность от просвечивающего в сколах и пластинах толщиной 1 – 1,5 см до непрозрачного.

Два свойства нефрита определяют его ценность как поделочного камня. Это исключительная прочность (вязкость) и способность принимать полировку.

Происхождение. Большинство промышленных месторождений нефрита располагаются в пределах массивов ультраосновных пород–серпентинитов. Генезис их метасоматический. Обычно жилы нефрита находят на контакте серпентинитов с дайками диабазов и других основных пород, или их ксенолитов.