ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2021
Просмотров: 10797
Скачиваний: 9
Описательная часть
576
Практическое значение.
Массивные породы, сплошь состоящие из
родонита, употребляются в качестве поделочного камня для изготовле
ния ваз, письменных приборов, облицовки колонн и т. д. В частности, он
был использован при отделке станции «Маяковская» московского мет
рополитена.
4. Силикаты с разветвленными цепочками кремнекислородных тетраэдров
Группа астрофиллита
Описывается только астрофиллит, в структуре которого имеется раз
ветвленная цепочка кремнекислородных тетраэдров (рис. 323
г
).
АСТРОФИЛЛИТ
— (К, Na)
3
(Fe
··
, Mn)
7
Ti
2
Si
8
O
24
[OH, F]
7
Соотноше
ние между Mn и Fe колеблется в широких пределах. Содержит также ZrO
2
,
BaO, MgO, Al
2
O
3
и Nb
2
O
5
.
Сингония
триклинная. Структура (см. выше: рис. 323, а также общее
описание семейства лампрофиллита—сейдозерита). Похож на лампро
филлит. Кристаллы редки и несовершенны. Характерен пластинчатый
или игольчатый по оси
b
облик (рис. 325). Распространен в пластинча
тых, иногда в эффектных звездчатых агрегатах.
Рис. 325.
Кристаллы астрофиллита
Цвет
бронзовобурый, золотистожелтый, оранжевый.
Блеск
стеклян
ный с перламутровым отливом на плоскостях спайности.
N
g = 1,733,
Nm
=
1,703 и
Np =
1,678
.
Твердость
3—3,5. Хрупок.
Спайность
совершенная по {100} и несо
вершенная по {001}. По спайности легко выбиваются ломкие тонкие пла
стинки
Уд. вес
3,28—3,30.
П. п. тр. легко сплавляется в черный магнитный (в отличие от ламп
рофиллита) шарик. В закрытой трубке выделяет немного воды. В HCl
и H
2
SO
4
разлагается.
Происхождение и месторождения.
Встречается в щелочных интру
зивных изверженных породах (нефелиновых сиенитах и др.) в ассоциа
ции с эгирином, черной слюдой, полевыми шпатами, цирконом, сфеном
Раздел V. Кислородные соли (оксисоли)
577
и др. в
Хибинском
массиве (Кольский полуостров). Известен в кварце
вых ядрах пегматитов сиенитогнейсов в
Кейвах
(Кольский полуостров),
в
Инаглинском
щелочноультраосновном массиве (Южная Якутия) и в
Бурпале
(Забайкалье). Впервые установлен на островах в Лангезундфи
орде (Норвегия) в цирконовом сиените.
Широко распространен в пегматитах щелочных изверженных пород,
иногда в виде крупных пластинчатых выделений или спутаннопластин
чатых агрегатов, часто в виде игольчатых индивидов. Наблюдаются так
же радиальнолучистые скопления — «солнца».
Подкласс Г. Силикаты с непрерывными слоями тетраэдров SiO
4
в кристаллических структурах
Здесь мы рассмотрим слюдоподобные силикаты, характеризующиеся
слоистыми кристаллическими структурами с гексагональным мотивом,
а также родственные им минералы с дополнительными радикалами, об
ладающие субслоистыми структурами и дающие также кристаллы псев
догексагонального облика.
Характерной химической особенностью слюдоподобных минералов
является то, что в их составе, так же как и в группе амфиболов, всегда
принимает участие гидроксил ОН, нередко вместе с F. Из катионов, кото
рые вместе с гидроксильными группами непосредственно связаны со сло
ями кремнекислородных тетраэдров, обычно распространены Mg
2+
и Al
3+
,
а в качестве их заместителей — Fe
2+
, Ni
2+
, (Mn
2+
), Li
1+
и, соответственно,
Fe
3+
, реже Cr
3+
, V
3+
. Кроме того, во многие минералы, в структуре кото
рых тетраэдры SiO
4
частично заменены AlО
4
, входят дополнительные
крупные катионы: К
1+
, Na
1+
, Са
2+
, а также молекулы воды (все они, как
будет показано ниже, в виде связующих элементов располагаются между
слоистыми пакетами, составленными кремнекислородными слоями
и ионами, непосредственно с ними связанными).
Физические свойства слюдообразных минералов, естественно, на
ходятся в теснейшей зависимости от особенностей кристаллической
структуры. Строение плоских сеток прежде всего сказывается на обли
ке кристаллов, обладающих симметрией, очень близкой к гексагональ
ной, на оптических свойствах, близких к одноосным, на так называемых
фигурах удара и давления на спайных пластинках. Слоистое строение
кристаллической структуры обусловливает замечательное свойство этих
минералов расщепляться на тонкие листочки. Степень упругости этих
листочков для разных групп минералов неодинакова, что связано с хи
мическим их составом, находящим свое отражение на деталях строе
ния кристаллических структур. На этом вопросе необходимо остано
виться подробнее. Обратимся к кристаллической структуре талька
Mg
3
[Si
4
O
10
][OH]
2
.
Описательная часть
578
Формула слоя кремнекисло
родных тетраэдров для всех
слюдоподобных минералов, как
мы знаем, выражается радика
лом [Si
2
O
5
]
?
, причем активные
концы всех тетраэдров (рис.
326) обращены в одну и ту же
сторону. Два таких гексагональ
носетчатых слоя, активными
сторонами обращенных друг к
другу, сцеплены в один плоский
пакет с помощью «бруситового»
слоя из Mg[OH]
2
, располага
ющегося между ними (рис. 327)
и нейтрализующего общий от
рицательный заряд двух слоев
[Si
2
O
5
]
2–
. Положительный заряд
«бруситового» слоя достигается
тем, что при вхождении в струк
туры он как бы теряет часть гид
роксилов (их места занимаются
активными ионами кислорода
радикалов [Si
2
O
5
]. Образование
такого плоского пакета можно
изобразить в виде следующего
уравнения:
[Si
4
O
10
] – 3Mg[OH]
2
– 4[OH] =
= Mg
3
[Si
4
O
10
][OH]
2
(тальк).
Бруситовый слой может быть
заменен гиббситовым слоем —
Al[ОН]
3
. Тогда аналогично будем
иметь:
[Si
4
0
10
] + 2Al[OH]
3
– 4[OH] =
= Al
2
[Si
4
O
10
] [OH]
2
(пирофил
лит).
Отметим, однако, сравнивая
формулы брусита Mg[OH]
2
и
гиббсита Al[ОН]
3
, что для со
хранения общего числа атомов
кислорода, в случае пирофил
лита каждый третий октаэдр
Рис. 326.
Гексагональная сетка связанных
групп SiO
4
, образующих непрерывный слой
(
А
).
Внизу (
Б
)
показан вид структуры сбоку,
состоящий из двух слоев групп SiO
4
и заклю
ченного между ними одного слоя Mg(OH)
2
.
Характерно, что вершинки тетраэдров SiO
4
в
обоих слоях обращены навстречу друг другу
Рис. 327.
Гексагональное кольцо тетраэдров
SiO
4
в плане. Вершинки тетраэдров с активны
ми кислородными ионами обращены к наблю
дателю. Черные шарики — ионы Si
4+
(в окру
жении четырех ионов кислорода)
Раздел V. Кислородные соли (оксисоли)
579
слоя должен пустовать, тогда как в тальке заполнены все октаэдрические
полости бруситового слоя. В связи со степенью заполнения октаэдриче
ских пустот по образцу бруситового или гиббситового слоя различаются,
соответственно
триоктаэдрические
и
диоктаэдрические
структуры сло
истых силикатов.
Как в структуре талька, так и в структуре пирофиллита эти пакеты об
ладают очень прочной внутренней связью, почти полностью компенсиро
ванной. Поэтому такие пакеты связаны между собой остаточными очень
слабыми вандерваальсовскими силами (на наружных плоских сторонах
пакетов кислородные ионы в каждом тетраэдре SiO
4
связаны с двумя иона
ми Si и, следовательно, не остается активной валентной связи для прочно
го сочленения пакетов между собой). Этим объясняется очень низкая твер
дость талька и пирофиллита, их необычайно легкая расщепляемость на
эластичные пластинки и, наконец, отсутствие упругости в последних.
В тех минералах, в которых часть ионов Si
4+
заменяется ионами Al
3+
(в той же четверной координации), наблюдается уже существенное из
менение свойств. Замена одного иона Si
4+
на ион Al
3+
, так же как и в ам
фиболах, приводит к увеличению отрицательного заряда в анионном ра
дикале на единицу. Это означает, что наружные плоские стенки пакета
становятся активными. Для нейтрализации этого приобретенного заря
да в пространство
между пакетами
входят
одновалентные
крупные кати
оны К
1+
, могущие располагаться лишь в больших «пустотах» против цент
ров гексагональных, вернее, дитригональных (по Н. В. Белову) колец в
кремнекислородных слоях в шестерной, а не в двенадцатеричной коор
динации, как это считали ранее. В итоге получаем относительно прочно
связанные между собой пакеты. Отсюда, как следствие, твердость таких
минералов (типичных слюд) значительно выше, чем талька: отщепляемые
тонкие листочки обладают упругостью, т. е. способностью при изгибании
возвращаться в прежнее положение.
Если в анионном радикале Si
4
O
10
два иона Si
4+
заменены двумя иона
ми Al
3+
, то отрицательный заряд в нем возрастает до 2. В этом случае он
может быть компенсирован уже
двухвалентными
катионами, например
Са
2+
, ионы которого (меньшие по размерам) располагаются в иных мес
тах, нежели ионы К. Это обстоятельство, т. е.
увеличение прочности связи
между пакетами
, более существенно изменяет свойства слюдообразных
минералов: твердость возрастает, расщепляемость затруднена, отщепля
емые пластинки ломки, почему и было дано этой группе минералов на
звание хрупких слюд.
Для минералов рассматриваемого подкласса особый интерес представ
ляет также вопрос об изоморфных замещениях. Кроме обычных изова
лентных замещений ионов Mg
2+
ионами Fe
2+
, Ni
2+
и др., а также ионов Al
3+
ионами Fe
3+
, Cr
3+
и др., широко распространен способ замещения ионами
иной валентности, но в таких количествах, чтобы общий заряд оставался
Описательная часть
580
одним и тем же. Например, 3Mg
2+
могут заменяться 2Al
3+
. Однако по сути
дела такая замена должна происходить «скачкообразно» (Mg
12
—Mg
9
Al
2
—
Mg
6
Al
4
—Mg
3
Al
6
—Al
8
), хотя практически по химическим анализам эти
скачкообразные изменения улавливать не удается. Следует заметить, что
подобная замена ионов имеет место в бруситогиббситовых слоях паке
тов, в которых при замене трех ионов Mg
2+
двумя ионами Al
3+
одно место
остается незанятым. Физические свойства, за исключением оптических
и удельного веса, при этом не меняются. Этого рода изменение в хими
ческом составе относящихся сюда минералов является
одним из важных
признаков, на которых основывается классификация их.
В некоторых слюдообразных минералах между слоистыми пакетами,
обладающими слабой остаточной связью, как увидим, располагаются бру
ситовые или гиббситовые пакеты (в хлоритах), а иногда слои молекул
Н
2
О (в гидрослюдах и им подобных образованиях). Как и во всех других
водных минералах, молекулы Н
2
О по кристаллохимическим соображе
ниям должны располагаться в этих слоях строго ориентированно.
1. Группа талька–пирофиллита
Эта группа представлена двумя весьма характерными по физическим
свойствам минералами. Как уже было указано во введении к слюдоподоб
ным минералам, кристаллические структуры этих минералов чрезвычай
но близки одна к другой (рис. 328). Различие заключается лишь в том, что
в структуре триоктаэдрического таль
ка катионы Mg
2+
заполняют все шес
тикоординационные места между дву
мя гексагональносетчатыми слоями
[Si
4
O
10
], а в структуре диоктаэдриче
ского пирофиллита катионы Al
3+
зани
мают только две трети этих мест. В ре
же встречающихся промежуточных
по составу разностях (например, в пи
рофиллите примерно с 30 % молекул
талька), повидимому, имеет место пе
риодическое внедрение магнезиаль
ных или глиноземистых пакетов в за
висимости от общего состава, т. е.
такие минералы являются смешанно
слойными образованиями.
В противоположность многим дру
гим группам минералов данного под
класса, изоморфное замещение Mg
2+
на Fe
2+
и Ni
2+
, а также Al
3+
на Fe
3+
в
ряду тальк—пирофиллит устанавливалось пока в узких пределах. Близость
многих физических свойств этих минералов настолько велика, что по вне
шним признакам часто пирофиллит принимают за тальк и наоборот.
Рис. 328.
Кристаллическая структура
талька (или пирофиллита)