ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2021
Просмотров: 10863
Скачиваний: 9
Описательная часть
366
(США) — в виде шариков (сферолитов) до 1 мм
в обсидиане (вулканиче
ском стекле), а также в пустотах, иногда с наросшими пластинками триди
мита на кристалликах кристобалита.
Известны и другие способы образования
β
кристобалита, а именно при
воздействии базальтовой магмы на кварцсодержащие осадочные породы
(песчаники). Кристобалит в этих случаях образуется за счет кварца при вы
сокой температуре. Подобные образования (бухиты) описаны, например,
в глинистых песчаниках поздненеогенового возраста в Западной Грузии.
ОПАЛ
— SiO
2
.
aq
. Типичный твердый гидрогель. Происхождение на
звания неизвестно. Разновидности по физическим признакам: 1)
благородный
опал
, обладающий опалесценцией; 2)
гидрофан
— легкая разновидность, силь
но пористая, мутная в сухом состоянии и прозрачная в воде; 3)
гиалит
— ста
лактитовые образования или шарики сферолитового строения.
Химический состав
очень непостоянный.
Содержание воды колеблется от 1 до 5, крайне
редко достигая 34 %. Часть воды все опалы спо
собны терять при высушивании в эксикаторе.
Особенно быстро потеря ее происходит в первые
дни (рис. 195). При нагревании одни опалы отда
ют главную часть воды до 100 °С, другие — выше
этой температуры (100–250 °С). Причины этой
различной прочности связи воды полностью не
выяснены.
Внутреннее строение
опалов является весь
ма своеобразным: опал построен из полимери
зованных нитей аморфного кремнезема с фрагментами более правильной
структуры кварца, а нередко и тридимита. Нити свернуты или собраны в
глобулы — шаровидные образования выдержанного размера диаметром
порядка 1000 Е. Глобулы в свою очередь регулярным образом уложены в
упаковку, по конфигурации близкую к плотнейшей кубической, иногда —
гексагональной; в промежутках между глобулами размещается вода, ко
торая их дополнительно связывает. Получающаяся регулярная структу
ра по масштабу периодичности отвечает длинам волн видимого света и
способна вызвать интерференционные явления, обеспечивающие столь
ценимый в ювелирноподелочных опалах эффект опалесценции.
Морфологические особенности.
Обычно наблюдается в плотных
стеклоподобных массах с натечной внешней формой. Является главной
составной частью некоторых организмов, слагая панцири диатомей, спи
кули губок, скелеты радиолярий, отчасти некоторых фораминифер и
мшанок, для которых коллоидные растворы (золи) кремнезема служат
пищей. Благодаря наличию кремнезема скелеты этих организмов в боль
шинстве случаев прекрасно сохраняются в ископаемом состоянии даже в
древнейших отложениях. Гидроокислы кремнезема входят также в состав
Рис. 195.
Кривая обезво
живания опала (над
H
2
SO
4
)
Раздел IV. Окислы (оксиды)
367
соломы злаков, твердых узловатостей в хвощах и особенно узлов бамбу
ка и других растений, поглощающих золи кремнезема из почвы своими
корнями. Золи кремнезема способны пропитывать отмершие стволы де
ревьев, и, отлагая опал, полностью их замещать с сохранением всех дета
лей строения («деревянистый опал»).
Цвет.
Сам по себе опал бесцветен. Благодаря различным примесям, осо
бенно содержащим железо и другие хромофоры, он бывает окрашен в раз
личные оттенки желтого, бурого, красного, зеленого и черного цветов.
Блеск
стеклянный (у пористых масс восковой или матовый). Для полупрозрач
ных разностей характерна цветовая игра — опалесценция (происхождение
названия этого явления связано именно с этим минералом).
N
= 1,40–1,46.
Твердость
5–5,5 (у разностей, очень бедных водой, поднимается до 6).
Хрупок.
Уд. вес
1,9–2,5 (зависит от содержания воды и от количества
адсорбированных тяжелых веществ).
Диагностические признаки.
Для плотных опалов характерны стек
лообразный вид и натечные формы масс, сплошные корки. По внешним
признакам опал имеет много общего с халцедоном. Он отличается мень
шей твердостью и содержанием воды.
П. п. тр. не плавится, но часто сильно растрескивается. В закрытой
трубке выделяет воду. В кислотах не разлагается. Довольно легко раство
ряется в КОН и HF. Обезвоженный опал растворяется в соде с шипением
(вследствие выделения СО
2
).
Происхождение и месторождения.
Опал нередко отлагается из
гидро'
термальных
источников и гейзеров в вулканических областях в виде на
кипи (кремнистый туф, гейзерит), иногда в виде белых просвечивающих
натеков с перламутровым отливом. Распространен также в пустотах и тре
щинах среди эффузивных горных пород, иногда в виде жеод и миндалин.
Однако в главной массе он образуется в экзогенных условиях при раз
ложении силикатов в процессе
выветривания
самых различных по соста
ву горных пород, но чаще ультраосновных. Кремнезем, освобождающийся
при распаде кристаллических структур силикатов, переходит первоначаль
но в золь, при коагуляции которого выпадает в зоне элювия в виде жел
ваков натечной формы или отлагается метасоматическим путем, часто
совместно с гидроокислами железа, алюминия и других элементов, на
различных коренных горных породах.
Огромные массы опала образуются
осадочным
путем в виде пластов
в процессе коагуляции приносимых речными водами золей кремнезема в
прибрежных зонах морских бассейнов. К ним принадлежат так называемые
опоки, трепелы, диатомиты, кизельгур (кремневая мука) и т. д., представля
ющие собой рыхлые или тонкопористые, иногда более или менее крепкие
породы, на поверхности часто превращенные в мелоподобные массы вслед
ствие механического действия замерзающей воды, пропитывающей их.
Следует упомянуть, наконец, об окаменяющей роли растворов крем
незема при метасоматозе растительных остатков и, в частности, стволов
Описательная часть
368
деревьев. Каким бы путем ни образовался опал, он в конце концов посте
пенно переходит в халцедон или кварц.
Осадочные опалсодержащие породы (опоки, трепелы и диатомиты)
особенно широким распространением пользуются в неогеновых мелко
водных отложениях в Ульяновской, Саратовской и других областях Ев
ропейской части России, а также вдоль восточного склона Уральского
хребта и в других местах. Из иностранных месторождений следует упо
мянуть о месторождениях Богемии, Италии, Ливии (Триполи, откуда
происходит название трепел) и др. Месторождения благородных опалов
известны на южном склоне Карпат, близ Кошице (в пустотах извержен
ной породы — андезита), в Австралии — Новый Южный Уэллс и Квинс
ленд (в песчаниках, занимающих огромную площадь) и в других местах.
Практическое значение.
Благородные опалы употребляются как по
делочные камни. Трепел применяется для полировки металлов, камней и
для других целей. Кизельгур идет для изготовления фильтров, керамики,
выделки легких кирпичей и для других целей.
Обобщение.
Таким образом, все природные модификации, за исклю
чением опала и лешательерита (аморфного кварцевого стекла), характе
ризуются кристаллическими структурами, представляющими собой кар
касы кремнекислородных тетраэдров, соединенных друг с другом
вершинами, т. е. каждый ион кремния окружен четырьмя ионами кисло
рода, а каждый ион кислорода связывает два иона кремния. Отличие в
структурах заключается в пространственной ориентировке этих тетраэд
ров и в самом узоре каркаса. Особенности кристаллических структур обус
ловливают и физические свойства минералов (табл. 9).
Таблица 9
Важнейшие свойства различных модификаций SiO
2
Модификация
Сингония
Уд. вес
Коэффициент
преломления
N
g
N
m
N
p
Стекло (кварцевое)
β
-кристобалит
α
-кристобалит
β
-тридимит
α
-тридимит
β
-кварц
α
-кварц
Опал
—
Кубическая
Тетрагональная
Гексагональная
Ромбическая
Гексагональная
Тригональная
—
2,204
2,21
2,27
2,26
2,30
2,51
2,655
1,9—2,5
—
—
—
—
1,473
—
1,553
—
1,460
—
1,487
—
1,470
—
1,544
1,44
—
—
1,484
—
1,469
—
—
—
Раздел IV. Окислы (оксиды)
369
КЛАСС 2. ГИДРООКИСЛЫ, ИЛИ ОКИСЛЫ, СОДЕРЖАЩИЕ ГИДРОКСИЛ
Наибольшее значение среди относящихся сюда минералов имеют так
называемые гидраты, или гидроокислы, т. е. соединения металлов с гид
роксильной группой ОН, полностью или частично заменяющей ионы
кислорода в окислах. Например, окислу магния (MgO) отвечает Mg(OH)
2
,
окислу алюминия (Аl
2
О
3
) соответствует 2АlO(ОН) или 2Аl(ОН)
3
и т. д.
Большинство подобных соединений кристаллизуется в слоистых
структурах, характеризующихся гексагональной или близкой к ней плот
нейшей упаковкой ионов (ОН)
1–
. Этим объясняются многие общие фи
зические свойства этих минералов. Оптимальными катионами для соеди
нений со слоистой структурой являются Mg
2+
, Fe
2+
, Mn
2+
, Al
3+
, Fe
3+
и Сr
3+
.
1. Группа брусита
Данная группа представлена гидратами двухвалентных металлов Mg,
Fe, Mn, кристаллизующихся в тригональной или гексагональной синго
нии. Здесь мы рассмотрим лишь один брусит.
БРУСИТ
— Mg[OH
2
].
Химический состав.
MgO — 69 %, Н
2
О — 31 %.
В виде изоморфных примесей иногда присутствуют Fe (железный бру
сит) и Mn (марганцовистый брусит).
Сингония
тригональная; дитригональноскаленоэдрический в. с.
L
3
6
3
L
2
3
PC
.
Пр. гр.
P
3
m
(
D
5
3
d
).
a
0
= 3,125;
с
0
= 4,72.
Кристаллическая струкj
тура
типичная слоистая. В ней в качестве аниона участвует дипольная
гидроксильная группа [ОН]
1–
. В кристаллической структуре эти группы
уложены по принципу плотнейшей гексагональной упаковки (рис. 196)
и образуют пачки. Каждая пачка состоит из двух плоских слоев, сложен
ных ионами гидроксила параллельно плоскости (0001). Между этими
слоями лежит лист из катионов Mg
2+
. Последние занимают
все октаэд'
Рис. 196.
Кристаллическая структура брусита:
а
— проекция структуры на плоскости
(0001). Полые кружки (ОН) располагаются выше, а покрытые точками — ниже слоя
катионов Mg2
+
;
б
— вид двух насыщенных валентностями пачек, каждая из которых состоит
из двух слоев гидроксильных ионов и заключенного между ними слоя ионов магния
а
б
Описательная часть
370
рические
пустоты между двумя слоями ОН, т. е. каждый ион Mg распола
гается между шестью гидроксильными анионами, будучи связан с тремя
ионами [ОН]
1–
одного слоя и тремя ионами [ОН]
–1
другого слоя. Октаэд
ры, центрированные магнием, связываются через общие боковые (наклон
ные) ребра с тремя соседями каждый, образуя катионный слой. Октаэд
рические слои с Mg
2+
следуют через один, чередуясь со слоями незанятых
октаэдров; совершенная спайность проходит между заполненными окта
эдрами слоями, сцепленными друг с другом слабыми остаточными сила
ми связи.
Облик кристаллов.
Наблюдающиеся кристаллы обладают тол
стотаблитчатым обликом. Обычны листоватые талькоподобные агрегаты.
Встречаются также образования почковидной и гроздевидной формы.
Цвет
брусита белый, изредка зеленоватый, голубой или бесцветный.
Блеск
его в изломе стеклянный, на плоскостях спайности перламутро
вый.
Ng =
1,580 и
Nт =
1,559.
Твердость
2,5.
Спайность
весьма совершенная по {0001}. Тонкие от
щепляемые листочки гибки.
Уд. вес
2,3–2,4.
Диагностические признаки.
Похож на тальк — Mg
3
[Si
4
O
10
][OH]
2
, пи
рофиллит — Al
2
[Si
4
O
10
][OH]
2
и гиббсит — Аl[ОН]
3
. Легче всего отличает
ся от них по легкой растворимости в HCl.
П. п. тр. не плавится. Накаленный, светится ярким светом. В кисло
тах легко растворяется без вскипания. В запаянной трубке выделяет воду.
Происхождение.
Образуется при гидролизе растворенных соединений
магния в резкощелочной среде. Часто встречается в виде тонких жилок и
примазок по трещинам в серпентинитах — продуктах гидротермального
изменения богатых магнезией ультраосновных изверженных пород (дуни
тов, перидотитов). Ассоциирует с серпентином, гидрокарбонатами магния,
арагонитом и др. Наблюдается иногда в доломитизированных известня
ках с кальцитом, гидромагнезитом и периклазом, нередко в псевдоморфо
зах по нему, имеющих, вероятно, гидротермальное происхождение. Име
ются указания также на находки его в сильнощелочных почвах.
В поверхностных условиях в более кислых средах брусит легко кар
бонатизируется.
Практическое значение.
В случае наличия больших масс может пред
ставлять интерес как сырье для получения магния.
Встречается во всех массивах невыветрелых серпентинитов Урала, Кав
каза и Сибири. Волокнистая асбестовидная разность — немалит — извест
на в
Баженовском
(г. Асбест, к востоку от Екатеринбурга) и
Ак'Довурак
(Тува) месторождениях хризотиласбеста, в
Белом Осыпище
в долине р. Лаба
в Краснодарском крае среди гидротермально измененных дунитов.
2. Группа гиббсита
Сюда относятся так называемые тригидраты некоторых трехвалентных
металлов. Наиболее распространен в природе Аl[ОН]
3
. Гидрат окисного