Файл: Образовательная автономная некоммерческая организация высшего образования Московский открытый институт.pdf

42
В поверхностных условиях возникает скрытокристаллический минерал того же состава – фосфорит. Образует землистые агрегаты, конкреции, псевдоморфозы по органическим остаткам. Цвет серый до темно-бурого; при трении выделяет специфический запах. Обычно содержит примесь песчаных и глинистых частиц, представляя собой осадочную горную породу. Образуется в морских бассейнах в результате жизнедеятельности и последующей переработки организмов.
Используется, как и апатит, для производства удобрений и в химической промышленности. Месторождения многочисленны в европейской части
Росии и др.
Класс силикатов. Минералы этого класса широко распространены в земной коре (свыше 78%). Они образуются преимущественно в эндогенных условиях, будучи связаны с различными проявлениями магматизма и с метаморфическими процессами. Лишь немногие из них возникают в экзогенных условиях. Многие минералы этого класса являются породообразующими магматических и метаморфических горных пород, реже осадочных.
Силикаты характеризуются сложным химическим составом и внутренним строением.
В основе их структуры лежит кремнекислородный тетраэдр (см. рис. 11), в центре которого находится ион кремния Si
4+
, а в вершинах – ионы кислорода О
2–
, которые создают четырехвалентный радикал [SiO
4
]
4-
. Частичная замена четырехвалентных ионов кремния трехвалентными ионами алюминия приводит к возникновению у такого соединения некоторого дополнительного отрицательного заряда. Минералы с подобным строением называются алюмосиликатами. Примером минерала силиката является оливин – (Mg,
Fe)
2
[SiO
4
], алюмосиликата-ортоклаз K[AlSi
3
O
8
]. Кремнекислородные и алюмокремнекислородные тетраэдры в пространстве могут различно сочетаться друг с другом, что определяет кристаллическую структуру минералов и лежит в основе их современной классификации. Например, оливин относится к островным силикатам, и его структура представляет изолированный тетраэдр [SiO
4
]
4-
, присоединяющий ионы железа и магния
(см. рис. 11).
Тетраэдры могут образовывать цепочечные, ленточные и слоевые структуры с соответствующими радикалами (рис. 12). Трехмерно соединяясь в пространстве через ионы кислорода, кремнекислородные тетраэдры создают структуру, называемую каркасной. Отрицательный заряд алюмокремнекислородных тетраэдров обеспечивает присоединение к каркасной структуре катионов и образование каркасных алюмосиликатов. К ним относятся, например, полевые шпаты.

43
Внутренняя структура силикатов и алюмосиликатов в значительной степени обусловливает их свойства: минералы с островной структурой, характеризующейся плотной упаковкой ионов, часто образуют изометричные кристаллы, обладают большой твердостью, плотностью и несовершенной спайностью. Минералы с линейно вытянутыми структурами (цепочечными и ленточными) образуют призматические кристаллы, обладающие хорошо выраженной спайностью в двух направлениях вдоль длинной оси структуры. Минералы с слоевой структурой образуют таблитчатые кристаллы с весьма совершенной спайностью, параллельной «слоям» структуры.
Островные силикаты. Оливин, или перидот, (Mg, Fe)
2
[SiO
4
], член изоморфного ряда минералов форстерит (бесцветный) Mg
2
[SiO
4
] и фаялит (черный) Fe
2
[SiO
4
]. Встречается обычно в виде зернистых агрегатов или отдельных зерен, вкрапленных в породы. Сингония ромбическая.
Цвет желто-зеленый, оливковый до черного; блеск на гранях стеклянный, на изломе часто жирный; слабо просвечивает; излом неровный, иногда раковистый; спайность средняя и несовершенная; твердость 6,5 – 7; плотность 3,2 – 3,5. Разновидности, содержащие мало железа, употребляются для изготовления огнеупорного кирпича, хризолит (желто-зеленая разновидность) – драгоценный камень. Породы, богатые оливином, встречаются на Урале, Кавказе и др.
Цепочечные и ленточные силикаты и алюмосиликаты. Цепочечной структурой обладают минералы группы пироксенов, а ленточной – амфиболов. Они близки по свойствам, но пироксены образуют относительно короткие восьмигранные призматические кристаллы, и углы между направлениями спайности у них составляют 87
o
(93
o
).
Минералам группы амфиболов свойственны длинностолбчатые, игольчатые или волокнистые шестигранные кристаллы, спайность у них более совершенная и ее плоскости располагаются под углом 124
o
(56
o
) друг к другу.
В качестве примера минералов группы пироксенов рассмотрим гиперстен (силикат) и авгит (алюмосиликат).
Гиперстен (Fe, Mg)
2
[Si
2
O
6
] относится к сравнительно бедным оксидом кремния пироксенам и представляет собой изоморфную смесь молекул Mg
2
[Si
2
O
6
] и Fe
2
[Si
2
O
6
]. Присутствует главным образом в ультраосновных и основных магматических породах. Сингония моноклинная (псевдоромбическая). Цвет серовато-черный с зеленоватым оттенком, коричневато-зеленый; блеск стеклянный, иногда металловидный; твердость 5,5 – 6; плотность 3,4 – 3,5.
Авгит (Ca, Na) (Mg, Fe
2+
, A, Fe
3+
) [(Si, Al)
2
O
6
] встречается в кристаллических агрегатах, реже в виде короткостолбчатых кристаллов моноклинной сингонии. Цвет зеленовато-черный и черный; блеск стеклянный; твердость 5 – 6,5; плотность 3,2 – 3,6.

44
Одним из наиболее распространенных минералов группы амфиболов является роговая обманка (Ca, Na)
2
(Mg, Fe
2+
)
4
(Al, Fe
3+
)
(OH)
2
[(Si, Al)
4
O
11
]
2
. По свойствам близка к авгиту, отличаясь формой кристаллов и взаимным расположением плоскостей спайности (см. выше), а также несколько меньшей плотностью –3,1 – 3,4.
К листовым (слоевым) силикатам и алюмосиликатам относится большое количество минералов, из которых многие являются породообразующими магматических, метаморфических и глинистых осадочных горных пород. Кристаллизуются в моноклинной сингонии.
Обладают весьма совершенной спайностью в одном направлении, параллельном «листам» кристаллической структуры, и небольшой твердостью (1 – 4).
Наиболее распространенными минералами этой структурной группы являются слюды, зерна которых встречаются во многих магматических и метаморфических породах; в жилах отдельные кристаллы слюд достигают в сечении нескольких квадратных метров.
Происхождение магматическое, гидротермальное, метаморфическое.
Биотит K(Mg, Fe)
3
(OH,F)
2
[AlSi
3
O
10
]. Цвет черный, бурый, иногда зеленоватый; блеск стеклянный, местами перламутровый; твердость 2 –
3; плотность 3 – 3,2. Как у всех слюд, листочки, отделяющиеся по спайности, упругие.
Мусковит KAl
2
(OH)
2
[AlSi
3
O
10
] по многим свойствам близок к биотиту, но имеет почти бесцветную окраску со светло-розовым или серым оттенком, прозрачен в тонких листочках; плотность 2,7 – 3,1.
Используется в электропромышленности, радиотехнике, приборостроении, для изготовления огнестойких строительных материалов, красок, смазочных материалов и др. Наиболее крупные месторождения в Карелии, Восточной Сибири.
При гидротермальных процессах и метаморфизме основных и ультраосновных магматических пород (см. ниже), а также карбонатных осадочных пород образуются многие минералы той же структурной группы. Ниже остановимся на наиболее распространенных из них.
Тальк Mg
3
(OH)
2
[Si
4
)O
10
] образует кристаллические агрегаты, реже отдельные крупные кристаллы и их сростки. Цвет белый, светло-зеленый; блеск стеклянный, перламутровый, у плотных мелкозернистых агрегатов матовый; листочки, отделенные по спайности, гибкие, неупругие; твердость 1 (на ощупь жирный); плотность 2,8. Широко используется как огнеупорный материал, при изготовлении изоляторов, в парфюмерии и пр. Крупные месторождения на Урале, в Восточном Саяне.

45
Серпентин (змеевик) Mg
6
(OH)
8
[Si
4
O
10
] встречается обычно в виде плотных скрытокристаллических разностей.
Тонковолокнистая разновидность называется хризо-асбестом. Цвет светло-зеленый, желто- зеленый до черного, часто пятнистый, у хризо-асбеста золотистый, отдельные волокна белые; блеск стеклянный, жирный, у хризо-асбеста шелковистый; твердость 2 – 4; плотность 2,5 – 2,7. Хризо-асбест используется для изготовления огнестойких и теплоизоляционных материалов. Месторождения на Урале, в Саянах и др.
Хлориты-минералы, представляющие собой изоморфный ряд соединений состава Мg
6
(ОН)
8
[Si
4
O
10
] и Mg
4
Al
2
(OH)
8
(Al
2
Si
2
O
10
], в которых Mg
2+
и А1 3+
могут замещаться соответственно Fe
2+
и Fe
3+
Название этих минералов связано с их зеленой до зелено-черной окраской. Встречаются обычно в виде плотных кристаллических агрегатов, реже в виде отдельных кристаллов. Блеск стеклянный, местами перламутровый; листочки, отделяющиеся по спайности, гибкие неупругие; твердость 2 – 3; плотность 2,6 – 2,9.
К листовым силикатам относится ряд минералов осадочного происхождения, образующихся при выветривании преимущественно магматических и метаморфических пород. Составляют основную часть глинистых пород. Из этих минералов наибольшим распространением пользуется каолинит Al
4
(OH)
8
[Si
4
O
10
], образующий землистые агрегаты.
Цвет белый; блеск агрегатов матовый; излом землистый; твердость 1 (на ощупь жирный); плотность 2,6; легко поглощает влагу, намокая, становится пластичным. Употребляется в керамическом производстве, строительном деле, бумажной промышленности и др. Месторождения многочисленны: на Урале, Кавказе и в других местах.
В неглубоких морских бассейнах образуется глауконит K(Fe, Al,
Mg)
3
(OH)
2
[AlSi
3
O
10
]
H
2 0 (воды до 5 – 13%), относимый к гидрослюдам.
Встречается в виде мелких зернышек неправильной формы (песчинок) или в виде мелкорассеянного цемента в песчаных и глинистых осадочных породах. Цвет зеленый до темно-зеленого; блеск обычно матовый; твердость 2 – 3; плотность 2,2 – 2,8.
Из каркасных алюмосиликатов рассмотрим минералы группы полевых шпатов и один минерал, относящийся к фельдшпатоидам. Почти все они характеризуются сравнительно светлой окраской, просвечивают по краю, твердость их около 6; плотность 2,5 – 2,75.
Минералы группы полевых шпатов пользуются широким распространением в земной коре, составляя в ней около 50%. Являются породообразующими многих магматических и метаморфических горных пород. В трещинах образуют крупные кристаллы. Для всех полевых шпатов характерна спайность совершенная или средняя в двух направлениях под углом, близким к 90
o
. По химическому составу полевые пшаты делятся на две подгруппы:
1) калиевые (калинатровые, или щелочные) полевые шпаты;

46 2) известково-натровые (кальциево-натровые) полевые шпаты, или плагиоклазы, представляющие непрерывный изоморфный ряд
Na[AlSi
3
O
8
] и Са [Al
2
Si
2
O
8
].
Из первой подгруппы наиболее распространен ортоклаз
К[А1Si
3
О
8
]. Высокотемпературная его разновидность называется санидином. Кристаллизуется в моноклинной сингонии. Цвет от бесцветного (санидин), белого, светло-серого до разных оттенков розового и красно-желтого; спайность в двух направлениях под углом 90
o
(отсюда и название минерала – прямоколющийся).
Минерал того же состава, но кристаллизующийся в триклинной сингонии, называется микроклином. В отличие от ортоклаза у него угол между плоскостями спайности на 20' меньше прямого. По внешним признакам микроклин неотличим от ортоклаза, и только его голубовато- зеленая разновидность – амазонит – по цвету легко отличается от других полевых шпатов.
Калиевые полевые шпаты (особенно микроклин) из пегматитовых жил используются в керамической и стекольной промышленности.
В подгруппу плагиоклазов входят минералы, представляющие, как сказано выше, изоморфный ряд, в котором происходит сложное замещение разновалентных ионов Na
1+
– Са
2+
и А1 3- –
Si
4+
, что приводит к уменьшению содержания оксида кремния от чисто натриевого минерала альбита к кальциевому анортиту. Между ними располагаются олигоклаз, андезин, лабрадор, битовнит, в которых последовательно увеличивается содержание кальциевой составляющей и соответственно убывает количество натриевой, что сопровождается уменьшением содержания оксида кремния. Среди плагиоклазов по количеству оксида кремния выделяют кислые, средние и основные минералы.
Плагиоклазы кристаллизуются в триклинной сингонии, по свойствам близки друг к другу и макроскопически обычно не разделяются. Исключение составляет лабрадор, у которого на сером фоне хорошо видны синие и зеленые переливы – иризация.
Плагиоклазы макроскопически мало отличаются и от калиевых полевых шпатов. Иногда их можно различить по окраске: плагиоклазы преимущественно белые, серые, зеленовато-серые, калиевые полевые шпаты белые, светло-серые, розовые и желтые разных оттенков.
Существует также различие в угле между плоскостями спайности, который у плагиоклазов меньше прямого – 86 – 87
o
, откуда и происходит название минералов (плагиоклаз-косоколющийся). Однако такое отклонение от прямого угла макроскопически не фиксируется.
Плагиоклазы часто, но не всегда образуют полисинтетические двойники, которые заметны на плоскостях спайности в виде тонкой параллельной штриховки или полосчатости
(двойниковая штриховка).
Макроскопически часто удается установить лишь принадлежность минерала к группе полевых шпатов без более точного их определения.