Каркасные алюмосиликаты

<!--[if gte mso 9]> Normal 0 false false false RU X-NONE X-NONE MicrosoftInternetExplorer4 <!--[if gte mso 9]> <!--[if gte mso 10]> /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {mso-style-name:"Обычная таблица"; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; mso-style-noshow:yes; mso-style-priority:99; mso-style-qformat:yes; mso-style-parent:""; mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-para-margin:0cm; mso-para-margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:widow-orphan; font-size:11.0pt; font-family:"Calibri","sans-serif"; mso-ascii-font-family:Calibri; mso-ascii-theme-font:minor-latin; mso-fareast-font-family:"Times New Roman"; mso-fareast-theme-font:minor-fareast; mso-hansi-font-family:Calibri; mso-hansi-theme-font:minor-latin; mso-bidi-font-family:"Times New Roman"; mso-bidi-theme-font:minor-bidi;}

Каркасные алюмосиликаты

Группа полевых шпатов. «Шпат» – общее название минерала, а полевой изза того, что минерал очень распространен и часто находится под ногами – в поле. Полевые шпаты наиболее распространенные минералы из всех рассмотренных групп. Они составляют около 50–60 % всех минералов земной коры, преобладающее количество (около 60 % приходится на магматические, 30 % – на метаморфические и 10 % на осадочные породы). В осадочных породах полевые шпаты встречаются в виде галек, песчинок и отдельных окатанных зерен.

По своему химическому составу полевые шпаты представляют собой алюмосиликаты Na – Na(AlSi3O8), K – K(AlSi3O8), Ca – Ca(Al2Si2O8),и реже Ba – Вa(Al2Si2O8). Иногда в ничтожных количествах присутствует литий, цезий и рубидий в виде изоморфной примеси к щелочам и стронций, замещающий кальций.

Другой особенностью этих минералов является способность образовывать изоморфные ряды. Таковы, например ряд Na(AlSi3O8) – Ca(Al2Si2O8); Na(AlSi3O8) – K(AlSi3O8); K(AlSi3O8) –  Вa(Al2Si2O8). Кристаллизуются эти минералы в моноклинной и триклинной сингониях, причем все они по морфологическим признакам мало отличимы друг от друга. Все полевые шпаты имеют сходные структуры.

Много общего и в физических свойствах минералов. Светлые окраски, низкие показатели преломления. Тв. 5–6,5. Совершенную спайность по двум направлениям под углом около 90º, сравнительно небольшие плотности 2,5–2,7 г/см3. По этим признакам их можно довольно легко отличить от похожих на них минералов.

Поэтому наиболее насыщены натрием обычно санидины (относительно высокотемпературные полевые шпаты), наименее микроклины (относительно низкотемпературные полевые шпаты). При медленном остывании первоначально гомогенная кристаллическая фаза распадается на две: главная фаза существенно калиевая – это санидин, ортоклаз, микроклин, в зависимости от скорости охлаждения; вторая фаза существенно или чисто натриевая – это альбит Na(AlSi3O8). Внешне такой двухфазовый агрегат представляет собой кристалл или зерно калиевого полевого шпата со строго ориентированными пластинчатыми вростками альбита, их называют пертитами. В санидине пертитов почти нет, в ортоклазе их больше, а в микроклине много и они более крупные – иногда толщиной до 1–1,5 мм.

Морфологически кристаллы всех трех минералов почти неотличимы друг от друга. Наиболее простые кристаллы чаще всего характерны для ортоклаза. Вообще же санидин, ортоклаз и микроклин отличаются друг от друга порядком расселения атомов алюминия в четверках тетраэдров (Т4О8), соединяясь вершинами, они образуют каркасный скелет структуры. В каждой такой четверке только один тетраэдр обязательно занят алюминием, отсюда анионный радикал имеет формулу (AlSi3O8)–. И вот разница между тремя полевыми шпатами заключается в том, где располагается алюминий. В отличие от микроклина, в котором алюминий располагается строго в определенных тетраэдрах, в санидине он расположен хаотично (где придется), поэтому его структура считается неупорядоченной. Структура ортоклаза частично упорядоченная. Степень упорядоченности зависит от скорости кристаллизации. В молодых (мезо и кайнозойских) эффузивах КПШ вкрапленников наиболее часто представлен санидином с хаотичным распределением алюминия по всем возможным позициям. В древних (протерозойских и архейских) гранитах, пегматитах, гнейсах, КПШ чаще всего является упорядоченным микроклином, гораздо реже встречается ортоклаз.

Существует еще одна разновидность калиевых полевых шпатов – это анортоклаз (K,Na)(AlSi3O8) триклинной сингонии. Переводится с греч. как не ортоклаз. В виде примеси часто содержит СаО (иногда до нескольких процентов). Анортоклазами называются полевые шпаты, в которых содержание Na2O больше, чем K2O. Это гомогенные высокотемпературные полевые шпаты, которые встречаются в породах богатых натрием.

Общая особенность калиевых полевых шпатов – образование простых двойников срастания и прорастания, этим они отличаются от плагиоклазов, у которых двойники полисинтетические.

Это главные породообразующие минералы гранитов и их пегматитов, сиенитов, нефелиновых сиенитов и др. Они образуют вкрапленники в кислых эффузивных горных породах. В гидротермальных условиях появляются чаще всего в высоко и среднетемпературных месторождениях в составе рудных жил и окружающих породах (ореолах). В метаморфических горных породах (гнейсах, гранитогнейсах) эти минералы появляются на стадиях максимального глубинного преобразования первичноосадочных и других исходных горных пород. КПШ часто образуются в виде мельчайших зерен на стадии диагенеза при формировании песчаников, алевролитов, глинистых сланцев, известняков. Характерными вторичными изменениями калиевых полевых шпатов является их каолинизация при выветривании, серицитизация (мусковитизация) при высокотемпературных преобразованиях минералов.

КПШ являются сырьем для керамической промышленности. Для этих целей наиболее важны гранитные пегматиты, но качественных месторождений такого типа мало, поэтому разрабатывают некоторые граниты с высоким содержанием микроклина и ортоклаза.

Узнаются по цвету, блеску, спайности, эталонной твердости. Друг от друга почти неотличимы. Поэтому их просто называют КПШ, оставляя точное определение, если это необходимо, до выполнения специальных (рентгеноструктурных, кристаллооптических, гониометрических и др. исследований).

В качестве облицовочного камня амазонит добывается на Майкульском месторождении (Джамбул). Прекрасные кристаллы и друзы известны на Урале (Вишневые горы), Кольском пове (Гора Парусная и Плоскогорское месторождение). Аналогичные месторождения известны также в Мадагаскаре, Бразилии и США.

Также известен другой поделочный калиевый полевой шпат – микроклин, который в срастании с кварцем образует интересное сочетание – «еврейский камень» или «письменный» гранит.

Адуляр. Бесцветная прозрачная, молочнобелая разновидность ортоклаза. Связан с жилами альпийского типа (Приполярный и Средний Урал)

Кальциевонатриевые полевые шпаты. Имеются два крайних минеральных вида альбит – Na(AlSi3O8)  и анортит – Ca(Al2Si2O8) и промежуточные по составу минералы. Все вместе они называются плагиоклазами. Их существование объясняется гетеровалентным изоморфизмом по схеме:

Na+ + Si4+← Ca2+ + Al3+.

Состав плагиоклазов принято обозначать номером, который означает процентное содержание анортита в смеси. Всего, таким образом, имеется 100 номеров плагиоклазов, их условно разделяют на кислые (от 0 до 30го номера), средние (30–70) и основные (70–100) плагиоклазы по содержанию в них SiO2, которое уменьшается от кислых плагиоклазов к основным.

Образуются две фазы – кальциевая и натриевая в тесном срастании – своеобразные твердые растворы, которые видны только при очень больших увеличениях – обычно под электронным микроскопом (эти срастания называются перистеритом).

Сингония всех плагиоклазов триклинная. Морфология кристаллов такая же, как у калиевых полевых шпатов. Очень типично для плагиоклазов образование многократно повторяющихся (полисинтетических) двойников, так что каждый «монокристалл» состоит из множества пластинчатых индивидов толщиной в сотыедесятые доли миллиметра. Этим они отличаются от калиевых полевых шпатов, у которых двойники простые или решетчатые «микроклиновые решетки». Наиболее обычны двойники по альбитовому закону, в них соседние кристаллы срастаются по плоскости второго пинакоида – она является для них зеркальной плоскостью симметрии.

Цвет плагиоклазов белый, зеленый, серочерный (от вростков других минералов), серосиний, серосиреневый. У олигоклаза на плоскостях спайности отмечаются голубые радужные переливы (иризация). Они вызваны интерференцией света при прохождении его через перистериты и полисинтетические двойники, из которых состоят эти олигоклазы. Такое же внутреннее яркое радужное свечение характерно для лабрадоров.

На плоскостях спайности (на одной или реже – на обоих) видна штриховка – след полисинтетического двойникования кристаллов.

Плагиоклазы образуются в магматических условиях. Они являются породообразующими минералами гранитов, диоритов, габбро, щелочных пород (интрузивных, эффузивных и жильных). В этих горных породах встречаются все плагиоклазы (кислые в кислых и щелочных породах, средние – в средних, основные – в основных). Наиболее крупные (гигантские) выделения плагиоклаза наблюдаются в гранитных пегматитах.

На стадии диагенетического преобразования осадков образуется альбит, который нарастает на первичные обломочные зерна полевых шпатов, а также замещает детритовый материал.

 Практическое применение из всех плагиоклазов нашел лабрадор. Он используется как облицовочный камень.

Характерными продуктами гидротермального изменения плагиоклазов являются: кислых плагиоклазов – мусковит (серицит), основных – эпидот (соссюрит, скаполит, глинистые минералы и др.). При выветривании плагиоклазы замещаются каолинитом. Плагиоклазы легко узнаются по спайности и штриховке на ней, блеску, минеральной ассоциации, а олигоклаз и лабрадор – по радужным переливам на плоскостях спайности.

Данбурит Ca(B2Si2O8). По составу оно является аналогом анортита, в котором вместо алюминия в тетраэдрах размещен бор. В кристаллической структуре так же, как и в полевых шпатах, имеются четверки тетраэдров, из которых как бы собрана вся структура. Образует удлиненнопризматические кристаллы ромбической сингонии с грубой штриховкой вдоль их удлинения. Бесцветный, иногда винножелтый, прозрачный. Твердость 7–7,5. Плотность 3 г/см3. Блеск стеклянный. Встречается в составе ангидритовых осадочных толщ. Является компонентом промышленных руд бора. Красивые прозрачные кристаллы используются в ювелирном производстве, причем могут использоваться как имитация алмаза, которую неспециалисту довольно трудно отличить. Вообще же в основном является объектом коллекционирования.

Лейцит K(AlSi2O6). Название от греч. – светлый. Образует кристаллы (нередко идеально развитые) в виде тетрагонтриоктаэдров. Они состоят из тончайших сдвойникованных пластинок тетрагональной сингонии, возникших при распаде первичного кристалла. Эти кристаллы встречаются в виде порфировых вкрапленников в некоторых щелочных эффузивных и жильных породах (базальтоидах). Полупрозрачные, бесцветные, со стеклянным блеском, спайность отсутствует.

Обладает диморфизмом: при температуре выше 620º С устойчива кубическая модификация, ниже этой температуры претерпевает полиморфное превращение в тетрагональную модификацию.

 При остывании базальтового расплава лейцит очень легко и быстро замещается смесью нефелина и калиевого полевого шпата, такие псевдоморфозы называют псевдолейцитом. При замещении лейцита агрегатом микроклина, мусковита, цеолитов и др. образуются псевдоморфозы, называемые эпилейцитом.

При выветривании лейцит легко замещается анальцимом. А калий выносится в окружающие породы, обогащая их, в том числе и почвы, калием. На таких почвах в южных странах особо хорошо растут виноградники.

Узнается по форме кристаллов и приуроченности к вулканическим породам (эффузивам). Не встречается совместно с кварцем, т. к. при таких реакциях образуется микроклин.

Поллуцит Cs(AlSi2O6).  Назван в честь мифических близнецов Поллукса и Кастора. Изза того, что. Когда его нашли в пустотках пегматитов на о. Эльба, они росли вместе с призматическими, тоже полупрозрачными и бесцветными кристаллами петалита (касторита). Похож на белый полевой шпат, а еще больше – на бесцветный берилл, и отличить его можно разве по обилию трещинок, по специфическим тонким серосиреневым прожилкам лепидолита, да по характерному искрящемуся блеску. Определяется с трудом, в том числе по характерной ассоциации минералов.

Является рудой на цезий – второй по легкоплавкости металл после ртути (его температура плавления + 28,5 ºС).

Нефелин Na(AlSiO4). Специфический главный породообразующий минерал щелочных горных пород. Определяется по трем признакам. Вопервых, на поверхностях выветривания на месте нефелина (он легко разрушается) образуются углубления, каверны по форме его зерен, сам нефелин чуть покрыт пленкой порошковатых масс вторичных минералов. Вовторых, в свежих сколах он имеет особенный мясокрасный, гнилостнокрасный, зеленый цвет и жирный блеск (его так и называют – мясной, жирный камень), и в нем нет спайности. Втретьих, вместе с нефелином часто (но не обязательно) встречаются яркие, хорошо приметные минералы – сахаровидный апатит, розовый, малиновокрасный эвдиалит, коричневые титанит и астрофиллит. Зерна и выделения нефелина бесформенные, но в некоторых щелочных эффузивах и в сиенитах можно обнаружить его хорошие кристаллы четырех и шестиугольного сечения.

Нефелин – главный минерал нефелиновых сиенитов и их пегматитов, используется как руда на алюминий. Его легко поначалу спутать с кварцем. Последний тверже, не выветривается, не бывает вместе с эвдиалитом, астрофиллитом. Нефелин и кварц – минералы антагонисты – они не могут кристаллизоваться из одного магматического расплав, т. к. при добавлении кварца вместо нефелина кристаллизуется альбит:

Na(AlSiO4) + 2SiO2 = Na(AlSi3O8).

От полевых шпатов нефелин отличается по спайности.

Скаполит. Название от греч. слов «скапос» – столб и «литос» – камень. Название, вероятно, изза формы минералов. Серия минералов сложного состава. Упрощая, их можно трактовать как минералы непрерывного изоморфного ряда Na4(AlSi3O8)3Cl – Ca4(Al2Si2O8)3(CO3, SO4). По составу они как бы аналоги плагиоклазов с дополнительными анионами Cl,  CO3, SO4, но кристаллическая структура у них иная. Кристаллы тетрагональнопризматические, шестоватые, столбчатые. Цвет белый, зеленоватый, салатный, розовый. Блеск стеклянный. Плохая спайность вдоль удлинения. Образуется в скарнах, метаморфических горных породах, обогащенных кальцием.

 Канкринит Na3Ca(AlSiO4)3(CO3) · 1,5 H2O. Минерал очень близок по ряду свойств нефелину, но отличается присутствием добавочных анионов. Минерал щелочных (нефелиновых) горных пород и щелочных пегматитов, часто образует полные или частичные псевдоморфозы по нефелину, но может кристаллизоваться и независимо от него. Образует длиннопризматические выделения с явной спайностью по гексагональной призме. Цвет молочно-белый, розовато-белый, желто-коричневый. Блеск на спайности стеклянный, в агрегатах жирный. На поверхности легко выветривается. Покрываясь порошковатыми пленками вторичных минералов. От нефелина отличается отчетливой спайностью. Тв. 5–5,5. От полевого шпата отличается по углу спайности.

Содалит Na4(AlSiO4)3Cl. Образует серо-синие, чернильно-синие пятна и жилки в нефелиновых сиенитах. Является в них вторичным минералом.

Лазурит Na3Ca(AlSiO4)3(SO4, S2). Встречается в виде густо-синих, лазурно-синих пятен, гнезд, жилок, вкраплений в мраморах. Образуется в метаморфических породах как реакционный минерал по контакту мраморов с гнейсами, сланцами и жилами гранитных пегматитов. Используется как декоративный камень и для изготовления синей краски.

Цеолиты. Это большая группа каркасных алюмосиликатов (около 40). Каркасный остов их структур очень «рыхлый», до 50 % его объема занято большими полостями и «каналами». Они заселены крупными катионами (Ca, Na, K), способными к ионному обмену с окружающими растворами, и молекулами воды. Вода кристаллизационная, но в цеолитах, в отличие от кристаллогидратов с плотной кристаллической структурой, она может удаляться из полостей без нарушения каркасного остова структуры цеолитов. Это происходит при медленном нагревании минералов или при выветривании в жарком сухом климате. При смене условий вода может вновь поглотиться минералом. За свои особые свойства эта разновидность кристаллизационной воды получила название цеолитной. Обезвоженные цеолиты подобно губке обладают высокой сорбционной способностью. Они используются для очистки питьевой воды и понижения жесткости технических вод, для разделения органических молекул в химическом производстве как молекулярные сита, поглощающие молекулы одного размера и не пропускающие молекулы другого размера, большего, чем пустоты в минерале. Обезвоженные цеолиты применяются также для отгонки азота от кислорода, для очистки природного газа перед его транспортировкой по газопроводам. Они являются прекрасными катализаторами в ряде химических производств, используются как добавки к корму животных для лучшего усвоения и переваривания пищи.

Цеолиты – низкотемпературные минералы. Они образуются либо гидротермальным путем (например, за счет изменения нефелина в щелочных породах, также отлагаются из растворов в пустотках и миндалинах лав. Образуются также в ходе диагенеза в осадочных, вулканогенно-осадочных, пирокластических породах (как продукт разложения полевых шпатов, вулканического стекла или как цемент), либо в почвах.

Цеолиты легко узнаются в щелочных горных породах, пустотках базальтов, где они обычно образуют крупные выделения – одиночные кристаллы, их щетки, радиально-лучистые, пластинчатые агрегаты. Все они в чистом виде белые, со стеклянным блеском, легкие (плотность 2,1–2,2 г/см3), не очень твердые (3,5–5). Из них стильбит (десмин) характеризуется пластинчатыми кристаллами с совершенной спайностью по таблитчатости, их плотными щетковидными агрегатами, с перламутровым блеском на плоскостях спайности. У натролита кристаллы призматические (квадратного сечения) шестоватые, с совершенной спайностью вдоль удлинения (в четырех направлениях под углом 45º, т. е. по двум ромбическим призмам), обычно сноповидные, радиально-лучистые сростки кристаллов. Анальцим характеризуется идеально развитыми кристаллами в форме тетрагон-триоктаэдров. Шабазит запоминается по форме кристаллов – это как бы чуть сдавленные по одной из осей «кубики» (ромбоэдры).

В осадочных горных породах, туфах, почвах цеолиты неузнаваемы, здесь из-за своей тонкозернистости они неотличимы от других составных частей пород и имеют окраску, общую с горной породой. Но для промышленных целей важны именно такие цеолиты. Среди них особенно ценны скопления клиноптилолита. Разрабатывается и используется вся горная масса, обогащенная цеолитами. Также широко распространены в осадочных породах ломонтит и филлипсит, последний характерен для океанических осадков.

04 сентября 2012 /
Похожие новости
Сульфаты
Кристаллохимические особенности пироксенов и амфиболов
Краткие сведения о минералах. Часть 4
Краткие сведения о минералах. Часть 3
Кристаллохимические особенности островных силикатов
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Полужирный Наклонный текст Подчеркнутый текст Зачеркнутый текст | Выравнивание по левому краю По центру Выравнивание по правому краю | Вставка смайликов Выбор цвета | Скрытый текст Вставка цитаты Преобразовать выбранный текст из транслитерации в кириллицу Вставка спойлера
Вопрос:
Столица России?
Ответ:*
Введите код: