Кристаллохимические особенности пироксенов и амфиболов

↑ Кристаллохимические особенности пироксенов и амфиболов

Пироксены и амфиболы имеют сходный, довольно простой химический состав. Чаще всего это силикаты магния либо двойные соли магния и кальция, во многих минералах кроме этого присутствует натрий. В качестве постоянной изоморфной примеси в позициях магния размещается железо, иногда полностью вытесняя магний. В некоторых случаях, обычно в ассоциации с натрием в состав пироксенов и амфиболов входит алюминий, занимая или позиции магния, или внедряясь в радикал в позиции кремния. Наконец, есть редкие литиевые пироксены и амфиболы.

Главным различием состава пироксенов и амфиболов является присутствие конституционной воды в виде анионной группы (OH)^–.

 В структуре пироксенов имеются одинарные цепочки (Si₂O₆)^4–, в амфиболах – ленты (Si₄O₁₁)^6– с группами (OH)^– в центре каждого кольца этой ленты. Цепочки и ленты ориентированы параллельно друг другу вдоль вытянутости кристаллов и группируются попарно. В каждой паре они соединяются через вершины тетраэдров катионами Mg²⁺, каждая пара соединяется с соседней ионами Ca²⁺. При разных сдвигах относительно друг друга цепочек и лент получаются ромбические и моноклинные пироксены и амфиболы. Между парами лент в амфиболах существуют полости. Это вакантная позиция для натрия. Здесь он помещается в структуре так называемых щелочных амфиболов.

Наиболее просты формулы следующих минералов:

Пироксены                                             Амфиболы

Энстатит (ромб.) Mg₂(Si₂O₆)              Антофиллит (ромб.) Mg₇(Si₈O₂₂)(OH)₂

Клиноэнстатит (мон.) Mg₂(Si₂O₆)   Куммингтонит (мон.) Mg₇(Si₈O₂₂)(OH)₂

Диопсид (мон.) СаMg(Si₂O₆)              Тремолит (мон.) Ca₂Mg₅(Si₈O₂₂)(OH)₂

Зная эти формулы наизусть, можно вывести из них все гипотетические и реальные формулы амфиболов и пироксенов. Состав реальных минералов этих групп всегда гораздо более сложен за счет явлений изоморфизма. Особняком стоят только литиевые минералы – их состав наиболее близок к формулам химически чистых веществ

Литиевые пироксены и амфиболы:

Сподумен LiAl(Si₂O₆)              

Холкмвистит (ромб. Amf) – Li₂Mg₃Al₂(Si₈O₂₂)(OH)₂

Так, используя простую схему изовалентного замещения Mg²⁺ ← Fe²⁺, получаем формулы моноклинных пироксенов: ферросилита, Fe₂(Si₂O₆) и геденбергита FeСа(Si₂O₆), моноклинных амфиболов: грюнерита Fe₇(Si₈O₂₂)(OH)₂ и ферроактинолита Ca₂Fe₅(Si₈O₂₂)(OH)₂.

Кроме перечисленных используют еще и такие наиболее распространенные и устойчивые названия пироксенов:

 

Натриевые пироксены                  Натриевые амфиболы

Жадеит NaAl(Si₂O₆)               Глаукофан Na₂Mg₃Al₂(Si₈O₂₂)(OH)₂

Омфацит NaAl(Si₂O₆)              

Эгирин NaFe(Si₂O₆)               Рибекит Na₂Fe₃Fe₂(Si₈O₂₂)(OH)₂

Кальциевые пироксены                  Кальциевые амфиболы

Геденбергит FeСа(Si₂O₆)            Тремолит (мон.) Ca₂Mg₅(Si₈O₂₂)(OH)₂

Диопсид (мон.) СаMg(Si₂O₆)       Актинолит Ca₂Fe₅(Si₈O₂₂)(OH)₂.

 

Традиционно используют объединенные групповые названия – авгиты, роговые обманки, щелочные амфиболы.

Авгиты – это диопсиды-геденбергиты с изоморфной примесью эгирина и гипотетических алюминиевых компонентов типа CaAl(AlSiO₆), CaTi(Al₂O₆).

Роговые обманки – объединенное название сильножелезистых амфиболов с умеренным количеством натрия (или без него) и с алюминием в позиции кремния. К ним относятся минералы типа чермакита (Ca₂Mg₃Al₂(Si₈O₂₂)(OH)₂), эденита (Na₂Са₂Mg₅(Si₈O₂₂)(OH)₂), гастингсита и др. Щелочные амфиболы – объединенное название для амфиболов с двумя-тремя атомами натрия в их формуле, без алюминия в составе радикала, но с большим количеством алюминия (и железа) в позициях магния. Это глаукофан, рибекит, магнезиорибекит, арфведсонит и др.

↑ Морфология кристаллов и физические свойства пироксенов и амфиболов

Морфологически кристаллы пироксена и амфибола подобны друг другу. Они вытянуты соответственно вдоль цепочек и лент. У амфиболов кристаллы более шестоватые и уплощенные. В идеале на кристаллах развиты одни и те же простые формы: ромбическая призма (m) и три пинакоида (a, b, c). У ромбических минералов верхний пинакоид горизонтален, а у моноклинных наклонен и симметричность кристаллов снижается. Угол между гранями призмы у пироксенов около 90º, у амфиболов – около 120º.

Для кальциевых и магниевых пироксенов (диопсид, энстатит и др.) характерны зернистые агрегаты и агрегаты короткопризматических кристаллов.

Железистые пироксены (эгирин, геденбергит) образуют шестоватые, игольчатые кристаллы, радиально-лучистые агрегаты.

Для всех амфиболов характерны именно такие выделения – шестоватые, игольчатые кристаллы, их беспорядочные скопления, звездчатые, веерообразные сростки. Само название актинолит связано с игольчато-лучистой формой агрегатов (в переводе с греч. – «лучистый камень»).

Физические свойства пироксенов и амфиболов очень сходны. Твердость 5,5–6 (у сподумена – 7). Спайность у пироксенов плохо заметна (у сподумена совершенная, у амфиболов отчетливо проявлена, совершенная. Цвет минералов обычно определяется содержанием в них железа и меняется от белого (сподумен, антофиллит, тремолит) через зеленый (диопсид, актинолит, эгирин) до зелено-черного (геденбергит, роговые обманки, щелочные амфиболы). Как исключение у редких хромсодержащих разновидностей он яркий изумрудно-зеленый (таков, например, цвет хромдиопсида). Иногда у сподумена с примесью марганца цвет розоватый, очень светлый. Среди щелочных амфиболов есть минералы сине-голубого цвета (рибекит, крокидолит).

Блеск у амфиболов и пироксенов стеклянный, но у амфиболов он значительно сильнее, особенно у богатых железом роговых обманок и щелочных амфиболов. Ромбические пироксены выделяются по блеску – он у них имеет металловидный (бронзит) или перламутровый отлив.

Спайность у тех и у других по призме, но у пироксенов она под углом около 90º, у амфиболов – около 120º. У пироксенов она хуже и практически мало заметна (за исключением сподумена), у амфиболов проявлена хорошо, четко заметны сколы под углами 120º и 60º.

↑ Особенности условий образования пироксенов и амфиболов

Пироксены и амфиболы встречаются в сходных типах минеральных месторождений – чаще всего это магматические горные породы, скарны, гнейсы и кристаллические сланцы. Во всех случаях, когда оба минерала встречаются совместно, пироксены являются высокотемпературными и образуются при большем давлении, чем амфиболы. Пироксены чаще кристаллизуются в магматических условиях, а амфиболы (но не всегда) – в гидротермальных; первые – более глубинные минералы, вторые – минералы средних глубин. Очень типично замещение пироксенов амфиболами в результате понижения температуры, давления и возрастания химической активности воды в среде минералообразования.

Морфологические свойства пироксенов и амфиболов зависят от условий их образования. Есть пироксены и амфиболы, которые образуются в магматических условиях, другие могут образоваться в магматических и метаморфических, а третьи – только в метаморфических.

В ультраосновных и основных магматических (глубинных) породах пироксены представлены железо-магниевыми силикатами ромбической и моноклинной сингоний. Это энстатит (и его более железистые разновидности – гиперстен, бронзит) и диопсид-геденбергит (с изоморфной примесью того или иного количества натриевого и алюминиевого компонента). Типичным минералом мантийных ультраосновных горных пород (эклогитов) является омфацит – это  диопсид, обогащенный изоморфной примесью жадеита (натриевого клинопироксена).

В средних и кислых глубинных породах встречаются диопсид (с изоморфной примесью геденбергита и эгирина) и обыкновенная роговая обманка.

В щелочных глубинных породах (сиенитах, нефелиновых сиенитах пироксены представлены своими щелочными разновидностями – эгирин-диопсидом, эгирин-авгитом и эгирином, амфиболы здесь также щелочные – арфведсонит, рибекит и др. Эти же щелочные пироксены и амфиболы образуются и в окружающих щелочные массивы песчаниках, гнейсах и других породах в ходе их приконтактовых изменений.

В эффузивных породах типа базальтов пироксены вкрапленников чаще всего представлены диопсид-геденбергитом с примесью натрия, алюминия, титана (авгиты и титанавгиты), амфиболы – роговой обманкой (бурой базальтической). Здесь роговая обманка часто бывает обогащена титаном – такие роговые обманки называются керсутитами.

В гранитных пегматитах с щелочным уклоном (натриево-литиевый тип) постоянно в качестве главного минерала присутствует сподумен, а в окружающих их гнейсах за счет выноса лития растворами из пегматитов образуется холмквестит (литиевый амфибол). В гранитных пегматитах других типов пироксены и амфиболы крайне редки.

В щелочных пегматитах встречается эгирин, арфведсонит и другие щелочные амфиболы. Они играют здесь роль постоянных второстепенных минералов.

В скарнах пироксены (диопсид, геденбергит) являются обязательными главными минералами. Они образуются в самую раннюю стадию формирования скарнов, а в поздние стадии процесса интенсивно замещаются роговой обманкой, актинолитом и тремолитом. Очень характерны в некоторых скарнах крупные светло-зеленые кристаллы слабожелезистого диопсида с хорошо развитой отдельностью, обусловленной тончайшими вростками магнетита, – такой диопсид называют диаллагом. Из амфиболов типичны актинолит и роговая обманка.

В процессах регионального метаморфизма осадочных, вулканогенно-осадочных, магматических горных пород пироксены образуются роговые обманки, тремолит-актинолиты, диопсиды и геденбергиты. Продуктами сильного метаморфизма богатых натрием пород являются щелочные пироксены и амфиболы. Чаще всего это жадеит и глаукофан.

Образуясь при высоких давлениях амфиболы и пироксены легко изменяются при понижении температуры и давления при воздействии гидротермальных растворов; замещаются при этом слюдами, хлоритом, иногда серпентином и тальком (магнезиальный пироксен – энстатит).  При поверхностном выветривании по ним развиваются глинистые минералы и гидроксиды железа.

Практическое значение из месторождений пироксенов и амфиболов имеют некоторые метаморфические породы как источник добычи жада и измененные, сильно метаморфизованные ультраосновные породы для добычи нефрита.

Сподумен LiAl(Si₂O₆). Занимает несколько особое положение среди группы пироксенов. Не образует с другими пироксенами изоморфных смесей. Содержит окиси лития до 8 %. Цвет серовато-белый, нередко с зеленоватым оттенком, желтовато-зеленый, фиолетовый (кунцит). Блеск стеклянный, на плоскостях спайности со слабым перламутровым отливом. Тв. 6,5–7.

Встречается в гранитных пегматитах в ассоциации с кварцем, полевыми шпатами, литиевыми слюдами, турмалином и др.

Из довольно многочисленных месторождений сподумена можно отметить наиболее известное крупное месторождение Кийстон в США (шт. Южная Дакота), где встречаются гигантские кристаллы измененного сподумена до 12–16 м в длину и около 1 м в поперечнике (весом до 90 т). Пегматитовые месторождения Мадагаскара интересны тем, что там встречаются неизмененные прозрачные разности различной окраски: желтовато-зеленой, желтой, розовой.

Сподумен вместе с литиевыми слюдами служит источником для получения препаратов лития, употребляемых в медицине, пиротехнике, фотографии, стеклоделии, рентгенографии и др. Прозрачные красиво окрашенные сподумены (голубовато-зеленый и светло-зеленый – гидденит и сиренево-розовый – кунцит) используются как ювелирные камни.

<!--[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;}

Жад (жадеит) представляет собой плотный спутанно-волокнистый агрегат жадеита.

В зависимости от состава жадеита (от входящих в него примесей), выделяют собст-венно жадеиты (от 80–99 жадеита), диопсид-жадеиты (50–80 жадеита), омфациты (20–50 жадеита) и другие разновидности, например, хлормеланиты (с эгирином), жадеитовые хлормеланиты и др.

Твердость 6–7. спайность ясная по (110), иногда наблюдается отдельность. Плотность 3,25–3,50 г/см3. в ультрафиолетовых лучах жадеит иногда люминесцирует белым, слабым зеленым, серо-голубым светом.

Месторождения жадеита связаны с интрузивными кислыми, средними и основны-ми породами, россыпями. Наиболее известные месторождения Итмурундинское в Север-ном Прибалхашье, Лево-Кечпельское на Полярном Урале и Кашкаракское (в Западном Саяне). Однако основным районом добычи жадеита считаются северные округа Бирмы, где он добывается не одну тысячу лет (в год несколько десятков тысяч кг).

Нефрит – это плотная скрытокристаллическая (спутанно-волокнистая) разновидность амфибола ряда актинолит – тремолит. Тремолит (по месту первой находки в долине Тремоль, к югу от перевала Сен-Готтард, Швейцария).

Нефрит-тремолит – белый или светлоокрашенный; плотность 2,9–3 г/см3. Плотность нефрита-актинолита выше 3,1–3,3 г/см3. Окрашен в зеленые цвета двухвалентным железом.

Твердость нефрита 5,5–6,5. Однако нефрит очень вязкий. Раздробить валун нефри-та практически невозможно. Ферсман назвал нефрит национальным камнем Китая.

Коренные месторождения нефрита относятся к пневматолито-гидротермальному классу, а по составу вмещающих пород бывают двух типов: а) в альпинотипных гиперба-зитах и б) в доломитовых мраморах. Имеются также россыпи.

Наиболее известное месторождение нефрита находится в Китае в западных отрогах хр. Куэнь-Лунь около Кашгара и Хотана, а также в россыпях по берегам всех местных рек, сбегающих с хребта.

Крупнейшие в мире месторождения нефрита были открыты в 1969 г. в Канаде – в пров. Британская Колумбия. Ранее там были известны россыпи. За 20 лет к середине 70-х гг. там было добыто 550 т нефрита. Крупные месторождения расположены в Австралии, Новой Зеландии, США и др.

Коренная залежь нефрита в Восточном Саяне была открыта в 1896 г., а месторож-дение в 1937 г. Открыты Оспинское, Зуноспинское, Уланходинское и др. месторождения.

Диопсид CaMg(Si2O6) – геденбергит CaFe(Si2O6) образует изоморфный ряд. На-звание произошло от греч. двойное обличье, а геденбергит от Людовика Геденберга, который впервые описал его.

Цвет диопсида серый, иногда бесцветен, с увеличением содержания двухвалентно-го железа становится бутылочно-зеленым.

Твердость диопсида 5,5–6,6. Плотность 3,22–3,28 г/см3. Блеск стеклянный. Уни-кальным является Ингалинское месторождение России (Алдан). Хромдиопсиды известны в Финляндии (Оутокумпу) и ЮАР. Виоланы – в Италии, желтые и зеленые с эффектом кошачьего глаза – в Бирме, бутылочно-зеленые и красно-коричневые – в Канаде, желтые – в Австралии и США, желтые и уникальные черные с астеризмом – в Индии.