Силикаты и алюмосиликаты
Минералы этого класса являются породообразующими для все магматических, метамофических и некоторых осадочных пород. Диагности 
ческая характеристика их физических свойств приведена в таблицах приложения1.
Основой кристаллической структуры силикатов является кремнекислородный тетраэдр [SiO4]4-, в котором ионы кремния располагается в окружении четырех ионов кислорода (рис. 31). В зависимости от типа сочленения тетраэдров в кристалических решетках в классе силикатов выделяется несколько подклассов. Строение некоторых показано на (рис. 32).
Подробная характеристика их строения расматривается в самостоятельном курсе «Минералогия».
Оливин(перидот) – ( Fe,Mg )2[SiO4] относится к островнымсиликатам. Кристаллы редки и имеют изометричную форму. Обычно встречается в виде зернистых агрегатов в ультраосновных и основных породах. Легко узнается по бутылочному (оливково-зеленому) цвету, стеклянному блеску, твердости (6,5-7), зернистым агрегатам. Тесно ассоциирует с пироксенами, основными плагиоклазами, магнетитом и др. От зеленого апатита отличается более высокой твердостью.При гидротермальном изменении замещается серпентином. Прозрачная разновидность хризолит используется в ювелирных украшениях (рис33).
Группа гранатов. Вэту группу входят минералы с общей формулой
R3R2[SiO4]3, где R32+- Mg,Fe,Mn; R23+ - Cr Al,Fe. Минералы этой группы
обьеденины в два ряда:
1. Альмандиновый –алюминий содержащие гранаты:
· Пироп Mg3Al2[SiO4]3 –темно-красный, розовато-красный
· Альмандин Fe3Al2[SiO4]3 – красный, буро-красный
· Спессартин Mn3Al2[SiO4]3-темно-красный,оранжево-желтый
2. Андрадитовый - кальций содержащие гранаты:
· Уваровит Ca3Cr2[SiO4]3 – изумрудно-зеленый
· Гроссуляр Ca3Al2[SiO4]3 – светло-зеленый
· Андрадит Ca3Fe2[SiO4]3 –бурый, буровато-зеленый
Для гранатов андрадитового ряда характерны друзы, зернистые и плотные агрегаты, а для альмандинового –вкрапленники отдельных кристаллов.
Наиболее распространенные формы кристаллов у гранатов –ромбододекаэдры и тетрагонтриоктаэдры (рис. 34). Гранаты отличаются
высокой кристаллизационной способностью и поэтому часто встречается в виде правильных округлых многогранников и даже в сплошных массах нередко видны отдельные грани неоформленных полностью кристаллов со следами роста в виде полосчатой окраски.
Гранаты обладают высокой твердостью (6,5-7,5) и не дают черту. Блеск стеклянный на гранях и жирный на сколах; спайность несовершенная. Уд. вес 3,5-4,2. ). В образцах легко узнаются по форме кристаллов, высокой твердости, жирному в изломе блеску, штриховки на гранях по диагонали ромба.
Происхождение гранатов эндогенное: контактово – метасоматическое ( в скарнах), магматическое (в пегматитовых жилах) и метаморфическое (в кристаллических сланцах). Прозрачные и красиво окрашенныеграныты используются в ювелирном деле (как полудрагоценные камни). Около 90% гранатов идет на изготовления абразиных материалов.
Эпидот - Ca2(Fe,Al3)[Si2O7] [SiO4]O(OH).Обликкристаллов эпидота призматический, вытянутый с продольной штриховкой, иногда шестоватый
В пустотах помимо друз часто образует сплошные зернистые, радиальнолучистые или параллельношестоватые агрегаты (рис.35). Цвет эпидота зеленый различных оттенков (фисташково – зеленый), черты не дает так как твердость 6,5, блеск стеклянный. Спайность совершенная. Излом занозистый.
Образуется в связи с гидротермальными процессами, в контактово-метасоматических месторождениях. Как породообразующий минерал особенно характерен для метаморфических пород ( зеленых сланцев).
Группа пироксенов- обширная группа цепочечных силикатов с общей формулой - R2[Si2O6], где R –Ca,Mg,Fe, иногда Mn (диопсид,геденбергит, авгит, эгирин, энстатит и др). Кристаллизуются в ромбической и моноклинной сингониях, образуя короткостолбчатые кристаллы. Являются породообразующими минералами большинства магматических и метаморфических горных пород.
Авгит - Ca(Mg,Fe, Al)2[(Si,Al)2O6]. Название происходит от греческого слова«auge - блеск», из-за сильного блеска на плоскостях спайности. Образует
короткостолбчатые, таблитчатые кристаллы (рис.35) и зернистые сплошные агрегаты.
Цвет: черный, буро-черный, реже темно-зеленый; цвет черты серовато-зеленый; спайность совершенная в двух направлениях под углом 90° (рис. 35); излом неровный, раковистый; блеск матовый, стеклянный, тусклый. Твёрдость 5,5-6;Уд. вес 3.3-3. 6; Особые свойства: Авгит хрупок; встречается в ассоциации с ортоклазом, лабрадором, оливинами, амфиболами и другими пироксенами.
Происхождение. Авгит образуется в условиях магматического процесса минералообразования в основных, реже ультраосновных интрузивных и эффузивных породах; известен в метаморфических породах высоких ступеней регионального метаморфизма.
Эгирин – NaFe[Si2O6].Название по имени Эгир - испанского «бога моря». Важнейший породообразующий минерал щелочных изверженных пород.
Кристаллы обычно длиннопризматические столбчатые или игольчатые с вертикальной штриховкой на гранях ( рис.36). В сплошных массах- шестоватые, радиальнолучистые. Цвет: черный, зеленовато-черный; черта: светло-зеленая; блеск стеклянный. Твердость5,5-6. Спаиность совершенная по призме с углом 87°. Уд.вес 3,4-3,6. Тесно ассоциирует с нефелином, полевыми шпатами, сфеном, щелочными амфиболами. Генезис: магматический, пегматитовый.
Группа амфиболов- обширная группа ( около 60 минералов) ленточных силикатов с общей формулой – R72+(OH)2[Si4O11]2, где R – Ca, Mg, Fe. Кроме этого в состав амфиболов могут входить трехвалентные Al и Fe и одновалентный Na.
Все они близки по своим физическим свойствам, хотя кристаллизуются в ромбической и моноклинной сингониях. Облик кристаллов обычно прзматический, столбчатый. Макроскопически очень похожи на пироксены, от которых отличаются более вытянутой формой кристаллов, более сильным стеклянным блеском. У амфиболов лучше проявляется совершенная спайность в двух направлениях под тупым (124°) или острым (56°) углом, а у пироксенов под прямым углом (87°). Поперечные (к плоскостям спайности) сечения у пироксенов – квадратные (рис.35), а у амфиболов –ромбические (рис. 37). Из группы амфиболов опишем только тремолит, актинолит и роговую обманку.
Роговая обманка - Ca2Na(Mg, Fe2+)4(Al, Fe3+)[Al,Si4O11]2(OH, F)2.
Кристаллы призматические, столбчатые, в поперечном сечении в виде ромба (рис.37). Агрегаты зернистые, шестоватые. Цвет: зеленый и бурый различных оттенков, иногда до черного; черта бледно – зеленая; блеск стеклянный; твердость 5,5-6; спайность совершенная по призме под углом124° (рис.37). В мелких же кристаллах роговая обманка узнается только в случае явной их вытянутости.
Парагенезис: плагиоклазы, пироксены, ортоклаз, биотит, кварц.
Генезис: магматический, контактово-метасоматический, метаморфический, поэтому она как породообразующий минерал отмечается во многих магматических, и метаморфических породах.
Тремолит- Ca2Mg5[Si4O11]2(OH)2 и
Актинолит - Ca2 (Mg, Fe)5[Si4O11]2(OH)2 -(лучистый камень).
По многим физическим свойствам эти два амфибола совершенно аналогичны и отличаются главным образом окраской.
Кристаллы по форме длиннопризматические, игольчатые, волосовидные;
Агрегаты: шестоватые, тонколучистые, волокнистые (рис. 38);
Цвет светло-серый, белый у тремолитаи зеленый различных оттенков у актинолита; блеск стеклянный. Твердость, спайность такие же, как у роговой обманки.
Парагенезис: кальцит, доломит, хлорит, альбит, кварц, эпидот, тальк.
Генезис: метаморфический, гидротермальный.
Слоевые силикаты.В кристаллических решетках минералов этого класса три атома кислорода каждого смежного тетраэдра являются общими. Сочлененные тетраэдры образуют плоские листы (рис. 32Д), состоящие из шестичленных колец, в вершинах которых располагаются ионы кремния. Подобная связь является основой всех слюд и глинистых минералов.
Общая формула этого класса: R(Al,Mg,Fe2+3+) [Si4O10](OH, F)2, где R– в основном, K.
Группа слюд. Минералы этой группы слагают многие магматические и метаморфические гор ные породы. Некоторые из них имеют важное практическое значение. Слоистое строение кристаллической решетки обуславливает замечательные свойства этих минералов: гексогональный (или псевдогексогональный) облик кристаллов; способность расщепляться на тонкие листочки, что проявляется в весьма совершенной спайности; невысокой 1-3 твердости и перламутровому блеску. Наиболее важными минералами этой группы являются мусковит, биотит, хлорит, серпентин,каолинит (приложение1).
Мусковит –KAl2(OH, F)2[AlSi3O10].Узнается по серебристо – белой окраске, которая может быть с оттенками сероватого, зеленоватого, желтоватого цвета.Черта белая; в тонких пластинках просвечивает. Твердость2-3.Разновидности: серецит – тонкочешуйчатый агрегат мусковита; фуксит - изумрудно-зеленого цвета, за счет примеси хрома.
Биотит – K(Mg,Fe3)(OH,F)2[AlSi3O10].Черная железомагнезиальная слюда, нередко с буроватым или зеленоватым оттенком.Черта сероватая, блеск стеклянный. В тонких пластинках просвечивает. Твердость 2-3
Хлориты– (Mg,Fe)5Al(OH)8[AlSi3O10]. Многочисленная группа ( свыше 30) минералов – алюмосиликатов железа, магния, алюминия. Образуют чешуйчатые, листоватые агрегаты и сплошные массы темно – зеленого цвета, черта светло- зеленоватая, блеск восковый или перламутровый, твердость 2 -2,5. Хлориты широко распространены в породах и образуются в условия низкотемпературной гидротермальной деятельности и низких ступенях метаморфизма (хлоритовые сланцы).
Для слюд биотита и мусковита характерна пластинчатая, листоватая, чешуйчатая форма кристаллов; биотит в мелких зернах часто путают с роговой обманкой и пироксеном, от которых он отличается явным глянцевым блеском и низкой твердостью
Серпентин – Mg6(OH)8[Si4O10].Встречается в виде сплошных скрытокристаллических масс иногда с тонкими прожилками асбеста. Окраска неоднородная, пятнистая от желтовато-зеленой до темно-зеленой. Блеск стеклянный, жирный, у бледно-зеленой плотной разновидности (офита) – восковый. Черта светлая белая. Твердость 2,5-4. Образуется при метаморфизме ультраосновных интрузивных и магнезиальных карбонатных пород под воздействием гидротермальных растворов. Серпентинизированные красиво окрашенные породы используются как поделочный и облицовачный камень, как сырье для изготовления огнеупорных кирпичей для черной металургии (рис. 40).
Хризотил-асбест (от греч. «хризос» -золото, «тилос» -волокно) является тонковолокнистой разновидностью серпентина, в сплошной массе которого асбест образует прожилки, в которых его волокна располагаются перпендикулярно к стенкам. Длина волокон может достигать несколько сантиметров.
Цвет хризотил –асбеста зеленовато –желтый, белый; блеск шелковистый иногда с золотистым отливом. Твердость 2 -3. Расщепляется на тончайшие эластичные и прочные волокна. Используется как огнеупорный и тепло-звукаизоляционный материал (рис. 41).
 |
Каолинит –Al4[Si4O10](OH)8 .Встречается в виде скрытокристаллических землистых рыхлых или плотных масс, которые называют каолиновыми глинами. Кристаллы крайне редки и можно увидеть только при большом увеличении в микроскопе ( рис. 42). Цвет белый, нередко с желтоватым, буроватым оттенком. Черта белая, блеск матовый, твердость 1. Излом землистый. Уд. вес 2,6. Жирный на ощупь, липнет к языку и при насышении водой очень пластичный.
Образуется в экзогенных условиях при химическом выветривании магматических и метаморфических пород. Широко используется в промышленности: бумажной, строительстве, керамическом производстве и в приготовлении буровых растворов.
Группа полевых шпатов(каркасные силикаты).Кристаллические структуры этих минералов образуют трехмерные каркасы, в которых каждая вершина смежных кремне- и алюмокислородных (SiAl)O4 тетраэдров является общей. С химической точки зрения эти минералы представляют собой безводные алюмосиликаты калия, кальция и натрия, характерной особенностью которых является способность образовывать изоморфные смеси.По химическому составу делятся на натриево-кальциевые (плагиоклазы) и кали- натриевые или просто (калиевые) полевые шпаты. Минералы этой группы являются наиболее распространенными в земной коре и составляют в ней около 50% по весу, так как слагают большинство магматических и метаморфических пород.
Полевые шпаты кристаллизуются в моноклинной и триклинной сингониях и обладают многими общими свойствами: окраска минералов в большинстве случаев светлая, т.к. они не содержат в своем составе катионов-хромофоров (Mg, Fe, Mn, Al и др.); твердость колеблется в пределах 6-6,5; спайность совершенная по нескольким направлениям под прямым или близким к прямомууглом . Агрегаты зернистые, вкрапленные, таблитчатые, реже образуют друзы.
Плагиоклазыпредставляют изоморфную смесь альбита – Na[AlSi3O8] и анортита – Ca[Al2Si2O8]:
«Плагиоклаз» в переводе с греческого – косораскалывающий; альбит от латышского слова «альбус» , что означает «белый»; «Анортус» по- гречески - косой [А.Г.Бетехтин,1956]. Точное определение разновидностей плагиоклазов вожможно по оптическим свойствам под микроскопом, но некоторые из них ( альбит и лабродор) легко отличаются макроскопически по цвету.
| Плагиоклазы (Pl) | Ab% | An% | По cодержанию SiO2 | |
| Альбит | Na[AlSi3O8] | 100-90 | 0-10 | Кислые |
| Олигоклаз | (Na,Ca)[AlSi3O8] | 90-70 | 10-30 | |
| Андезин | (Na,Ca)[AlSi3O8] | 70-50 | 30-50 | Средние |
| Лабродор | (Na,Ca)[AlSi3O8] | 50-30 | 50-70 | Основные |
| Битовнит | (Ca,Na)[Al2Si2O8] | 30-10 | 70-90 | |
| Анортит | Ca[Al2Si2O8] | 10-0 | 90-100 |
Альбит – Na[AlSi3O8] чаще образует мелкозернистые агрегаты и обладает белой или серовато-белой окраской. Разновидности: «лунный камень» - кислый Pl, обладающим нежносиневатым отливом, авантюрин или «солнечный камень» - кислый Pl, обладающий искристо-золотистым отливом
Лабродор – (Na,Ca)[AlSi3O8]-темный плагиоклаз от зеленовато- серого до черного цвета с характерной ирризирующей окраской в голубовато- синих тонах (рис.10).
Происхождение плагиоклазов в основном магматическое. Используются они как керамическое сырье, а лабродор как поделочный и облицовочный камень. При процессах регионального метаморфизма происходит образование кристаллических сланцев, преимущественно альбитового состава, т.к. кальциевые плагиоклазы менее устойчивы. В процессе выветривания плагиоклазы полностью разрушаются.
Начинающие часто путают 3 белых минерала – кварц, кальцит и плагиоклаз. Нужно помнить, что кварц тверже стекла и обладает несовершенной спайностью, плагиоклаз тоже тверже стекла, но с совершенной спайностью, а кальцит значительно мягче стекла и с четкой совершенной спайностью по трем направлениям. Плагиоклаз от ортоклаза отличается только белым цветом.
Калиевые полевые шпаты (КПШ).Главными представителямиэтой группы минералов являются ортоклаз и микроклин.
Ортоклаз – K[AlSi3O8]по- гречески – прямораскалывающий ( угол между спайностями равен 90°). Облик кристаллов чаще всего призматический, таблитчатый (рис.43). Часто образует кристаллически зернистые агрегаты. Цвет ортоклаза от светло- серого до темно- розового, блеск стеклянный, твердость 6, спайность совершенная под углом 90°, уд. вес 2,8-2,9.
Микроклин – K[AlSi3O8] макроскопически не отличается от ортоклаза, за исключением одной разновидности –амазонита, который имеет зеленый цвет. В пегматитовых жилах часто образует крупнокристаллические агрегаты, а также друзы хорошо образованных кристаллов с дымчатым кварцем ( рис.44 ).
Нефелин- (Na)[AlSi04]от греческого «нефели» - облако. Относится к более бедным кремнеземом алюмосиликатам. Является породообразующим минералом в щелочных магматических породах , богатых натрием. Облик кристаллов призматический. Короткостолбчатый. Встречается в виде зернистых агрегатов или вкраплений зерен неправильной формы. Цвет чаще серовато-белый с желтоватым, буроватым, красноватым и зеленоватым оттенком. Блеск стеклянный, а на сколах жирный. Твердость 5-6. Спайность несовершенная.
В нефелиновых породах в ассоциации с ним встречаются эгирин, щелочные полевые шпаты(альбит, микроклин), щелочная роговая обманка ( рис.45) и пордукты гидротермального изменения нефелина- канкринит, содалит и цеолиты.
1.4.6. Карбонаты. Минералы этого класса являются солями угольной кислоты, в которых анион [CO3]2-способен давать устойчивые соединения с катионами двухвалентных металлов: Mg, Fe, Zn, Mn, Ca, Sr, Pb, Ba и др. В земной коре на их долю приходится около 1,7 вес.%, они входдя в состав осадочных, метаморфических пород и рудных жил, многие из них сами являются рудными минералами (А.К. Соколовский,2006).
Кальцит-CaCO3Кристаллы имеют облик призм, ромбоэдров, скаленоэдров, табличек, пластин (рис.46). Часто образует зернистые, натечные (сталактиты, сталагмиты), плотные, землистые агрегаты, а в пустотах – друзы (рис. 46).
Цвет кальцита белый с различными оттенками (желтого, розового, синего). Бесцветная его разновидность, для которого характерно двойное лучепреломление, называется исландским шпатом. Черта белая, блеск стеклянный, твердость 3, спайность совершенная в трех направлениях по ромбоэдру,
излом ступенчатый, уд. вес 2,7.
Полиморфная модификация кальцита, кристаллизующаяся в ромбической сингонии и обладающая такими же свойствами, называется арагонитом.
Кальцит и арагонит реагируют с разбавленной HCl с бурным выделением пузырьков CO2. Происхождение кальцита как экзогенное, так и эндогенное. Он является породообразующим минералом многих осадочных (известняки, мергели, мел) и метаморфических (мраморы) карбонатных пород, часто встречается в скарнах и гидротермальных кварцевых жилах. Применяется в производстве стройматериалов, в металлургическом производстве, исландский шпат в оптике.
Доломит-CaMg[CO3]2.Кристаллы крайне редки и имеют ромбоэдрический облик.Агрегаты обычно кристаллически-зернистые, часто пористые, реже почковидные. Цвет доломита серовато-белый, иногда с желтоватым, буроватым оттенком. Блеск стеклянный. Твердость 3,5-4. Спайность как у кальцита совершенная по ромбоэдру в трех направлениях.
Доломит также взаимодействует с HCl, но в отличие от кальцита, реакция
протекает не так бурно и заметна только в пределах черты ( доломит « шипит» в черте),что позволяет легко их различать.
1.4.7. Сульфатыявляются солями серной кислоты, в которы роль аниона выполняет [SO4]2-, а катионы предсталены Ba,Sr,Pb,Ca, Na,K,Fe,Mg и др.Среди сульфатов есть водные и безводные минеральные виды. Их количество в земной коре незначительное. Наиболее распространены, как породообразующие минералы, из этого класса водный сульфат Ca –гипс и безводный – ангидрит.
Гипс –CaSO4·2H2O.Характерны пластинчатые кристаллы и двойники в виде ласточкино хвоста (рис.47). Часто образует зернистые и друзовидные агрегаты. Параллельноволокнистые массы гипса с шелковистым отливом называют селенитом (рис. 47).
Цвет гипса белый.Часто водяно-прозрачный и бесцветный, но иногда бывает окрашен в серый, желтый, бурый и черный цвета (Бетехтин). Блеск стеклянный,а на плоскостях - спайности перламутровый отлив. Черта балая.
Твердость 2, Спайность весьма совершенная, излом пластинчатый, у селенита – занозистый. Уд. вес 2,3. При температуре37-38°С обладает заметной растворимостью в воде.
Ангидрит- CaSO4безводны сульфа кальция. Хорошо образованные кристаллы редки и в основном наблюдается в сплошных зернистых массах. Цвет такой же как у гипса. Твердость 3-3,5. Спайность совершенная в одном и средняя в двух направлениях. Уд.вес 2,8-3. В присутствии воды постепенно переходит в гипс, увеличиваясь до 30% в обьёме (от гипса отличается по твердости т.к. не царапается ногтем).
Происхождение гипса и ангидрита в основном осадочное ( как продукт химических осадков в лагунах). Ангидрит, также как и гипс, используется припризводстве цемента, а также в медицине и химической промышленности.
1.4.8. Фосфаты –это соли фосфорной кислоты. Большинство минералов этого класса относятся к редким. К породообразующим минералом относится только апатит.
Апатит- Ca5[PO4]3(F,Cl)встречается ввиде хорошо образованных кристаллов имеющих форму шестигранных призм ( рис. 48 ) вросших или наросших в пустотах. Широко распространены также зернистые, плотные, сахоровидные агрегаты. В осадочных породах очень часто апатит совместно с другими минералами слагает конреции, которые называются фосфоритами.
Цвет апатита бесцветный, белый, но чаще бледно-зеленый до изумрудно-зеленого, голубой, желтый, бурый, фиолетовый.Черта светлая, блеск стеклянный, на сколах жирный. Твердость 5. Спайность несовершенная. Уд. вес 3,18- 3,21. Происхождение апатита в основном эндогенное. Он присутствует во многих интрузивных щелочных породах, пегматитах и контактово- метасома-тических оброзованиях.
Фосфорит – осадочная порода, состоящая из апатита, кальцита, гипса, кварца и других примесей. Образует плотные агрегаты и конкреции с радиально-лечистым внутренним строением (рис. 6). Цвет от зеленовато-серого до почти черного; черта зеленовато-серая; блеск матовый, жирный. Уд. вес 3,2.
Фосфориты и апатит применяются в производстве удобрений и в химической промышленности.
Глава 2
Горные породы
Дата добавления: 2016-10-07; просмотров: 4834;
Поиск по сайту
Узнать еще
Публикации по технике и механике
Публикации по биологии
Публикации по информатике
Публикации по строительству
Публикации по физике
Публикации по химии
Публикации по электронике
Публикации по искусству
Публикации по истории
Публикации по медицине
