Островные и кольцевые силикаты

4.2.1. Островные силикаты

Островные силикаты – соединения катионов с комплексной анионной группой в виде изолированного или сдвоенного тетраэдра [SiO₄] ^{4 -}, [Si₂O₇] ^{6 –} и добавочными анионами О ^{2 -}, (ОН) ^– и F ^-.

Главными катионами островных силикатов являются Mg, Fe, Mn, Al, Ca, Be, Cr и др.

Минеральными представителями являются оливин, циркон, гранаты, дистен, андалузит, сфен, топаз, эпидот, ставролит.

Общая характеристика. Структура островных силикатов характери-зуется плотнейшей упаковкой атомов и ионов. Обладая большой кристаллизационной силой, по сравнению с другими сопутствующими минералами, они могут образовывать правильные кристаллы и изометричные зерна в самых неблагоприятных условиях кристаллизации, даже в условиях метаморфизма.

Островные силикаты часто встречаются в виде хорошо ограненных кристаллов кубической (гранаты), тетрагональной (дипирамидальные и призматические кристаллы циркона), ромбической (топаз, ставролит) сингониях, исключением является оливин, его кристаллы редки.

Из всех силикатов, островные обладают самой высокой твердостью и плотностью. Окраска их обусловлена вхождением в структуру изоморфных примесей элементов-хромофоров (Fe, Mn, Ti и Cr). Атомы двух- и трехвалентного железа обуславливают зеленую окраску граната-гроссуляра и эпидота, коричневую окраску граната-андрадита, ставролита и сфена. Малиново-красный цвет граната-альмандина вызван примесью железа и марганца. Железо в сочетании с титаном дают коричнево-черную окраску гранату-андрадиту. Хром обусловливает изумрудно-зеленую окраску гранату-уваровиту. Реже встречаются бесцветные и белые островные силикаты – топаз, циркон. В топазах за счет разной адсорбционной способности граней в отношении изоморфных примесей часто наблюдается неравномерность окраски (рис. 45).

Рис. 45 Неравномерность окраски в кристалле топаза

Разновидности граната являются типоморфными минералами, так как образование каждого связано с конкретными геологическими обстановками (пироп – типичный минерал трубок взрыва, гроссуляр – типичный скарновый минерал и т.д.).

Краткая характеристика минеральных видов и их разновидностей приведена в таблицах №№ 12, 13.

Происхожнеие островных силикатов преимущественно эндогенное (магматическое, гидротермальное, пегматитовое, контактово-метасома-тическое и метаморфическое).

С магматическими ультраосновными породами связано происхождение оливина, в них он является главным породообразующим минералом. С трубками взрыва ультраосновных магм связано образование граната-пиропа. Из основных, средних, кислых и щелочных магм образуются некоторые гранаты, циркон и сфен. В гранитных пегматитах кристаллизуются крупные кристаллы топаза.

С процессами регионального метаморфизма связано образование гранатов (альмандина, пиропа), ставролита, дистена, эпидота. В скарнах формируются гранаты (гроссуляры, андрадиты) и эпидот, а в грейзенах – топаз.

4.2.2. Кольцевые силикаты

Кольцевые силикаты – соединения катионов с комплексной анионной группой в виде колец кремнекислородных тетраэдров [Si₃O₉] ^{6 -}, [Si₄O₁₂] ^{8 -}, [Si₆O₁₈] ^{12 –} и добавочными анионами О ^{2 -}, (ОН) ^– и F ^-.

Главными катионами островных силикатов являются Na, Al, Ca и Be.

Самыми распространенными представителями кольцевых силикатов являются берилл и турмалин.

Общая характеристика. В целом структуры кольцевых силикатов сложные и неплотные. Внутри колец часто располагаются дополнительные анионы и F ^-, (ОН)^- или молекулы воды. Сингония минералов определяется геометрией их колец и, как правило, гексагональная или тригональная.

Турмалин и берилл характеризуются шестерными кольцами кремне-кислородных тетраэдров разной конфигурации. В берилле сечение кольца гексагональное, с горизонтальной плоскостью симметрии, а потому оба конца кристалла одинаковые по своей огранке и свойствам.

В турмалине сечение кольца не просто шестиугольное, а дитри-гональное, вершины всех тетраэдров в кольце обращены в одну сторону, что обусловливает различную скорость роста кристалла и как следствие его ассиметричную форму. За счет неодинаковой скорости роста грани кристалла по-разному адсорбируют вещества, в том числе и пигментирующие изо-морфные примеси, что приводит к неоднородности окраски (рис. 46).

Рис. 46 Неоднородность окраски кристаллов турмалина

Краткая характеристика минералов кольцевых силикатов приведена в таблице № 14.

Окраска берилла и турмалина может быть самой разнообразной и охватывать практически все цвета спектра. Прозрачные разности являются драгоценными.

Минеральными разновидностями турмалинов являются:

- дравиты – коричневые магнийсодержащие турмалины;

- шерлы – черные железосодержащие турмалины;

- эльбаиты – синие, зеленые, розовые литийсодержащие турмалины.

Драгоценными минеральными разновидностями берилла являются:

- изумруд – зеленый берилл (цвет обусловлен присутствием Cr ³⁺);

- аквамарин – небесно-голубой берилл (цвет обусловлен присутствием ионов Fe ²⁺);

- воробьевит – розовый берилл (цвет обусловлен присутствием Mn ²⁺).

Воробьевит является наиболее редкой разновидностью берилла.

Цвет минеральных разновидностей берилла и турмалина является важным типоморфным признаком, так как для каждой разновидности характерны особые условия кристаллизации.

Происхождение кольцевых силикатов эндогенное, главным образом, пегматитовое.

Берилл синей и зеленой окраски является типичным минералом гранитных пегматитов. Бесцветные бериллы образуются в пегматитах натрий-литиевого типа. Изумруды, как правило, связаны с берилло-флюорито-слюдтистыми метасоматитами по ультраосновным породам.

Черный турмалин-шерл – типичный метасоматический минерал и образуется при высокой температуре (700 – 600⁰ С). Розовые и полихромные турмалины кристаллизуются в конце пегматитового процесса при температуре 500 – 300⁰С.