Материал: Betekhtin

Раздел V. Кислородные соли (оксисоли)

501

Как и следовало ожидать, координационные числа возрастают с уве

личением радиусов ионов. Из приведенного списка можно также видеть,
что Ti

4+

 и Zr

4+

 не встречаются в четверном окружении ионов кислорода и,

следовательно, они не бывают заменителями Si

4+

 в кремнекислородных

тетраэдрах. Поэтому прежние представления о «титаносиликатах» и «цир
коносиликатах» оказываются с этой точки зрения неверными.

Что касается Fe

3+

, то этот элемент в ряде случаев входит в комплекс

ный анион как заменитель Si

4+

 совершенно аналогично Al

3+

, со всеми вы

текающими отсюда последствиями. Такие случаи установлены для ряда
сильно железистых силикатов (например для тетраферрифлогопита).
Очевидно, что имитаторами кремния в тетраэдрах могут служить также
бор, бериллий и даже цинк, хотя последний имеет слишком основной ха
рактер, чтобы нести кислотные функции. Учитывая это, можно наметить
такие разделы систематики, как боросиликаты и бериллосиликаты.

О классификации силикатов.

 В настоящее время, когда рентгеномет

рические исследования минеральных тел достигли значительных успе
хов, классификация силикатов, естественно, должна быть построена не
только на основании их химических составов, но также с учетом типов
кристаллических структур, рассмотренных выше.

Различные способы сочленений кремнекислородных тетраэдров на

кладывают совершенно определенный отпечаток как на химические фор
мулы минералов и морфологические особенности их кристаллов, так и
на многие физические их свойства (показатели преломления, двупрелом
ление, удельные веса и т. д.).

Порядок расположения этих типов структур может быть различным.

Одни авторы систематику силикатов строят в том порядке, как это мы
рассмотрели выше: начиная от типа структур с изолированными кремне
кислородными тетраэдрами и кончая каркасными структурами непрерыв
ного протяжения в трехмерном пространстве. Другие принимают обрат
ный порядок, причем систематика силикатов начинается с кварца,
обладающего типичным каркасным кристаллическим строением.

Мы остановимся на первом варианте, т. е. начнем с тех групп силика

тов, которые отвечают типичным солям и являются наиболее простыми
и близкими по своей конституции к минералам ранее рассмотренных
классов кислородных солей. В отличие от них класс силикатов разобьем
на ряд подклассов.

Общая схема этого деления выразится в следующем виде.

Подкласс

 А. Силикаты с изолированными тетраэдрами SiO

4

 в крис

таллических структурах.

Подкласс

 Б. Силикаты с изолированными группами тетраэдров SiO

4

в кристаллических структурах.

Тип 1. С изолированными группами Si

2

O

7

.

Тип 2. С кольцевыми анионными радикалами Si

n

O

3

n

.

Описательная часть

502

Подкласс

В. Силикаты с непрерывными цепочками тетраэдров SiO

4

в кристаллических структурах.

Тип 1. С одинарными цепочками.
Тип 2. Со сдвоенными цепочками (лентами).

Подкласс

Г. Силикаты с непрерывными слоями тетраэдров SiO

4

в кристаллических структурах.

Подкласс

 Д. Силикаты с непрерывными трехмерными каркасами тет

раэдров (Si,Al)O

4

 в кристаллических структурах.

Такова схема деления силикатов на подклассы и типы.

Подкласс А. Силикаты с изолированными тетраэдрами SiO

4

в кристаллических структурах

Характернейшей чертой кристаллических структур относящихся сюда

силикатов является наличие в них в качестве структурных единиц обо
собленных тетраэдрических анионов [SiO

4

]

4–

. Как уже указывалось во

введении, эти тетраэдры в кристаллических структурах рассматриваемых
здесь минералов располагаются изолированно, т. е. ни один из кислород
ных ионов, окружающих ион Si, не является общим для других смежных
с ним кремнекислородных тетраэдров.

С химической точки зрения эти силикаты рассматривались как орто

силикаты, т. е. соли гипотетической кислоты H

4

SiO

4

. Среди катионов в

силикатах этого типа главнейшую роль играют: Mg

2+

, Fe

2+

, Са

2+

, отчасти

Ni

2+

, Со

2+

, Mn

2+

, Zn

2+

, а также Al

3+

, Fe

3+

, отчасти Mn

3+

, Cr

3+

, иногда Pb

3+

, Be

2+

,

Ti

4+

, Zr

4+

, Th

4+

 и изредка Nb

5+

. Щелочи NAl

+

 и K

1+

 встречаются в исключи

тельных случаях. Редкие земли иногда также принимают участие в строе
нии кристаллических решеток наряду с кальцием, натрием и отчасти то
рием. Алюминий здесь, в отличие от других типов силикатов, крайне редко
входит в кристаллическую структуру в виде комплексных анионов с чет
верной координацией, т. е. не заменяет Si в его тетраэдрических группах
(исключение составляют титанистые гранаты). Допустимо лишь, что фос
фор может заменять ионы кремния (см. группу апатита).

Физические свойства силикатов этого типа довольно характерны

и обусловлены особенностями компактных кристаллических решеток.
Формы кристаллов, как правило, изометрические. Минералы обладают
высокой твердостью и относительно повышенными удельными весами
вследствие плотной упаковки ионов. Этим же объясняются и повышен
ные показатели преломления. В большинстве случаев минералы бесцвет
ны или слабо окрашены. Интенсивная окраска бывает свойственна лишь
разностям, содержащим хромофоры.

1. Группа циркона

В эту группу входят ортосиликаты четырехвалентных Zr, Th и Hf,

кристаллизующиеся в тетрагональной сингонии.

Раздел V. Кислородные соли (оксисоли)

503

ЦИРКОН

 — Zr[SiO

4

]. Название произошло от искаженных с течени

ем времени персидских слов: 

цар

 — золото и 

гун

 — цвет. Синоним: гиа

цинт. Является довольно частым акцессорным (второстепенным по ко
личеству) минералом в ряде кислых и щелочных изверженных горных
пород (гранитах, сиенитах, нефелиновых сиенитах).

Химический состав.

 Согласно формуле: ZrO

2

 — 67,1 %; (Zr — 49,5 %),

SiO

2 

— 32,9 %. Из примесей в небольшом количестве почти всегда присут

ствует Fe

2

O

3

 до 0,35 % и больше, часто CaO (0,05–4 %), иногда Al

2

О

3

. Все

гда содержится окись гафния; в некоторых случаях HfO

2

 достигает 4 %, в

альвите из Крагерё (Норвегия) даже 16 %. В ряде случаев устанавливают
ся Y

2

O

3

 и редкие земли, главным образом Се

2

О

3

 (хагаталит), иногда до 16 %

при содержании Р

2

О

5

 — до 4–5 % (амагутилит). В некоторых разновидно

стях обнаруживаются, кроме того, Nb и Ta (наэгит), а также ThO

2

 — до 7 %,

иногда 12 % (хегтвейтит) и U

3

O

8

 — до 1,5 %, иногда больше. Изредка обна

руживаются незначительные содержания Sn и Be (в альвите ВеО + Al

2

О

3

доходит до 15 %) и др. Наконец, известны разности, содержащие значитель
ное количество Р

2

О

5

 (оямалит). Малаконы и циртолиты

1

, более богатые ра

диоактивными веществами и находящиеся в связи с этим в метамиктном
состоянии, содержат также существенные количества Н

2

О (до 2–12 %).

Сингония

 тетрагональная; дитетрагональнодипирамидальный в. с.

L

4

4

L

2

5

РС

. Пр. гр. 

I

4

1

/

amd

(

D

19

4

h

). 

a

0 

= 6,58; 

с

0 

= 5,93. Кристаллы вообще ха

рактерны для циркона. В неправильных зернах встречается реже. 

Крис8

таллическая структура. 

Рентгенометрические исследования показыва

ют, что циркон имеет типичную радикалионную структуру, состоящую
из анионных групп SiO

4 

и катионов Zr

4+

, окруженных восемью кислород

ными ионами (рис. 275). Тетраэдры SiO

4

 чередуются вдоль L

4

 с ионами

Zr. Таким образом, структура циркона весьма существенно отличается от
структуры рутила, кристаллы которого внешне очень похожи на крис
таллы циркона, но является аналогичной структуре ангидрида Ca[SO

4

].

Облик кристаллов 

короткостолбчатый, изометрический, реже дипирами

дальный. Обычные формы: тетрагональные призмы {100} и {110} и тетра
гональная дипирамида {111} (рис. 276). Двойники коленчатые, как у ру
тила, но встречаются гораздо реже.

Цвет. 

Бесцветный, но чаще окрашен в коричневый, желтый, оранже

вый, красный, реже зеленый или голубой (

гиацинт

) цвет. Малаконы обыч

но обладают темнобурой окраской. 

Блеск 

алмазный, иногда жирный. 

Ng =

= 

1,968–2,015 и 

Nm 

= 1,923–1,960.

Твердость 

7–8. У разностей, испытавших метамиктный распад, снижа

ется до 6, кроме того, они обладают удивительной вязкостью, тогда как
обычные цирконы хрупки. 

Спайность 

обнаруживается средняя по {110}.

1

 От греч. 

киртос

 — кривой, выпуклый (имеется в виду искривленность граней кри

сталлов).

Описательная часть

504

Излом неровный или раковистый
(у измененных разностей). 

Уд. вес

4,68–4,70; для измененных разностей —
циртолитов — падает до 4,7 и даже до
3,8 (происходит увеличение объема
с сохранением несколько искаженной
внешней формы кристаллов). 

Прочие

свойства. 

Малаконы и циртолиты,

как правило, радиоактивны.

Диагностические признаки. 

Для кристаллов циркона весьма характе

рен тетрагональный короткостолбчатый, реже дипирамидальный облик.
Можно смешать: 1) с рутилом (отличие по твердости, показателям прелом
ления); 2) с касситеритом (отличие по удельному весу, парагенезису, хи
мическим реакциям и меньшему двупреломлению под микроскопом);
3) с торитом (отличие по твердости, отношению к реактивам, значительно
более сильному двупреломлению); 4) с монацитом, встречающимся в ана
логичных условиях (отличие по твердости и облику кристаллов — мона
цит обычно в таблитчатых формах).

П. п. тр. не плавится. В кислотах не растворяется. Разлагается при

сплавлении порошка с содой, причем раствор сплава в разбавленной HCl
окрашивает куркумовую бумажку в оранжевый цвет (реакция на Zr).

Происхождение и месторождения. 

Циркон встречается в виде редко

вкрапленных кристалликов в магматических интрузивных породах: не
фелиновых сиенитах, гранитах, диоритах, гнейсах, а чаще и в более круп
ных кристаллах — в 

пегматитах

 сиенитового и гранитного состава. В ме

таморфизованных осадочных породах (кристаллических сланцах и
парагнейсах) встречается в виде реликтовых окатанных зерен.

На основании идиоморфизма кристаллов циркона по отношению ко

всем сопровождающим его минералам считают, что из магмы он выделя
ется одним из первых. Однако ряд наблюдаемых в природе фактов не

Рис. 275.

 Кристаллическая структура циркона. В центре показано восемь связей иона

Zr

4+

 с кислородными ионами групп [SiO

4

]

4

Рис. 276.

 Наиболее обычные кристаллы

циркона

Раздел V. Кислородные соли (оксисоли)

505

увязывается с таким представлением: 1) довольно часто он встречается в
тесной ассоциации с более поздними минералами, содержащими лету
чие компоненты (апатит, флюорит, слюды и др.); 2) согласно данным Лак
руа, в нефелиновых породах Мадагаскара, где количество циркона дос
тигает 7 %, он нередко приурочивается к трещинам в уже частично
застывшей материнской породе; 3) в эффузивных породах (трахитах, ба
зальтах) он в виде мельчайших кристалликов наблюдался в друзовых пу
стотах; 4) известны псевдоморфозы циркона по минералам магматиче
ского происхождения, в частности по щелочной роговой обманке —
рибекиту, и т. д. По всей вероятности, идиоморфизм циркона во многих
случаях обусловлен тем, что он подобно метакристаллам (пирит, магне
тит, апатит и др.), несмотря на относительно поздний момент возникно
вения, способен образовывать совершенные кристаллы.

Как химически устойчивый минерал, циркон при выветривании гор

ных пород легко освобождается от своих спутников и механически пере
ходит в россыпи, а отсюда в виде окатанных зерен — в осадочные породы.

Циркон распространен главным образом среди миаскитовых и сие

нитовых пегматитов, где он встречается вместе с черной слюдой, нефели
ном, альбитом, апатитом и различными минералами, содержащими TR,
Mb, Та, Th, U (пирохлором, эшинитом, самарскитом и др.). Кристаллы
обычно небольшие — не свыше 1 см в поперечнике, но изредка встреча
ются и крупные экземпляры. В 1837 г. был найден самый крупный обра
зец весом около 3,5 кг,

состоящий из нескольких неделимых. Изучены

ориентированные срастания циркона с пирохлором по плоскостям (111),
причем грань октаэдра пирохлора совпадает с гранью тетрагональной ди
пирамиды (111) циркона. Закономерность этих срастаний, как выясни
лось, обусловливается соизмеримостью параметров по ребрам [110] цир
кона и [112] пирохлора. Любопытно, что при разбивании сростков
обнаружилось отсутствие идиоморфизма какоголибо из срастающихся
минералов по отношению к другому: поверхности раздела между ними
являются неровными и неправильными. Это заставляет предполагать об
одновременном росте обоих минералов.

В ряде мест циркон довольно широко распространен также в россы

пях, из которых легко добывается с помощью простой промывки на ваш
гердах. Для некоторых районов установлено, что акцессорный циркон
гранитов имеет большей частью бочонковидньй облик с заостренными
вершинами, всегда прозрачен и обычно бесцветен. Циркон гранитоидов,
залегающих в виде жил, обладает тетрагональнопризматическим обли
ком, также прозрачен, но почти всегда окрашен в розовый или фиолето
вый цвет. Цирконы пегматитовых жил имеют, как правило, более или
менее изометрический, дипирамидальнопризматический вид, не прозрач
ны и в подавляющем большинстве случаев интенсивно окрашены в бу
рые цвета различных оттенков.