Материал: Betekhtin
Раздел V. Кислородные соли (оксисоли)
631
Обычно имеют короткостолбчатую или таблицеобразную форму. Глав
ным образом распространен в виде сферолитов и в сплошных массах поч
ковидных агрегатов с радиальноволокнистым строением в пустотах сре
ди измененных изверженных основных горных пород.
Цвет
пренита белый, серый, зеленоватосерый, зеленый и желтозе
леный, полупрозрачный.
Блеск
стеклянный, на поверхности почек — тус
клый, восковой.
Ng
=
1,642,
Nm
=
1,618 и
Np
=
1,612.
Твердость
6,5.
Спайность
средняя по {001}. Излом неровный.
Уд. вес
2,8—3,0.
Диагностические признаки
. Для сплошных масс обычно характерна
бледная окраска с зеленоватыми оттенками. От цеолитов, с которыми
можно смешать пренит по внешнему виду, отличается более высокой твер
достью, оптическими свойствами, а от халцедона — по поведению п. п. тр.
П. п. тр., вспучиваясь, быстро плавится в пузыристое стекло. В закры
той трубке выделяет воду при высоких температурах (отличие от цеоли
тов). В HCl медленно разлагается, не образуя студня SiO
2
.
Происхождение и месторождения.
Пренит довольно часто устанав
ливается в гидротермально измененных основных породах (габбро, диа
базах), образуясь в большинстве за счет основных плагиоклазов. Наблю
дается также в миндалинах и трещинах среди тех же пород в виде
почковидных и радиальноволокнистых агрегатов, часто в ассоциации с
цеолитами, кальцитом, эпидотом. Нередко в парагенезисе с ним встреча
ется самородная медь, как в известных месторождениях в районе оз.
Вер
хнего
(США).
В России он описан во многих пунктах Урала, Кавказа, Закавказья
и др. Сферокристаллы пренита с гранной поверхностью находятся с каль
цитом, анальцимом и цеолитами в гидротермально выполненных пусто
тах основных пород месторождений
Озерное
в басс. Нижней Тунгуски и
на р.
ВоеволиХан
в верховьях Вилюя (Средняя Сибирь). Пренит с апо
филлитом, кальцитом, цеолитами и ангидритом отмечен в полостях
гидротермально измененных габброидов
Талнахского
месторождения в
Норильске (север Средней Сибири). Сферолиты и корочки расщеплен
ных кристаллов пренита с натролитом, кальцитом и хлоритом выполня
ют поздние трещины в скаполитизированных плагиоамфиболитах на
Климовском
участке
Чкаловского
месторождения керамического сырья
в Лоухском районе (Северная Карелия).
Хорошие образцы в виде корочек расщепленных кристаллов с эпидо
том, кальцитом, цеолитами, халькопиритом, пиритом и гематитом на гра
натпироксенмагнетитовом скарне известны на скарновожелезорудном
месторождении
Куржункуль
(Сев. Казахстан).
ДАТОЛИТ
— Ca[BSiO
4
(OH)].
Химический состав.
CaO — 35,0 %, B
2
O
3
—
21,8 %, SiO
2
— 37,6 %, Н
2
О — 5,6 %.
Сингония
моноклинная; призмати
ческий в. с. Пр. гр.
Р
2
1
/а (С
5
2h
)
.
а
0
= 9,66;
b
0
= 7,64;
с
0
= 4,83;
β
= 90°09'.
Описательная часть
632
Кристаллическая структура
характеризуется наличием изолированных
слоев из вершинно связанных кремнекислородных и борокислородногид
роксильных тетраэдров, причем активными являются вершины тех и дру
гих (у борных тетраэдров [BO
3
(OH)]
4
активны гидроксильные верши
ны). Кремне борокислородная сетка построена из четверных и восьмерных
колец. В межслойном пространстве находятся катионы Ca
2+
, координи
рованные по скрученным кубам шестью анионами кислорода и двумя гид
роксилами. Таким образом, датолит представляет собой слоистый боро
силикат кальция, однако структура его носит существенные черты
координационной структуры, о чем
говорят такие свойства, как плохая
спайность.
Облик кристаллов.
Встре
чаются кристаллы самого различно
го облика (рис. 345), иногда необы
чайно богатые гранями; преобладают
{110}, {011}, {201} и др. Широко рас
пространен в зернистых агрегатах.
Цвет
белый, иногда с сероватым
оттенком, часто бледнозеленый, реже желтый, красный, фиолетовый и
оливковозеленый.
Блеск
стеклянный.
Ng =
1,670,
Nm =
1,653 и
Np
=
1,625.
Твердость
5—5,5.
Спайность
неясная по (001). Излом раковистый.
Уд.
вес
2,9–3,0.
Диагностические признаки.
Узнается по характерному стеклянному
блеску, раковистому излому и поведению п. п. тр. Легко определяется по
оптическим константам под микроскопом.
П. п. тр. легко плавится, вспучиваясь, в прозрачное стекло. Пламя ок
рашивает в зеленый цвет. Разлагается в HCl с выделением студенистого
кремнезема.
Происхождение и месторождения.
Встречается в рудных жилах, ча
сто в пустотах миндалекаменных изверженных пород в ассоциации с каль
цитом, пренитом, цеолитами, в участках скарновых образований и др.
В России служит предметом добычи в бороносных скарнах
Дальне
горского
месторождения (Приморье), отмечен и на Сев. Урале. Был обна
ружен в региональнометасоматических породах Алдана, в
Эмельджак
ском
месторождении, где ассоциирован с диопсидом, флогопитом,
апатитом, шпинелью и амфиболом в кальцифирах, образовавшихся на
контакте известковокарбонатных толщ с алюмосиликатными породами.
Отмечен в гидротермальных жилах с апофиллитом, ксонотлитом , пре
нитом и цеолитами в гидротермально минерализованных полостях в ос
новных породах
Норильских
месторождений (Красноярский край).
Из иностранных месторождений упомянем:
Андреасберг
в Гарце (Гер
мания) в жилах с кальцитом и сульфидами; месторождения самородной
меди с цеолитами в районе
Кивино
в Мичигане (США);
Арендаль
(Нор
вегия) в залежах магнетита и др.
Рис. 345.
Кристаллы датолита:
а
—
МонтеЛоренто, Италия (по Девизо ди
Шарвенсоду);
б
— Арендаль, Норвегия
(по Гольдшмидту)
Раздел V. Кислородные соли (оксисоли)
633
Практическое значение.
В случае крупных сплошных скоплений
представляет несомненный промышленный интерес как источник бора.
В отличие от многих боросиликатов, легко разлагается кислотами. О при
менении бора см. ссайбелиит.
Подкласс Д. Силикаты с непрерывными трехмерными каркасами
из тетраэдров (Si,Al)O
4
в кристаллических структурах
Многие из силикатов, характеризующихся трехмерным сочленением
анионных тетраэдров (Si,Al)O
4
, принадлежит к числу весьма широко рас
пространенных и важных породообразующих минералов.
Уже указывалось, что соединения этого подкласса с химической точки
зрения, представляют собой почти исключительно алюмосиликаты, т. е. та
кие соединения, в кристаллических структурах которых участвуют анион
ные комплексы, состоящие не только из тетраэдров SiO
4
, но и из тетраэдров
АlO
4
. При этом число ионов Si
4+
, замещенных ионами Al
3+
, не превышает
половины. Как правило, устанавливаются стехиометрические соотношения
Si : Al, равные либо 3 : 1, либо 1 : 1, т. е. комплексные анионы часто могут быть
выражены следующими формулами: AlSi
3
O
8
или AlSiO
4
(Al
2
Si
2
O
8
).
Соотношение (Si + Al) : О в анионных радикалах всегда составляет 1 : 2.
Следовательно, минералы данного подкласса гораздо ближе, чем другие
силикаты, стоят к минералам группы SiO
2
(кварцу, тридимиту, кристоба
литу). В соответствии с этим и кристаллические структуры их близки
между собой. Тетраэдры SiO
4
и AlО
4
сочленены между собой в трехмер
ные каркасы (остовы, вязи) точно таким же образом, как тетраэдры SiO
4
в минералах группы кварца, т. е. каждая вершина любого тетраэдра явля
ется общей для другого, смежного тетраэдра. Однако при сохранении этого
локального условия формы и строение пространственных каркасов раз
личны для разных соединений.
Весьма характерно, что в числе катионов, занимающих полости в алю
мосиликатных каркасах, принимают участие только ионы, обладающие
большими ионными радиусами и, соответственно, большим координаци
онным числом: Na
1+
, Са
2+
, К
1+
, Ва
2+
, Sr
2+
изредка Cs
1+
, Rb
1+
и (NH
4
)1
+
. Ка
тионы малых размеров с характерной для них шестерной координаци
ей: Mg
2+
, Fe
2+
, Mn
2+
, Al
3+
, Fe
3+
и др., которые мы привыкли видеть в
предыдущих подклассах, в соединениях рассматриваемого подкласса
от
сутствуют совершенно
. С точки зрения правила баланса валентности это
объясняется очень просто.
В самом деле, среди полевых шпатов, фельдшпатоидов и цеолитов —
главных широко распространенных представителей этого подкласса —
устанавливаются следующие типы анионных радикалов: [AlSi
3
О
8
]
1–
,
[Al
2
Si
2
О
8
]
2–
, [Al
2
Si
3
О
10
]
2–
и др. Таким образом, на каждый ион О
2–
в пер
вом случае приходится
1
/
8
, во втором —
1
/
4
, в третьем —
1
/
8
непогашенной
отрицательной валентности, тогда как такие катионы, как Mg
2+
, которые
Описательная часть
634
не могут быть окружены больше чем шестью ионами кислорода, требуют
от каждого окружающего его кислородного иона по
1
/
3
отрицательной ва
лентности, т. е. для них не хватает отрицательных зарядов, имеющихся в
каркасах алюмокремнекислородных тетраэдров. Эти заряды могут быть
нейтрализованы только с помощью более крупных одновалентных — Na
1+
,
К
1+
или двухвалентных — Са
2+
, Ва
2+
катионов, требующих по
необходи
мости меньших порций заряда для компенсации, поскольку эти катионы
могут находиться в окружении восьми или больше ионов кислорода. По
этому присутствующие в расплаве или растворе катионы М
2+
, Fe
2+
и т. д.
входят в состав других минералов (пироксенов, роговых обманок, слюд и
т. д.), образующихся в парагенезисе с полевыми шпатами.
Особый интерес представляют минералы с так называемыми структура
ми внедрения, в которых, кроме трехмерных анионов каркасного строения,
участвуют такие добавочные анионы, как F
1–
, Cl
1–
, [ОН]
1–
, [SO
4
]
2–
, [CO
3
]
2–
и
др. Последние не имеют непосредственной связи с Si
4+
или Al
3+
, входящими
в состав тетраэдров. Они самостоятельно связаны с щелочными и щелочно
земельными катионами Na
1+
, Ca
2+
, Ва
2+
и др., общее число которых в этих
минералах, естественно, выше, чем в более простых соединениях. Так как
размеры добавочных анионов довольно велики, то они могут располагаться
только среди больших полостей в кристаллических структурах.
Замечательной особенностью состава так называемых цеолитов яв
ляется наличие в них слабоудерживаемых молекул Н
2
О. Как при обезво
живании, так и при оводнении или замещении их молекулами других
веществ (например, спирта) кристаллические структуры минералов рас
сматриваемой группы не разрушаются. Эти характерные свойства цео
литов также определяются существованием в них «каналов», достаточно
свободных для продвижения как молекул воды, так и других веществ.
Другой важной химической чертой минералов группы цеолитов являет
ся их способность к обмену катионами: Na
1+
может заменяться другими
ионами — Ag
1+
, Li
1+
, [NH
4
]
1+
и др., содержащимися в растворах. При этом,
как показывают рентгенометрические исследования, кристаллические
структуры не изменяются.
Физические свойства минералов, обладающих трехмерно развитыми
анионными радикалами в кристаллических структурах, характеризуют
ся некоторыми особенностями. Прежде всего бросается в глаза их свет
лая окраска (катионы металло
β
хромофоров с шестерной координацией,
как указывалось, не принимают участия в составе этих минералов). За
тем минералы рассматриваемого подкласса в целом обладают наимень
шими показателями преломления по сравнению с силикатами других
подклассов, что находится в полном соответствии с большими молеку
лярными объемами кристаллических решеток на один О
2+
. С последним
обстоятельством связаны и меньшие удельные веса. Характерно, что при
замене одновалентных катионов (Na
1+
, К
1+
) двухвалентными (Са
2+
, Ва
2+
),
Раздел V. Кислородные соли (оксисоли)
635
вызывающей сокращение кристаллической структуры и значительную
деформацию ионов О
2–
, имеет место некоторое возрастание показателей
как преломления, так и двупреломления.
Твердость минералов данного подкласса в основном колеблется меж
ду 5 и 6, т. е. уступает лишь силикатам с изолированными тетраэдрами
SiO
4
. Что касается спайности, то, в противоположность минералам груп
пы кварца, у которых главные валентные усилия Si—О—Si во всех трех
основных направлениях одинаковы, мы здесь нередко наблюдаем замет
ную и даже совершенную спайность по нескольким направлениям. Объяс
няется это тем, что во многих кристаллических структурах, несмотря на
трехмерную связь, в некоторых преимущественных направлениях все же
имеет место более тесная упаковка анионных тетраэдров. Так, например,
в псевдотетрагонально построенных кристаллических структурах поле
вых шпатов, натролита и др. соответственно проявляется и спайность по
«псевдотетрагональной» призме, в гексагональных структурах нефелина
и канкринита — по гексагональной призме, у гейландита со структурой,
приближающейся к типу слоистых структур, — по одному направлению,
как у слюдоподобных минералов. Наконец, следует упомянуть о том, что
полевые шпаты и многие цеолиты в структурном отношении приближа
ются к высокосимметричным кристаллическим постройкам. Этим и обус
ловливается явно выраженная их склонность к двойникованию с образо
ванием симметрии сростков, высшей, чем у отдельных индивидов.
Рассмотрение минералов этого класса начнем с группы важнейших
породообразующих минералов —
полевых шпатов
, после этого перейдем
к
фельдшпатоидам
, включающим практически все прочие светлоцветные
каркасные алюмосиликаты щелочных и щелочноземельных металлов,
преимущественно безводные. Фельдшпатоиды (фоиды) не только по
многим свойствам близки к полевым шпатам, но и способны заменять их
в безкварцевых горных породах, выполняя их роль среди прочих темно
цветных породообразующих минералов. Совместно с фельдшпатоидами
рассмотрены их структурные аналоги — каркасные бериллосиликаты
группы гельвина. Наконец, рассматриваются цеолиты, представители
самой обширной группы минералов, для которых свойственно содержа
ние слабосвязанных молекул воды в крупных полостях структуры.
1. Группа полевых шпатов
Полевые шпаты
1
из всех силикатов являются наиболее распростра
ненными в земной коре, составляя в ней в общем около 50 % по весу.
Примерно 60 % их заключено в изверженных горных породах; около 30 %
1
Происхождение названия «полевой шпат» точно неизвестно. Эти шпаты (т. е. ми
нералы с неметаллическим блеском, обладающие совершенной спайностью в двух на
правлениях), возможно, названы так потому, что часто встречаются в поле.