Материал: Betekhtin
Описательная часть
666
в простые химические формулы. Общая химическая формула может быть
выражена таким образом:
А
т
Х
р
О
2
р
·
n
Н
2
О, где
Х
= Si, Al. Какихлибо опреде
ленных соотношений между содержанием щелочей и кремнезема в различ
ных минералах не наблюдается.
Многое еще не совсем ясно в наших представлениях о разных типах
анионных радикалов, характеризующих минералы рассматриваемой груп
пы. Тем не менее цеолиты обладают целым рядом общих совершенно свое
образных свойств, и не вызывает никакого сомнения то, что они состав
ляют особую группу или семейство. Рентгенометрические исследования
показывают, что кристаллические структуры их состоят из каркасов алю
мокремнекислородных тетраэдров, отличающихся от других типов кар
касных структур тем, что полости в них представлены более широкими
«каналами». Такая более открытая кристаллическая жесткая основа со
держит в себе слабо связанные с ней молекулы воды. При осторожном
нагревании вода может быть постепенно удалена без разрушения крис
таллической структуры в целом. Замечательно, что удаленная этим пу
тем вода вслед за тем снова может быть поглощена до прежних пределов
или заменена молекулами других веществ (сероводорода, этилового спир
та, аммиака и пр.), причем кристаллическая среда сохраняет однородность;
соответственно меняются лишь оптические свойства. Отсюда естествен
но, что содержание воды в цеолитах является переменной величиной и
зависит от внешних условий (температуры и упругости паров воды в ок
ружающей среде). Так называемая цеолитная вода именно тем и отлича
ется от кристаллизационной, что при нагревании она выделяется не скач
ками при какихлибо определенных температурах, а постепенно.
Другой характерной особенностью, ярко выраженной у большинства
цеолитов, является та легкость, с какой происходит обмен между катиона
ми, уравновешивающими отрицательный заряд каркаса кристаллической
решетки, и катионами в окружающем водном растворе. Те или иные кати
оны раствора способны вытеснять катионы, располагающиеся в «пустотах»
среди каркаса цеолитов, без нарушения их структуры. Это свойство исполь
зуется в практике, главным образом при применении искусственно изго
товляемых цеолитов в качестве пермутита для смягчения жестких вод.
В противоположность более «закрытым» каркасным структурам по
левых шпатов, в которых каждая «пустая» ячейка занята катионами, в
структурах цеолитов свободные пространства использованы не полнос
тью. При сопоставлении данных химических анализов в соответствии со
структурами выясняется, что, помимо обычно наблюдаемого в полевых
шпатах типа замены катионов с сохранением общего заряда, числа ионов
и объема (например, NaSi–CaAl или KSi–BaAl), в цеолитах существует
другой тип замены: Са–Na
2
, Ba–K
2
, NaCa
2
–Na
3
Ca.
Как видим, в этих случаях общий заряд заменяемых катионов одина
ков с зарядом заменяющих примерно равновеликих катионов, однако
Раздел V. Кислородные соли (оксисоли)
667
число ионов различно. Очевидно, кристаллические структуры цеолитов
имеют какойто «запас» пространства для такого рода подстановок.
Минералы группы цеолитов по сравнению с безводными алюмосили
катами характеризуются меньшей твердостью, меньшим удельным весом,
меньшими показателями преломления и более легкой разлагаемостью
кислотами. Большинство их вспучивается перед паяльной трубкой, чем
и обусловлено их название: от греч.
цео
— вскипать.
Много общего мы находим и в условиях их образования. При
эндоген
ных
процессах они возникают в условиях низких давлений в самые по
следние низкотемпературные стадии гидротермальных процессов, встре
чаясь в ассоциации большей частью с кальцитом, халцедоном, кварцем,
гиббситом и другими минералами. Они встречаются, как правило, в
гидротермально измененных магматических породах, часто в пузырис
тых эффузивах (мандельштейнах), особенно в базальтах (при подвод
ных извержениях), затем в пегматитах, где образуется в числе после
дних минералов, либо в пустотах, либо метасоматическим путем за счет
ранее выделившихся минералов (полевых шпатов, нефелина и др.); в ряде
гидротермальных рудных месторождений и в некоторых современных от
ложениях горячих источников.
В
экзогенных
условиях цеолиты имеют также широкие области рас
пространения. Имеются указания, например, на образование цеолитов в
почвах. Как новообразования цеолиты встречаются в осадочных породах
молодого возраста.
Цеолиты, как природные, так и их синтетические аналоги, находят
широкое применение в промышленности, особенно в химической, в ка
честве материала поверхностей для нанесения катализаторов, в роли сор
бентов, ионообменников и молекулярных сит для разделения нефтепро
дуктов на фракции, в вакуумных насосах и пр.
ШАБАЗИТ
Ca
— (Са,K
2
,Na
2
,Sr)[Al
2
Si
4
O
8
]
· 6H
2
O. Название происхо
дит от слова
хабазиос
, которым назывался какойто камень, воспетый гре
ческим поэтом Орфеем. Синоним: хабазит. Обнаружены различные эк
земпляры с преобладанием каждого из перечисленных в катионной
позиции элементов, в связи с чем выделены еще три минеральных вида,
отличающихся соответствующими суффиксами.
Химический состав
непостоянный даже для образцов из одного и того
же месторождения. Чаще всего отвечает написанной химической форму
ле. В небольших количествах содержится также Ba и Sr.
Сингония
тригональная.
Облик кристаллов
ромбоэдрический, близ
кий к кубическому (рис. 363). Двойники прорастания часты, нередко с
выступающими на гребнях трехгранными углами. Чаще встречается
в виде кристаллических друз, корочек, секреций и плотных агрегатов.
Цвет
шабазита белый с красноватым или буроватым оттенком.
Блеск
стеклянный.
Ng =
1,480–1,490 и
Nm
= 1,478–1,485.
Описательная часть
668
Твердость
4–5. Хрупкий.
Спайность
по ромбоэдру
ясная.
Уд. вес
2,08–2,16.
Диагностические признаки
. Для шабазита характер
ны ромбоэдрические кристаллы и спайность по ромбо
эдру, углы между гранями которого близки к прямым.
По этим признакам он отличается почти от всех других
цеолитов. Кальцит обладает меньшей твердостью и лег
ко отличим по отношению к HCl.
П. п. тр. вспучивается и с трудом плавится в пузыристую просвечива
ющую эмаль. В HCl разлагается с выделением иловатого кремнезема.
Происхождение и месторождения
. Чаще всего встречается во мно
гих странах в виде отдельных кристаллов и корок с кальцитом в соста
ве миндалин в округлых пустотах пузыристых базальтов, фонолитов
и других эффузивных пород, нередко в ассоциации с
филлипситом
KCa[Al
3
Si
5
O
16
] · ~8H
2
O, кальцитом и другими минералами. Известен в
составе гидротермально переработанных туфов основного состава в басс.
р.
Нижняя Тунгуска
(Эвенкия, Красноярский край), в пегматитах
Хибинс
кого
щелочного массива (Кольский полуостров). Обильные выделения
шабазита со стильбитом и кальцитом наблюдаются в пустотах среди желе
зорудных скарнов
СоколовоСарбайского
месторождения (СевероЗапад
ный Казахстан). В Исландии был встречен в ископаемых раковинах мол
люсков. В обилии образуется при устье некоторых горячих источников.
НАТРОЛИТ
— Na
2
[Al
2
Si
3
O
10
] · 2H
2
O. Название «натролит» дано
Клапротом, в переводе оно означае — натровый камень.
Химический состав
. Na
2
O — 16,3 %, Al
2
О
3
— 26,8 %, SiO
2
— 47,4 %, Н
2
О —
9,5 %. Изредка присутствуют Fe
2
O
3
, а также К
2
О.
Сингония
ромбическая; пирамидальный в. с.
L
2
2
P
. Пр. гр.
Fdd
2(C
19
2
v
)
.
a
0
= 18,3;
b
0
=
18,6;
с
0
= 6,57.
Кристаллическая структура
. Основным струк
турным элементом является группа [Al
2
Si
3
О
10
], состоящая из кольца четы
рех тетраэдров состава [Al
2
Si
2
O
8
] с добавочным тетраэдром SiO
4
или чере
дующимся с ним AlО
4
(рис. 364). Эти группы располагаются в виде
беспрерывных цепочек вдоль оси
с
и связываются друг с другом с помо
щью свободных вершин тетраэдров (Si,Al)O
4
. В целом четыре таких цепоч
ки располагаются вокруг винтовой оси (на рис. 364 не показана лишь це
почка над плоскостью чертежа). Молекулы Н
2
О образуют зигзагообразную
цепочку, параллельную оси
с,
вокруг каждой двойной винтовой оси. Ионы
Na
1+
окружены четырьмя ионами О
2–
и двумя молекулами Н
2
О. Подобно
другим цеолитам, в натролите ионы Na могут заменяться из окружающих
растворов другими катионами.
Облик кристаллов
обычно столбчатый. Кри
сталлы простые, образованы гранями призмы {110}, иногда пинакоидов
{010}, {100} и дипирамиды {111} (рис. 365). Двойники по (110), также по
(100).
Агрегаты
. Часто встречается в радиальнолучистых агрегатах или в
виде кристаллических корок, а также плотный в форме сферолитов и во
локнистых масс, иногда скрытокристаллический — халцедоновидный.
Рис. 363.
Крис
талл шабазита
Раздел V. Кислородные соли (оксисоли)
669
Цвет.
Бесцветный или бе
лый с желтоватым, зеленова
тым и красноватым оттенком.
Блеск
стеклянный, у волокнис
тых масс — шелковистый.
N
g = 1,485–1,493,
Nm =
1,476–
1,482 и
Np =
1,473–1,480.
Твердость
5–5,5.
Хрупкий.
Спайность
по {110} средняя.
Уд. вес
2,2–2,5.
Диагностические призна8
ки
. Макроскопически трудно
отличить от других аналогич
ных по форме и условиям нахождения цеолитов. Для точных определений
приходится прибегать к измерению оптических констант, рентгенометрии
или химическому анализу.
П. п. тр. легко плавится, не вспучиваясь, в прозрачное стекло. Вода при
нагревании до 300 °С почти полностью удаляется, а по охлаждении вновь
поглощается. В HCl растворяется с выделением студенистого кремнезема.
Месторождения.
Часто встречается в миндалинах и жеодах эффузив
ных изверженных пород (базальта). Как продукт гидротермального измене
ния нефелина, а также в радиальнолучистых агрегатах известен в пегмати
тах нефелиновых сиенитов в
Вишневых
и
Ильменских
горах. Очень широко
распространен в поздних гидротермальных жилах и в ядрах щелочных пег
матитов в нефелиновых сиенитах
Хибинского
и
Ловозерского
массивов, где
встречается с альбитом, калишпатом, эвдиалитом, апатитом и анальцимом.
СКОЛЕЦИТ
— Ca[Al
2
Si
3
O
10
] · 3H
2
O. От греч.
сколекс
— червь. Назван
по свойству червеобразно искривляться перед паяльной трубкой.
Химический состав
(в %): CaO — 14,3, Al
2
О
3
— 26,0, SiO
2
— 45,9, Н
2
О — 13,8.
Сингония
моноклинная; диэдрический безосный в. с.
Р.
Пр. гр.
Cc
(
С
4
s
).
a
0
= 5,67;
b
0
= 6,54;
c
0
= 18,44. Псевдотетрагональный.
Кристаллическая
структура
близка к структуре натролита, с заменой двух атомов натрия
одним кальция.
Облик кристаллов
столбчатый, с развитием граней {110},
Рис. 365.
Кристаллы натролита
Рис. 364.
Кристаллическая структура натролита.
Проекция части остова на плоскость (100). По
вертикали приведены две элементарные ячейки.
Срединная вертикальная цепочка связанных
тетраэдров, располагающаяся сзади плоскости
чертежа, показана темнее. Крупные шары —
молекулы H
2
O, мелкие шары — ионы Na
1+
Описательная часть
670
{111}, а также {010}. По виду кристаллов не отличим от натролита. Двойни
ки по (100) со штриховкой на гранях {010}.
Агрегаты
игольчатые, радиаль
нолучистые. Наблюдается также в волокнистых сферолитовых массах.
Цвет
. Бесцветный или белый.
Блеск
стеклянный, у волокнистых масс —
шелковистый.
Ng =
1,519,
Nm
=
1,518 и
Np
=
1,512.
Твердость
5–5,5. Хрупкий.
Спайность
по {110} средняя.
Уд. вес
2,2–2,4.
Диагностические признаки.
Без данных химических анализов и по
ведения п. п. тр. не отличим от натролита, с которым нередко образует
тесные срастания, иногда в пределах одного кристаллического индивида.
П. п. тр. вспучивается, червеобразно искривляется (отличие от натро
лита). Плавится в пузыристое стекло. В HCl разлагается с образованием
студенистого кремнезема.
Месторождения.
В России был встречен в качестве позднего минера
ла в щелочных пегматитах
Вишневых
гор (Урал). Широко распространен в
пузыристых лавах базальта в виде миндалин и жеод, в басс.
Нижней Тунгус
ки
(Эвенкия, Красноярский край) в
Исландии
и в
Колорадо
(США). Круп
ные кристаллы были встречены в
Пуна
, на юговосток от Бомбея (Индия).
ГЕЙЛАНДИТ8Ca
— (Ca,Sr,K
2
,Na
2
)[Al
2
Si
6
O
16
] · 5H
2
O.
Химический
состав.
CaO — 9,2 %, Al
2
О
3
— 16,8 %, SiO
2
— 59,2 %, Н
2
О — 14,8 %. Обыч
но присутствует Na
2
O, К
2
О — до 3,5 %, часто SrO (иногда до 6,3 %), и BaO —
до 2,5 %. Выделяются более редкие крайние члены твердых растворов этой
группы: гейландитK и гейландитSr.
Сингония
моноклинная: моноклинно
призматический в. с.
Кристаллическая
структура
обладает элементами слоистой
структуры.
Облик кристаллов
изометриче
ский или таблитчатый (рис. 366); обычно они
встречаются поодиночке. Господствующие
формы: {010}, {001}, {100} и {101}.
Агрегаты
.
Нередко наблюдается в листоватых массах с
параллельным срастанием пластинок, в лу
чистолистоватых агрегатах в виде секреций в пустотах.
Цвет.
Бесцвет
ный или белый, желтый, кирпичнокрасный (благодаря микроскопиче
ским включениям Fe
2
O
3
).
Блеск
стеклянный, на плоскостях спайности
перламутровый.
Ng =
1,505,
Nm
=
1,499 и
Np
=
1,498.
Твердость
3,5–4. Хрупкий.
Спайность
по {010} совершенная.
Уд. вес
2,18–2,22.
Диагностические признаки
. От других цеолитов отличается по харак
терному пластинчатому облику кристаллов, совершенной спайности,
обусловливающей перламутровый отлив, и пластинчатозернистым аг
регатам.
П. п. тр. расщепляется, вспучивается и сплавляется в белую эмаль.
В HCl легко разлагается с выделением студенистого кремнезема.
Рис. 366.
Кристаллы гейландита