Силикаты

Размещено на http:\\www.allbest.ru\

Введение

К классу силикатов относится огромное количество минералов. На долю их приходится примерно одна треть всего числа известных в природе минеральных видов.

Многие силикаты являются важнейшими породообразующими минералами не только во всех магматических горных породах, их гидротермально измененных разностях и контактово-метасоматических образованиях, но также в продуктах их выветривания, во многих осадочных горных породах (главным образом глинах и глинистых сланцах), а также в разнообразных кристаллических сланцах. Значительную роль они играют и в минеральных составах почти всех месторождений полезных ископаемых, и не только как спутники рудных минералов, но в ряде случаев как носители ценных металлов (Ni, Zn, Be, Zr, Li, Cs, Rb, U, TR и т. д.). Не мало мы знаем и неметаллических полезных ископаемых, представленных силикатами. К числу их принадлежат, например, асбест, каолин, так называемые отбеливающие глины, полевые шпаты как сырье для огнеупоров, керамики и т. д., не говоря уже о различных строительных материалах. Ряд силикатов (изумруд, аквамарин, турмалин, топаз, родонит, нефрит и др.) издавна используется в качестве драгоценных и поделочных камней.

Классификация силикатов:

· Подкласс А. Силикаты с изолированными тетраэдрами SiO₄ в кристаллических структурах.

· Подкласс Б. Силикаты с изолированными группами тетраэдров SiO₄ в кристаллических структурах.

o Тип 1. С изолированными группами Si₂O₇.

o Тип 2. С кольцевыми анионными радикалами Si_nO_3n.

· Подкласс В. Силикаты с непрерывными цепочками тетраэдров SiO₄ в кристаллических структурах.

o Тип 1. С одинарными цепочками.

o Тип 2. С двойными цепочками.

· Подкласс Г. Силикаты с непрерывными слоями тетраэдров SiO₄ в кристаллических структурах.

· Подкласс Д. Силикаты с непрерывными трехмерными каркасами тетраэдров (Si,Al)O₄ в кристаллических структурах. Такова схема деления силикатов на подклассы и типы.



1. Подкласс A. Силикаты с изолированными тетраэдрами SiO4 в кристаллических структурах

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 повышенные показатели преломления. В большинстве случаев минералы бесцветны или слабо окрашены. Интенсивная окраска бывает свойственна лишь разностям, содержащим хромофоры.

1.1 Группа циркона

В эту группу входят ортосиликаты четырехвалентных Zr и Th, кристаллизующиеся в тетрагональной сингонии.

Циркон - ZrSiO₄. Название произошло от искаженных с течением времени персидских слов: "пар" - золото и "гун" - цвет. Синоним: гиацинт. Является довольно частым акцессорным (второстепенным по количеству) минералом в ряде кислых и шел очных изверженных горных пород (гранитах, сиенитах, нефелиновых сиенитах).

Сингония тетрагональная; дитетрагонально-дипирамидальный в. с L⁴4L²5PC. Кристаллы вообще характерны для циркона. В неправильных зернах встречается реже.

Облик кристаллов короткостолбчатый, изометрический, реже дипирамидальный.

Цвет. Бесцветный, но чаше окрашен в желтый, оранжевый, красный, реже зеленый цвет. Малаконы обычно обладают темно-бурой окраской. Блескалмазный, иногда жирный.

Твердость 7-8. Спайность обнаруживается сравнительно редко по {110}. Излом неровный или раковистый (у измененных разностей). Уд. вес 4,68-4,70; Прочие свойства. Малаконы и циртолиты, как правило, радиоактивны.

При повышении температуры 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. Циркон встречается в виде редко вкрапленных кристалликов в магматических интрузивных породах: нефелиновых сиенитах, гранитах, диоритах, гнейсах, а чаще и в более крупных кристаллах - в пегматитах сиенитового и гранитного состава. В метаморфизованных осадочных породах (кристаллических сланцах и парагнейсах) встречается в виде реликтовых окатанных зерен.

Практическое значение. Прозрачные красиво окрашенные разности используются в ювелирном деле. Используется в виде огнеупорных кирпичей и цемента, применяемых для футеровки электроплавильных печей, а также для изготовления белых эмалей и весьма устойчивых красок.

1.2 Группа оливина

К этой группе относятся силикаты типа A₂**[SiO₄], где A=Mg, Fe, Mn, Ni, Со, Zn, Ca и Pb. Все они, за исключением Ca и Pb, в кристаллических решетках изоморфно замещают друг друга.

Форстерит - Mg₂SiO₄. Является чистым магнезиальным членом изоморфного ряда: Mg₂SiO₄-Fe₂SiO₄ .

Сингония ромбическая: ромбо-дипирамидальный 3L²3PC. Облик кристаллов. Встречающиеся кристаллы имеют изометрический или слегка уплощенный облик и представляют комбинацию следующих форм: {110}, {010}, {111} и {001}.

Цвет. Бесцветен; в агрегатах светло-серый. Прозрачен. Блеск стеклянный, сильный. Твердость 7. Спайность по {010} заметная. Уд. вес 3,217.

Диагностические признаки. В изоморфном ряду форстерит-фаялит обладает наименьшим удельным весом. П. п. тр. не плавится. Не растворяется в HCl. Порошок в концентрированной H₂SO₄ дает студень SiO₂.

Происхождение и Месторождения. Чаще встречается в контактово-метаморфических породах (доломитах и известняках). Известны случаи образования форстерита за счет серпентинизированных ультраосновных пород, в ассоциации с магнезитом, флогопитом, гематитом и шпинелью.

Оливин - (Mg,Fe)₂SiO₄. Назван по оливково-зеленому цвету. Синонимы: хризолит, перидот. "Хризос" по-гречески - золото. Оливин, по существу представляющий железистую разновидность форстерита, весьма широко распространен в природе как породообразующий минерал в ультраосновных изверженных породах.

Сингония ромбическая; ромбо-дипирамидальный в. с. 3L²3PC. Облик кристаллов. Оливин обычно распространен в зернистых агрегатах. Хорошо образованные кристаллы в пустотах (или вросшие в метаморфических породах) встречаются сравнительно редко. Цвет оливина желтый с зеленоватым оттенком; чаще он бесцветен, совершенно прозрачный; в частично серпентинизированных оливиновых породах (дунитах) приобретает ложный зеленый оттенок, обязанный серпентину, развивающемуся метасоматическим путем вдоль трещинок в оливине. Блеск стеклянный, жирный. Твердость 6,5-7. Хрупок. Спайность средняя или несовершенная по {010}, реже по {100}. Излом часто раковистый. Уд. вес 3,3-3,5 (возрастает с увеличением содержания FeO). Диагностические признаки. В оливиновых базальтах крупные вкрапленные зерна оливина на глаз узнаются по темно-й зеленовато-желтой окраске, стеклянному блеску и неровному излому. В интрузивных оливиновых горных породах характерен парагенезис с магнезиальными силикатами (серпентином, пироксенами) и хромшпинелидами. П. п.тр. не плавится. В HCl почти не растворяется. Порошок бурно разлагается в концентрированной H₂SO₄ с образованием студня SiO₂.

Происхождение. В главной своей массе оливин имеет магматическое происхождение.

Практическое значение. Маложелезистые чисто оливиновые породы, неизмененные или частично серпентинизированные, представляют высококачественное сырье для изготовления огнеупорных форстеритовых кирпичей. Прозрачные, красиво окрашенные и не затронутые метаморфизмом кристаллы оливина (хризолиты) употребляются как драгоценные камни в ювелирном деле.

Фаялит - Fe₂SiO₄. Фаяль - остров Азорского архипелага, где был впервые найден этот минерал в виде включений в глыбах на берегу моря. Является конечным членом изоморфного ряда форстерит - фаялит, а также ряда тефроит - фаялит.

Сингония ромбическая; ромбо-дипирамидальный. Облик кристаллов. Редко встречающиеся кристаллы по своему облику похожи на кристаллы оливина, иногда таблитчатые или короткопризматические. Цвет фаялита темно-желтый до зеленовато-черного; окисленные разности обладают буровато-коричневой окраской. Блеск стеклянный, сильный, близкий к алмазному. Твердость 6-6,5. Спайность ясная по {010} и несовершенная по {100}. Уд. вес 4,0-4,35.

П. п. тр. сплавляется в черное магнитное стекло. В HCl разлагается с выделением студенистого кремнезема.

Происхождение и Месторождения. В виде кристаллов встречается в пустотах в обсидиане (вулканическом стекле). Как крайнее исключение фаялит (таласкит) - наиболее бедный кремнеземом минерал из группы оливина - был встречен в жиле гранитного пегматита в виде крупных кристаллов, часто в окружении биотита, с микроклин-пертитом, альбитом, кварцем и другими минералами на берегу р. Джаши в бассейне р. Талас (Киргизский хребет). В виде сплошных зернистых масс фаялит известен, например, в Мысовском месторождении на южном берегу оз. Байкал.

1.3 Группа виллемита

Группа виллемита включает ортосиликаты Zn, отчасти Mn, кристаллизующиеся в тригональной сингонии. Здесь же рассмотрим и ортосиликат Be (фенакит).

Виллемит - Zn₂SiO₄. Является относительно редким минералом, лишь иногда образующим существенные скопления в зонах окисления свинцово-цинковых место рождений.

Сингония тригональная; ромбоэдрический. Облик кристаллов. Кристаллы вообще редки и образованы обычно гранями призм {1120} и ромбоэдра {1011}. Часто наблюдается в виде щеток игольчатых кристаллов или радиальнолучистых агрегатов, а также в натечных формах в пустотах от выщелачивания.

Цвет. Бесцветный или желтовато-бурый, иногда с зеленоватым или красноватым оттенком (примесь MnO). Блеск стеклянный, жирный. Твердость 5-6. Хрупок. Спайность иногда ясная по {0001}. Излом раковистый. Уд. вес 3,89-4,18. Некоторые разности светятся в ультрафиолетовых лучах зеленым цветом.

Диагностические признаки. Виллемит, в отличие от похожего на него каламина (Zn₄[Si₂O₇][OH]₂*H₂O), встречающегося в подобных же условиях и часто в сходных формах агрегатов, легче всего отличим по оптическим константам, а также по более высокой твердости и большему удельному весу.

П. п. тр. почти не плавится. При продолжительном прокаливании в восстановительном пламени на угле дает налет ZnO, желтый в горячем состоянии, по охлаждении белый, зеленеющий при смачивании раствором азотнокислого кобальта и последующем прокаливании в окислительном пламени. В закрытой стеклянной трубке, в отличие от каламина, не выделяет или почти не выделяет воды. В HCl порошок минерала растворяется с выделением студенистого кремнезема.

Происхождение. Главным образом встречается в зонах окисления свинцово-цинковых сульфидных месторождений, иногда в псевдоморфозах по каламину. Как безводное соединение, весьма вероятно, образуется при выветривании месторождений в условиях жаркого климата.

Практическое значение. Виллемит в редких случаях приобретает широкое развитие и имеет самостоятельное промышленное значение как цинковая руда. Применяется также для изготовления флюоресцирующих экранов в электроннолучевых трубках и других приборах.

Фенакит - Be₂SiO₄. "Фенакис" по-гречески - обманщик; название это дано в связи с тем, что бесцветные его разности в обломках почти не отличимые от кварца. Принадлежит к числу сравнительно редких минералов.

Сингония тригональная; ромбоэдрический. Облик кристаллов ромбоэдрический, короткостолбчатый. Двойники прорастания по {1010} встречаются часто. Обычно распространен в виде вросших в породу кристаллов, иногда в виде друз в пустотах.

Цвет. Прозрачный, бесцветный или слабо окрашен в винно-желтый, иногда розовый, редко бурый цвет. Блеск стеклянный, жирный. Твердость 7,5. Спайность несовершенная по {1120}. Излом раковистый. Уд. вес 2,96- 3,0.

Диагностические признаки. Для кристаллов фенакита характерен ромбоэдрический или короткостолбчатый облик, отличающий их от призматических кристаллов берилла. По сравнению с последним фенакит обладает также несколько большим удельным весом. От хризоберилла его отличают, наоборот, несколько меньшая твердость, меньший удельный вес, меньший коэффициент преломления и иная форма кристаллов (у фенакита характерно отсутствие пинакоида).

П. п. тр. не плавится. В кислотах не растворяется. В сплаве фосфорной соли, медленно растворяясь, оставляет скелет кремнезема.

Происхождение. Условия нахождения и парагенезис минералов говорят о том, что фенакит образуется при пневматолитовых процессах. Большей частью встречается в пегматитовых образованиях в генетической связи с кислыми глубинными изверженными породами. В ассоциации с ним наблюдаются: берилл (изумруд), хризоберилл, топаз, полевые шпаты, слюды, кварц и др.

Практическое значение невелико ввиду незначительности его скоплений, но вместе с бериллом может добываться как бериллиевая руда. Прозрачные нежноокрашенные разности используются для ювелирных целей. Любопытно, что цвет фенакита весьма неустойчив: часто фенакит красивой окраски (в момент добычи) через несколько месяцев от действия солнечных лучей полностью обесцвечивается.

1.4 Группа топаза

Топаз - Al₂[SiO₄][F, OH]₂. Название происходит от о. Топазос в Красном море.

Сингония ромбическая; ромбо-дипирамидальный. Облик кристаллов. Хорошо образованные кристаллы встречаются исключительно в пустотах. Как правило, они отличаются богатством и совершенством своих граней и иногда своими относительно большими размерами (известны кристаллы до 25-32 кг весом). Преимущественно распространены призматические формы кристаллов с преобладанием форм {110}, {120}, {021}, {041}, пинакоида {001}, дипирамид {111}, {223} и др.

Цвет. Бесцветные, водяно-прозрачные разности сравнительно редки. Большей частью бывает окрашен в светлые оттенки желтого, винно-желтого, соломенно-желтого, голубого, фиолетового, зеленого, розового, изредка красного цвета. При продолжительном действии солнечных лучей окраска его часто бледнеет. Блеск стеклянный. Твердость 8. Спайность совершенная по {001}. Излом не по спайности раковистый. Уд. вес 3,52-3,57.

Диагностические признаки. Довольно легко узнается по облику кристаллов, а по высокой твердости отличается от похожих на него минералов. В плотных зернистых массах бывает похож на кварц, от которого отличается наличием спайности и большей твердостью.

П. п. тр. не плавится, но при сильном прокаливании становится мутным. Лишь мутные или непрозрачные разности, содержащие обильные включения жидкостей и газов, при нагревании вспучиваются. Дает реакцию на F с фосфорной солью в закрытой трубке. Порошок предварительно прокаленного топаза, смоченный азотнокислым кобальтом, при последующем сильном прокаливании окрашивается в синий цвет (реакция на Al). Разлагается фосфорной солью с выделением скелета SiO₂.

Происхождение. Встречается в миаролитовых пустотах главным образом среди кислых изверженных горных пород (гранитов, риолитов) и особенно в пегматитовых жилах. В ассоциации с ним часто наблюдаются флюорит, турмалин, дымчатый кварц, берилл, касситерит, полевые шпаты, а в грейзенах - такие минералы, как слюды, касситерит, вольфрамит, иногда сульфиды и др. Иногда наблюдается в гидротермальных жилах среди сланцев, гнейсов и других пород. Характерно, что топазы гидротермального происхождения богаче гидроксилом, замещающим фтор. Встречающиеся кристаллы имеют длиннопризматический облик и нередко обладают розовым цветом.

При выветривании месторождений топаз почти не поддается химическим изменениям и потому обычно встречается в хорошо сохранившихся кристаллах вместе с кварцем и бериллом среди полностью разрушенных и превращенных в глинистые продукты сопровождающих его минералов. Этим же объясняются его находки в россыпях в виде окатанных галек (вблизи коренных месторождений).

Практическое значение. Прозрачные красиво окрашенные кристаллы или гальки топазов употребляются как драгоценные камни. Высоко ценились желтые, а также синеватые, розоватые и бесцветные уральские и сибирские топазы.

1.5 Группа дистена

В этой группе объединены три отличающиеся по структурным особенностям модификации одного и того же по составу вещества с одинаковой эмпирической формулой Al₂O₃*SiO₂, или Al₂SiO₅, носящие названия: дистен (или кианит), андалузит и силлиманит.

Характерной особенностью кристаллических структур этих соединений является то, что среди ионов Al в каждой решетке устанавливаются два сорта: половина их всегда входит в решетку с координационным числом 6, другая же половина имеет разные координационные числа: 6 (для дистена), 5 (для андалузита) и 4 (для силлиманита).

Дистен-Al₂[SiO₄]O, или Al₂O₃*SiO₂. По-гречески: "ди" - двояко, "стенос" - сопротивлявшийся; имеется в виду существенное различие в твердости в двух направлениях. Синоним: кианит; "кианос" по-гречески - темно-синий.

Сингония триклинная; пинакоидальный в. с. Облик кристаллов. Дистен обычно наблюдается в длинных столбчатых по оси с, часто уплощенных кристаллах. Двойники встречаются очень часто. Иногда наблюдаются сростки радиально расходящихся кристаллов.

Цвет дистена голубой, синий (различной интенсивности), иногда зеленый, желтый, реже он бесцветный, редко черный. Блеск стеклянный, на плоскостях спайности иногда перламутровый. Твердость в различных направлениях не одинакова, что весьма характерно для дистена: на грани (100) параллельно удлинению кристалла 4,5, в поперечном направлении 6; на гранях (010) и (110) 7. Хрупок. Спайность по {100} совершенная, по {010} менее совершенная; по {001} отдельность. Уд. вес 3,56-3,68 (колеблется в зависимости от количества включений

Диагностические признаки. Легко узнается по голубой или синей окраске, неоднородной твердости и нахождению в кристаллических, главным образом слюдистых сланцах.

П. п. тр. не плавится. В HCl не растворяется. С раствором азотнокислого кобальта предварительно прокаленный порошок (белого цвета) после сильного повторного прокаливания получает темно-синее окрашивание.

Происхождение. Дистен, как показывает сравнительное изучение условий его нахождения в кристаллических сланцах, преимущественно образуется в процессе метаморфизма богатых глиноземом пород в обстановке весьма высоких давлений, т. е. на значительных глубинах в земной коре.

В ассоциации с дистеном, кроме слюд, довольно часто встречаются корунд (иногда в значительных количествах), турмалин, иногда рутил, ставролит, андалузит и другие минералы, образующиеся в метаморфических породах.

Практическое значение. Породы, содержащие дистен, андалузит и силлиманит, являются важным для промышленности высокоглиноземистым сырьем. Эти минералы обладают свойством разлагаться в процессе обжига при высоких температурах с образованием муллита (Al₆Si₂O₁₃) со спутанно-волокнистой структурой и кристобалитового стекла. Муллиту свойственны высокая огнеупорность, механическая прочность, химическая инертность по отношению к кислотам и щелочам и даже по отношению к HF.

Андалузит - Аl₂[SiO₂]0. Название происходит от провинции Андалузия в Испании.

Сингония ромбическая; ромбо-дипирамидальный в. с. 3L²3PC Облик кристаллов крупнопризматический с сечением, близким к квадратному, столбчатый. В углисто-глинистых сланцах иногда встречаются кристаллы с оригинальным внутренним строением, получившие название хиастолита. Захваченное при росте кристаллов углистое или глинистое вещество располагается по определенным кристаллографическим направлениям: в поперечном разрезе в виде черного креста (рис. 1), а в продольных в виде параллельных длине кристалла полос на белом или сером общем фоне (на рисунке цвета показаны наоборот). Двойники не наблюдались. Встречается также в лучисто-шестоватых и зернистых агрегатах.

Рис. 1. Поперечные сечения хиастолита

Цвет. Редко бесцветный; обычно окрашен в серый, желтый, бурый, розовый, красный и темно-зеленый (марганцовистая разность) цвет. Блеск стеклянный. Твердость 7-7,5. Спайность по {110} ясная. Излом неровный, занозистый. Уд. вес 3,1-3,2.

Диагностические признаки. Для кристаллов характерны почти прямоугольные призматические формы с призматической спайностью. По высокой твердости отличается от многих других силикатов, похожих на него по цвету, а под микроскопом - по оптическим константам.

П. п. тр. не плавится. Разлагается с образованием муллита при температурах свыше 1380°. В кислотах не разлагается. С азотнокислым кобальтом дает реакцию на Al.

Происхождение. Андалузит нередко распространен как контактово-метаморфический минерал в глинистых или углисто-глинистых сланцах, а также в измененных эффузивных породах, особенно в генетической связи с интрузивами гранитов. Реже встречается в гнейсах и слюдяных сланцах в ассоциации с гранатом, корундом, дистеном и др.

Силлиманит - Al[AlSiO₅]. Химический состав тот же, что и дистена. Обычно устанавливается содержание Fe₂O₃ до 2-3%.

Сингония ромбическая; ромбо-дипирамидальный в. с. 3L²3PC. Облик кристаллов игольчатый без концевых граней. Грани призм пояса [001] сильно исштрихованы. Наблюдается в плотных лучистых массах, волокнистых агрегатах и в виде микроскопических волосовидных, часто изогнутых включений в других минералах (в кварце и полевых шпатах).

Цвет силлиманита серый, светло-бурый, бледно-зеленый. Блеск стеклянный. Твердость 7. Спайность по пинакоиду {010} совершенная. Уд. вес 3,23- 3,25.

Диагностические признаки. Характерны игольчатые, шестоватые и волосовидные формы кристаллов. От андалузита с которым он нередко встречается совместно, отличается по оптическим свойствам.

П. п. тр. не плавится. При температуре около 1545° разлагается с образованием муллита. В кислотах не растворяется. Реакция на Al.

Происхождение. Как высокотемпературный контактово-метаморфический минерал встречается часто непосредственно на контакте с изверженными породами и даже в самих изверженных породах в качестве продукта реакции с обломками богатых глиноземом пород, захваченными при внедрений. Встречается также в кристаллических сланцах как более ранний минерал, иногда совместно с андалузитом, шпинелью, кордиеритом, корундом и др.

1.6 Группа ставролита

Из минералов, относящихся к этой группе, лишь один ставролит является детально изученным. Он по своим свойствам и условиям нахождения в природе близок к минералам предыдущей группы.

Ставролит - Fe**Al₄[SiO₄]₂O₂[OH]₂ или Fe[OH]₂*2Al₂SiO₅. Назван по форме часто встречающихся крестообразных двойников: "ставрос" по-гречески - крест.

Сингония ромбическая: ромбо-дипирамидальный. Облик кристаллов. Кристаллы обычно имеют вид коротких и толстых призм. Двойники очень характерны. Изредка встречается в виде неправильных зерен.

Цвет ставролита красновато-бурый до буровато-черного. Редко прозрачен. Черта белая. Блеск стеклянный. Твердость 7-7,5. Спайность по {010} ясная. Излом неровный. Уд. вес 3,65-3,77 (колеблется в зависимости от включений посторонних минералов).

Диагностические признаки. Легко узнается по цвету и характерным формам кристаллов, особенно двойников.

П. п. тр. не плавится, за исключением разностей, богатых марганцем, легко сплавляющихся в черное магнитное стекло. В кислотах не растворяется. Лишь H₂SO₄ частично разлагает его.

Происхождение. Ставролит как относительно высокотемпературный минерал является весьма характерным минералом некоторых кристаллических сланцев, образовавшихся в результате регионального, реже контактового метаморфизма. Часто встречается в породах, богатых кремнеземом и железом, в ассоциации с гранатами, андалузитом, кордиеритом, слюдами, магнетитом, брукитом и др.

Практического значения не имеет.

1.7 Группа граната

Сюда относится обширная группа минералов с общей формулой

A₃B₂[SiO₄]₃, где A = Mg,Fe**, Мn**,Са и B=Al,Fe***, Мn***.

Среди них особенно многочисленны минеральные виды двух изоморфных рядов:



Альмандиновый ряд - (Mg, Fe, Mn)₃Al₂ [SiO₄]₃

Пироп - Mg₃Al₂ [SiO₄]₃

Альмандин - Fе₃ Al₂ [SiO₄]₃

Спессартин - Mn₃Al₂ [SiO₄]₃

Андрадитовый ряд - Ca₃(Al Fe, Cr)₂[SiO₄]₃

Гроссуляр - Ca₃Al₂ [SiO₄]₃

Андрадит - Ca₃Fe₂[SiO₄]₃

Уваровит - Ca₃Cr₂ [SiO₄]₃

Так как все они кристаллизуются в одной сингонии и имеют много общих свойств, мы дадим общее описание их.

Гранаты (формулы см. выше). "Гранатус" по-латыни - подобный зернам. Название дано по сходству цвета первоначально изученных кристалликов граната с цветом зернышек в плодах гранатового дерева. "Вениса" - старое русское название гранатов. Происхождение названий отдельных минеральных видов различно.

Пироп - от греческого "пиропос" - подобный огню; назван за его темно-красный цвет.

Альмандин - искаженное название местности Алабанда, где в старые времена гранили камни ("алабандская вениса" Плиния).

Спессартин - по местности Спессарт в Баварии.

Гроссуляр - так была названа бледно-зеленая разность (по ботаническому названию крыжовника); в 1790 г. она была открыта акад. Э. Лаксманом по р. Вилюю (Восточная Сибирь).

Эссонит (гессонит) - железистая разновидность гроссуляра коричневого цвета из Цейлона.

Андрадит - по имени португальского минералога д'Андрада, описавшего в 1800 г. марганцево-железистый гранат.

Демантоид - прозрачная зеленая разность андрадита (в россыпях р. Бобровки на Урале).

Уваровит - в честь министра Уварова; открыт на Урале (анализ был произведен акад. Г. И. Гессом в 1832 г.).

Шорломит является богатой титаном разновидностью

Сингония кубическая; гексаоктаэдрический. Кристаллы вообще чрезвычайно характерны для гранатов. Облик кристаллов. Наиболее распространенной является форма ромбического додекаэдра, реже в комбинации с тетрагон-триоктаэдром. Последняя форма может быть представлена и самостоятельно, причем грани бывают покрыты штрихами, параллельными длинной диагонали. Крайне редко встречаются грани куба или октаэдра. Двойники срастания по (210) представляют также большую редкость. Агрегаты. Часто встречаются в виде сплошных зернистых масс.

Цвет гранатов варьирует весьма широко. Бесцветные прозрачные разности редки. Наиболее обычные цвета различных минералов приведены в табл. 1. Гранаты синего цвета не встречаются.

Таблица 1 Физические свойства гранатов

Минерал и состав	Уд.вес	Цвет	N
Пироп - Mg3Al2[SiO4]3	3,51	Тёмно-красный, розовато-красный, черный	1,705
Альмардин - Fe3Al2[SiO4]3	4,25	Красный, буро-красный, черный	1,830
Спессартин - Mn3Al2[SiO4]3	4,18	Тёмно-красный, оранжево-желтый, бурый	1,800
Гроccуляр - Ca3Al2[SiO4]3	3,53	Медово-желтый, бледно-зеленый, бурый, красный	1,735
Андрадит - Ca3Fe2[SiO4]3	3,75	Желтый, зеленоватый, буро-красный, черный	1,895
Уваровит - Ca3Cr2[SiO4]3	3,52	Изумрудно-зеленый	1,870
Шорломит - Са3(Аl,Fе,Ti)[Si,Ti)O4]3	3,88	Черный, буровато-черный	2,0

Хромсодержащие гранаты обычно окрашены в ярко-зеленый цвет, а иногда, при малом содержании хрома, - в красный. В зеленый цвет иногда окрашены и некоторые прозрачные разности андрадита (демантоид). Вообще каких-либо строгих закономерностей окраски гранатов в зависимости от их состава не установлено. Черта белая или светло- окрашенная в различные оттенки. Блеск жирный, стеклянный, иногда близкий к алмазному (андрадит) или алмазный (шорломит). Показатели преломления главных минеральных видов приведены в табл. 14. Они увеличиваются по мере увеличения содержания FeO, Fe₂O₃ и TiO₂.

Твердость 6,5-7,5. Более высокой твердостью обладают альмандин, пироп и спессартин (7-7,5). Спайность несовершенная по {110}, обычно отсутствует. Излом неровный. Уд. вес 3,5-4,2 (см. табл. 14).

Диагностические признаки. Макроскопически легко узнаются по характерному облику кристаллов, жирному блеску, высокой твердости и сравнительно большому удельному весу.

П. п. тр., за исключением хромовых гранатов, более или менее легко плавятся, особенно андрадит и близкие по составу к нему разновидности. При сплавлении дают шарики, окрашенные в различные цвета. Железистые разновидности при этом становятся магнитными. С бурой и фосфорной солью многие из них реагируют на Fe, Mn и Cr. В HCl лишь андрадит растворяется с большим трудом, выделяя студенистый кремнезем. Остальные разлагаются только после сплавления.

Происхождение. Наибольшим распространением пользуются гранаты контактово-метасоматического происхождения, возникающие в результате реакций преимущественно кислых магм с карбонатными породами (известняками и доломитами) в условиях сравнительно высоких температур. Нередко встречаются в виде сплошных масс (гроссуляр и андрадит) или входят в состав скарнов, состоящих главным образом из известковистых силикатов: диопсида, геденбергита, эпидота, везувиана, иногда волластонита, актинолита, хлоритов, гельвина и др. Андрадитовые скарны содержат также рудные минералы.

Реже встречаются месторождения гранатов (главным образом альмандина), возникшие под воздействием кислых магм на основные метаморфические породы (амфиболиты, роговообманковые гнейсы, роговообманково-хлоритовые породы и др.), особенно если последние наблюдаются в виде ксенолитов среди изверженных пород.

Как новообразования гранаты широко распространены также в кристаллических сланцах: слюдяных, хлоритовых, тальковых, амфиболовых и др. Состав образующихся гранатов зависит от состава исходных горных пород. При метаморфизме пород, богатых Al и Fe, образуется альмандин, известковистых пород-гроссуляр, магнезиально-глиноземистых пород - пироп и т. д. В кристаллах гранатов, достигающих иногда значительных размеров (до 1 см и больше), нередко устанавливаются включения посторонних минералов, образующихся в сланцах. В парагенезисе с ними довольно часто наблюдаются мусковит, биотит, кварц, дистен, силлиманит, графит, рутил, магнетит и др.

Уваровит и другие богатые хромом гранаты довольно часто наблюдаются в виде хорошо образованных кристаллов в ассоциации с хромшпинелидами и хромовыми хлоритами в пустотах (главным образом в трещинах) среди месторождений хромистых железняков в ультраосновных изверженных горных породах (Сарановское месторождение на Урале).

В процессе выветривания гранаты, как относительно стойкие в химическом отношении минералы, переходят в россыпи. Однако железистые гранаты при интенсивных процессах выветривания разлагаются, образуя бурые железняки в виде железных шляп. Еще легче разрушаются марганцовистые гранаты с образованием гидроокислов марганца.

Практическое значение. Прозрачные красиво окрашенные разности гранатов применяются в ювелирном деле как полудрагоценные камни. В настоящее время они большого значения не имеют.

Гранаты, обладающие высокой твердостью (альмандин, пироп, спессартин), широко применяются в качестве абразивного материала. Для этой цели более пригодны гранаты, образовавшиеся в виде изолированных сравнительно крупных кристаллов, нежели гранаты из сплошных зернистых масс. Около 90% гранатов идет на изготовление так называемой гранатовой бумаги или полотна, употребляемых преимущественно для полировки твердых пород дерева (дуба, ореха, клена, красного дерева и др.), шлифования зеркальных стекол, полировки кожи, твердого каучука, целлулоидных и других изделий.

Для получения абразивных материалов гранатсодержащие породы подвергаются специальному обогащению. Промышленными считаются породы, содержащие более 10% хорошо образованных крупных кристаллов (более 1см в поперечнике).

1.8 Группа везувиана

Название везувиан по существу является собирательным и обнимает несколько еще недостаточно изученных минеральных видов колеблющегося состава. Химическая формула выведена условно. Однако, согласно рентгенометрическим исследованиям Уоррена и Моделя, кристаллическая структура везувиана имеет много общего со структурой гранатов.

Bезувиaн - Ca₃Al₂[SiO₄]₂[OH]₄. Формула приблизительная. Впервые был встречен на Везувии, но неправильно определен. Синоним: вилуит (по названию р. Вилюй в Якутии). Это название было дано раньше, чем первое.

Химический состав не постоянен. Содержание (в %): CaO 33-37, Al₂O₃ 13-16, SiO₂ 35-39, H₂O 2-3. Кроме того, присутствуют щелочи K₂O, Na₂O, Li₂O (до 1,5), MgO, FeO, MnO, иногда ZnO (до нескольких процентов), SrO, Fe₂O₃ (до 4-9), Cr₂O₃ (до 4,3), TiO₂ (до 4,7), изредка BeO до 9,2 (бериллиевый везувиан). Часто ОН замещается F (до 2%). Почти постоянно присутствует также B₂O₃.

Рис. 2. Кристалл везувиана. Везувий

Сингония тетрагональная; дитетрагонально-дипирамидальный в. с. L⁴4L²5PC. Облик кристаллов. Характерны призматические (рис. 2), реже пирамидальные кристаллы, наблюдаемые обычно в пустотах. Встречаются и таблитчатые формы. Наиболее обычны комбинации граней призм {110}, {10O}, пирамиды {111} и пинакоида {001}. Грани призм часто бывают покрыты вертикальными прерывающимися штрихами, а грани пинакоида - выпуклыми квадратными фигурами. Двойники неизвестны. Агрегаты. Сплошные везувиановые массы обладают зернистым или шестоватым строением.

Цвет везувиана желтый, серый, зеленый, бурый различных оттенков, иногда черный, редко голубой, красный и розовый. Для хромвезувиана характерна интенсивная изумрудно-зеленая окраска. Блеск стеклянный, жирный. Nm = 1,705-1,732 и Np = 1,701-1,726.

Твердость 6,5. Хрупкий. Спайность несовершенная по {100} и {110}. Излом неровный или раковистый. Уд. вес 3,34-3,44.

Диагностические признаки. В кристаллах довольно легко определяется по их формам. В сплошных массах по внешним признакам почти не отличим от агрегатов граната и эпидота, зато довольно просто определяется в тонких шлифах под микроскопом по оптическим константам и ассоциации с кальций содержащими минералами.

П. п. тр. легко сплавляется, вспучиваясь вследствие выделения летучих компонентов; получается зеленоватое или бурое стекло. В HCl разлагается частично, а после предварительного прокаливания полностью, причем выделяется SiO₂ в виде студня.

Происхождение. Везувиан хотя встречается и не так часто, как гранаты, но все же является типичным минералом в некоторыхконтактово-метасоматических образованиях, возникших за счет известняков или доломитов. В ассоциации с ним встречаются гранаты (гроссуляр), диопсид, эпидот, кальцит, хлориты, скаполиты и др.

Реже он наблюдается в метаморфических породах: серпентинитах, хлоритовых сланцах, гнейсах и др., образуясь в результате воздействия летучих компонентов на какие-либо первичные богатые кальцием минералы: основные полевые шпаты, диопсид, роговые обманки и др.

В процессе наложения гидротермальной деятельности везувиан, так же как и гранаты, замещается вторичными минералами (хлоритами, слюдой, тальком и др.). Известны псевдоморфозы эпидота по везувиану.

Практического значения не имеет.

Месторождения. Из многочисленных пунктов нахождения везувиана отметим лишь некоторые. На Монте-Сомма (Везувий) он встречается в вулканических выбросах среди кристаллического известняка в сопровождении слюды, аврита, хлорита, скаполита, магнетита и др. На Урале хорошо образованные кристаллы и зернистые массы находят среди хлоритовых сланцев в Назямских горах (Златоустовский район), в Ахматовской, Николае-Максимилиановской и Еремеевской копях в Шишимских горах (там же), в окрестностях ст. Медведевки, у с. Поляковки (Ю. Урал), в серпентинитах, по берегам р. Борзовки (Средний Урал, Кыштымский район) в виде валунов сплошного везувиана яблочно-зеленого цвета в ассоциации с корундом.

Рис.3. Кристаллы вилуита

Вилуит, открытый акад. 3. Лаксманом в 1790 г., встречается в Якутии по берегам р. Вилюя близ впадения р. Ахтарагды в виде прекрасно образованных крупных (до 2 см в длину) кристаллов (рис.3) темно-зеленого или зелено-бурого цвета среди полуразрушенной метаморфизованной породы. Интересно строение граней на кристаллах. В одних случаях (слева рис. 292), когда сильно развита грань (001), грани призмы бывают как бы покрыты горизонтально ориентированными пластинками наподобие сложенных кирпичей, а в других-конвертоподобными возвышениями (справа рис. 292). Грани пирамиды покрыты более тонкими и сложными рисунками.

1.9 Группа сфена

Cфeн-CaTi[SiO₄]O. "Сфен" по-гречески - клин. Назван по характерной клиновидной форме кристаллов. Синоним: титанит. Впервые у нас он был описан Г. Розе в 1842 г. в Ильменских горах. Как акцессорный минерал он довольно часто встречается, преимущественно в кислых и щелочных интрузивных изверженных горных породах (гранитах, сиенитах, нефелиновых сиенитах, диоритах и др.).

Химический состав. CaO 28,6%, TiO₂ 40,8%, SiO₂ 30,6% . Нередко устанавливаются примеси FeO (до иногда MnO (до 3%), MgO, Fe₂O₃, Al₂O₃, изредка Cr₂O₃, ZrO₂ (до 0,18%) и Nb₂O₅.

Сингония моноклинная; ромбо-призматический в. с. L²PC

Рис. 4. Кристалл сфена

Облик кристаллов. Одиночные кристаллы вообще характерны для этого минерала; внешний вид их весьма разнообразен по комбинациям форм. Чаще всего они представляют собой уплощенные конвертообразные призмы, имеющие в поперечном разрезе клиновидную форму (рис. 4). При преимущественном развитии граней {001} принимают таблицеобразную форму. Гораздо реже, при развитии граней призмы {110} и пинакоида, образуют кристаллы призматического облика (рис. 294). Двойники срастания наблюдаются довольно часто по (100), реже по (001).

Рис. 5. Призматический кристалл сфена

Цвет сфена желтый, бурый, зеленый, серый, иногда черный, розовый или красный. Черта белая. Блеск близкий к алмазному или алмазный, жирный. Ng = 1,979-2,054, Nm = 1,894-1,935 и Np = 1,888-1,918.

Твердость 5-6. Спайность по {110} ясная или несовершенная. Уд. вес 3,29-3,56.

Диагностические признаки. Для сфена часто весьма характерны клиновидные формы кристаллов с острыми и тупыми углами между гранями, отличающие его от ряда минералов, похожих на него по желтовато-бурому цвету.

П. п. тр. сплавляется по краям в темное стекло. С фосфорной солью в восстановительном пламени после присадки олова дает реакцию на титан (фиолетовый перл). В горячей HCl разлагается частично, в H₂SO₄ полностью с образованием сульфата Ca. Концентрированный солянокислый раствор при кипячении с металлическим оловом принимает фиолетовую окраску вследствие образования TiCl₃.

Происхождение. В небольших количествах в виде акцессорной примеси сфен встречается довольно часто в магматическихгорных породах (гранитах, сиенитах, трахитах, андезитах и пр.) в ассоциации с полевыми шпатами, нефелином, эгирином, цирконом, апатитом и другими минералами. В более крупных кристаллах распространен также в пегматитах преимущественно сиенитового состава. Реже встречается в контактово-метасоматических образованиях при воздействии менее кислых магм на известняки и наблюдается в парагенезисе с диопсидом, гранатом, эпидотом, хлоритами, магнетитом и др.

Иногда он довольно характерен для некоторых метаморфических пород (гнейсов, слюдяных и хлоритовых сланцев, амфиболитов и др.). В хорошо образованных кристаллах наблюдается также в жилах альпийского типа с кальцитом, хлоритом, эпидотом, альбитом, адуляром и др.

При воздействии последующих гидротермальных углекислых растворов разлагается с образованием кальцита, кварца и скрытокристаллических рутила или анатаза; иногда переходит в брукит или перовскит. Известны также псевдоморфозы граната по сфену.

В зоне выветривания, как химически устойчивый минерал, накопляется в россыпях, хотя установлены продукты изменения его в так называемый ксантитан в виде бледно-желтых пленок или порошковатого тонкодисперсного вещества, по-видимому, рутила или анатаза с гидроокислами других элементов.

Практическое значение. Сфен, если содержится в значительных массах, может являться сырьем для получения при переработке окиси титана и других соединений (о применении их см. ильменит).

Месторождения. Встречается в апатитовых месторождениях среди нефелино-апатито-сфеновых пород на Кольском полуострове. Наблюдается как в виде неправильных зерен до 1 см в поперечнике, так и в виде призматических, вытянутых по оси с кристаллов с преимущественным развитием призмы {110} (рис. 5). Очень оригинальны также игольчатые, радиально-лучистые или волокнистые агрегаты сфена с розоватым или желтоватым оттенком, располагающиеся как более поздние образования между зернами других минералов.

Рис. 6. Кристаллы сфена из Ильменских гор о {001}, n {111}, m {110}, k {100}, s {021}

В Ильменских горах (Урал) сфен различных генераций встречается главным образом в сиенитовых и нефелиново-сиенитовых пегматитах в ассоциации с апатитом, иногда эгирином, магнетитом, ильменитом, за счет которого он нередко образуется, черной слюдой, роговой обманкой, эгиринавгитом и другими минералами. Часто содержит в себе включения этих минералов. Наблюдается в форме хорошо образованных кристаллов (рис. 6), достигающих иногда величины 10X15 см. Некоторые разности его содержат примеси Sr и V.

В Назямских и Шишимских горах (Златоустовский район на Ю. Урале) сфен встречается в контактовых образованиях на границе габбро и амфиболитов с известняками. Он наблюдается в бледно-желтых, буровато-желтых, изредка прозрачных бесцветных кристаллах в мраморизованном известняке. Встречаются кристаллы до 300 г весом (музей Горного института в Ленинграде) как простые, так и богатые комбинациями. Описаны оригинальные двойники срастания по (100) таблицеобразной формы. Спутниками сфена являются разнообразные (главным образом кальций- и магнийсодержащие) минералы: диопсид, гранат, эпидот, везувиан, перовскит, хлориты, апатит, кальцит, шпинель, форстерит и др.

Из иностранных месторождений пользуются известностью жилы "альпийского типа" в ряде мест Швейцарии (Сен-Готтард, Бинненталь, Церматт и др.), где встречаются замечательно образованные прозрачные богатые гранями кристаллы бледно-зеленого цвета, а также в Пьемонте (Италия)- широкие красноватые или желтоватые кристаллы, в Сен-Марчеле - марганцовистая разновидность (гриновит) и др.

1.10 Прочие ортосиликаты

Здесь, в значительной мере условно, объединены разные по составу силикаты, в кристаллических структурах которых, по тем или иным соображениям, могут участвовать изолированные тетраэдры SiO₄.

Аксинит - Ca₂(Mn,Fe)Al₂BSi₄O₁₅[OH]. "Аксине" по-гречески - топор. Кристаллы нередко обладают клиновидными сильно уплощенными формами с острыми двугранными углами.

Химический состав не постоянен. Содержание CaO более или менее выдерживается. Существенно колеблется содержание MnO (достигающее иногда значительных количеств), FeO (до 8%) и MgO. Присутствуют также Fe₂O₃ (до нескольких процентов), иногда K₂O и Na₂O.

Сингония триклинная; пинакоидальный в. с. Облик Рис. 7. Кристалл аксинита. кристаллов определяется главным образом формами {110}, {110} и др.(269). Кристаллы вообще богаты гранями. На указанных выше гранях обычно наблюдается штриховка. Агрегаты. В пустотах часто встречается в виде друз. Образует также прожилки и сплошные массы в виде листоватых или пластинчатых агрегатов.

Рис. 7. Кристалл аксинита

Цвет аксинита коричнево-бурый, красный, розовый, фиолетово-синий, белый, серый, желтый (манганаксинит). От включений хлорита иногда принимает зеленовато-серый цвет. Блеск стеклянный.

Твердость 6,5-7. Спайность средняя по {010}, по другим направлениям несовершенная. Уд. вес 3,25-3,30.

Диагностические признаки. По клиновидным формам можно спутать со сфеном, от которого отличается более высокой твердостью. Кристаллы аксинита встречаются главным образом в пустотах.

П. п. тр. вспучивается и легко плавится первоначально в зеленое стекло, которое в окислительном пламени чернеет (окисление марганца). С содой дает реакцию на марганец. При сплавлении в ушке платиновой проволоки со смесью 3 ч. KHSO₄ и 1 ч. CaF₂окрашивает пламя в зеленый цвет (бор). В HCl не разлагается, но после предварительного прокаливания растворяется с выделением студенистого кремнезема.

Происхождение. Как гидротермальный минерал иногда наблюдается в пустотах среди гранита или диорита, в контактовых зонах, в качестве редкого спутника в жильных гидротермальных рудных месторождениях. Довольно часто встречается среди метаморфических горных пород в трещинах в виде жилок, наросших кристаллов, особенно в жилах альпийского типа среди сланцев, обогащенных глиноземом. В ассоциации с ним наблюдаются: кварц, полевые шпаты, эпидот, хлорит, асбест (амфиболовый), а в рудных месторождениях - магнетит, сульфиды (сфалерит, халькопирит, арсенопирит и др.).

Месторождения. Отдельные пункты находок аксинита, иногда в существенных количествах, известны во многих местах Союза: на Урале - в известной Евгение-Максимилиановской копи (в Златоустовском районе), у д. Палкиной (Свердловский район), в жилах альпийского типа северных частей Урала и др.; в Средней Азии - в ряде пунктов Гиссарского и Алайского хребтов на Памире; на Дальнем Востоке и др.

Из иностранных месторождений отметим лишь Бург д'Уазан в Дофинэ (Франция), где встречаются крупные кристаллы аксинита на стенках трещин в диорите, и жилы в кристаллических сланцах в Швейцарии.

Датолит - Ca₂B₂[SiO₄]₂[OH]₂. Химический состав. CaO [35,0%, B₂O₃ 21,8%, SiO₂ 37,6%, H₂O 5,6%. Сингония моноклинная. Облик кристаллов. Встречаются кристаллы самого различного облика, необычайно богатые гранями; преобладают {110}, {011], {201} и др. Широко распространен в зернистых агрегатах.

Цвет белый, иногда с сероватым оттенком, бледно-зеленый, желтый, красный, фиолетовый и оливково-зеленый. Блеск стеклянный. Ng = 1,670, Nm = 1,653 и Np = 1,625.

Твердость 5-5,5. Спайность не наблюдается. 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 окрашивает в зеленый цвет. Разлагается в HCl с выделением студенистого кремнезема.

Практическое значение. В случае крупных сплошных скоплений представляет несомненный промышленный интерес как источник бора. В отличие от многих боросиликатов, легко разлагается кислотами. О применении бора см. ашарит.

Происхождение и Месторождения. Встречается в рудных жилах, часто в пустотах миндалекаменных изверженных пород в ассоциации с кальцитом, пренитом, цеолитами, в участках скарновых образований и др.

В СССР описан в Крыму, в окрестностях Пятигорска (гора Машук), в окрестностях Тбилиси, в Турьинских рудниках (С. Урал), в районе Тетюхэ (Приморье) возле скарнов и в других местах.

Из иностранных месторождений упомянем: Андреасберг в Гарце (Германия) в жилах с кальцитом и сульфидами; месторождения самородной меди с цеолитами в Кьюиноуском районе в Мичигане (США); Арендаль (Норвегия) в залежах магнетита и др.