Силикаты

*(Происхождение названия "полевой шпат" точно не известно. Эти шпаты (т. е. минералы, обладающие совершенной спайностью в двух направлениях), возможно потому так названы, что часто встречаются в поле.)

По своему химическому составу полевые шпаты представляют алюмосиликаты Na, К и Са-Na[AlSi₃O₈], K[AlSi₃O₈], Ca[Al₂Si₂O₈], изредка Ва-Ba[Al₂Si₂O₈]. Иногда в ничтожных количествах присутствуют Li, Rb, Cs в виде изоморфной примеси к щелочам и Sr, заменяющий Са.

Другой характернейшей особенностью минералов этой группы является их способность образовывать изоморфные, главным образом бинарные ряды. Таковы, например, ряды: Na[AlSi₃O₈]-Ca[Al₂Si₂O₈], Na[AlSi₃O₈]-K[AlSi₃O₈] и K[AlSi₃O₈]-Ba[Al₂Si₂O₈]. Для первых двух пар наглядное представление о степени распространенности и совершенства явлений изоморфизма дает диаграмма составов полевых шпатов (рис. 347).

Рис. 347. Диаграмма колебаний химического состава полевых шпатов

Кристаллизуются эти минералы в моноклинной или триклинной сингонии, причем те и другие по морфологическим признакам мало отличимы друг от друга. Рентгенометрические исследования показывают большое сходство в кристаллической структуре всех шпатов.

Много общего мы находим и в физических свойствах этих минералов. Все они преимущественно имеют светлую окраску; относительно низкие показатели преломления; большую твердость (6-6,5); совершенную спайность по двум направлениям, пересекающимся под углом, близким к 90°, и сравнительно небольшие удельные веса (2,5-2,7). По этим признакам они довольно легко отличаются от похожих на них минералов.

В крупнокристаллических массах они наблюдаются в пегматитах в ассоциации с кварцем, часто крупнокристаллической слюдой и редкими минералами, содержащими летучие компоненты (топаз, берилл, турмалин и др.). В миаролитовых полостях иногда встречаются друзы хорошо образованных крупных кристаллов полевых шпатов (рис. 348).

Рис. 348. Друза крупных кристаллов ортоклаза с агрегатами пластинчатых кристаллов альбита (клевеландита) из пегматитовои жилы

Соответственно особенностям химического состава полевые шпаты разбиваются на следующие три подгруппы:

· а) Подгруппа натриево-кальциевых полевых шпатов, называемых плагиоклазами, представляющих непрерывный изоморфныи ряд Na[AlSi₃O₈] - Ca[Al₂Si₂O₈]; нередко в незначительных количествах в виде изоморфной примеси в них содержится также K[AlSi₃O₈].

· б) Подгруппа калие-натриевых полевых шпатов, которые при высоких температурах также способны давать непрерывные твердые растворы K[AlSi₃O₈] - Na[AlSi₃O₈], распадающиеся при медленном охлаждении на два компонента существенно калиевых и существенно натриевых (ср. галит-сильвин). Содержание в виде изоморфной примеси Ca[Al₂Si₂O₈] обычно совершенно незначительно.

· в) Подгруппа редко встречающихся кали-бариевых полевых шпатов, называемых гиалофанами, представляющими также изоморфные смеси K[AlSi₃O₈] - Ba[Al₂Si₂O₈].

Подгруппа плагиоклазов

Как уже указано, относящиеся к этой подгруппе минералы представляют прекрасно изученный бинарный ряд изоморфных смесей, крайние члены которого носят названия альбит - Na[AlSi₃O₈] и анортит - Ca[Al₂Si₂O₈]. Согласно данным природных и искусственных соединений, существуют все разности беспрерывно меняющегося состава от чистого альбита (АЬ) до анортита (An).

Классификация минеральных видов этого изоморфного ряда условно дается в следующем виде:

Таблица 3

Название минерала	Формула	Содержание анортитовой молекулы (An)
Альбит	(Ab)-Na[AlSi3O8]	0-10	Триклин. с.
Олигоклаз	Изоморфные смеси Ab+An	10-30	>> >>
Андезин		30-50	>> >>
Лабрадор		50-70	>> >>
Битовнит		70-90	>> >>
Анортит	(An)-Ca[Al2Si2O8]	90-100	>> >>

Плагиоклазы - (100-n)Na[AlSi₃O₈] + nCa[Al₂Si₂O₈], где n меняется от 0 до 100. "Плагиоклаз" в переводе с греческого языка - косораскалывающийся. По сравнению с другими полевыми шпатами, у которых угол между плоскостями спайности (001) и (010) равен 90° или очень близок к этой цифре, у плагиоклазов он меньше-86°24'-86°50'. "Альбит" происходит от латинского слова "альбус", что значит "белый". "Анортос" по-гречески - косой (имеется в виду кристаллизация в триклинной сингонии).

Ввиду исключительного значения состава плагиоклазов для систематики изверженных пород Е. С. Федоров предложил очень удобную и наиболее рациональную классификацию с обозначением каждого плагиоклаза определенным номером соответственно процентному содержанию в нем анортитовой молекулы. Так, например, плагиоклаз № 72 представляет изоморфную смесь, содержащую 72% анортита и 28% альбита. При этом пренебрегают обычно незначительной изоморфной примесью K[AlSi₃O₈].

Иногда для общих соображений при систематике изверженных пород удобно придерживаться грубого деления плагиоклазов по их составу, а именно.

Здесь названия "кислый", "средний", "основный" применены не в обычном смысле: они обусловлены тем, что содержание Si02 ("кремнекислоты"}> от альбита к анортиту постепенно падает; это можно видеть из сопоставления химических формул конечных членов данного изоморфного ряда.

Химический состав (теоретический) приведен в табл. 15, где показаны, содержания Na₂O, СаО, Аl₂O₃ и SiO₂ для пяти номеров плагиоклазов.

Таблица 5. Химический состав и удельные веса плагиоклазов

Состав	Плагиоклазы
	№ 0	№ 25	№ 50	№ 75	№ 100
Na2O	10,79	8,84	5,89	2,92	-
CaO	-	5,03	10,05	15,08	20,10
Al2O3	19,40	23,70	28,01	32,33	36,62
SiO2	68,81	62,43	56,05	49,67	43,28
Уд. вес	2,624	2,643	2,669	2,705	2,758

Почти всегда имеется примесь К₂O, иногда до нескольких процентов. Часты также ничтожные примеси ВаО (до 0,2%), SrO (до 0,2%), FeO, Fe₂O₃, и других.

Сингония триклинная; пинакоидальный в. с. Облик кристаллов. Хорошо образованные простые кристаллы встречаются относительно редко. Они имеют таблитчатый и таблитчато-призматический облик. Наиболее обычный вид их представлен на рис. 349. Простые двойники редки, зато чрезвычайно широко распространены сложные полисинтетические двойники, наблюдаемые и в зернах неправильной формы. Они в тонких прозрачных шлифах сразу обнаруживаются при окрещенных николях и настолько типичны, что позволяют быстро отличить плагиоклазы от других минералов.

Рис. 349. Кристалл альбита. Угол между (010) и (001) равен 86°24'

Агрегаты. Альбит в миаролитовых пустотах среди пегматитов довольно часто наблюдается в виде друз или агрегатов, пластинчатых кристаллов, иногда называемых клевеландитом (рис. 348). Встречаются также зернистокристаллические породы, состоящие почти целиком из плагиоклазов. Таковы, например, сахаровидная альбитовая порода, образующаяся нередкометасоматическим путем в пегматитах, анортозиты или лабрадориты Украины, используемые в качестве облицовочного камня, и др.

Цвет белый, серовато-белый, иногда с зеленоватым, синеватым, реже красноватым оттенком. Блеск стеклянный. Показатели преломления закономерно возрастают от альбита (Ng = 1,536, Nm = 1,529, Np = 1,525) до анортита (Ng = 1,588, Nm = 1,583, Np = 1,575).

Разновидности, получившие особые названия благодаря некоторым оптическим эффектам:

1. лунный камень - кислый плагиоклаз (но чаще калие-натриевый полевой шпат), обладающий своеобразным нежносиневатым отливом, напоминающим лунный свет;

2. авантюрин или солнечный камень - кислый плагиоклаз, а также калиенатриевый полевой шпат, обладающий красивым искристо-золотистым отливом, обусловленным включениями тончайших чешуек железного блеска;

3. лабрадор - главный минерал так называемого лабрадорового камня, являющийся основным или средним плагиоклазом, часто обнаруживающий на плоскостях спайности красивый переливчатый отсвет в синих и зеленых тонах.

Твердость 6-6,5. Спайность совершенная по [001} и {010}. Уд. вес непрерывно возрастает от 2,61 (альбит) до 2,76 (анортит).

Диагностические признаки. В случае более или менее крупных кристаллов и зерен плагиоклазы от похожих на них калие-натриевых полевых шпатов можно отличить по косому углу их спайности. Однако внутри ряда плагиоклазов отличить различные минеральные виды друг от друга не представляется возможным. Рис.349. Кристалл альбита. П. п. тр. плавятся с трудом в стекло, часто окрашивая пламя в желтый цвет (Na). В кислотах не растворяются.

Происхождение и изменение. Плагиоклазы, являющиеся наиболее распространенными из группы полевых шпатов, присутствуют в подавляющем большинстве изверженных пород. Характерно, что в соответствии со степенью основности породы находится и состав плагиоклазов: в основных породах, т. е. сравнительно бедных кремнеземом (габбро, базальты и др.), распространены богатые кальцием основные плагиоклазы, обычно в ассоциации с магнезиально-железистыми силикатами; в более кислых изверженных породах (диоритах, гранитах, кварцевых порфирах и др.) как породообразующие минералы распространены средние и кислые плагиоклазы, нередко совместно с калие-натриевыми полевыми шпатами, кварцем и др.

В пегматитах, генетически связанных с гранитами и вообще с щелочными интрузивными породами, из плагиоклазов встречается главным - образом альбит, развивающийся большей частью позднее метасоматическим путем в виде мелкозернистых масс преимущественно за счет калие-натриевых полевых шпатов. Основные плагиоклазы известны лишь в редко встречающихся пегматитах основных интрузивных пород (габбро).

В процессе регионального метаморфизма при образовании кристаллических сланцев и жил так называемого альпийского типа развивается преимущественно альбит (богатые кальцием плагиоклазы менее устойчивы).

При выветривании горных пород плагиоклазы с течением времени подвергаются полному разложению под действием почвенных вод, содержащих СO₂, O₂, гумиковые кислоты и т. д. Щелочи и щелочные земли при этом выносятся.

Практическое значение и Месторождения. Сплошные скопления плагио клазов вследствие пониженного содержания в них щелочей редко могут представлять промышленный интерес.

Красиво отливающие синим цветом темно-серые или почти черные лабрадориты используются в качестве облицовочного полированного камня. Они добываются в Житомирской области на Украине. Эти месторождения были случайно открыты при прокладке дороги в 1835 г. В то время лабрадоровые камни ценились очень высоко.

Плагиоклазы с лунным отливом известны в некоторых пегматитовых жилах Шайтанки и Липовки (Средний Урал).

Солнечный камень употребляется обычно для дешевых поделок. Он встречается также в пегматитовых жилах.

Подгруппа ортоклаза (калие-натриевых полевых шпатов)

Относящиеся сюда калие-натриевые полевые шпаты в зависимости от температуры могут кристаллизоваться в разных модификациях (моноклинной и триклинной). Вследствие того, что К¹⁺ и Na¹⁺ существенно отличны друг от друга по размерам ионных радиусов (соответственно: 1,33 и 0,98A), образующиеся при высоких температурах твердые растворы с постепенным понижением температуры распадаются, образуя так называемые пертиты, обычно представляющие закономерные срастания продуктов распада твердых растворов.

Все это, естественно, обусловливает значительные усложнения в составе и структуре относящихся сюда минеральных видов. Общую систематика их в соответствии с имеющимися данными можно представить в следующем виде:

Моноклинный высокотемпературный ряд

Санидин K[AlSi₃O₈] Моноклинная сингония

Натронсанидин (К,Na)[AlSi₃O₈] ||-||

Моноклинный низкотемпературный ряд

Ортоклаз K[AlSi₃O₈] Моноклинная сингония

Натронортоклаз (Na,К)[AlSi₃O₈] ||-||

Триклинный ряд

Микроклин К[AlSi₃O₈] Триклинная сингония

Анортоклаз (Na,К)[AlSi₃O₈] ||-||

Таким образом, для соединения K[AlSi₃O₈] существуют прежде всего две моноклинные модификации (санидин, устойчивый при температуре выше 900°, и ортоклаз, устойчивый ниже этой температуры) и одна триклинная, но очень близкая к моноклинным, называемая микроклином.

Санидин - K[AlSi₃O₈]. Из примесей большей частью содержит Na₂O, изредка ВаО (до 5%).

Сингония моноклинная. Кристаллы бесцветные, прозрачные. Как высокотемпературный минерал встречается в виде порфировых выделений в современных лавах и некоторых эффузивных изверженных породах (в частности трахитах).

Блеск типичный стеклянный. Показатели преломления, Спайность, твердость, удельный вес - такие же, как у ортоклаза (см. ниже). Отличается от ортоклаза по некоторым оптическим константам, главным образом по малому углу оптических осей: у санидина не больше 30°, тогда как у ортоклаза 60-80°.

Впервые был встречен в трахитах на о. Пантеллерия (Италия). Наблюдался также в трахитах и других эффузивных породах на Кавказе, в вулканических выбросах на Монте-Сомма и др.

Ортоклаз - K[AlSi₃O₈], или К₂O*Al₂O₃*6SiO₂. "Ортоклаз" по-гречески - прямораскалывающийся. Действительно, угол между спайностями равен 90°. Бесцветная прозрачная разновидность ортоклаза носит название адуляра. В процессе нагревания при температуре около 900° переходит в санидин-модификацию, отличающуюся по некоторым оптическим константам.

Рис. 350. Кристаллы калиевого полевого шпата Рис.351. Кристалл адуляра

Химический состав. Для чисто калиевой разности: К₂O 16,9%, Аl₂O₃ 18,4%, SiO₂ 64,7%. Часто присутствует Na₂O в количестве нескольких процентов, иногда превышая содержание К₂O (натронортоклаз). Примеси: BaO, FeO, Fe₂O₃ и др.

Рис.351. Кристалл адуляра

Сингония моноклинная; моноклинно-призматический в. с. Облик кристаллов чаще всего призматический (рис. 350). Господствующие грани призмы {110} обычно сочетаются с гранями пинакоидов {010}, {001}, иногда {101}, {201} и др. Прозрачные или полупрозрачные кристаллы адуляра обладают характерной формой, изображенной на рис. 351. Двойники простые довольно часты. Плоскостью срастания чаще всего служит (010), а двойниковой осью является ? (010) - двойникование по карлсбадскому закону (рис. 352). При этом грань (001) одного индивида иногда сливается с гранью другого индивида в одну плоскость (справа рис. 352). Различие между ними устанавливается лишь по блеску и направлениям спайности. Изредка наблюдается бавенский закон двойникования - с двойниковой плоскостью (021) (рис. 353)

Рис. 352 Двойники по карлсбадскому закону

Цвет. Обычные непрозрачные ортоклазы обладают светло-розовым, буровато-желтым, красновато-белым, иногда мясо-красным цветом. Блеск стеклянный, особенно у адуляра.

Рис. 353. Двойник по бавенскому закону

Твердость 6-6,5. Спайность совершенная по {001} и {010} под углом 90°.

Диагностические признаки. Макроскопически ортоклазы довольно легко узнаются по желтоватым и красноватым светлым окраскам, высокой твердости и углу между спайностями. Правда, отличить его от не менее распространенного микроклина аналогичной окраски на глаз (без микроскопического изучения) невозможно.

Происхождение. Ортоклаз, как и другие калие-натриевые полевые шпаты, встречается главным образом в кислых, частью всредних по кислотности изверженных породах.

В гранитных пегматитах ортоклаз по сравнению с микроклином относительно редок. Так же как и микроклин, он в более поздние стадии пегматитового процесса подвергается альбитизации, т. е. замещению альбитом.

При процессах выветривания под влиянием действия поверхностных агентов (O₂, СO₂, Н₂O и др.) ортоклаз, микроклин и другие полевые шпаты подвергаются каолинизации. Остаточные продукты выветривания в виде каолиновых глин накопляются в коре выветривания или размываются текучими водами. В условиях тропического или субтропического выветривания, как уже указывалось, могут возникать бокситы и другие продукты латеритного выветривания.

О практическом значении ортоклазовых пород сказано ниже, при описании микроклина.

Микроклин - K[AlSi₃O₈]. "Микроклин" по-гречески - незначительно отклоненный: угол между плоскостями спайности (010): (001) отличается от прямого угла всего на 20'.

Химический состав аналогичен составу ортоклаза. Почти всегда содержит Na₂O в существенных количествах. Кроме того, в зеленых разностях микроклина устанавливаются чаще, чем в обычных микроклинах, и ортоклазах, примеси Rb₂O (иногда до 1,4%) и Cs₂O (до 0,2%).

Сингония триклинная; пинакоидальный в. с. Простые двойники имеют такой же вид, как у ортоклаза. Кроме того, весьма характерны тонкие полисинтетические и решетчатые двойники, наблюдаемые в отдельных зернах под микроскопом при скрещенных николях. Агрегаты. В пегматитовых жилах

часто наблюдается в виде необычайно крупнокристаллических агрегатов, легко раскалывающихся при ударе по плоскостям спайности. Размеры индивидов, устанавливаемых по спайности, нередко измеряются десятками сантиметров, иногда даже метрами. Нередко встречается также в виде друз хорошо образованных кристаллов.

Цвет микроклина обычно такой же, как ортоклаза. Встречается однако разновидность зеленого цвета, называемая амазонитом. Эта окраска бывает неоднородной, приуроченной нередко к периферии кристаллов, или распространяется внутрь их в форме жилок, линзочек или неправильной формы пятен, иногда в соседстве с прожилками белого кварца. Блеск стекляный, на плоскостях спайности слегка перламутровый.

Твердость 6-6,5. Спайность, так же как у ортоклаза, совершенная по {001} и {010}. Уд. вес 2,54-2,57.

Диагностические признаки. По внешним признакам микроклин не отличим от ортоклаза. В тонких шлифах под микроскопом легко узнается по характерному решетчатому строению отдельных индивидов, хорошо наблюдаемому при скрещенных николях, а нерешетчатый микроклин-по оптическим константам.

Происхождение. По сравнению с ортоклазом гораздо шире распространен в интрузивных кислых и щелочных породах (гранитах, гранодиоритах, сиенитах и др.). Главным минералом он является также в пегматитовых образованиях. В них широко развитымикроклин-пертиты, в которых выделения альбита как продукта распада твердого раствора располагаются в микроклиновой среде, обладающей иногда решетчатым строением. Пертитовые вростки альбита нередко заметны на глаз или выделяется на полированных штуфах.

Из спутников микроклина чаще других встречаются кварц, альбит, иногда нефелин (в щелочных нефелиновых пегматитах) и слюды. Распространены оригинальные срастания микроклина с кварцем, носящие название "еврейского камня" или "письменного гранита" (рис. 354).

Рис. 354. Закономерное срастание кварца (темное) с микроклином ('еврейский камень')

Практическое значение. Наибольший промышленный интерес представляют пегматитовые месторождения калие-натриевых полевых шпатов, из которых главную роль играет обычно микроклин. Используются они главным образом в стекольной и керамической промышленности.

Применение полевых шпатов основано на их свойстве при сравнительно невысоких температурах плавления (1100-1300°) давать стекло, которое с прибавками каолина и кварца при застывании образует плотную белую, слегка просвечивающую массу, называемую фарфором, идущим на изготовление посуды, а также глазури и эмалей. В значительных массах калие-натриевые полевые шпаты употребляются для изготовления так называемого электрического фарфора. Особо чистые сорта идут на изготовление искусственных фарфоровых зубов, специальных опалесцирующих стекол, а также для других целей.

Амазонит, окрашенный в красивый зеленый цвет, употребляется для изготовления украшений и разных поделок (ваз, шкатулок, пепельниц и пр.).

Месторождения. В СССР высокосортные полевые шпаты на северо-западе Европейской его части представлены секущими и пластовыми пегматитовыми жилами в гнейсах, содержащими, кроме микроклина и плагиоклаза, кварн, мусковит, местами биотит. Высоким качеством отличаются также пегматиты на Среднем Урале, залегающие среди нефелиновых сиенитов.

Известные месторождения амазонита (как поделочного камня) распространены в Ильменских горах, где он был открыт еще в 1784 г. Здесь амазонит встречается в довольно крупных массах, местами густо окрашенных в зеленый, местами в голубовато-зеленый, яблочно-зеленый, изредка в бирюзовый и другие оттенки с переходами в желтовато-серый и желтый.

Анортоклаз - (Na,K)[AlSi₃O₈]. Сингония триклинная. "Анортоклаз" по-гречески-не ортоклаз (т. е. аналогичен только по виду). В виде примеси часто содержит СаО (иногда до нескольких процентов). Название "анортоклаз" присвоено триклинным полевым шпатам, в которых содержание Na₂O преобладает над содержанием К₂O. В литературе нередко можно встретить применение этого названия в более широком смысле, включающем вообще все немоноклинные полевые пшаты, в том числе и микроклин (независимо от содержания Na₂O).

По физическим свойствам сходен с микроклином. От последнего отличается лишь по оптическим константам. Уд. вес 2,56-2,60. При накаливании легко переходит в моноклинную модификацию, по охлаждении вновь становится триклинным.

Встречается в богатых натрием вулканических породах. Первоначально был установлен в андезитовых лавах на о. Пантеллерия (Италия).

Подгруппа гиалофана

К этой подгруппе относятся кали-бариевые полевые шпаты, кристаллизующиеся в моноклинной сингонии. Они представлены изоморфными смесями ряда K[AlSi₃O₈]-Ba[Al₂Si₂O₈]. Кроме того, в их состав входят в небольших количествах Na[AlSi₃O₈] и Ca[Al2Si₂O₈].

Установленные до сих пор минеральные виды не полностью представляют этот ряд. Известны гиалофаны с содержанием молекулы Ba[Al₂Si₂O₈] до 35%, в одном случае - около 50% и, наконец, представители близких к чисто бариевому моноклинному полевому шпату, названному цельзианом.

Гиалофаны -(100-n)K[A]Si₃O₈]*nBa[Al₂Si₂O₈], где n - 0-35%. В виде примесей устанавливаются Na₂O, СаО, иногда SrO и др.

Сишония моноклинная. Кристаллы гиалофанов аналогичны кристаллам ортоклаза (адуляра). Двойники те же. Тождественны и кристаллические решетки их, что обусловливается близостью ионных радиусов катионов К¹⁺ и Ва²⁺ (1,33 и 1,30 A). Замене ионов К¹⁺ионами Ва²⁺ отвечает эквивалентная замена Si⁴⁺ на Аl³⁺.

Кристаллы водяно-прозрачные, иногда серые с желтоватым, зеленоватым или голубоватым опенком, реже красные. Встречаются в виде друз в пустотах или в виде прожилков. Блеск стеклянный, на плоскостях спайности перламутровый.

Твердость 6-6,5. Спайность такая же, как у ортоклаза. Уд. вес 2,6-2,82 (последняя цифра для гиалофана с 30% Ba[Al₂Si₂O₈]). П. п. тр. плавятся с большим трудом. В кислотах не растворяются. От ортоклаза могут быть отличены по присутствию бария и явно повышенному удельному весу, а также по оптическим константам.

Ортоклазы, содержащие в небольших количествах барий, встречаются в магматических изверженных породах. Богатые барием разности наблюдались в контактово-метасоматических месторождениях. Найдены в районе р. Слюдянки (Южное Прибайкалье) во флогопито-кальцитовых жилах, где они в виде серых крупных кристаллов ассоциируют с диопсидом, скаполитом и кальцитом или непосредственно развиваются метасоматическим путем по розовому ортоклазу.

Цельзиан-Ba[Al₂Si₂O₈]. Содержание ВаО обычно колеблется от 34 до 42% Сингония моноклинная. Встречается в виде хорошо образованных кристаллов короткопризматического ортоклазового облика, иногда богатых гранями. Известны и длиннопризматические формы. Двойники - по манебахскому, бавенскому и карлсбадскому законам. Наблюдался также в сплошных зернистых массах.

Прозрачный, бесцветный или просвечивающий. Иногда имеет аллохроматическую красную или черную окраску, обусловленную примесями окиси железа или окислов марганца. Блеск стеклянный. Твердость 6. Спайность такая же, как у ортоклаза. Уд. вес3,31-3,37.

Наблюдался в контактово-метасоматических месторождениях, так же как и гиалофаны, в Якобсберге (Швеция), на полуострове Карнарвон в Уэлсе (Англия) в ордовикской песчано-сланцевой толще с прослоями туфов марганцевых руд и в других местах.

2. Группа скаполита

Эта замечательная по широкому изоморфизму группа минералов имеет много общего по химическому составу с группой плагиоклазов. В отличие от последних, здесь мы имеем наличие дополнительных анионов в виде Cl^1-, [SO₄]^2-, [СO₃]^2-, иногда F^1- и ОН^1-. Соответственно этому общий заряд в кристаллических решетках уравновешивается вхождением дополнительных катионов Na¹⁺и Са²⁺.

Так же как и в ряду плагиоклазов, здесь по мере изменения состава, очевидно, происходит замена NaSi-CaAl. Подобно этому, имеют место и взаимные соотношения между анионами Сl, более тесно связанными с натриевыми разновидностями, и группами [SO₄] и[СO₃], характерными для более богатых кальцием разновидностей.

Конечные члены этого ряда представлены чисто натриевым минеральным видом - мариалитом (Ма) и чисто кальциевым мейонитом (Me). Для разностей промежуточного состава принята такая же классификация, как и для плагиоклазов (по процентному содержанию мейонитовой молекулы).

Вполне естественно, что в соответствии с изменением химического состава минералов этой группы закономерно меняются и физические свойства их.

Скаполит - (75-n)Na₄[AlSi₃O₈]₃Cl*nCa₄[Al₂Si₂O₈]₃[SO₄,CO₃]. где n изменяется от 0 до 75%. Название происходит от греческих слов "скапос" - столб и "литос" - камень. Наименование, очевидно, присвоено в связи с формой кристаллов. Разновидность: глауколитили главколит (не следует смешивать с глауконитом-гидросиликатом Fe и К), имеющий средний состав. В прежней литературе существовало много названий других разновидностей, являющихся по существу синонимами.

Химический состав. Количество SiO₂ падает по мере увеличения меионитовой молекулы от 56 до 47%; соответственно падают и содержания Na₂O и Сl, а СаО и СO₂ увеличиваются.

Рис 355. Кристаллическая решетка скаполита в проекции вдоль оси с. Крупные шары - Сl^1-, меньшие шары - Na¹⁺ или Са¹⁺. Маленькие полые кружочки у вершин четверных колец вокруг осей А, В, С, D и О изображают ионы кислорода, связывающие кольца

Сингония тетрагональная; тетрагонально-дипирамидальный в. с. L⁴PC. Кристаллическая структура. Для скаполита характерны сложные кольца из четырех тетраэдров с вершинами, попеременно обращенными то вверх, то вниз. Эти кольца образуют колонки параллельно оси с кристалла. На рис. 355 изображена проекция тетраэдрического каркаса на плоскость (001). Внутри него существуют пространства для катионов Na¹⁺ и Са²⁺, а также большие полости для анионов Cl^1-, [SO₄]^2- или [СO₃]^2-. Облик кристаллов. Встречающиеся кристаллы имеют призматический облик и обычно вытянуты по направлению вертикальной оси (рис. 356). Наиболее распространены грани призм {100}, {110} и {210}, притуплённых гранями дипирамид {111}, {131}, {331}, а также {101} и др. Кристаллы встречаются лишь в друзовых пустотах, а в массе породы он развивается в виде неправильных зерен или зернистых агрегатов, иногда образуя сплошную скаполитовую породу.

рис. 356. Кристаллы скаполита

Цвет. Скаполиты в вулканических породах обычно бесцветны, образующиеся же в кристаллических сланцах и известняках, наоборот, непрозрачны, окрашены в серый, иногда густой голубой (глауколит), реже красный цвет. Блеск стеклянный, на плоскостях спайности с перламутровым отливом. Nm = 1,550-1,595 и Np = 1,540-1,556 (возрастают по мере увеличения мейонитовой молекулы).

Твердость 5-6. Хрупкий. Спайность по {100} средняя и по {110} несовершенная; часто проявляется ступенчато. Излом неровный. Уд. вес возрастает к мейониту от 2,61 до 2,75

Диагностические признаки. Скаполиты от похожих на них полевых шпатов отличаются по явно тетрагональной форме кристаллов, по слабо выраженной спайности (по тетрагональной призме) и несколько меньшей твердости.

П. п. тр., выделяя летучие составные части, вспучиваются и затем плавятся в белое пузыристое стекло. В НСl отчасти разлагаются - тем легче, чем больше содержат мейонитовой молекулы. При этом кремнезем выделяется не в виде студня, а иловатого осадка.

Происхождение и изменение. Как продукты пневматолитов ых процессов скаполиты встречаются в пустотах вулканических пород в виде друз хорошо образованных бесцветных кристаллов. Нередко наблюдаются в контактово-метасоматических месторождениях на границе интрузивов кислых и щелочных пород с известняками и доломитами. Ассоциируют с гранатами, пироксенами, иногда апатитом и др. Довольно часто наблюдаются явления замещения скаполитами других минералов, особенно плагиоклазов. При этом подмечено, что, как правило, скаполиты имеют более основный состав, чем плагиоклазы (Na₂O частично выносится). Иногда сопровождаются цеолитами.

Скаполиты сравнительно легко подвергаются вторичным изменениям, особенно при выветривании. В псевдоморфозах по скаполитам наблюдались слюды, эпидот, альбит и другие минералы. В процессе выветривания за счет скаполитов образуются каолиновые глины.

Месторождения. Давно известны находки скаполитов во многих флогопитовых месторождениях по р. Слюдяное (Южное Прибайкалье). Обычно ассоциируют с диопсидом и кальцитом. Иногда отдельные кристаллы скаполита (строгановита) достигают 0,5 м в длину. Цвет их обычно бледный соломенно-желтый или грязнозеленый. Образовались они здесь метасоматическим путем при реакциях пегматитов с известняками. Здесь же были обнаружены в сплошных массах глауколиты, окрашенные в голубой, серовато-синий или синевато-фиолетовый цвет.

Отдельные находки скаполитов были сделаны в контактово-метасоматическом месторождении горы Благодать (С. Урал), в Ильменских горах, Карелии, Минусинском районе и во многих других местах.



5.3 Группа лейцита

Здесь, кроме лейцита и поллуцита, рассмотрим очень близкий к лейциту по ряду свойств анальцим, содержащий воду цеолитного характера.

Лейцит - K[AlSi₂O₆], или К₂O*Al₂O₃*4SiO₂. Название происходит от греческого слова "лейкос" - светлый. Является породообразующим минералом в некоторых богатых щелочами и относительно бедных кремнеземом эффузивных породах (лейцитовых базальтах, фонолитах, трахитах и др.).

Химический состав. К₂O 21,5%, Аl₂O₃ 23,5%, SiO₂ 55,0%. В виде примесей присутствуют в незначительных количествах Na₂O, СаО, Н₂O.

Рис. 357. Кристалл лейцита

Сингония. Обладает диморфизмом. При температуре выше 620° устойчива кубическая модификация, ниже этой температуры лейцит претерпевает полиморфное превращение в тетрагональную модификацию. Рис. 357. Кристалл леицита. Облик кристаллов чрезвычайно характерен: наблюдается в виде хорошо образованных со всех сторон полиэдрических кристаллов - тетрагон-триоктаэдров (рис. 357). Характерные формы: {211], редко {110} и {100}. Поверхность граней матовая; иногда на них устанавливается двойниковая штриховка. Двойники по (100). Изредка наблюдается в виде зернистых агрегатов.

Цвет. Бесцветный; белый с сероватым или желтоватым оттенком; часто также пепельно-серый. Блеск в изломе стеклянный, жирный. Ng = 1,509 и Nр = 1,508.

Твердость 5-6. Хрупок. Спайность отсутствует. Излом раковистый. Уд. вес 2,45-2,50.

Диагностические признаки. Весьма характерны форма кристаллов и светлая окраска, а под микроскопом - оптические аномалии и низкий показатель преломления.

П. п. тр. не плавится. В НСl растворяется с выделением порошковатого кремнезема.

Происхождение. Лейцит является типичным высокотемпературным магматическим минералом, образующимся при затвердевании лав, богатых щелочами (главным образом К₂O) и бедных SiO₂. Поэтому совместно с кварцем он не наблюдается. Обычно с ним ассоциируют щелочные пироксены (эгирин или эгирин-авгит), нефелин и др. В виде отдельных кристаллов встречается также в вулканических выбросах-пеплах и туфах.

Под воздействием позднейших процессов нередко наблюдаются явления химических превращений. Известны псевдоморфозы ортоклаза и серицита (калиевой слюды) по кристаллам лейцита. Иногда они замещаются также нефелином и альбитом, и притом в различных количественных соотношениях. Такие псевдоморфозы носят название псевдолейцита или эпилейцита. Нередки случаи превращения лейцита в анальцим при реакциях с натрийсодержащими растворами. Этот процесс широко развивается также в почвах с переходом калия в раствор. В связи с этим становится понятным плодородие почв, образующихся на лейцитсодержащих породах.

Практическое значение. В некоторых странах, например в Италии, лейцитовые породы разрабатываются как минеральное сырье для получения калиевых продуктов и металлического алюминия. Следует иметь в виду, что лейцит по сравнению с ортоклазом содержит меньше SiO₂ и больше Аl₂O₃.

Месторождения. В СССР лейцитсодержащие эффузивные породы известны на территории Армении. В значительных количествах в виде крупных и мелких кристаллов лейцит содержится в лавах на Монте-Сомма (Везувий). Эпилейцитовые эффузивные породы у нас были встречены в Туркестане, на р. Ишим, в Восточной Сибири и в других местах.

Анальцим - Na[AlSi₂O₆]*H₂O, или Na₂O*Al₂O₈*4SiO₂*2H₂O. "Анальцис" по-гречески - бессильный. Название было дано за его свойство лишь слабо электризоваться при трении.

Химический состав (в%): Na₂O 14,07; Аl₂O₃ 23,29; SiO₂ 54,47, Н₂O 8,17. Установлена также разновидность, богатая К₂O (,о 5,5%). В небольших количествах иногда содержатся СаО и MgO.

Сингония кубическая. Кристаллизуется точно в таких же формах, как и лейцит (см. рис. 357). Реже встречаются кубические кристаллы, притупленные на углах гранями тетрагон-триоктаэдра (рис. 358). Наблюдается также в зернистых агрегатах, в виде друз кристаллов в пустотах, кристаллических корочек и жеод.

Рис. 358. Кристалл анальцима

Цвет. Бесцветный, белый с сероватым, красноватым или зеленоватым оттенком, иногда мясо-красный (благодаря пигментации окисью железа). Блеск стеклянный.

Твердость 5-5,5. Хрупок. Спайность практически отсутствует, иногда заметна по {001}. Уд. вес 2,2-2,3.

Диагностические признаки. От похожею на него лейцита отличается прежде всего по составу, более низкой твердости, более низкому показателю преломления и по поведению п. п. тр.

П. п. тр., в отличие от лейцита, легко сплавляется в прозрачное стекло. При нагревании легко выделяет воду и мутнеет (у лейцита этого не наблюдается). В НСl вполне разлагается с образованием в воде осадка иловатого кремнезема.

Происхождение и Месторождения. Аналогично цеолитам, анальцим обычно встречается как продукт низкотемпературной гидротермальной деятельности, связанной с последними стадиями магматических процессов. Часто образование его происходит при температуре, по всей вероятности, ниже 100°.

В редких случаях образуется, по-видимому, как первичный минерал при кристаллизации магмы, богатой Na и Н₂O, находившейся под большим давлением В так называемых тешенитах (аиальцимовых диабазах) он, являясь единственным алюмосиликатом натрия, кристаллизуется самым последним в промежутках между ранее выделившимися силикатами. Таковы, например, тешениты Кавказа. Крупные прозрачные кристаллы находятся в вулканических туфах на Циклоповых островах близ Катаньи (Сицилия).

В пегматитах щелочных пород, богатых натрием (нефелиновых сиенитов), он наблюдается в числе последних гидротермальных минералов, замещая большей частью нефелин. Обнаруживается в пегматитах Ильменских гор и в других местах.

В виде новообразований анальцим возникает иногда и при экзогенных процессах. Его находят, например, в почвах, образовавшихся на месте лейцитовых пород, изредка в осадочных породах.

Поллуцит - Cs[AlSi₂O₆] (теоретически); также Cs₄NaAl₅Si₁₁O₃₂*l,3H₂O. Последняя формула относится к наиболее богатой цезием из установленных пока в природе разностей поллуцита. Синоним: поллукс. Еще совсем недавно поллуцит представлял собой минералогическую редкость. В настоящее время известны промышленные скопления этого минерала, единственного пока по богатству цезием.

Химический состав не постоянен. Содержание Cs₂O достигает 30-32%. Установлен интересный случай изоморфного смешения поллуцита с анальцимом. На основании ряда имеющихся химических анализов был сделан вывод, что конечный член этого изоморфного ряда (чистый поллуцит, пока не встреченный в природе) должен иметь следующую формулу: Cs[AlSi₂O₆], т. е. должен являться аналогом лейцита.

Следовательно, изоморфные смеси образуются между безводным и водным силикатами: Cs[AlSi₂O₆]- Na[AlSi₂O₆]*Н₂O. В незначительных количествах присутствуют также Rb₂O, К₂O и Тl₂O.

Сингония кубическая; гексаоктаэдрический в. с. Кристаллическая структура аналогична структуре анальцима. Облик кристаллов. Ясно образованные кристаллы встречаются в пустотах, но вообще редки. Представляют комбинацию {100} и {210). Достигают 2 см в поперечнике. Чаще наблюдается в виде жилок или сплошных масс.

Цвет. Бесцветный, прозрачный. Блеск типичный стеклянный. N = 1,524-1,506.

Твердость 6,5. Спайность практически отсутствует. Излом раковистый, Уд. вес 2,86-2,90.

Диагностические признаки. Встречается в ассоциации с литиевыми минералами в виде стекловидных масс, похожих на кварц, от которого легко отличается по оптическим свойствам (в порошке под микроскопом изотропен). Цезий легко устанавливается спектральным анализом. Для поллуцита очень характерны также многочисленные тонкие прожилки вторичных минералов белого, серого и розового цвета.

П. п. тр. тонкие осколки закругляются по краям; плавится в белую эмаль, причем пламя окрашивается в красновато-желтый цвет. При накаливании становится мутным (теряет воду). В НСl при нагревании растворяется с трудом с выделением порошковатого кремнезема; раствор с хлористой платиной дает обильный осадок двойной хлористой соли цезия и платины.

Происхождение. Как гидротермальный минерал встречается в миаролитовых пустотах в граните и пегматитах. Парагенетически связан с литиевыми силикатами (петалитом, лепидолитом), литиевыми фосфатами (амблигонитом), кварцем и другими минералами.

В сплошных массах поллуцита наблюдаются многочисленные тончайшие белые прожилки каолиноподобных продуктов его разрушения.

Практическое значение. Поллуцит является важнейшим источником получения солей цезия, используемых для различных целей в лабораторной и аналитической практике. Очень важно применение цезия для светочувствительных автоматических электроаппаратов и для разрядных ламп. Благодаря цезиевым фотоэлементам была технически разрешена проблема передачи изображений на расстояние (телевидение) и пр.

Месторождения. Первоначально поллуцит был установлен в пустотах среди гранитов на о. Эльба (Италия). В значительных скоплениях он был обнаружен в районе лепидолитовых месторождений Карибиб (Юго-Западная Африка). Описан также в месторождениях Варутрёск (Швеция), Геброн (США) и других местах.

5.4 Группа нефелина

Сюда относятся еще более бедные кремнеземом алюмосиликаты типа R*[AlSiO₄], где R* = Li, Na, К. Кристаллизуются они в гексагональной сингонии. Na[AlSiO₄] и K[AlSiO₄] при высоких температурах образуют непрерывный ряд твердых растворов, Здесь рассмотрим один нефелин.

Нефелин - Na[AlSiO₄], или Na₂O*Al₂O₃*2SiO₂. Название происходит от греческого слова "нефели" - облако (при разложении в крепких кислотах дает облаковидный кремнезем). Нередко является породообразующим минералом в щелочных изверженных породах, богатых натрием.

Химический состав точно не отвечает формуле. SiO₂ всегда содержится в некотором избытке (до 3-10%); присутствует также К₂O (содержание молекулы K[AlSiO₄] колеблется в пределах от 5 до 20%). Кроме того, устанавливаются примеси СаО (до 0,5-7%), иногда Fe₂O₃, Cl и Н₂O.

Сингония гексагональная; дигексагонально-дипирамидальный в. с. Облик кристаллов призматический, короткостолбчатый (рис. 359) или толстотаблитчатый. Главное развитие имеют призма {1010} и пинакоид {0001}, а также грани дипирамиды {1011} и призмы {1120}. Простые по внешнему виду формы кристаллов нефелина в действительности нередко представляют двойниковые сростки (с неправильными границами), о чем свидетельствуют фигуры вытравления и штриховатость граней (рис. 359). Кристаллы встречаются редко, большей частью в пустотах среди пород. Агрегаты. Обычно распространен в виде неправильной формы вкрапленных в породу кристаллических зерен или в виде сплошных масс, часто очень крупнозернистых.

Рис. 359 Кристаллы нефелина

Цвет. Бесцветный, но чаще серовато-белый или серый с желтоватым, буроватым, красноватым, зеленоватым оттенком. Непрозрачные светлоокрашенные крупнокристаллические или сплошные разности часто называют элеолитом. Блеск на плоскостях кристаллов стеклянный, в изломе жирный. Nm = 1,532-1,547 и Nр = 1,529-1,542.

Твердость 5-6. Хрупок. Спайность практически отсутствует или наблюдается несовершенная спайность по {0001} и {1010}. Уд. вес 2,6.

Диагностические признаки. На глаз нефелин не всегда легко узнать. В щелочных, богатых натрием породах он характеризуется сероватой окраской с теми или иными оттенками и типичным жирным блеском. На выветрелых поверхностях легко узнается по небольшим матовым пленкам или корочкам, образующимся в углублениях в виде продуктов химического разрушения.

П. п. тр. плавится, иногда довольно легко, окрашивая пламя в желтый цвет. Кислотами разлагается.

Происхождение. Нефелин распространен почти исключительно в магматических, бедных кремнеземом щелочных горных породах: нефелиновых сиенитах и их пегматитах, фонолитах и др. Среди них иногда встречаются шлиры, почти сплошь состоящие из нефелина. В более богатых кремнеземом магматических дериватах он ассоциирует с альбитом, а при избытке SiO₂ уже не встречается.

В глубинных нефелиновых породах в парагенезисе с ним обычно можно встретить эгирин (щелочной пироксен), щелочные полевые шпаты (альбит, микроклин), иногда щелочную роговую обманку, нередко продукты гидротермального изменения нефелина-главным образом канкринит, содалит и цеолиты. Кроме того, характерно, особенно в пегматитах, присутствие минералов циркония и титана (циркон, сфен, ильменит и др.), а также апатита, биотита и ряда редких минералов.

При выветривании нефелин сравнительно легко разрушается и выщелачивается. Вначале он покрывается в виде пленок белыми остаточными продуктами химического разрушения, а в конце концов возникают кавернозные полости на поверхности глыб нефелинсодержащих пород.

Практическое значение. Сплошные нефелиновые массы и отходы обогатительных фабрик, состоящие (после извлечения апатита- или других полезных ископаемых) главным образом из нефелина, могут быть использованы в самых различных отраслях промышленности.

В небольших количествах нефелин используется в стекольном производстве без добавки щелочей для получения зеленых стекол. В керамической промышленности может служить заменителем полевого шпата. Вследствие относительно легкой разлагаемости в кислотах нефелиновые отходы обогатительных фабрик могут быть использованы для получения из них глинозема (содержание Аl₂O₃колеблется в пределах 31-34%), а также силикагеля, соды, ультрамарина и других продуктов.

Месторождения. Нефелиновые породы нередко слагают крупные массивы. На Ю. Урале большой известностью пользуется массив нефелиновых сиенитов (миаскитов) в Ильменских горах, к которым приурочены многочисленные копи различных редких минералов.

5.5 Группа содалита

Минералы группы содалита, кристаллизующиеся в кубической сингонии, по своему составу близки к минералам группы нефелина, но, в отличие от них, содержат в качестве дополнительных анионов Cl^1-, S^2-, [SO₄]^2-. В соответствии с этим в число катионов входят дополнительные катионы Na¹⁺ и Са²⁺.

Содалит - Na₈[AlSiO₄]₆Сl₂, или 3Na₂O*ЗАl₂O₃*6SiO₂*2NaCl. Название обусловлено содержанием в минерале натрия (сода); "литоc" по-гречески - камень. Как и другие минералы группы, за исключением лазурита, встречается в изверженных породах, богатых натрием и бедных кремнеземом.

Химический состав (в%): Na₂O 25,5, Аl₂O₃ 31,7, SiO₂ 37,1, Сl 7,3. В небольших количествах устанавливается также К₂O.

Силгония кубическая; гексаоктаэдрический в. с. Кристаллическая структура простая кубическая (рис. 360). Ионы Сl располагаются в углах и центрах куба, будучи окружены тетраэдрической группировкой ионов натрия. Облик кристаллов ромбо-додекаэдрический (рис. 361). Образованы гранями {110} и {100). Крайне редко наблюдаются другие формы. Двойники нередки по (111), т. е. двойниковой осью служит тройная ось. Агрегаты. Встречается также в зернистых массах.

Цвет. Бесцветный или серый с желтоватым или синеватым оттенком, реже синий. Блеск стеклянный, в изломе жирный. N = 1,483-1,490.

Рис. 360. Кристаллическая решетка содалита в проекции на грань куба вдоль с. Ионы Сl^1- (крупные шары) располагаются в вершинах квадрата на высоте 0 и в середине на высоте 1/2 с = 4,435 V. Малые шары - ионы Na¹⁺ (цифры при них указывают на относительную их высоту). В каркасе из тетраэдров алюмокислородные группы АlO₄ показаны значком Аl. Для наглядности те вершины тетраэдров, которые должны быть связаны с выше- и нижерасположенными ячейками, показаны обломанными

Рис. 361. Кристалл содалита

Твердость 5,5-6. Спайность по (110) средняя. Излом неровный. Уд. вес 2,13-2,29.

Диагностические признаки. От щелочных силикатов других групп отличается оптической изотропией. Однако от нозеана и гаюина отличить без химической реакции очень трудно. От темно-окрашенного флюорита отличается по легкой разлагаемости кислотами.

П. п. тр. сплавляется, вспучиваясь, в бесцветное стекло. В закрытой трубке прозрачные разности мутнеют. Растворяется в НСl, при выпаривании выделяет студенистый кремнезем. Если воздействовать на минерал HNO₃ и затем раствор медленно выпарить на предметном стекле, то образуются кристаллики NaCl. Можно проверить также с AgNO₃ наличие хлора.

Происхождение и Месторождения. Содалит является первичным минералом изверженных щелочных пород, по преимуществу эффузивных. Изредка встречается и в интрузивных породах, например в содалитовых сиенитах Зеравшана (Таджикская ССР), в мариупольских щелочных породах и пр. Обычно ассоциирует с нефелином, канкринитом, эвдиалитом и другими минералами. Иногда замещает нефелин и другие алюмосиликаты щелочей.

В Ильменских горах он наблюдался в нефелиновых пегматитах в виде небольших скоплений и прожилков синего цвета в ассоциации с канкринитом, иногда в виде включений в анальциме.

В зоне окисления, как и все другие богатые щелочами минералы, постепенно разлагается.

Нозеан - Na₈[AlSiO₄]₆ [SO₄]. Сингония кубическая. По свойствам чрезвычайно похож на содалит.