Вольфраматы и молибдаты

Среди вольфраматов (солей вольфрамовой кислоты H₂WО₄) и молибдатов (солей молибденовой кислоты Н₂МоО₄) имеются минералы-аналоги (например, шеелит CaWО₄ и повеллит СаМоО₄), поэтому удобно рассматривать оба подкласса совместно, тем более что они не богаты видами. Вольфраматы железа, марганца и кальция преимущественно образуются в гидротермальных условиях, тогда как молибдаты – в зонах окисления гидротермальных месторождений, содержащих в первичных рудах молибденит.

Фосфаты, арсенаты и ванадаты.

Этот класс минералов объединяет соли фосфорной, мышьяковой и, в меньшей степени, ванадиевой кислот и насчитывает свыше 300 минералов.

Наиболее многочисленны среди них фосфаты. В природе известно свыше 230 фосфатов, среди которых выделяют:

простые (с одним) и сложные (с двумя и более видообразующими катионами);

кислые (типа CaHPO₄ – монетит), средние и основные (с OH-группой), а также с другими дополнительными анионами – (F^-, Cl, O^2-, [AsO₄]^3-, [SiO₄]^3- и др.).

Из-за относительной сложности состава фосфатам более свойственны кристаллынизкой симметрии. Пространственное расположение катионов и дополнительных анионов, а также молекул воды определяет координационные, цепочечные, слоистые и каркасные мотивы в кристаллической структуре фосфатов.

Фосфаты иногда бесцветны, чаще интенсивно окрашены, например, для фосфатов алюминия и железа особенно характерен синий цвет различных оттенков. Многим фосфатам свойственна люминесценция.

Главные представители класса фосфатов:

апатит Ca₅(PО₄)₃(ОH,Cl,F); вивианит Fe₃(PО₄)₂^.8H₂О; бирюза СиА1₆(РО₄)₄(ОН)₈^.5Н₂О.

Апатит – наиболее распространен­ный минерал этого класса. Апатит может иметь как эндогенное, так и экзогенное происхо­ждение. Перечисление в фор­муле апатита гидроксильной группы, хлора и фтора означает, что в этом минерале возможно изоморфное замещение указанных анионов. Причём самым распространённым является фторапатит, т.е. апатит, в котором фтор преобладает над хлором и гидроксилом.

Вивианит, бесцветный в восстановительных условиях и ярко- синий после окисления минерал, имеет исключительно экзогенное происхождение. Встречается на болотах, поскольку образу­ется при недостатке кислорода и избытке органического вещества.

Бирюза, красивый голубой или зеленый поделочный камень, также имеет только экзогенное происхождение

В природе фосфаты иногда встречаются в виде фосфоритов. Фосфориты – осадочные морские образо­вания, близкие по составу к апатиту, содержащие примеси кварца, карбонатов, глауконита и глинистых частиц. Они обычно образуют радиально-лучистые и скрытокристаллические конкреции.

Почти для всех минералов рассматриваемого класса характерны землистые, колломорфные агрегаты, налеты, корки, плотные скрытокристаллические скопления.

Многие минералы этого класса выделяются яркой окраской, связанной с содержанием ионов-хромофоров. Уран содержащие имеют канареечно-желтый или изумрудно-зеленый цвет. Минералы, содержащие Cu, зеленые разных оттенков до зеленовато-голубого; Со – розовые до малиново-красного; Fе – бурые, желтые, синие; Mn – розовые.

Большинство фосфатов и их аналогов имеют низкую и среднюю твердость. Редко она доходит до 5.

Подавляющая часть минералов этого класса, включая все арсенаты и ванадаты, а также все водные соединения, являются минералами поверхностных процессов. Наиболее часто это зона окисления сульфидных месторождений, находящихся в странах с жарким, тропическим климатом. Значительные количества они образуют также в процессах осадконакопления (фосфори-ты, апатит, вивианит). Меньшее число минералов возникает в результате магматического или пегматитового процессов (апатит, мо-нацит). Апатит является минералом, возникающим практически во всех процессах минералообразования.

Яркая окраска некоторых уранил-фосфатов (урановые слюдки) используется в качестве поискового признака руд урана.

При значительных концентрациях фосфаты используются как руды редких земель, урана и других элементов, а также для получения фосфорных удобрений.

Бораты.

Бораты по составу являются солями ортоборной кислоты Н₃ВО₃.

Анион [ВО₃]³⁻ имеет вид плоского треугольника сравнительно малых размеров. Это благоприятствует образованию прочных кристаллических решёток с малыми катионами трехвалентных металлов Fe³⁺, Al³⁺, Mn³⁺ в сочетании с малыми двухвалентными катионами Mg²⁺, Fe²⁺, Mn²⁺. Для полиборатов весьма характерны ионы Mg²⁺ и более крупные – Ca²⁺, Na¹⁺.

Известно 85 природных боратов. Удельный вес в безводных боратах 2,6–3,4 г/см³ (редко больше). У водосодержащих боратов – меньше 2 г/см³. Твердость безводных по шкале Мооса 5–6, водных 2–4. Цвет: бесцветные, белые, серые, реже жёлтые или окрашенные в другие цвета.

Бораты слагают месторождения ряда генетических типов, главные из которых контактово-метасоматические, вулканогенно-осадочные и галогенные. Бораты встречаются в доломитах, в доломит-ангидритовых породах, в каменной соли и калийных солях. В галогенных горных породах нередко встречаются не только бораты, но и боросиликаты (данбурит).

Силикаты.

К классу силикатов относится наибольшее число минералов, вхо­дящих в состав земной коры. Третья часть известных минералов относится к классу силикатов и алюмо­силикатов. Силикаты вместе с кварцем составляют около 95 % земной коры. Эти минералы слагают большинство гор­ных пород. В табл. 3 представлено объемное содержание породообразующих силикатов в континентальной коре.

Таблица 3

Минерал	Содержание силикатов, %
Полевые шпаты Пироксены + амфиболы Кварц Слюды Оливин

Установлено, что во всех силикатах каждый ион кремния Si⁴⁺ находится в соединении с четырьмя ионами кислорода и может быть изображен формулой [SiO₄]^4-. Это соединение является основной структурной единицей силикатов и называется кремнекислородный тетраэдр. Кремнекислородный тетраэдр – группировка, состоящая из четырех больших ионов кислорода (ионный радиус 0,13 нм) и одного иона кремния (ионный радиус 0,04 нм). При этом цент­ры ионов кислорода образуют четыре вершины тетраэдра, а ион крем­ния занимает центр такого тетраэдра (рис. 21).

а б в

Рис. 41. Кремнекислородный тетраэдр:

а, б, в – разные способы изображения

Кремнекислородный тетраэдр обладает четырьмя свободными валентными связями, за счет которых происходит присоединение других кремнекислородных тетраэдров и ионов других химических элементов.

В основу классификации силикатов положен способ соединения тетраэдров.

Кремнекислородные тетраэдры могут быть обособлены один от другого или соединяться посредством общих кислородных ионов через вершины тетраэдров, создавая сложные комплексно-анионные радикалы. В зависимости от способов сочленения кремнекислородных тетраэдров силикаты разделяется на следующие группы:

- островные;

- кольцевые;

- цепочечные;

- ленточные;

- листовые;

- каркасные.

Если четырехвалентный кремний в центрах тетраэдров частично замещается трехвалентным алюминием или в не­которых случаях железом, то возникает одна свободная валентность и образуются алюмосиликаты.

Островные силикаты. В структуре силикатов этой группы кремнекислородные тетраэдры не имеют общих вершин, т.е. общих ионов кислорода, и удерживают­ся в решетке ионами других элементов. Эти силикаты обладают большой твердостью и довольно высокой плотностью. Самым распространенным минералом этой группы является оливин (Mg,Fe)₂SiO₄. Существует изоморфный ряд от минерала форстерита (Mg₂SiО₄) до минерала фаялита (Fe₂SiО₄), однако чаще встречается промежуточный минера­л оливин. Он характерен для ультраосновных и основных изверженных пород.

К более редким островным силикатам относятся топаз (Al₂SiО₄(F,ОH)₂) и циркон (ZrSiО₄). Последний минерал отличается крайне высокой устойчивостью к выветрива­нию, в результате чего в почти неизменном виде сохраняется в те­чение миллиардов лет; кроме того, часть циркония в нём изоморф­но замещена торием и ураном, что позволяет проводить датировку цирконов изотопными методами.

В метаморфических преимущественно и ре­же в изверженных породах встречаются гранаты. В этой группе минералов катионная часть компенсирует совокупный заряд трёх кремнекислородных тетраэдров (но не со­единённых вершинами). Общая формула граната Meⁿ₃Meⁿⁱ₂(SiО₄)₃.

Известно несколько разновидностей гра­натов, из которых самым распространенным является альмандин Fe₃Al₂[SiO₄]₃ темно-красного или буроватого цвета; реже встречается розовато-красный пироп Mg₃Al₂[SiO₄]₃ и оранжевый, коричневый спессартин Mn₃Al₂(SiО₄)₃.

Наиболее редкими являются зеленые разновидности граната:

гроссуляр Ca₃Al₂[SiO₄]_3;

андрадит Ca₃Fe₂(SiО₄)₃ (зеленовато-жёлтый),

уваровит Ca₃Cr₂(SiО₄)₃ (изумрудно-зелёный).

Близки по строению к островным силикатам и минералы, состоящие полностью или частично из сдвоенных кремнекислородных тетраэдров. Иногда их выделяют в отдельный класс, иногда же рассматрива­ют как подкласс островных силикатов.

Наиболее распространена в этом подклассе группа эпидота, важного компонента метаморфических по­род; базовая формула эпидотов Ca₂Al₃(SiО₄)(Si₂О₇)О(ОH), а отдельные минералы выделяются при изоморфном замещении алюминия железом, магнием или марганцем.

Кольцевые силикаты. Силикаты, структура которых образована из шести (значительно реже трёх или четырёх) кремнекислородных тетраэдров, соединенных в кольцо, называются кольце­выми (рис. 42). Представителем силикатов с кольцом из шести тетраэдров [Si₆O₁₈] является берилл Be₃Al₂[Si₆O₁₈], полупрозрачный и прозрачный минерал, образующий шестигранные призмати­ческие кристаллы. Из него добывается металл бериллий.

Зеленая разновидность берилла называется изумруд.

К этой же группе относится сложный бороалюмосиликат турмалин NaFe₃Al₆(ОH)₄(BО₃)₃Si₆О₁₈. Прозрачные разновидности турмалина используются как драгоценные камни. Не­которые разновидности турмалина применяются в радиотехнике.

Рис. 42. Структурное расположение кремнекислородных тетраэдров

в кольцевом силикате

Цепочечные силикаты. У минералов этой группы кремнекислородные тетраэдры соеди­нены в бесконечные цепочки, в формуле обозначаемые как Si₂О₆⁴" (рис. 43).

Рис. 43. Структурное расположение кремнекислородных тетраэдров

в цепочечных (а) и ленточных (б) силикатах

В группу этих силикатов входят железомагнезиальные силикаты семейства пироксенов, среди которых различают моноклинные (кальцийсодержащие) и ром­бические (бескальциевые).

Кальцийсодержащие пироксены образуют изоморфный ряд от геденбергита (CaFeSi₂О₆) до диопсида ( CaMgSi₂О₆). Один из самых распространённых промежуточных членов этого ряда – алюмосодержащий пироксен – авгит (Ca, Na) (Mg, Fe, Al) [(Si, Al)₂O₆], являющийся основным компонентом таких магматических пород, как базальт и габбро (рис. 44 а, б). В этом минерале осуществляется как изоморфное замещение магния на железо и алюминий в катионной группе, так и замещение кремния на алюминий в тетраэдрах. Авгит имеет кристаллы зелено­вато-черного цвета с восьмиугольным сечением и блестящими граня­ми.

Бескальциевые пироксены образуют изоморфный ряд от ферросилита Mg₂[Si₂O₆]₆ до энстатита Mg₂[Si₂O₆]₆. В этом изоморфном ряду выделяется следующие индивиду­альные минералы: энстатит (содержание Fe от суммы магния и же­леза 0–12 %), бронзит (Fe 12–30 %), гиперстен ( Fe 30–50 %), феррогиперстен (Fe 50–70 %), эулит (Fe 70–88 %) и ферросилит (Fe 88–100 %). Ферросилит встречается в природе редко, остальные же ми­нералы этого ряда распространены широко, входя в состав основ­ных и ультраосновных пород.

а б

Рис. 44. Авгит (а), кристаллы авгита (б)

Пироксены образуются в качестве первичных минералов из расплавов основного состава, весьма распространены в породах габбровой группы и в базальтах, реже встречаются в метаморфических породах, скарнах и в близких им типах пород. Их доля в составе земной коры достигает 6–8 %.

Ленточные силикаты. В ленточных силикатах бесконечные цепочки тетраэдров соедине­ны попарно, что отражается в формуле как блок Si₄On⁶~ (рис. 43 б). В некоторых пособиях они объединяются в один класс с цепочечными силикатами.

Наиболее распространенными представителями этих силикатов являются амфиболы, которые входят в состав магматических и мета­морфических горных пород. Амфиболы по цвету, облику кристаллов, твердости и плотности близки к пироксенам и визуально труд­но от них отличимые. Однако существуют различия в характере блеска, форме кристаллов и спайности. В отличие от пироксенов у большинства амфиболов шелковистый блеск, вытянутые столбчатые, часто игольча­тые кристаллы шестиугольного сечения, более совершенная спайность, плоскости которой пересекаются под углом 124°(56°), тогда как у пироксенов этот угол близок к прямому (87^о). Их химический состав непостоянен и сложен. Большинство амфиболов относит­ся к группе роговой обманки. К ней относится ряд важнейших породо­образующих минералов, имеющих переменный химический состав.

Роговая обманка – твердый раствор, в кристаллической структуре которого в различных пропорциях могут находиться атомы разных металлов: магния, железа, алюминия, марганца, титана; атомы кальция, натрия, калия; кремний может замещаться алюминием.
Состав роговой обманки может быть выражен формулой Ca₂Na(Mg, Fe)₄^.(Al, Fe)^.[(Si, Al)₄O₁₁]₂ [OH]_2.. Роговая обманка имеет светло-темно-зеленый и буровато-черный цвет. От авгита отличается волокнистостью и шелковистым блеском вытя­нутых столбчатых кристаллов. Кроме собственно роговой обманки, у амфиболов выделяется изоморфный ряд тремолита (Ca₂Mg₅(Si₄O₁₁)₂(OH)₂) – актинолита (Ca₂Fe₅(Si₄O₁₁)₂(OH)₂) и группа щелочных амфиболов (с повы-шен­ным содержанием натрия). Нетрудно заметить, что формулы акти­нолита и тремолита являются частными случаями формулы роговой обманки, поэтому этот изоморфный ряд многие исследователи тоже включают в группу роговой обманки.

Актинолит – лучистый амфибол светло-зеленого цвета встречается в горных породах метаморфического происхождения. Для него типична игольчатая форма кристаллов (рис. 45 а).

В зернистых известняках и доломите встречается тремолит (грамматит): длинные, линейковидные и лучистые агрегаты от белого до серого цвета (рис. 45 б).

а б

Рис. 45. Актинолит (а), тремолит (б)

Слоистые силикаты. У слоистых силикатов кремнекислородные тетраэдры образуют бесконечные слои. Это определяет мак­роскопический облик минералов: они обычно имеют пла­стинчатое или чешуйчатое строение. Для минералов этой группы характерна весьма совершенная спайность в одном направлении и небольшая твердость.

Характерной особенностью слоистых сили­катов является сочетание слоев, составленных кремнекислородными тетраэдрами с бесконечными же слоями, состоящими из октаэд­ров, в центре которых находится алюминий, магний или железо, а в вершинах – гидроксильные группы (рис. 46).

Рис. 46. Схематическое изображение алюминиевого октаэдра

Простейшая для слоистых силикатов структура отмечается для каолинита Al₄(OH)₈(Si₄О₁₀) и его магнезиального аналога серпен­тина (змеевика) Mg₆(OH)₈(Si₄O₁₀) (рис. 47 а, б).

а б

Рис. 47. Схематическое строение кристаллической решётки слоистых силикатов структуры 1:1 (проекция перпендикулярна бесконечному слою):

а – каолинит, б – серпентин

На один тетраэдрический слой приходится один октаэдрический; в этом случае говорят о структуре 1:1. В случае каолинита и серпентина заряд тетраэдров полностью компенсируется зарядом октаэдров.

Изоморфного ряда серпентин и каолинит не образуют. Однако у серпентина отмечается изо­морфное замещение магния железом. Серпентин образует различные формы: массивная (лизардит), листоватая (антигорит) и волокнистая (хризотил, серпентин-асбест). Кроме того, встречается серпентин с высоким содержанием никеля (гар­ниерит). Горная порода, состоящая из минерала серпентина Mg₃(OH)₄[(Si₂O₅)] называется серпентинитом или змеевиком – по зеленой пятнистой окраске. Волокнистая разновидность серпенти-на – асбест. Серпентинит возникает в результате метаморфического изменения магматических, в основном оливиновых пород. Асбест используют для изготовления огнеупорных тканей. Каолинит Al₂(OH)₄[(Si₂O₅)] формируется при химическом выветри­вании алюмосиликатов магматических пород на поверхности Земли. Он входит в состав многих глин. Землистые рыхлые массы каолинита называются каолином. Употребляется в строительном деле, керами­ческом производстве, бумажной промышленности и как огнеупорный материал.

У слоистых силикатов, содержащих в октаэдрических позициях двухвалентные катионы (Mg²⁺, Fe²⁺), все октаэдрические позиции заполнены, а у содержащих трёхвалентные катионы (Al¹⁺, Fe¹⁺) – только две из трёх, а каждый третий октаэдр пустой. Поэтому минералы с желе­зисто-магнезиальным октаэдрическим слоем называют триоктаэдрическими (три из трёх октаэдров заполнены), а с алюминиевым – диоктаэдрическими (два из трёх октаэдров заполнены).

Более сложное строение имеют минералы со структурой 2:1. Такая структура характерна для пирофиллита (Al₂(OH)₂(Si₄O₁₀) и талька (Mg₃(OH)₂(Si₄O1₁₀). Схематически она представлена на рис. 48 а, б.

а б

Рис. 48. Схематическое строение кристаллической решётки слоистых силикатов структуры 2:1 (проекция перпендикулярна бесконечному слою):

а – пирофиллит, б – тальк

Такое же строение имеют слюды: мусковит KAl₂[AlSi₃O₁₀] (OH)₂ и биотит K(Mg, Fe)₃[Si₃AlO₁₀] (OH, P)₂. Слюды отличаются от пирофиллита и талька тем, что в их тетра­эдрах часть четырёхвалентного кремния замещена на трёхвалент­ный алюминий. В результате на слое образуется отрицательный заряд, который компенсируется калием, закреплённым между слоями слюды. Поскольку калий имеет высокую поляризующую способность, слои слюды скреплены достаточно прочно.

Тальк – магнезиальный листовой силикат (рис. 49). Плотная разновидность талька называется жировиком, а горная порода, состоящая из талька, – горшечным камнем или талькитом. Образуется этот минерал в верхних частях земной коры в результате действия воды и углекислоты на ультраосновные и основные породы, богатые магнием (перидотиты, амфиболиты и др.). Тальк применяется в бу­мажной, резиновой, парфюмерной, фармацевтической, кожевенной и фарфоровой промышленности.

Рис. 49. Тальк

Слюды – листовые алюмосиликаты, входящие в состав многих магматических и метаморфических пород. Общее количество слюд в породах земной коры ≈ 4. Мусковит и биотит относятся к важнейшим породообразующим минералам. Мусковит KAl₂[AlSi₃O₁₀] (OH)₂ – бесцветная или слабо окрашенная желтоватая, зеленоватая проз­рачная калиевая слюда. Применяется как изоляционный материал, а его порошок (скрап) служит для изготовления огнестойких строи­тельных материалов, бумаг, красок, автомобильных шин.

Биотит K(Mg, Fe)₃[Si₃AlO₁₀] (OH, P)₂ – магнезиально-железистая слюда зеленовато или коричнево-черного цвета.

Бурая магне­зиальная слюда, похожая на биотит, но не ломкая, называется флогопитом. Она широко используется в электротехнике.

Также к слоистым силикатам со структурой 2:1 относятся минералы группы гидрослюд (сходны со слюдами, но калий замещён на ион Н₃О⁺), вермикулитов (Mg⁺², Fe⁺², Fe⁺³)₃ [(AlSi)₄O₁₀]·(OH)₂·4H₂O (рис. 49) и смектитов ((Mg₃,Al₂)(Si₄O₁₀)(OH)₂ ^.nH₂O). Отличие минералов этих групп от слюд заключается в том, что у них кремний в меньшей степени за­мещён на алюминий в тетраэдрических позициях, и заряд на слое также меньше: уменьшение заряда на слое идёт в ряду слюды-гидрослюды-вермикулиты-смектиты. Уже гидрослюды не спо­собны удерживать калий между слоями и гораздо менее прочны, чем слюды. У вермикулитов связь между слоями ещё более ослабе­вает, и межплоскостное расстояние равно не 1,0 нм, как у слюд и гидрослюд, а 1,4 нм. При нагревании вермикулиты сжимаются до 1,0 нм. В смектитах связь между слоями ещё слабее: при нагрева­нии они сжимаются с 1,4 до 1,0 нм, а при насыщении водой или внедрении органических молекул межплоскостное расстояние уве­личивается до 1,8 нм.

Рис.49. Вермикулит

Каждая из перечисленных групп включает множество индивиду­альных минералов благодаря значительному изоморфному замещению в октаэдрических позициях. Например, в группе смектитов выделяется монтмориллонит (содержащий преимущественно алюминий и маг­ний), бейделлит (содержащий преимущественно алюминий), нонтронит (содержащий Fe³⁺) и др.

Распространенной группой минералов экзогенного и метаморфического происхождения являются хлориты (рис. 50). Они имеют структуру 2:2, то есть в них присутствует дополнительный слой октаэдров.

Рис. 50. Хлорит

Хлориты – водные алюмосиликаты магния и железа. Название этим минералам дано по своеобразному зеленому цвету ("хлорос" – зеленый). Минералы данной группы представляют собой изоморфный ряд соединений состава Mg₅(OH)₈[Si₄O₁₀] и Mg₄Al₂(OH)₈[Al₂Si₂O₁₀], в которых Мg²⁺ и Al³⁺ могут замещаться соответотвенно Fe²⁺ и Fe³⁺. Благодаря силь­но развитому изоморфному замещению в тетраэдрах и октаэдрах эта группа крайне разнообразна по химическому составу: в ней вы­деляется около двух десятков индивидуальных минералов. Хлориты развиты в основном в метаморфических породах, в которых они формируются за счет магнезиально-железистых силикатов. Некоторые из хлоритов со­держат до 36 % железа и используются как железные руды (шамозит).

Глауконит K(Fe³⁺, Al, Fe²⁺, Mg)_2-3(OH)₂[AlSi₃O₁₀]_n H₂O относится к группе гидрослюд. Химический состав глауконита очень изменчивый. Он образуется в неглубоких морских бассейнах и широко распространен в песках, глинах, опоках, извест­няках и других осадочных породах, где встречается в виде скрытокристаллических зернышек округлой формы. Используется как калий­ное удобрение в сельском хозяйстве и для смягчения жесткости во­ды.

К слоистым силикатам относят обычно и аморфные минералы ал­лофон и имоголит, имеющие условную формулу mА₁₂О₃nSiO₂^.pH₂О и непостоянный состав. Аллофан имеет форму крохотных (размером около 5 нм) шариков, а имоголит – волокон длиной до 100 нм. Строго говоря, эти минералы должны выделяться в отдельный класс, поскольку не имеют кристал­лической структуры, как слоистые силикаты, однако близки к ним по химическому составу и некоторым структурным особенностям. Алло­фан полностью аморфен, а имоголит имеет зачатки структуры, напо­мина-ющей структуру каолинита. Впервые они были обнаружены как продукт изменения вулканических пеплов. Слоистые силикаты практически всегда присутствуют в значительных количествах в почвах и во многом определяют их химические свойства.

Каркасные силикаты.Минералы этого подкласса являются самыми распространёнными, составляя 65 % от массы земной коры. В их кристаллической решетке кремнекислородные тетраэдры соединены в единый каркас. Структур­ная ячейка каркасных силикатов имеет формулу Si₄О₈. Эта формула соответствует и кварцу; именно поэтому его ино­гда причисляют к каркасным силикатам. Заряд такой элементарной ячейки равен нулю, однако во всех каркасных силикатах часть кремния замещена на алюминий, благодаря чему образуется заряд, компенси­руемый другими катионами. Главными представителями этой группы являются полевые шпаты. Для них характерны довольно высокая твердость (5–6), светлая окраска и плотность 2,5–2,7 г/см³. Полевые шпаты подразделяют на группу калъциево-натриевых полевых шпатов, или плагиоклазов, и на группу калий-натриевых, или просто калиевых КПШ – (щелочные полевые шпаты).

Плагиоклазы представляют из себя изоморфный ряд от чисто натриевой разности – альбита Na[AlS₃O₈] до чисто кальциевой анортита Ca[Al₂Si₂O₈]. В изоморфном ряду выделяется шесть минералов по относительному содержанию альбитовой и анортитовой составляющих. Минерал, содержащий от 0 до 10 % анортита, называется альбит, от 10 до 30 % – олигоклаз, от 30 до 50 % – андезин, от 50 до 70 % – лабрадор, от 70 до 90 % – битовнит, а от 90 до 100 % – анортит. Так как натриевые разности содержат кремния больше, чем кальциевые то, по аналогии с горными породами, альбит и олигоклаз называют кислыми плагиоклазами, андезин и лабрадор – средними, а битовнит и анортит – основными. По внешнему виду все разновидности плагиоклазов очень сходны друг с другом за исключением лабрадора, для которого характерна иризация (синие и зеленые переливы на плоскостях спайности). От калиевых полевых шпатов плагиоклазы отличаются белой, голубоватой или зеленовато-серой окраской, тонкой параллельной штриховкой на плоскостях спайности; последние образуют угол 67° (отсюда название: греч. "плагиоклаз" – косоколющийся).

Калиевые полевые шпаты имеют более постоянный химический со­став. В них возможно только некоторое замещение калия на натрий. Калиевые полевые шпаты, имеющие формулу K(AlSi₃О₈), в зависимости от незначительных колебаний в строении кристаллической решетки, назы­ваются микроклин или ортоклаз. Эти минералы имеют желтовато-розовую и мясо-красную окраску. Ортоклаз образует прямоугольные сколы по спайности в двух нап­равлениях. С этим свойством связано и название минерала – от греческого "ортоклаз" – прямоколющийся. Калиевый полевой шпат, имеющий формулу (Na,K)(AlSi₃О₈) называется анортоклазом.

Помимо полевых шпатов к подклассу каркасных силикатов от­носят группу фелъдшпатоидов (т. е. похожих на полевые шпаты). Фельдшпатоиды по химическому составу сходны с полевыми шпа­тами, но беднее их кремнекислотой. Они как бы замещают полевые шпаты в некоторых магматических породах, бедных кремнекислотой, но богатых щелочами, и поэтому играют существенную роль в составе щелочных пород. Альбиту (натриевому полевому шпату) соответствует фельдшпатоид нефелин KNa₃[AlSiO₄] по характерному жирному блеску называемый также элеолитом (масляным камнем). Он входит в состав бескварцевых щелочных магматических пород – нефелиновых сиенитов – и применяется в стекольной, керамической и химичес­кой промышленностях, а также для производства алюминия.

Преимущественно калиевый фельдшпатоид называется лейцитом[AlSi₂O₆] или К₂O^.Al₂O₃^.4SiO₂. Название происходит от греческого слова "лейкос" – светлый. Лейцит - породообразующий минерал в некоторых богатых щелочами и относительно бедных кремнеземом эффузивных породах (лейцитовых базальтах, фонолитах, трахитах и др.). Каркасные силикаты используют преимущественно как строи­тельные материалы, сырьё для изготовления эмалей и керамики; некоторые полевые шпаты используются как поделочные и декора­тивные камни. На рис. 51 представлены наиболее распространенные каркасные силикаты.

а б

в г

Рис. 51. Альбит (а), лабрадор (б), ортоклаз (в), нефелин (г)

Задание 2. Определение главных породообразующих и рудных минералов.

Существует много специальных методов определения минералов, применяемых в минералогии: кристаллографический, рентгенометрический, химический, микроскопический и др. В данном курсе для диагностики минералов используется макроскопический метод. Этот метод, обычно применяемый и в полевых условиях, основан на изучении внешних физических свойств минералов, видимых невооруженным глазом, а также форм их нахождения в природе.