Основные типы связи кремнекислородных радикалов: 1 - изолированные тетраэдры 4- с октаэдрами Mg, Fe, Ca; 2 - группы 6- из двух тетраэдов; 3 - шестерные кольца 6- ; 4 - цепочки 2- ; 5 - ленты 6- ; 6 - слои из шестерных колец 4- .

Силикаты природные (от лат. silex - кремень), - класс наиболее распространённых минералов; природные химические соединения с комплексным кремнекислородным радикалом. Силикаты слагают более 75% земной коры (а вместе с кварцем около 87%) и более 95% изверженных горных пород. С. включают более 500 минеральных видов , в том числе важнейшие породообразующие - полевые шпаты , пироксены , амфиболы , слюды и др.

Современная классификация

Структура силикатов

По характеру сочетания кремнекислородных тетраэдров выделяется 5 подклассов силикатов: островные, кольцевые, цепочечные, слоистые, каркасные.
Островные силикаты . Сюда относятся С. с изолированными тетраэдрами -4 - ортосиликаты, связанные посредством расположенных между ними октаэдрических катионов, или с изолированными парами тетраэдров 6- - диортосиликаты, которые возникли в результате соединения двух кремнекислородных тетраэдров.
К ортосиликатам относятся группы оливина (MgFe) 2 , циркона Zr , гранатов , фенакита Be 2 и др. (без воды и добавочных анионов), топаза Al 2 F 2 , андалузита Al 2 O, титанита CaTi O и др. (с добавочными анионами F - , O 2- , OH -); к диортосиликатам - группы бертрандита Be 4 O (OH) и др.; к ортодиортосиликатам относятся группы везувиана Ca 19 Mg 3 Al 10 4 × 10 O 2 (OH) 6 , эпидота Са, Ce, Fe 3+ , Fe 2+ , Al 2 × O× (OH) и др.
Кольцевые силикаты . характеризуются кольцевой структурой, в которой группы 4- не изолированы, а соединяются общими ионами кислорода в кольца. При этом различают кольца двух типов - простые и двойные («двухэтажные»). К первым относятся кольца типа 6- - группа волластонита Ca 3 , типа 8- - группа тарамеллита Ba 2 Fe 2 (OH) 2 , типа 12- - группы берилла Be 3 Al 2 , кордиерита Mg 2 Al 3 и др.; типа 12- - группа мьюкрита Ba 10 CaMnTi 2 × (Cl, OH, O) 12 × 4H 2 O. Ко вторым относятся кольца типа 12- - группа эканита Ca 2 Th , и типа 12- - группа миларита KCa 2 Be 2 AI .
Цепочечные силикаты. Простейшие и наиболее распространённые из них представлены непрерывными цепочками кремнекислородных тетраэдров, соединённых вершинами, типа 2- или сдвоенными цепочками-лентами типа 6- . К ним принадлежат группы пироксенов , амфиболов , рамзаита Na 2 O 3 и др.
Слоистые силикаты характеризуются непрерывными в двух направлениях слоями кремнекислородных тетраэдров, образующими бесконечные двухмерные радикалы, которые в зависимости от пространственного положения кремнекислородных тетраэдров в слое имеют различную формулу; для слоя, состоящего из шестерных колец, характерен радикал типа 4- ; при этом в шестерном кольце тетраэдров слоя каждый из шести атомов кремния принадлежит трём таким кольцам, т. е. по два кремния на каждое кольцо. К этому подклассу относятся слюды группы мусковита и биотита K (Mg, Fe 2- 3)× (OH, F) 2 , группы пирофиллита Al 2 (OH) 2 и талька Mg 3 × (OH) 2 , каолинита Al 4 (OH) 8 и серпентина Mg 6 (OH) 8 , галлуазита Al 4 (H 2 O) 4 (OH) 8 , хлоритов ; к слоистым относится гадолинит FeY 2 × ; к титаносиликатам - астрофиллит (К, Na) 3 (Mn, Fe) 7 2 × 3H 2 O и др.
Каркасные силикаты . характеризуются трёхмерным бесконечным каркасом кремнекислородных тетраэдров типа 4- , соединённых всеми четырьмя вершинами друг с другом так, что каждый атом кислорода одновременно принадлежит только двум таким тетраэдрам; общая формула m- . К ним относятся минералы группы полевых шпатов Na - K - Ca , нефелина KNa 3 , петалита Li , данбурита Ca 3 Cl, гельвина Mn 4 3 S (см. Содалита группа ) и др.

В структурах С. установлено значительное число различных типов цепочек, лент, сеток и каркасов из тетраэдров.

Катионы , входящие в состав С., разделяются прежде всего на 2 группы: малые катионы - Mg 2+ , Al 3+ , Fe 2+ , Mn 2+ и др., частично Ca 2+ , имеющие обычно октаэдрическую координацию (содержащие их соединения составляют первую главу кристаллохимии С., по Н. В. Белову, 1961), и крупные катионы - К + , Na + , Ca 2+ , Ba 2+ , Sr 2+ , редкоземельных элементов , образующие соответственно более крупные координационные полиэдры: 8-, 9-, 12-вершинники, ребра которых соизмеримы уже с размерами не одиночных 4- тетраэдров, а групп 6- (с этими соединениями связана вторая глава кристаллохимии С.).

Для С. характерен изоморфизм , проявляющийся особенно широко среди катионов; вследствие этого в С. распространены ряды твёрдых растворов (непрерывные или со значительными пределами замещений), а также изоморфные примеси . Поэтому даже развёрнутые формулы С., учитывающие основные изоморфные замещения, всё же являются неполными вследствие большой сложности состава реальных С. Распределение изоморфных катионов в структуре С. зависит от температуры и устанавливается рентгенографически или по мёссбауэровским и инфракрасным спектрам. Это свойство позволяет использовать С. в качестве геотермометра.

В составе С. отмечается разнообразие форм вхождения в их структуру водорода - в виде гидроксильных групп , кристаллизационной и цеолитной воды, межслоевой адсорбированной воды и др., изучаемых с помощью ядерного магнитного резонанса (ЯМР), термического анализа, инфракрасной спектроскопии. Во всех подклассах С. выделяются группы с добавочными анионами (O 2- , F - , CI - , OH - , S 2-) и радикалами (SO 4 2- , CO 3 2- и др.).

Дальнейшие усложнения в строении С. связаны с явлениями упорядочения (особенно Al - Si в алюмосиликатах и Mg - Fe в оливинах, пироксенах, амфиболах), политипии и смешаннослойных прорастаний (в слоистых С.), полиморфных превращений (например, андалузит - дистен - силлиманит), распада твёрдых растворов, образования электронно-дырочных центров (см. Дефекты в кристаллах ).

Большинство С. в связи с их сложным строением имеет низкую симметрию : около 45% кристаллизуется в моноклинной, 20% имеют ромбическую симметрию, 9% - триклинную, 7% - тетрагональную, 10% - тригональную и гексагональную и 9% - кубическую.

Весьма характерно двойникование (двойники роста, механических и фазовых превращений).

Общие свойства

Свойства силикатов определяются прежде всего типом кремнекислородного тетраэдра: спайность (несовершенная в островных и кольцевых С., совершенная и зависящая от ориентировки кремнекислородных группировок в цепочечных, слоистых, каркасных С.); твёрдость обычно 5,5-7, кроме слоистых С., в которых она понижается до 2-1; плотность около 2500-3500 кг/м 3 . Цвет большинства С. определяется ионами железа (Fe 2+ - зелёный, Fe 3+ - бурый, красный, жёлтый, Fe 2+ и Fe 3+ - синий и др.), в отдельных группах - ионами Ti 3+ , V 4+ , Cr 3+ , Mn 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , Cu 2+ и их сочетаниями с ионами железа и др.; в некоторых минералах - электронно-дырочными центрами. В ряде случаев окраска связана с микровключениями окрашенных минералов.

Большое значение для точной диагностики С. имеют их оптические свойства - преломление, оптическая ориентировка и др., измеряемые с помощью столика Федорова , иммерсионного метода и др.
) с учётом данных детально изученных диаграмм состояний силикатных систем. При выветривании происходит разрушение большинства С. с образованием осадочных горных пород, с выщелачиванием основных соединений, освобождением кремнезёма , возникновением за счёт алюмосиликатов водных силикатов алюминия, образованием глинистых минералов, нонтронита, гарниерита и др., а также окислов железа, карбонатов и др.
Силикаты (плагиоклазы, оливин, пироксены и др.) являются также главными минералами лунных пород, входят в состав метеоритов . Полагают, что оливин и плотная модификация шпинели составляют почти полностью мантию Земли.
Применение С. определяется тем, что многие из них являются важнейшими среди полезных ископаемых. Существенное значение имеют силикатные минералы, составляющие литиевые, бериллиевые руды, руды рассеянных элементов, силикатные никелевые руды. Месторождения нефелина поставляют комплексное сырьё для получения алюминия, поташа, соды. Большую долю составляют С. в нерудных полезных ископаемых (полевые шпаты, слюды, асбест, тальк, цеолиты, гранаты, бентонитовые и огнеупорные глины), в драгоценных и поделочных камнях (изумруд, аквамарин, топаз, хризолит, турмалин и др.).
Исследование С. как главнейших минералов Земли и Луны , содержащих многие ценные элементы в качестве основных компонентов или примесей, составляет важное направление современной минералогии, тесно связанное с геохимией, литологией, геофизикой и исследованием вещественного состава месторождений полезных ископаемых.

Литература

Белов Н. В., Кристаллохимия силикатов с крупными катионами, М., 1961
Дир У.А., Хауи Р.А., 3усман Дж. Породообразующие минералы (пер. с англ.), т. 1-4, М., 1965, с.66
Минералы. Справочник, т. 3, в. 1, М., 1972
Поваренных А. С. Кристаллохимическая классификация минеральных видов. К., 1966
Пущаровский Д.Ю. Структурная минералогия силикатов и их синтетических аналогов. М., 1986
Смолеговский А.М. Развитие представлений о структуре силикатов. М., 1979
Соболев B. С. Введение в минералогию силикатов, Львов, 1949
Коржинский Д. С. Теоретические основы анализа парагенезисов минералов. М., 1973
Марфунин А. С. Введение в физику минералов. М., 1974
Эйтель В. Физическая химия силикатов, (пер. с англ.), М., 1962

К силикатам относятся соли различных кислот кремния. Это наиболее многочисленный класс минералов. На долю силикатов приходится 1/3 всех известных минералов. По подсчетам В. И. Вернадского, земная кора до глубины приблизительно 16 км от земной поверхности на 85% состоит из силикатов, являясь по сути кремнекислородной оболочкой. Этот факт в значительной степени объясняется тем, что содержат , на долю которого приходится 27,59% всей массы земной коры. В природных условиях образует три устойчивых изотопа Si 28 , Si 29 и Si 30 с таким соотношением: Si 28 -92,27%, Si 29 -4,68%, Si 30 -3,05%. Для познания процессов минералообразования важным является соотношение Si 28: Si 30 , изучение которого показывает, что Si 80 концентрируется в образованиях, возникающих при пониженных температурах.

Имеют большое значение не только благодаря широкому распространению, но и потому, что многие из них являются полезными ископаемыми. входят как преобладающая составная часть почти во все магматические и метаморфические породы. Они играют значительную роль также в осадочных породах. Если состав большинства рассмотренных выше минералов изображается довольно простыми стехиометрическими формулами, состав силикатов, как правило, трудно укладывается в обычные формулы. Объясняется это тем, что силикаты, несмотря на разнообразие и отличие их свойств, состоят из немногих элементов.Кроме того, анализ и синтез силикатов достаточно затруднен, поскольку состав этих минералов претерпевает изменения.

Поэтому для силикатов многие теоретические построения являются в значительной мере гипотетическими. Экспериментальными исследованиями силикатов особенно много занимались С. Тугутт,С. Вейберг, И. Морозевич и др. Раньше формулы силикатов писались в виде окислов. По отношению количества атомов кислорода, связанных с кремнием, к количеству атомов кислорода в основаниях в соответствующих солях выделялись такие группы силикатов:

1. Моносиликаты, например SiО 2 2MgO - (указанное отношение равно 1).

2. Дисиликаты, например SiО 2 MgO- энстатит (отношение равно 2).

3. Трисиликаты, в частности 6SiО 2 NaO Al 2 О 3 - альбит (отношение равно 3).

4. Субсиликаты (отношение меньше 1).

Многие силикаты имеют в своем составе и его аналоги (Fe, Сr и др.). В связи с ролью, отводящейся разными исследователями алюминию и его аналогам в минералогии силикатов определились два направления: алюмоосновное и алюмокислотное. Согласно алюмоосновному направлению, главным представителем которого был П. Грот, и его аналоги считаются элементами оснований, способных замещать разных кремниевых кислот.

Химическая структура комплексного ангидрида, лежащего в основе многих алюмосиликатов и названного В.И. Вернадским каолинитовым ядром.

Кольцевое строение каолинитового ядра свидетельствует о его устойчивости в природных и лабораторных условиях. Из структуры ядра видно, что связь между атомами Si и Аl осуществляется не непосредственно, а через атомы кислорода. Тетраэдрическое строение комплексного ангидрида, установленное рентгенометрически, натолкнуло В. И. Вернадского придать Аl четвертую , что соответствует современной четверной координации Аl. Два атома кислорода в формуле каолинита присоединены к кремнию двойной связью. Из органической химии известно, что соединения с такими двойными связями способны сравнительно легко давать продукты присоединения. Например, для каолинита:

Поскольку и в полученной алюмокремниевой кислоте существуют такие же двойные связи, как и у каолинита, процесс присоединения может повторяться. Теоретически можно допустить существование ряда алюмокремниевых кислот, причем некоторые из них существуют в природе или в свободном состоянии, или в виде солей.

Кислоты

H2Al 2 Si20 8 H 8 0 -

Н 2 Аl 2 Si 4 O l2 -

H 2 Al 2 Si 6 0 16 х6H 2 0 -термьерит

Соли

(Н, K)2Al 2 Si 2 0 8 -

K 2 Al 2 Si 4 0 12 -лейцит

K2Al2Si 6 0 I6 - ортоклаз

Присоединение в местах двойных связей вызывает возникновение так называемых боковых цепочек каолинитового ядра. При этом могут присоединяться не только новые количества SiO 2 , но и другие компоненты (СаО, CaSiO 3 , Na 2 SO 4). Примером может быть - CaAl 2 Si 2 O 8 CaSiO 3 H 2 O.

Большой заслугой В. И. Вернадского является утверждение за алюминием в природных условиях такой же роли, как и за кремнием. На близость свойств этих элементов обращал внимание еще Д. И. Менделеев. Алюмокис-лотная теория в современном трактовании позволяет объяснить таких минералов, как альбит и анортит. Известно еще со времен Г. Чермака, что известково-натриевые , или плагиоклазы, представляют собой изоморфный ряд с крайними членами альбитом - Na и анортитом - Ca, которые могут смешиваться друг с другом во всех пропорциях. Из приведенных формул видно, что пятивалентная группа NaSi в первой формуле замещена пятивалентной группой СаАl в другой. Таким образом, Са анортита играет ту же роль, что и альбита, а Аl анортита - роль Si альбита.

Рис. Кремнекислородный тетраэдр

С точки зрения алюмоосновной теории эти два минерала входят в разные группы. Альбит является солью первой трикремниевой кислоты - H 4 Si 3 O 8 , а анортит - диортокремниевой кислоты - H 6 Si 2 O 7 .

Несмотря на целый ряд положительных сторон алюмокислотной теории, она, как и алюмоосновная, оказывается в затруднении при решении вопроса о химическом характере силикатов, содержащих в своем составе воду. Это наглядно видно из примера с серпентином. Химические анализы этого минерала обнаруживают такой его состав: 3MgOx 2SiO 2 x2H 2 O. Не зная, какой характер имеет в минерале , формулу серпентина можно писать: H 4 Mg 3 Si 2 O 9 (кислая соль ортокремниевой кислоты) H 2 Mg 3 Si 2 O 8 Н 2 O (кислый ортосиликат Mg, содержащий кристаллогидрат-ную воду), Mg 3 Si 2 0 7 -2Н 2 О (соль диортокремниевой кислоты) или, как принято теперь, Mg 6 (OH) 8 (основная соль диметакремниевой кислоты). В результате для многих минералов было предложено более десяти конституционных формул, построенных на основании второстепенных фактов.

Появление в 1912 г. рентгеноструктурного метода позволило разрешить основной вопрос химической конституции силикатов. Рентгеноструктурный анализ показал, что в кристаллической решетке минералов нет молекул, а имеются связанные между собой атомы или ионы. В. Л. Брэггом и Е. Шибольдом (1937) было доказано, что основой структуры силикатов является кремнекислородный тетраэдр. В центре его находится атом Si, а в вершинах - атомы кислорода (рис. 188). Расстояние Si - О равно в среднем 1,62-1,66 А, расстояние О - О - 2,65 А. У разных минералов эти расстояния несколько варьируют. Исследования В. Л. Брэгга и Е. Ши-больда заложили основы кристаллохимии силикатов и подтвердили основную идею учения о силикатах В. И. Вернадского об одинаковой роли в них алюминия и кремния. По выражению Е. Шибольда, эта одинаковая роль Si и Аl, «предугаданная с гениальной интуицией» В. И. Вернадским, не только подтвердилась, но лежит в основе современной кристаллохимии силикатов.

Исследования В. Л. Брэгга и Е. Шибольда относятся к силикатам с малыми катионами: Mg, Al(Fe, Ti), которые находятся в октаэдрическом окружении ионами кислорода и связывают тетраэдры в общую структуру минералов. Эти исследования Н. В. Белов выделяет как первую главу кристаллохимии силикатов. В первой главе за основную кремнекислородную единицу принимается радикал , соотношение которого с малыми катионами определяется «соизмеримостью» ребра Si-тетраэдра (2,55-2,75 А) с ребром Mg, Al октаэдра (2,7-2,9 А). Указанная соизмеримость показала, что силикаты представляют собой плотнейшую (главным образом кубическую) упаковку из атомов O(OН, F), в которой октаэдрические пустоты заселены катионами Mg, Al(Fe, Ti), а тетраэдры - атомами Si(Al).

Вторая глава кристаллохимии силикатов, созданная Н. В. Беловым, связана с крупными катионами, главным образом Са, Na и TR. В октаэдрах они имеют ребра 3,7-3,8 А, т. е. несоизмеримые с ребром одиночного

Si-тетраэдра (2,55-2,75 А) и основной единицей во второй главе крисф. химии силикатов, соответствующей крупным катионам, оказывается [ S 12 O 7 ] здесь сумма продолжающих друг друга высот двух Si-тетраэдров соста вляет ~4,0 А, т.е. является соизмеримой с ребром Са, Na, TR-октаэдра

В процессе конденсации (обобществления некоторых ионов О) возникают двухэтажные кольца, пироксеноидные цепочки, ксонотлитовые ленты и восьмимерные кольца в листоватых силикатах.

Важнейшей особенностью силикатов является тенденция кремнекислородных тетраэдров к ассоциации в группы (рис. 5) и, что особенно важно;

Рис.5 Типы отдельных групп кремнекислородных тетраэдров (в двух изображениях):

а - одиночный изолированный тетраэдр 4 -, б - группа из двух тетраэдров 6 -, свя занных общей вершиной, в - группа из трех тетраэдров, связанных в кольцо 6- , г - группа из четырех тетраэдров, связанных в кольцо 8 -, д - группа из шести тетраэдров, связанных в кольцо в бесконечные кремнекислородные построения (цепочки, ленты, слои, каркасы), стехиометрические формулы которых и отвечают разным кремне-кислородным радикалам. На основании изложенных исследований среди силикатов можно выделить такие структурные типы.

1. Отдельные группы SiO 4 . Каждый атом кремния в этой структуре окружен четырьмя атомами кислорода, размещенными в вершинах правильного тетраэдра. Атомы кислорода здесь не связаны с каким-либо другим атомом кремния и по своему значению одинаковы. Каждый из них имеет свободную отрицательную , равную единице, которая должна быть уравновешена металлическими катионами. Такие структуры характерны для так называемых ортосиликатов (группы оливина, хондродита, фенакита).

4. Кремнекислородные листы. Кремнекислородные листы образуются при соединении трех вершин каждого тетраэдра с окружающими тетраэдрами. Ионами кислорода, находящимися в вершинах шестиугольников и имеющих свободную , отдельные листы через ионы металлов соединяются один с другим в кристаллические решетки (рис.). Формула кремнекислородного листа - 2- . Такие кремнекислородные листы являются основой структуры разнообразных пластинчатых минералов, в частности талька и . В слюде часть кремния замещена алюминием соответственно формуле .

5. Кремнекислородные каркасы. Эти структуры представляют собой непрерывный каркас (имеющий три измерения в пространстве) связанных между собой тетраэдров. Такой каркас известен для кварца, тридимита,

Рис. Кремнекислородный лист: а- разреженная модель, б - в тетраэдрах

кристобалита. Некоторая часть ионов кремния может быть замещена здесь ионами алюминия, и тогда равновесие в структуре должно достигаться связью с металлическими катионами (рис.2). Формула кремнекислородного каркаса - [(Si, Аl) n O 2n ]. В качестве примера можно назвать альбит - Na. В некоторых случаях в промежутках структуры силикатов размещаются такие группы, как NaCl, СаСO 3 , и т. д. (например, в содалите, канкрините). Эти группы, очевидно, образуют твердый раствор в структуре . Таким образом, все разнообразие структур, встречающихся в силикатах, может быть сведено к типам, указанным в табл. .

Типы структур силикатов

Тип структуры	Формула	Si: 0	Заряд комплекса	Заряд на один ион Si
Тетраэдр		1:4	-4	-4
Сдвоенный тетраэдр ……..		2: 7	-6	-3
Кольцо тройное		1: 3	-6	-2
Кольцо шестерное		1: 3	- 12	-2
Цепочка		1:3	-2	-2
Лента ……………		4: 11	-6	-1,5
Лист. ………..		2: 5	-2	- 1
Каркас	\|Al m Si n _ m 0 2n l	-	m

В силикатах очень развито явление изоморфизма, причем имеет как изовалентный, так и гетеровалентный характер. Наиболее распространенные случаи изовалентного изоморфизма в силикатах приведены в табл. 2.

Ряды изовалентного изоморфизма в силикатах

Ряды	Элементы и размеры ионных радиусов, А
Двухвалентные	Mg 0,74	Ni0,74	Fe 0,80	Mn 0,91	Ca 1,04
Трёхвалентные	Al 0,57	Fe 0,67
Четырёхвалентные	Ti 0,64	Zr 0,82	Hf 0,80	(Si) 0,39
Одновалентные	К 1,33	Na 0,98	Rb 1,49	Cs 1,65

Гетеровалентный происходит с соответствующей компенсацией валентности. Например.

1) 3 Mg 2 + ⇄2Al 3+ , 2) Si 4+ ⇄ Al 3+ Na 1+ и т. д.

Силикаты, в которых часть Si 4+ в тетраэдрах замещена А1 3+ , называются алюмосиликатами, В 3+ - боросиликатами, Ве 2+ - бериллосиликатами, Zr 4+ - цирконосиликатами и 2+ - ураносиликатами.

В составе силикатов значительную роль играют так называемые дополнительные ионы, которые могут быть простыми или комплексными. К первым относятся О 2- , F 1- , С1 1- и S 2 , а ко вторым - (ОН) — , 3- , 2- , [СO 3 ] 2- , а также , которая может быть кристаллизационной, цеолитной и гигроскопической. Как и , силикаты - устойчивые , труднорастворимые в кислотах. Морфологические особенности силикатов определяются в первую очередь тем, что они кристаллизуются в большин-стве случаев в низших сингониях (73%), среди которых явно преобладает моноклинная (43%). На долю средних сингоний приходится 18%, а на долю кубической - только 9% минералов этого класса.

Рис. Алюмокремнекислородный каркас в структуре нозеана

Для силикатов характерны закономерные срастания (параллельные и эпитаксические) и двойники, а для некоторых - миметичность (например, для цеолитов). Часто встречаются двойники срастания и особенно полисинтетические двойники. Тип агрегатов силикатов обусловлен их внутренним строением. Островные, каркасные и кольцевые силикаты образуют зернистые агрегаты, цепочечные - волокнистые, ленточные - игольчатые, лучистые и сноповидные агрегаты, а для слоистых силикатов характерны пластинчатые и чешуйчатые агрегаты.

В полной зависимости от структуры находятся также и физические свойства силикатов. Силикаты слоистого строения имеют совершенную спайность, проходящую в одном направлении, цепочечные и ленточные - по призме. В силикатах кольцевого строения спайность обычно проявляется плохо: в большинстве случаев она параллельна плоскости колец, реже перпендикулярна к ней. В островных силикатах спайность несовершенная.

Твердость только в незначительной мере снижается при переходе от островных силикатов к цепочечным и ленточным, для которых равна в среднем 5,5-7. Однако твердость резко снижается в силикатах слоистого типа, доходя даже до 1. Среди силикатов преобладают с низкой

(до 2,6) и особенно средней плотностью (до 3,5). Силикаты с высокой плотностью (выше 3,5) встречаются реже и представлены ортосиликатами с наиболее плотной упаковкой и содержанием тяжелых катионов Fe, Pb и Bi.

Цвет силикатов разнообразный и полностью определяется хромофорами, входящими в их состав. В шлифах и в порошке все силикаты прозрачны.

Показатель преломления силикатов находится в тесной связи с их плотностью и химическим составом. Самый низкий показатель преломления имеют (от 1,48 до 1,6), самый высокий - островные и цепочечные, средний показатель преломления характерен для кольцевых, ленточных и слоистых силикатов. Двупреломление, как правило, невысокое. Самое низкое - у каркасных алюмосиликатов (почти всегда ниже 0,10 и лишь иногда повышается до 0,015), а также у кольцевых (до 0,010, иногда до 0,020) и слоистых силикатов. Сравнительно высокое двупреломление наблюдается у островных силикатов (до 0,035). Присутствие различных катионов, например Са и Mg вместо Na и Аl, повышает двупреломление. Такую же роль играют Fe 2+ , Fe 3+ , Ti 4+ .

Исследованию связи между химическим составом и физическими свойствами минералов посвящены работы А. Винчелла, П. Н. Чирвинского и др. По своему происхождению силикаты главным образом связаны с эндогенными процессами, среди которых исключительное значение имеют собственно магматические и пегматитовые, и значительно реже - с метаморфическими и экзогенными процессами. Несмотря на , что силикаты относятся к менее растворимым в воде веществам, на земной поверхности они со временем разрушаются и переходят в разнообразные вторичные продукты, среди которых особенно распространены различные слоистые глинистые образования.

За основу классификации силикатов мы приняли характер кремне-кислородных радикалов, соответственно которым можно выделить такие подклассы: 1) силикаты с трехмерными каркасами (силикаты каркасного строения), 2) силикаты с изолированными тетраэдрами и группами тетраэдров (так называемые островные орто- и диортосиликаты); 3) силикаты с кольцевыми анионными радикалами (кольцевые мета- и диметасиликаты), 4) силикаты с непрерывными цепочками тетраэдров (цепочечные метасиликаты), 5) силикаты с непрерывными слоями тетраэдров (слоистые диметасиликаты).

К классу силикатов относится 1/3 всех известных минералов. Минералы это класса представляют собой соединения солей различных кислот кремния. Плотность их обычно невелика. Твердость в большинстве случаев высокая. Установлено, что во всех силикатах каждый ион кремния Si +4 находится в соединении с четырьмя ионами кислорода и может быть изображен формулой -4 . Основная структурная единица силикатов - кремнекислородный тетраэдр - группировка, состоящая из четырех больших ионов кислорода и одного малого иона кремния. При этом центры ионов кислорода образуют четыре вершины тетраэдра, а ион кремния занимает центр такого тетраэдра. Кремнекислородный тетраэдр обладает четырьмя свободными валентными связями, за счет которых происходит присоединение кислородных тетраэдров и ионов других химических эле-ментов.

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. Все минералы силикатов разделяются в зависимости от способов сочленения кремнекислородных тетраэдров на следующие структурные группы: островные, кольцевые, цепочечные, ленточные, листовые и каркасные.

Островные силикаты

Оливин (перидот). Химический состав (Mg,Fe) 2 . Сингония ромбическая. Кристаллы редки. Встречается в виде сплошных зернистых масс, вкраплений

Цвет оливково-зеленый, буроватый до черного, иногда бесцветный. Блеск стеклянный, жирный. Черты не дает. Твердость 6,5-7. Спайность средняя. Излом раковистый. Плотность 3300-3400. Хрупкий.

Происхождение . Породообразующий минерал ультраосновных и основных изверженных пород.

Применение . Прозрачные разновидности - хризолиты - ювелирные камни. Оливиновые породы (дуниты) применяются в строительстве, огнеупорной и химической промышленности.

Гранаты . Химический состав различный. Общая формула R // 3 R /// 2 3 , где R // - Ca, Mg, Fe, Mn; R /// - Al, Fe, Cr. Сингония кубическая. Облик кристаллов - изометрические многогранники. Встречаются иногда в виде сплошных зернистых масс.

Цвет темно-красный, бурый, светло-зеленый (зависит от состава). Блеск стеклянный, на изломе жирный. Черты не дает. Твердость 6,5-7,5. Спайность несовершенная или отсутствует. Излом раковистый, неровный. Плотность от 3500 до 4300.

Происхождение . Образуется при метаморфических и реже магма-тических процессах.

Применение. Абразивный материал и как драгоценные камни.

Рис. 3. Типы группировок кремнекислородных тетраэдров: а – кремнекислородный тетраэдр; б – сдвоенный тетраэдр; в – кольцо из трех тераэдров; г – кольцо из четырех тетраэдров; д - кольцо из шести тетраэдров; е – цепочка; ж – лента; з – лист; и – каркас.

Кольцевые силикаты

Турмалин. Алюмоборосиликат (состав сложный и непостоянный). Сингония тригональная. Кристаллы турмалина легко узнаются по характерному поперечному сечению (в виде сферического треугольника). Встречаются в виде отдельных кристаллов, щеток, шестоватых, игольчатых и радиально-лучистых агрегатов (“турмалиновое солнце”), реже в сплошных зернистых массах.

Цвет розовый, зеленый, бурый, черный, полихромный (разные части кристалла различно окрашены). Светлоокрашенные разности прозрачны. Блеск стеклянный. Черты не дает. Твердость 7-7,5. Спайность отсутствует. Излом неровный. Плотность 2900-3250. Хрупкий. Электризуется при трении. Форма кристаллов столбчатая, призматическая, игольчатая. На гранях призм вертикальная штриховка.

Происхождение . Пегматитовое, метаморфическое, гидротермальное.

Применение. Розовый турмалин используется в качестве драгоцен-ного камня.

Цепочечные силикаты

Авгит . Группа пироксенов. Химический состав Ca(Mg,Fe,Al)[(Al,Si) 2 O 6 ].). Сингония моноклинная. Облик кристаллов - восьмиугольные призмы и мелкие столбики. Встречаются в виде сплошных зернистых масс и вкраплений толстостолбчатых и короткопризматических кристаллов.

Цвет серо-зеленый, бурый до черного. Блеск стеклянный. Черта слабая серая, светло-зеленая. Твердость 6,5. Спайность по призме ясная под углом, близким к прямому (отличие от роговой обманки. Плотность 3300-3600.

Происхождение

Ленточные силикаты

Роговая обманка . Группа амфиболов. Химический состав сложный. Полная формула: (Ca, Na) 2 (Mg.Fe // , Mn, Fe /// ,Al) (OH) 2 (Si, Al) 4 O 11 ] 2 . Сингония моноклинная. Кристаллы столбчатого или игольчатого облика, шестигранные в основании. Встречается в виде сплошных зернистых масс и игольчатых агрегатов, вкраплений.

Цвет темно-зеленый, темно-бурый до черного. Блеск стеклянный, на плоскостях спайности шелковистый. Черта зеленоватая, буроватая, сероватая, иногда черты не дает. Твердость 5,5-6. Спайность совершенная по призме под углом 124 0 (отличие от авгита). Излом занозистый. Плотность 3100-3500.

Происхождение . Магматическое, метаморфическое, реже пегмати-товое.

Листовые силикаты

Тальк. Химический состав Mg 3 (OH) 2 . Сингония моноклинная. Форма кристаллов листоватая, чешуйчатая. Встречается в виде сплошных, плотных, кристаллических или чешуйчато-листоватых агрегатов.

Цвет белый, светло-зеленый. Блеск жирный, на плоскостях спайности перламутровый. Черта белая. Твердость 1. Спайность весьма совершенная в одном направлении. Легко расщепляется на толстые неупругие листочки. Плотность 2700-2800.

Происхождение. Метаморфическое - продукт метаморфизма желе-зо-магнезиальных силикатов.

Применение. В резиновой, бумажной и других отраслях промыш-ленности как кислотно- и огнеупорный материал; чистые разности употребляются для смазки машин, изготовления пудры и т.д.

Мусковит (белая калиевая слюда). Химический состав KAl 2 (OH) 2 . Сингония моноклинная. Форма кристаллов таблитчатая или пластинчатая. Кристаллы достигают больших размеров. Встречаются в виде листочков, крупных кристаллов, мелких чешуек и чешуйчатых агрегатов.

Бесцветный с светло-зеленоватым, желтоватым, сероватым, розоватым и дымчатым оттенком. Прозрачный. Блеск стеклянный, перламутровый. Черта белая. Легко расщепляется на тонкие упругие листочки и чешуйки. Твердость 2-3. Спайность весьма совершенная в одном направлении. Плотность 2700-3100. Тонкочешуйчатая разновидность с шелковистым блеском называется серицитом .

Применение. Употребляется в качестве электроизоляционного и тугоплавкого материала (взамен стекла).

Биотит (черная железо-магнезиальная слюда). Химический состав K(Mg,Fe)(OH,F) 2 . Сингония моноклинная. Форма кристаллов таблитчатая (гексагональной формы) или пластинчатая. Встречается в виде листоватых и чешуйчатых агрегатов.

Цвет черный, темно-зелено-черный. В толстых пластинах непрозрачный. Блеск стеклянный, перламутровый. Черта белая или зеленоватая. Твердость 2-3. Спайность весьма совершенная в одном направлении. Легко расщепляется на тонкие упругие листочки. Плотность 3000-3100.

Происхождение . Магматическое, метаморфическое, пегматитовое.

Глауконит (из группы гидрослюд). Сингония моноклинная. Встречается в виде землистых, реже тонкочешуйчатых и зернистых агрегатов или в виде мелких почко- и шаровидных стяжений в осадочных породах (песках, глинах, опоках и др.).

Цвет темно-зеленый, зеленовато-черный. Блеск стеклянный, жирный, восковой. Черта зеленая. Твердость 2-3. Спайность совершенная в одном направлении, устанавливается очень редко и только в крупнокристаллических агрегатах. Плотность 2200-2800. Хрупкий. Растворяется в горячей концентрированной соляной кислоте.

Происхождение . Осадочное - образуется преимущественно в мелководных морских осадках за счет вулканического стекла, реже встречается в почвах и коре выветривания.

Применение . В качестве удобрения, дешевая зеленая краска, смяг-читель жесткости воды.

Хлорит . Химический состав (Fe,Mg) 5 Al(OH) 8 . Сингония моноклинная. Кристаллы имеют форму табличек, чешуек. Встречается в виде кристаллических листовато-чешуйчатых масс, друз.

Цвет зеленый, темно-зеленый. Блеск стеклянный до перламутрового, жирный. Черта белая, зеленоватая. Твердость 2-2,5. Спайность весьма совершенная в одном направлении. Расщепляется на гибкие неупругие листочки. Плотность 2600-2800.

Происхождение Метаморфическое - образуется в контактово-гидротермальных зонах по биотиту, авгиту, роговой обманке; изредка гидротермальное.

Применение . Хлориты с высоким содержанием железа используются как железная руда.

Серпентин . Химический состав Mg 6 (OH) 8 . . Сингония моноклинная. Встречается в виде плотных и скрытокристаллических масс, часто в виде жилок параллельно-волокнистого строения (асбест).

Цвет светло-зеленый, зеленый, буровато-зеленый, пятнистый (напоминает кожу змеи). Блеск тусклый, жирный (восковой), шелковистый. Черта белая или бледно-зеленая. Твердость 2,5-3,5. Спайность отсутствует или расщепляется на тонкие волокна. Излом неровный в сплошных массах, занозистый у волокнистых разновидностей. Плотность 2500-2700.

Происхождение . Метаморфическое - продукт гидротермального изменения ультраосновных пород; в небольшом количестве образуется в зоне контактового метаморфизма.

Каолинит . Химический состав Al 4 (OH) 8 . Сингония моноклинная. Кристаллы исключительно редки и малы по размерам. Встречается в виде плотных или рыхлых землистых масс.

Цвет белый с желтоватым или сероватым оттенком. Блеск тусклый, жирный, в чешуйках перламутровый. Черта белая. Твердость от 1 до 2,5. Излом землистый. У пластинок спайность весьма совершенная в одном направлении. Плотность 2600. Сильно гигроскопичен. Жирен на ощупь. С водой дает пластичную массу. Во влажном состоянии издает запах глины.

Происхождение . Осадочное - образуется при химическом вывет-ривании горных пород, богатых алюмосиликатами (полевыми шпатами, слюдами).

Применение . Основное сырье фарфоровой промышленности; строительный материал; в бумажной (накопитель) и нефтяной (отбеливающий материал) промышленности.

КАРКАСНЫЕ СИЛИКАТЫ

Полевые шпаты

Полевые шпаты из всех силикатов являются наиболее расп-ространенными в земной коре, составляя в ней в общем 50% по весу. По своему химическому составу полевые шпаты представляют алюмо-силикаты Na, K, Ca и подразделяются на:

1) натриево-кальциевые полевые шпаты или плагиоклазы ,

2) натриево - калиевые полевые шпаты.

Плагиоклазы . К ним относятся минералы, представляющие непрерывный изоморфный ряд смесей, крайние члены которого носят название альбит (Аb) - Na и анортит (Аn) - Ca. Классификация минеральных видов этого изоморфного ряда выглядит следующим образом:

Таблица 1.

Часто придерживаются более грубого деления плагиоклазов по их составу: кислые - альбит, олигоклаз; средние - андезин; основные - лабрадор, битовнит, анортит.

Альбит . Химический состав Na. Сингония триклинная. Форма кристаллов таблитчатая или в виде сросшихся пластинок. Встречается в виде сплошных зернистых (сахаровидных) и листоватых агрегатов, а также друз.

Цвет белый с сероватым, желтоватым оттенком. Блеск стеклянный, на плоскостях спайности перламутровый. Черты не дает. Твердость 6. Спайность совершенная в двух направлениях под косым углом (< 90 0). Иногда наблюдается тонкая штриховка на плоскостях спайности. Плотность 2600.

Происхождение . Магматическое, пегматитовое, гидротермальное, контактово-метаморфическое.

Промышленного значения не имеет.

Лабрадор. Сингония триклинная. Облик кристаллов таблитчатый (отдельные кристаллы редки). Встречается в виде сплошных крупнозернистых масс.

Цвет серый, темно-серый, зеленовато-серый, реже коричневый. Блеск стеклянный, перламутровый. Черты не дает. Твердость 6. Спайность совершенная в двух направлениях. Плотность 2700. Характерен зеленый или синий отлив (иризация) на плоскостях спайности и параллельная штриховка, а также двойниковые полосы.

Происхождение . Магматическое (характерен для основных пород).

Применение . Облицовочный материал.

Анортит . Химический состав Ca. Сингония триклинная. Кристаллы встречаются редко. Облик кристаллов таблитчатый, таблитчато-призматический. Встречается в виде мелких кристаллов в основных магматических породах или зернистых агрегатах.

Цвет серый, белый или желтоватый. Блеск стеклянный. Черты не дает. Твердость 6-6,5. Спайность совершенная в двух направлениях (под углом <90 0). Плотность 2730-2780.

Происхождение . Магматическое, контактово-метаморфическое.

Промышленного значения не имеет.

Ортоклаз . Химический состав K. Сингония моноклинная. Облик кристаллов призматический, таблитчатый. Встречается в виде сплошных крупнокристаллических агрегатов, друз.

Цвет белый, желтый, розовый, мясо-красный. Водяно-прозрачная разновидность - санидин. Блеск стеклянный, на плоскостях спайности перламутровый. Черты не дает. Твердость 6. Спайность совершенная в двух направлениях под прямым углом. Плотность 2600.

Происхождение . Магматическое, пегматитовое.

Применение . В стекольной и керамической промышленности.

Микроклин (состав ортоклаза). Сингония триклинная. Форма кристаллов призматическая, таблитчатая. Встречается в виде сплошных зернистых масс, отдельных кристаллов и друз.

Цвет кремовый, зеленовато-серый, розовый. Зеленая разновидность называется амазонитом . Черты не дает. Твердость 6. Спайность совершенная в двух направлениях почти под прямым углом (отличие от ортоклаза). Плотность 2600.

Происхождение . Магматическое и пегматитовое.

Применение . В стекольной и керамической промышленности; амазонит в качестве поделочного камня.

Фельдшпатоиды . К ним в минералогии относятся алюмосиликаты щелочей, близкие по своему значению в горных породах к полевым шпатам. От последних отличаются низким содержанием кремнезема и высоким - щелочей.

Нефелин (элеолит, масляный камень). Химический состав Na. Сингония гексагональная. Облик кристаллов мелкопризматический. Встречается в виде сплошных плотных и зернистых масс.

Цвет: кристаллы бесцветные; в сплошных массах серый, желтый, красный, зеленый, серовато-синеватый, часто неоднородный. Блеск жирный на изломе, на гранях кристаллов - стеклянный. Черты не дает. Твердость 5,5. Спайность несовершенная. Излом плоскораковистый. Плотность 2600. Легко выветривается и становится матовым.

Происхождение . Магматическое, реже пегматитовое.

Применение . В стекольной промышленности, для получения соды, глинозема и некоторых красок.

Таблица 2.

Похожая информация.

Силикаты - это сложные вещества, которые широко распространены в пределах нашей планеты. Больше всего они представлены в земной коре, в которой по разным подсчетам составляют от 75 до 90% объема. В природе они существуют в виде минералов, но человек нашел способ получать их искусственным путем. Что такое силикаты? Где они применяются и чем отличаются от других веществ? Обо всем этом вы узнаете из нашей статьи.

Суть и значение слова «силикат»

Силикаты представляют собой разнообразные по внешнему виду и свойствам минералы, которые образованы соединениями кремнезема. На нашей планете они присутствуют преимущественно в земной коре, а также в верхней и нижней частях мантии. Термин silikat, значение которого с латинского языка переводится как «кремень», возник по аналогии с названием химического элемента Silicium (кремний), который обязательно присутствует в каждом силикате.

В мире существует больше 800 видов этих веществ. Они образуются под действием сложных магматических процессов, метаморфизма или же в результате выветривания и первичных изменений пород.

Силикаты - это самая обширная группа минералов. Многие из них формируют горные породы и являются важными полезными ископаемыми. Ряд силикатов присутствует в составе никелевых, бериллиевых, литиевых, циркониевых, цинковых и других металлических руд. Там они часто образуют пустую породу, которая обычно не находит практического применения. Большинство силикатов, наоборот, являются довольно полезными и используются в промышленности, строительстве, дизайне и ювелирном деле.

Структура и разновидности

Силикаты - это, как правило, твердые и тугоплавкие вещества. Чтобы расплавить, их нужно нагреть до температур от 1000 до 2000 градусов Цельсия. Они не разлагаются под действием кислот и обычно не растворяются в воде. Многие из них склонны к полиморфизму и образуют две или больше аллотропные модификации.

Природные силикаты - минералы, такие как глина, асбест, слюда, роговая обманка, титанит, турмалин, гранат. Наиболее распространенными являются кварц и группа полевых шпатов. Стекло, цемент, керамика, плавленые флюсы, кирпичи тоже являются силикатами, но характеризуются искусственным происхождением. Их изготавливают на основе глины, кварцевого песка, известняка, соды и других веществ, подвергая их различным способам обработки.

Природные силикаты обладают сложным строением, в основе которого лежат разнообразные вариации связей кремния и кислорода, к которым присоединяются и другие элементы, например, Mg, Ca, Al, Fe 2+, Mn, K, Na, Li, B, Zr, F, H. Их кристаллические решетки состоят из тетраэдров, где на один атом Si приходится четыре атома O, в зависимости от того, как они комбинируются между собой, выделяют такие виды силикатов:

островные;
поясные;
цепочные;
каркасные;
листовые.

Островные

Островные силикаты - это наиболее многочисленные представители класса. Их решетки представляют собой изолированные тетраэдры или группы тетраэдров, в которых атомы кислорода не пересекаются или практически не пересекаются. Связь между двумя разными тетраэдрами (или двумя группами) происходит через катионы, а атомы кислорода у них не могут быть общими.

Как правило, это светлые или бесцветные минералы, с плотной структурой, благодаря чему они обладают большим удельным весом. Их состав нередко включает катионы железа, магния, тория, алюминия, ниобия, марганца и других металлов.

Минералы гранат, аквамарин, турмалин, топаз, изумруд, везувиан, хризолит - полудрагоценные и драгоценные камни. Их собирают в музейные и выставочное коллекции, используют в украшениях и декоративных поделках. Из распространенного недрагоценного минерала форстерита делают огнеупорные кирпичи. Циркон применяется как в ювелирном деле, так и для производства огнеупоров. Он также является источником циркония, гафния и урана.

Поясные

Атомы поясных силикатов выстроены в длинные двойные ленты из обособленных тетраэдров. Благодаря такой структуре их также называют «ленточными». Они обладают меньшей плотностью, чем островные, но характеризуются более четкой спайностью.

Одним из распространенных представителей группы является роговая обманка, состоящая из магния, железа и алюмосиликата кальция. Сюда относятся различные амфиболовые минералы, например, антофиллит, куммингтонит, грюнерит, тремолит.

Цепочечные

К этому виду относятся представители большой группы пироксенов, такие как жадеит, энстатит, авгит, эгрин. Цепочечные имеют много общего с группой ленточных силикатов. Они тоже обладают средней плотностью и хорошо заметной спайностью. Их кристаллическая структура имеет вид тетраэдров, соединенных друг с другом в длинные непрерывные цепочки. Однако, в отличие от поясных силикатов, их цепочки не двойные.

Листовые

Структура листовых силикатов представляет собой сетки тетраэдров из кремния и кислорода, которые чередуются с плоскими сетками катионов, образуя слои. Их цвет определяется наличием окрашивающих элементов, без которых они являются белыми или бесцветными. С двухвалентным железом в составе они приобретают различные зеленые оттенки, с одновалентным - становятся коричневыми, бурыми, зеленовато-черными. Марганец делает их розовыми или сиреневыми, алюминий - оранжевыми или рыжеватыми.

Слоистая структура характерна для талька, асбеста, каолинита, мурманита, серпентина, для различных слюд, таких как мусковит, биотит, лепидолит, флогопит. Они входят в состав глин, гнейсов, мергелей, пегматитов, сланцев, гранитов. Многие из них находятся в составе осадочных пород и магматических пород коры выветривания. Слоистые силикаты используются как диэлектрики в промышленности, а также в строительстве в виде смазочных, отделочных и огнеупорных строительных материалов.

Каркасные

Атомы каркасных силикатов выстраиваются в непрерывные трехмерные группы, в которых каждый атом кислорода принадлежит одновременно к двум тетраэдрам. В их структуре атомы кремния нередко заменяют алюминием, что привлекает в состав катионы других веществ. Этим обеспечивается их разнообразие.

К каркасным силикатам относят две большие группы минералов: кварцы и полевые шпаты. К первым причисляют агат, кошачий глаз, соколиный глаз, авантюрин, розовый кварц, халцедон, горный хрусталь, аметист, оникс. К полевым шпатам относятся лунный камень, ортоклаз, альбит, лабрадор, битовнит, анортит.

Многие из них являются полудрагоценными камнями, из которых делают украшения и сувениры. В промышленности их используют для изготовления оптически приборов, различных стекол и керамики. Шпаты применяют при сварке, а также добавляют в зубные пасты в качестве абразивов.

Силикаты

На долю силикатов приходится примерно 30–35% всех известных минералов. По расчетам А.Е. Ферсмана они составляют 75% земной коры. Многие силикаты являются важнейшими породообразующими минералами различных по происхождению горных пород.

Часто силикаты являются носителями цветных металлов, полез-ных ископаемых, представленных силикатами (асбест, каолин, полевые шпаты), многие используются как строительный материал. Ряд силикатов – драгоценные камни (изумруд, аквамарин, нефрит и др.). Силикаты имеют сложный химический состав и строение. В основе их кристаллической структуры лежит кремнекислородный тетраэдр, в котором каждый ион кремния находится в окружении четырех ионов кислорода, располагающихся в углах тетраэдра.

Кремнекислородные тетраэдры в кристаллической структуре силикатов либо находятся в виде изолированных друг от друга структурных единиц 4– , либо сочленяются друг с другом в сложные комплексные анионные радикалы. При этом сочленение происходит только через углы тетраэдров, но не через ребра или грани. В зависимости от того, как происходит сочленение кремнекислотных тетраэдров, образуются различные формы анионных комплексных радикалов (рис. 10).

По кристаллографическому строению силикаты делятся на пять подклассов:

1) островные, в которых комплексный анион представлен изолированными тетраэдрами 4– , удерживаемыми в структуре с помощью катионов металлов, например, форстерит (Mg 2 SiО 4), оливин (Mg,Fe) 2 SiO 4 (рис. 10, под номерами 1, 2 );

2) кольцевые – комплексный анион состоит из трех, четырех, шести кремнекислородных тетраэдров, связанных между собой через две общие вершины в замкнутые плоские изолированные кольца, примером может служить берилл (Be 3 Al 2 ), (рис. 10, под номерами 3, 4 );

3) цепные и ленточные – комплексные анионы представлены одномерными непрерывными цепочками связанных друг с другом кремнекислородных тетраэдров (рис. 10, под номерами 5, 7 ), такое строение характерно для амфиболов и пироксенов;

4) слоевые – комплексные анионы представлены двумерными слоями кремнекислородных тетраэдров. В минералах с такой кристаллической структурой тетраэдры соединяются друг с другом тремя общими вершинами, образуя плоский слой непрерывной протяженности в двух направлениях, примерами таких минералов могут служить слюды, тальк, каолинит и др.;

5) каркасные силикаты образованы непрерывными трехмерными каркасами кремнекислородных тетраэдров, у которых каждый ион кислорода принадлежит одновременно двум тетраэдрам, нет ни одного угла с активным кислородным ионом. К каркасным силикатам относятся полевые шпаты и другие минералы.

Рис. 10. Типы соединения кремнекислородных тетраэдров: 1–2 – изолированный кремнекислородный тетраэдр; 2 – группа из двух тетраэдров (сдвоенный); 3–4 – группы из шести и четырех тетраэдров, связанных в кольцо; 5 – цепочка тетраэдров; 6 – лента тетраэдров; 7 – слой (лист) тетраэдров

Одной из главных особенностей многих силикатов является роль ионов алюминия в их кристаллической структуре. В.И. Вернадский доказал, что алюминий в силикатах, наряду с кремнием, входит в состав кислородных радикалов и формирует алюмосиликаты. В алю-мосиликатах ионы кислорода вокруг алюминия имеют ту же четвер-ную координацию, что и вокруг кремния, но заряд такого тетраэдра повышается на единицу и требует его компенсации каким-либо положительно-заряженным катионом. Подобные явления характерны для алюмосиликатов, имеющих сложный химический состав.

Островные силикаты

Оливин ((Mg,Fe) 2 SiO 4). Назван по оливково-зеленому цвету. Синонимы: хризолит, перидот .

Химический состав. MgO – 45–50%, FeO – 5–20%, SiO 2 – 36–43%. Иногда до 2% содержит Mn, Ni – 0,1–0,3%.

Физические свойства . Блеск стеклянный, жирный. Цвет от темно-желтого до зеленого, часто бывает бесцветным. Черты не дает. Спай-ность несовершенная. Излом раковистый. Плотность – 3,3–3,5 г/см 3 . Сингония ромбическая. Твердость – 6,5–7,0. Хрупок. Разлагается с образованием соляной и серной кислоты, студенистого осадка.

Формы нахождения . Сплошные зернистые массы среди основных и ультраосновных пород. Кристаллы редки.

Происхождение. Оливин – типичный магматический минерал.

Месторождения . Оливин входит в состав многих основных и ультраосновных магматических пород. Крупные массивы оливи-новых и оливино-пироксеновых сильно серпентинизированных пород встречаются на Урале, на южной окраине Западной Сибири, на Кавказе, в Закавказье.

Практическое значение . Маложелезистые разновидности оливина используются для изготовления огнеупорного кирпича. Прозрачные, красиво окрашенные и не затронутые метаморфизмом кристаллы – драгоценные камни.

. Минералы группы оливина входят в состав крупных фракций почв (до мелкой пыли). На земной поверхности они быстро переходят в гидрооксиды железа, магния, обогащая почву этими элементами. Иногда поставляет в почву оксиды марганца, которые при дальнейшем гидролизе используются растениями как микроэлементы.

Цепные и ленточные силикаты

Авгит ((Mg,Fe)Si 2 O 6). Относится к группе пироксенов.

Химический состав авгита сложен и непостоянен. SiO 2 – 48,39–55,55%, FeO – 0,0–29,4%, MgO – 0,0–18,5%, CaO – 22,2–26,0%.

Физические свойства . Блеск стеклянный или матовый. Цвет чер-ный, зеленовато- и буровато-черный. Черта серая, зеленовато-серая. Спайность средняя. Излом неровный, иногда раковистый. Плотность – 3,2–3,6 г/см 3 . Сингония моноклинная. Твердость – 5–6.

Формы нахождения . Сплошные зернистые массы, вкрапления в породу.

Происхождение. Авгит образуется магматическим путем. Накап-ливается главным образом в основных и реже средних магмати-ческих породах.

Месторождения . Авгит является важным породообразующим минералом некоторых изверженных пород. Например, он встречается в щелочных нефелиновых сиенитах Южного Урала.

Практическое значение . Большого практического значения не имеет. Используется как строительный материал.

Значение в почвообразовании и агрохимии . То же, что и для оли-вина.

Роговая обманка (Ca,Mg,Fe)Si 4 O 11. Входит в группу амфиболов.

Химический состав так же, как и у авгита, непостоянен. SiO 2 – 34,66–59,5%, FeO – 1,96–40,4%, MgO – 0,5–36,2%, CaO – 0,5–28,7%, Na 2 O до 12,9%, H 2 O – 0,5–10,9%

Физические свойства . Блеск стеклянный или матовый. Цвет от светло-зеленого до черного. Черта серая с зеленоватым оттенком. Спайность совершенная. Плотность – 3,1–3,3 г/см 3 . Сингония моно-клинная. Твердость – 5,5–6.

Формы нахождения . Сплошные волокнисто-лучистые массы, вкрапления среди изверженных пород, призматические кристаллы.

Происхождение. Роговая обманка образуется при магматических и метаморфических процессах.

Месторождения роговой обманки очень многочисленны. В виде крупных кристаллов, достигающих в длину 0,5 м, она обнаружена на горе Соколиной (Северный Урал).

Значение в почвообразовании . Роговая обманка входит в состав крупных фракций почв, которые у дневной поверхности относи-тельно быстро выветриваются и превращаются в лимонит с опалом, карбонаты, нонтронит – (Fe,Al) 2 ·nH 2 O, галлуазит – KH 2 Fe 3 (AlFe) 2 Si 3 O 12 ·nH 2 O и др. Встречается в относительно молодых почвах и поэтому может служить хронометром почвообразования.

Слоевые (листовые) силикаты

Серпентин (H 4 Mg 3 Si 2 O 9). Название происходит от латинского слова «серпенс» – змея. Синоним – змеевик .

Химический состав . MgO – 43,0%, SiO 2 – 44,1%, H 2 O – 12,9% (обычно – 13–17%). Примеси FeO, Fe 2 O 3 , NiO и Cr 2 O 3 .

Физические свойства . Блеск стеклянный, жирный, восковой. Цвет бутылочно-зеленый, зеленовато-черный, буровато-зеленый, серый. зеленовато-желтый с золотистым отливом, в распушенном виде снежно-белый. Иногда наблюдается изменение окраски в разных частях образца. Черта белая. Спайность отсутствует. Плотность – 2,5 г/см 3 . Сингония неизвестна. Твердость – 2,5–3.

Формы нахождения . Сплошные плотные или волокнистого сло-жения массы часто с прожилками асбеста.

Происхождение . Серпентин образуется при метаморфизации ультраосновных оливинсодержащих пород под воздействием тер-мальных вод, а также в результате химического выветривания оливин- и пироксенсодержащих пород под действием поверхностных вод.

Месторождения серпентина многочисленны. В частности, сер-пентиновые массивы широко распространены на всем протяжении Урала, в Забайкалье, Закавказье, Закарпатье.

Практическое значение . Серпентин используется для изготовле-ния огнеупорного кирпича. Плотные разновидности, имеющие красивую окраску, употребляются как облицовочные и поделочные камни.

Значение в почвообразовании и агрохимии . Серпентин под воздей-ствием химического выветривания разрушается и образует новые минералы: магнезит, опал, халцедон, лимонит. Особенно сильно выветивание протекает в условиях теплого тропического и субтро-пического климата. При выветривании на поверхности накапливаются землистые гидрооксиды железа, постепенно происходит формиро-вание латеритных почв. В обычных условиях обогащает почвы железом, магнием, кремнеземом.

Хризотил-асбест представляет собой тонковолокнистую разно-видность серпентина и имеет тот же химический состав и физические свойства.

Практическое значение . Хризотил-асбест используется для изго-товления огнестойких тканей, костюмов, театральных занавесей, различных фильтров, тормозных лент и т.д. Коротковолокнистые его разновидности идут на производство огнестойких кровельных материалов, картона, бумаги, теплоизоляционных прокладок и т.д.

Значение в почвообразовании и агрохимии то же, что и у серпентина. Отходы обогатительных фабрик используются в качестве магнезиаль-ных удобрений.

Тальк (H 2 Mg 3 Si 4 O 12 или 3MgO·4SiO 2 ·H 2 O). Химический состав . MgO – 31,7%, SiO 2 – 63,5%, H 2 O – 4,8%. Обычно присутствуют FeO, Al 2 O 3 , NiO.

Физические свойства . Блеск жирный, перламутровый. Цвет белый или бледно-зеленый. Черта белая. Спайность весьма совершен-ная. Плотность – 2,7–2,8 г/см 3 . Сингония моноклинная. Твердость около 1. Тальк легко определяется по твердости. Жирен на ощупь.

Формы нахождения . Образуется за счет метаморфизирующего воздействия гидротермальных вод на магнезиальные силикаты и алю-мосиликаты, а также высокого давления в условиях больших глубин. В тальк могут превращаться толщи доломита под действием гидротермальных вод.

Месторождения. Урал, Кемеровская область, Карелия, Казах-стан, Канада и т.д.

Практическое значение . Применяется как кислото- и огнеупор-ный материал, в бумажной, кожевенной, текстильной, резиновой, косметической, лакокрасочной, пищевой промышленности, в меди-цине, электронной технике.

Значение в почвообразовании и агрохимии . При гидролизе тальк в поверхностных условиях превращается в карбонаты магния, двуокись кремния, образуются окисиды и гидрооксиды железа, алюминия, минералы типа нонтронита, галлуазита и др., являющиеся глинистыми минералами и входящие в минеральный состав почв. Обычно на продуктах выветривания талька формируются плодородные почвы.

Мусковит (KH 2 Al 3 Si 3 O 12 или K 2 O·3Al 2 O 3 ·6SiO 2 ·2H 2 O). Синоним – белая слюда .

Химический состав . K 2 O – 11,8%, Al 2 O 3 – 38,5%, SiO 2 – 45,2%, H 2 O – 4,5%. Часть алюминия может быть замещена железом или хро-мом. Иногда в минерале в небольших количествах присутствуют Mg и Mn.

Физические свойства. Блеск стеклянный, перламутровый. Мине-рал чаще всего бесцветный, но бывает с желтоватым, сероватым, зе-леноватым оттенком. Фуксит (хромсодержащий мусковит) имеет яр-ко-зеленый цвет. Черты не дает. Спайность весьма совершенная. Плотность – 2,76–3,10 г/см 3 . Сингония моноклинная. Твердость 2–3.

Форма нахождения . Блестки и листочки в изверженных кислых метаморфических и осадочных породах. Крупные кристаллы в пегматитовых жилах.

Происхождение . Мусковит образуется при магматических и мета-морфических процессах.

Месторождения весьма многочисленны. Наибольшее промыш-ленное значение имеют месторождения Восточной Сибири, Алтая, Карело-Мурманские, Алданские, Индии, США и др.

Практическое значение . Мусковит используется как диэлектрик в сложных энергетических установках, вычислительных машинах, в радиоэлектронике, строительном деле для изготовления кровельных материалов (толь), смазочных веществ и т.д.

Значение в почвообразовании и агрохимии . При выветривании мусковит обладает относительной химической стойкостью и часто переходит в россыпи. В виде мельчайших листочков он обнару-живается во многих почвах и почвообразующих породах, накап-ливается в илистых осадках и глинах. В условиях интенсивного выветривания мусковит переходит в гидрослюды и каолинит, поставляя в почвы значительное количество калия, используемого для питания растений. Гидромусковит придает почвам повышенную поглотительную способность.

Биотит (KH 2 (Mg,Fe) 3 AlSi 3 O 12 или K 2 O·6(Mg,Fe)O·Al 2 O 3 ·6SiO 2 ·2H 2 O). Синоним – черная слюда .

Химический состав . K 2 O – 6,18–11,43%, MgO – 0,28–28,34%, FeO – 2,74–27,60%, Fe 2 O 3 – 0,13–20,65%, Al 2 O 3 – 9,43–31,69%, SiO 2 – 32,83–44,94%, H 2 O – 0,89–4,64%, F – 0–4,23%. Примеси: TiO 2 , Na 2 O, Li 2 O, MnO и др.

Физические свойства . Блеск от стеклянного до жирного и полу-металлического. Цвет черный, бурый. Черты не дает. Спайность весьма совершенная. Плотность – 3,02–3,12 г/см 3 . Сингония моно-клинная. Твердость – 2–3.

Формы нахождения . Встречается в сплошных чешуйчато- и зернистых массах. Друзы кристаллов сравнительно редки. В виде отдельных кристаллов входит в состав излившихся магматических пород (граниты, сиениты, диориты, трахиты и др.), кристаллических сланцев.

Происхождение. Биотит образуется из магмы при ее кристал-лизации, реже - за счет контактового метаморфизма при воздействии кислых магм на породы некарбонатного состава.

Месторождения. Биотит, наряду с мусковитом, широко распро-странен в природе. Наибольшее значение имеют месторождения Восточной Сибири (район р. Слюдянки), Урала, Гренландии и Скан-динавии.

Практическое значение. Биотит используется для изготовления жаростойких материалов и бронзовой краски.

Значение в почвообразовании и агрохимии . Слюды широко рас-пространены в породах и почвах. Значительное количество их можно встретить в аллювиальных, пустынных почвах, во взвесях рек и ирригационных наносах. Слюды имеют большое значение для агрохимических и физических свойств почв. Они являются источником калийного питания растений. По мере перехода слюд в гидрослюды при выветривании подвижность калия увеличивается. Если в почве много крупнозернистых слюд, то они увеличивают водо- и воздухопроницаемость почв. В процессе интенсивного химического выветривания биотит подвергается разложению. Продукты его разложения влияют на интенсивность структурообразования. При выветривании щелочные и щелочноземельные элементы выносятся с поверхностными или грунтовыми водами, двухвалентное железо переходит в трехвалентное, образуется гидробиотит. Минерал теряет блеск, упругость, становится рыхлым. В конечной стадии выветривания образуются гидрооксиды железа и глинистое вещество. Поэтому в древних корах выветривания и в почвах, распространенных в зоне субтропического климата, количество слюды меньше, что значительно снижает в них количество калия.

Каолинит (H 2 Al 2 Si 2 O 8 ·H 2 O или Al 2 O 3 ·2SiO 2 ·2H 2 O). От китайского Кау-Линг – высокая гора. Полиморфные разновидности диккит и накрит имеют тот же химический состав, что и каолинит.

Химический состав . Al 2 O 3 – 39,5%, SiO 2 – 46,5%, H 2 O – 14%. Из примесей в незначительных количествах встречаются Fe 2 O 3 , MgO, CaO, Na 2 O, K 2 O и др.

Физические свойства . Блеск отдельных чешуек перламутровый, в основном жирный или матовый. Цвет белый, серовато-белый, нередко с желтым, бурым, красным или синеватым оттенком. Черта белая. Спайность весьма совершенная в одном направлении. Излом неровный зернистый, у сухарных разновидностей раковистый. Плотность – 2,58–2,60 г/см 3 . Сингония моноклинная. Плотность – 1–2. Каолинит в сплошных землистых массах легко растирается между пальцами, в сухом виде жадно поглощает воду, в сыром – дает пластичное тесто. Если подышать на образец каолинита, издает запах глины.

Формы нахождения. Рыхлые, чешуйчатые или плотные тонко-зернистые массы. Иногда натечные формы.

Происхождение. Образуется каолинит в результате выветривания изверженных и метаморфических горных пород.

Месторождения. Урал, Восточная и Западная Сибирь, Дальний Восток, Украина, Казахстан, крупнейшие месторождения имеются в Китае и других местах.

Практическое значение . Применяется каолинит в керамической, бумажной промышленности, строительстве и других отраслях.

Значение в почвообразовании и агрохимии . Каолинит в различных количествах встречается в большинстве почв. По данным Н.И. Горбу-нова (1974), он преобладает над другими минералами в тропических и субтропических почвах. Этот минерал не набухает, поэтому почвы, содержащие каолинит, имеют ряд благоприятных водно-физических свойств – хорошую водопроницаемость и небольшую липкость. При одинаковой с монтмориллонитом дисперсности каолинит больше поглощает из раствора фосфора. Обладая низкой поглотительной спо-собностью, он передает ее почвам. Как правило, почвы на каоли-нитовых породах обладают кислой реакцией среды.

Почти такое же влияние на почвообразование и свойства почв характерно для галлуазита (H 2 Al 2 Si 2 O 8 ·2H 2 O).

Монтмориллонит (Ca,Mg)O·Al 2 O 3 ·4SiO 2 ·nH 2 O или (Аl,Mg) 2 (OH) 2 ·nH 2 O.

Химический состав минералов группы монтмориллонита очень непостоянен и изменяется от силиката алюминия – монтмориллонита до алюмосиликата – бейделлита: SiO 2 – 35,9–53,9%; MgO – 0,2–25,9%; Al 2 O 3 – 0,1–29,9%; H 2 O – 11,96–26,0%; Fe 2 O 3 – 0,03–29,0%. Могут присутствовать FeO, Cr 2 O 3 , CaO, NiO, CuO, Na 2 O, K 2 O, ZnO, Li 2 O.

В зависимости от того, какие элементы входят в состав монт-мориллонита, выделяют следующие его разновидности: нонтронит (ферримонтмориллонит) – Fe 2 (OH) 2 ·nH 2 O; керолит (сапо-нит) – Mg 3 (OH) 2 ·nH 2 O; соконит (цинкомонтмориллонит) – Zn 3 (OH) 2 ·nH 2 O; волконскоит (хроммомонтмориллонит) –Cr 3 (OH) 2 ·nH 2 O; бейделлит – Al 2 (H 2 O) nH 2 O и др.

Физические свойства . Блеск матовый, восковый, иногда сте-клянный. Цвет белый, зеленый, голубой, черный, иногда с сероватым, буроватым и красноватым оттенками. Цвет черты зависит от цвета минерала. Спайность чешуек совершенная. Излом плотных разно-видностей раковистый. Плотность изменяется от 1,73 до 2,9 г/см 3 . Сингония моноклинная или ромбическая. Твердость – 1,5–2,5. Жирен на ощупь. При увлажнении увеличивает объем до 150–200%.

Формы нахождения . Плотные или рыхлые землистые массы в виде пластов, гнезд, псевдоморфозы по створкам известковых раковин, древесине.

Происхождение . Осадочное. Образуется за счет выветривания основных изверженных горных пород вулканических туфов, пепла в условиях щелочной среды; в почвах при выветривании первичных минералов.

Месторождения . Многие из минералов монтмориллонитовой группы широко развиты в осадочных горных породах, образуют месторождения глин. Некоторые из них получили специальные местные названия: гумбрин, кия, бентонит, асканит и др. Месторождения высококачественных монтмориллонитовых глин известны в Грузии (с. Гумбри и Аскани), в Крыму, в Приднепровье, Закарпатье, США, Франции, Германии и других странах.

Практическое значение . Монтмориллонитовые глины благодаря своим химическим и физико-химическим свойствам находят приме-нение более чем в 200 отраслях промышленности. Главным образом в нефтяной промышленности для очистки продуктов дробной перегонки от посторонних взвешенных примесей (смол, углистых веществ), текстильной, мыловаренной, косметической, резиновой, бумажной, керамической промышленности, при очистке воды и пищевых продуктов и др.

Значение в почвообразовании и агрохимии . Минералы группы монтмориллонита широко распространены в почвах, глинах, морских осадках, взвесях рек, где они встречаются совместно со слюдами, гидрослюдами и другими минералами, оказывая большое влияние на физико-химические свойства почв и их плодородие. Н.И. Горбунов (1974) указывает, что поглотительная способность почв, емкость поглощения катионов, физико-механические свойства, водопрони-цаемость, максимальная гигроскопичность в той или иной мере определяются монтмориллонитом. В сочетании с органическими веществами типа гуминовых кислот монтмориллонитовые глины способствуют формированию водопрочной структуры. При малом содержании гумуса в почве монтмориллонит оказывает на почву отрицательное действие: почва от воды набухает, при высыхании сильно растрескивается. Выходы монтмориллонитовых глин на дневную поверхность после дождей превращаются в густую массу, напоминающую скользкий студень. При высыхании они трескаются, вспучиваются под влиянием продолжающегося набухания более глубоких участков. В установившуюся сухую погоду поверхность таких глин становится очень рыхлой.

Хлориты ((Mg,Fe) 5 Al(OH) 8 ) – группа минералов по ряду свойств близкая к слюдам.

Химический состав . Широкий изоморфизм хлоритов определяет большое разнообразие химического состава. Изменение состава отдельных окислов происходит в широких пределах: SiO 2 – 13–34%, Al 2 O 3 – 10–27%, Fe 2 O 3 – 1,5–9,0%, FeO – 0–36%, MgO – 2,0–36,5%, H 2 О – 10,0–14,1%. В качестве примесей могут быть CaO, MnO, Cr 2 O 3 , P 2 O 3 и др.

Физические свойства . Блеск от матового, стеклянного до перла-мутрового. Цвет зеленый разных оттенков. Черта зеленовато-серая. Спайность весьма совершенная. Плотность – 2,0–3,4 г/см 3 . Сингония моноклинная. Твердость – 1,5–3,0.

Формы нахождения . Хлориты встречаются в виде листоватых и чешуйчатых агрегатов или сплошных масс.

Происхождение . Низкотемпературное гидротермальное, мета-морфическое, осадочное.

Месторождения . Наиболее распространены хлориты в метармофических горных породах, нередко при этом слагаются толщи хлоритовых сланцев. Широко распространены минералы группы хлорита на Урале, в Альпах, в ряде мест Северного Кавказа, Германии, Казахстана и др.

Практическое значение . Из группы хлоритов тюрингит и шамозит при больших скоплениях используются как железная руда. Хлоритовые сланцы в виде порошка применяются для придания блеска продукции бумажного производства.

Значение в почвообразовании . Хлориты встречаются во всех гранулометрических фракциях почв. Обладают относительно высокой емкостью поглощения (10–40 мг-экв. на 100 г). При выветривании обогащают почвы соединениями кальция, магния, железа и других элементов.

Гидрослюды и им подобные минералы

Гидрослюды составляют обширную группу вторичных минералов переменного химического состава. Эти минералы в большинстве случаев возникают в коре выветривания при разложении и гидратации слюд, полевых шпатов и других силикатов. Они являются промежуточными образованиями между слюдами и глинистыми минералами слоистой структуры.

При биохимическом разрушении гидрослюд образуются аморф-ная кремнекислота и полуторные окислы, которые при определенных условиях могут образовывать минералы типа аллофана.

Гидромусковит (Al 2 [(Al,Si) 4 O 10 ](OH) 2 ·nH 2 O). Синоним – иллит .

Химический состав непостоянен. Содержание K 2 O по сравнению с мусковитом снижается до 2–6%, доля воды возрастает до 8–9%, количество SiO 2 увеличивается до 50–55%, а Al 2 O 3 уменьшается до 25–33%. Кристаллическая структура гидромусковита мало чем отличается от структуры мусковита и является переходной к структуре монтмориллонита. Гидромусковит встречается среди глин, особенно огнеупорных, также является важным минералом многих осадочных горных пород и почв. Он находится преимущественно в илистой и коллоидной фракциях почв, обусловливая их физико-химические свойства. Калий частично усваивается растениями, поэтому гидромусковит имеет большое значение для плодородия почв.

Гидробиотит (K(Mg,Fe) 3 (OH) 2 [(Al,Si) 4 O 10 ]·nH 2 O). В отличие от биотита содержит меньшее количество K 2 O, MgO, FeO и большее – воды. Отношение окисного железа к закисному значительно возрастает. Изменяется цвет минерала от черного до золотисто-желтого и затем до белого. Так же, как и гидромусковит, встречается во многих осадочных горных породах и почвах.

Вермикулит ((Mg,Fe) 3 (OH) 2 [(Al,Si) 4 O 10 ]·4H 2 O). Название произошло от латинского вермикулис – червячок. При нагревании из его пластинок получаются длинные червеобразные столбики и нити, похожие на червей.

Химический состав непостоянный. Содержание (в %): MgO – 14–25, Fe 2 O 3 – 3–17, FeO – 1–3, SiO 2 – 37–42, Al 2 O 3 – 10–13, H 2 O – 8–18. Kроме того присутствуют K 2 O – до 5%; в некоторых разновидностях – NiO (до 11%).

Физические свойства . Блеск перламутровый или жирный. Цвет бурый, золотисто-желтый, бронзово-желтый иногда с землистым от-тенком. Спайность совершенная. Плотность – 2,4–2,7 г/см 3 . Сингония моноклинная. Твердость – 1–1,5.

Формы нахождения . Чешуйчатые, листоватые массы или тонко-дисперсные скопления среди глинистых пород.

Происхождение. Вермикулит образуется главным образом гидро-термальным путем при изменении биотита и флогопита и при вывет-ривании этих минералов, а также роговой обманки и плагиоклазов.

Месторождения. Урал, Украина, США, Западная Австралия.

Практическое значение . Вермикулит применяется как термо-изоляционный, звукопоглощающий и смазочный материал.

Значение в почвообразовании и агрохимии . Вермикулит способен к очень высокому катионному обмену, значительно сильнее выражен-ному, чем у монтмориллонита. В почвах и глинистых породах верми-кулит встречается в небольшом количестве.

Глауконит (KH 2 Fe 3 (Al,Fe)Si 3 O 12 ·nH 2 O). Глаукос по-гречески – синевато-зеленый.

Химический состав непостоянен (в %): K 2 O – 2,07–7,58, Na 2 O – 0,01–3,34, CaO – 0,25–5,43, MgО – 1,77–6,22, FeO – 0,8–8,6, Al 2 O 3 – 0,56–20,39, Fe 2 O 3 – 6,42–27,90, H 2 O – 4,9–13,5.

Физические свойства . Блеск матовый, у плотных разновидностей стеклянный. Цвет зеленый различных оттенков. Черта зеленая. Спай-ность устанавливается редко. Плотность – 2,2–2,9 г/см 3 . Сингония моноклинная. Твердость – 2–3.

Формы нахождения. Глауконит встречается в виде зернистых и землистых масс, а также единичных зерен в осадочных породах мор-ского происхождения.

Происхождение. Глауконит – минерал осадочного происхожде-ния. Образуется за счет диагенетического превращения алюмоси-ликатного и железистого материала илов, а также за счет синтеза из коллоидных растворов. Возможно образование глауконита в коре выветривания и почвах.

Месторождения . Месторождения глауконита весьма многочис-ленны. Значительные скопления его отмечаются на восточных склонах Урала, в Поволжье, Днепрово-Донецкой впадине, в Подолии, Волыни.

Практическое значение . Глауконит используется для получения дешевой зеленой краски, в стекольной промышленности, для смягче-ния жесткости воды.

Значение в почвообразовании и агрохимии . В процессе вывет-ривания глауконит неустойчив и разлагается с образованием гидрооксидов железа и кремнезема. С этим часто связаны некоторые месторождения бурых железняков, особенно в болотах. В почвах обусловливает довольно высокую поглотительную способность. Как калийсодержащий минерал в сыром виде или после термической обработки может использоваться как калийное удобрение.

Аллофан mAl 2 O 3 ·nSiO 2 ·pH 2 O – аморфный минерал, генетически и пространственно связанный со слоистыми минералами.

Химический состав . Аллофан представляет собой тонкие кол-лоидные смеси или твердые растворы свободного глинозема и кремнезема, образовавшихся в результате совместной коагуляции. В его состав входят: Al 2 O 3 – 23,5–41,6%, SiO 2 – 21,4–39,1%, H 2 O – 39,0–43,9%; часто присутствуют Fe 2 O 3 , MgO, CaO, K 2 O, P 2 O 5 , SO 3 , CO 2 .

Физические свойства . Блеск стеклянный, жирный. Цвет бледно-голубой, зеленовато-желтый. Черта голубая. Спайность отсутствует. Излом раковистый. Плотность – 1,85–1,88 г/см 3 . Сингонии нет. Твер-дость около 3. Очень хрупок.

Формы нахождения . Стеклоподобные массы и корки с натечно-почковидной поверхностью, редко порошковатые белые массы.

Происхождение . Аллофан образуется в результате процессов вы-ветривания изверженных горных пород.

Месторождения . Известен во многих районах земного шара. В РФ встречается на Урале, в Хакасии, Хоперском и Липецком железнорудных месторождениях.

Практическое значение . Производственного значения аллофаныне имеют.

Значение в почвообразовании и агрохимии . Аллофаноиды явля-ются типичными минералами молодых почв, где они образуются за счет осаждения из растворов соединений кремнезема и алюминия. Оказывают большое влияние на емкость поглощения и гидро-фильность почв.

Каркасные силикаты

Группа полевых шпатов

Полевые шпаты – наиболее распространенные минералы. Они составляют около 50% силикатов, входящих в состав земной коры. Это главные породообразующие минералы большинства изверженных, многих метаморфических и некоторых осадочных пород.

Среди полевых шпатов выделяют: а) известково-натриевые, или плагиоклазы , представляющие собой непрерывный изоморфный ряд, крайними членами которого являются альбит и анортит и б) калие-натриевые полевые шпаты .

Известково-натриевые полевые шпаты (плагиоклазы)

Альбит (Na 2 Al 2 Si 6 O 16).Химический состав . SiO 2 – 68,81%, Al 2 O 3 – 19,40%, Na 2 O – 10,79%.

Физические свойства . Блеск стеклянный. Цвет белый, серовато-белый. Черта белая, бесцветная. Спайность совершенная в двух на-правлениях. Плотность – 2,61 г/см 3 . Сингония триклинная. Твердость 6–6,5.

Формы нахождения . Альбит встречается в виде друз, пластин-чатых кристаллов, зернистых агрегатов во многих изверженных породах, плотных зернистых масс.

Происхождение. Альбит образуется эндогенным путем (маг-матическое, гидротермальное, пегматитовое минералообразование).

Месторождения альбита многочисленны. Он встречается во мно-гих изверженных породах.

Практического значения в промышленности не имеет.

Значение в почвообразовании и агрохимии . Альбит входит в незначительном количестве в состав крупных фракций почв. На земной поверхности он неустойчив и под влиянием процессов выветривания полностью разлагается, обогащая породы и почвы натрием.

Анортит (CaAl 2 Si 2 O 8). Химический состав . SiO 2 – 43,28%, Al 2 O 3 – 36,62%, CaO – 20,1%.

Физические свойства . Блеск стеклянный. Цвет желтоватый, голу-боватый, розовый, бесцветный. Черта бесцветная, белая. Спайность совершенная. Плотность – 2,76 г/см 3 . Сингония триклинная. Твер-дость – 6–6,5.

Формы нахождения такие же, как у альбита.

Происхождение . Образуется совместно с альбитом, лабрадором и другими плагиоклазами, входя в различные изоморфные соединения.

Практического значения в народном хозяйстве не имеет.

Значение в почвообразовании и агрохимии . Входит в состав круп-ных фракций почв. Быстро выветривается, превращается в каолинит. Обогащает почву соединениями кальция.

Лабрадор – изоморфная смесь альбита и анортита, содержащая от 50 до 70% анортитовой молекулы.

Химический состав. SiO 2 – 49,67–56,05%, Al 2 O 3 – 28,01–32,33%, CaO – 10,05–15,08%, Na 2 O – 2,92–5,82%.

Физические свойства . Блеск стеклянный. Цвет серый, темно-се-рый, зеленовато-серый. Характерный синий отлив на плоскостях спайности. Черты не дает. Спайность совершенная в двух направ-лениях. Плотность – 2,69 г/см 3 . Сингония триклинная. Твердость – 6–6,5.

Формы нахождения . Сплошные крупнозернистые массы, зерна в основных изверженных породах.

Происхождение. Образуется лабрадор в результате кристалллиза-ции основных магм.

Месторождения. Крупнейшие месторождения лабрадора извест-ны в Житомирской области на Украине.

Практическое значение . Облицовочный материал в строитель-стве.

Значение в почвообразовании и агрохимии . Лабрадор входит в состав крупных фракций почв. Быстро выветривается с образованием в почве каолинита и других глинистых минералов, обогащая при этом породы кальцием и натрием.

Калий-натриевые полевые шпаты

Ортоклаз

Химический состав . K 2 O – 16,9%, Al 2 O 3 – 18,4%, SiO 2 – 64,7%. Часто присутствуют Na 2 O и примеси BaO, FeO, Fe 2 O 3 и др.

Физические свойства . Блеск стеклянный. Цвет светло-розовый. Черты не дает. Спайность совершенная в двух направлениях. Плот-ность 2,56 г/см 3 . Сингония моноклинная. Твердость – 6–6,5. Отличить от микроклина на глаз практически невозможно.

Формы нахождения . Ортоклаз встречается в виде сплошных кристаллических масс, зерен в породах, крупных кристаллов в пегматитовых жилах.

Происхождение . Образуется из кислых и частично из средних магм, гидротермальным путем в кварцевых жилах.

Месторождения . В РФ высокосортные полевые шпаты встре-чаются на северо-западе европейской части, на Среднем Урале. В горных массивах – в кислых и, частично, средних магматических породах.

Практическое значение . Ортоклаз и микроклин используются в стекольной и керамической промышленности. Их разновидности (лунный и солнечный камни) – облицовочный материал.

Значение в почвообразовании и агрохимии . Полевые шпаты и продукты их преобразования существенно влияют на свойства почв. Крупные зерна полевых шпатов так же, как и кварца, оказывают большое влияние на физические свойства почв. При наличии натрия в составе кристаллической решетки образуются сода и силикаты натрия, являющиеся причиной образования содовых солончаков. Ортоклаз – один из источников калийного питания растений, в том случае когда его частицы измельчены до размера менее 0,001 мм.

Микроклин (K 2 Al 2 Si 6 O 16 или K 2 O·Al 2 O 3 ·6SiO 2).

Химический состав аналогичен составу ортоклаза.

Физические свойства . Блеск стеклянный. Цвет такой же, как у ортоклаза. Однако существует отличие: есть разновидность зеленого цвета, называемая амазонитом. Черты не дает. Спайность совершенная. Плотность – 2,54–2,57 г/см 3 . Сингония триклинная. Твердость – 6–6,5. По внешним признакам трудно отличим от ортоклаза.

Формы нахождения . Кристаллы в пегматитовых жилах, друзы.

Происхождение. Основной путь образования микроклина пегма-титовый.

Месторождения. Высокосортные полевые шпаты распространены на северо-западе европейской части РФ, на Среднем Урале, в Восточной Сибири. Месторождения амазонита имеются в Ильменских горах.

Практическое значение . Микроклин используется в стекольной и керамической промышленности. Амазонит – поделочный камень.

Значение в почвообразовании и агрохимии такое же, как у орто-клаза.

Группа нефелина

Нефелин (Na 2 Al 2 Si 2 O 8 или Na 2 O·Al 2 O 3 ·2SiO 2).

Химический состав . SiO 2 – 44,0%, Al 2 O 3 – 33,0%, Na 2 O – 16%, K 2 O – 5%. Остальное приходится на CaO, MgO, Ga 2 O 3 , BeO, а иногда Fe 2 O 3 , Cl, F и H 2 O.

Физические свойства . Блеск на поверхности стеклянный, в изломе жирный, при выветривании матовый. Цвет серовато-белый или серый с желтым, бурым, красным или зеленоватым оттенком. Черты не дает. Спайность отсутствует. Излом неровный. Плотность – 2,6 г/см 3 . Сингония гексагональная. Твердость – 5–6.

Формы нахождения . Сплошные крупнозернистые массы. Зерна в щелочных породах.

Происхождение . Нефелин образуется магматическим путем.

Месторождения . Крупные месторождения нефелина находятся близ города Ачинск, в Хибинах, в Приазовском районе Украинской кристаллической полосы, Норвегии, Гренландии, Италии.

Практическое значение . Нефелин используется как руда на алю-миний, для получения соды, в стекольной и фарфоровой промышлен-ности.

Значение в почвообразовании и агрохимии . Как и плагиоклазы, нефелин входит в состав скелета почв, встречаясь в крупных фракциях. При выветривании он переходит в каолин, карбонаты, сульфаты и другие кислородные образования.

Цеолиты. Группа цеолитов очень разнообразна по химическому составу, характеру распределения кремнийкислородных и алюмо-кислородных тетраэдров. Е.К. Лазаренко указывает: «С хими-ческой точки зрения цеолиты представляют собой водные алюмо-силикаты Ca и Na, частично Ba, Sr, K, редко Mg, Mn (табл. 4). Их можно рассматривать как гидратные формы полевых шпатов (Na 2 Ca)O·nSiO 2 ·mH 2 O, где n – 2, 3, 4, 6, а m колеблется от 0 до 8.

Физические свойства . Блеск стеклянный. Обычно бесцветные или белые, иногда красноватые или красные массы. Черта белая. Спайность средняя. Плотность – 2,1–2,5 г/см 3 . Сингония у большинства цеолитов моноклинная, у шабазита тригональная, натролита – ромбическая. Твердость – 3,5–5,5.

Формы нахождения . Цеолиты образуются в основном из холод-ных и горячих вод в результате изменения основных плагиоклазов.

Месторождения. Цеолиты встречаются в Забайкалье, в Восточ-ной Сибири, на Кавказе, в Крыму, Казахстане, США, Африке и др.

Практическое значение . Искусственно полученные цеолиты используются для очистки воды.

Таблица 4

Химический состав некоторых цеолитов, %

(по Е.К. Лазаренко, 1963)

Значение в почвообразовании и агрохимии . Цеолиты обладают высокой обменной способностью. Так, Са 2+ и Na + могут замещаться катионами K + , Mg 2+ , Fe +2 , находящимися в водных растворах. При этом изменяются многие свойства почв и пород, в которых они имеют довольно широкое распространение.

На земной поверхности цеолиты неустойчивы. Более сложные из них, содержащие кальций, натрий и калий, переходят в цеолиты чисто натриевые или кальциевые и в конечном счете превращаются в хлорит и монтмориллонит. Иногда наблюдается каолинитизация цеолитов.

1.5. ПОРЯДОК ОПРЕДЕЛЕНИЯ МИНЕРАЛОВ

ПО ВНЕШНИМ ПРИЗНАКАМ

Необходимо научиться определять не только морфологические признаки и физические свойства, но и принадлежность минералов к тому или иному классу. Это делается с помощью определителя (прил. А).

Определив морфологические признаки, следует записать резуль-таты в рабочую тетрадь и, проанализировав эти данные, установить название минерала. Минералы должны быть описаны по схеме, при-веденной в табл. 5.

Помощь по Теле2, тарифы, вопросы

Силикатные породы. Силикаты — ТехЛиб СПБ УВТ. Силикаты природные

Современная классификация

Структура силикатов

Общие свойства

Литература

Суть и значение слова «силикат»

Структура и разновидности

Островные

Поясные

Цепочечные

Листовые

Каркасные

Силикаты

Популярное

Основные химические реакции алкенов

Актуализация опорных знаний

Небесные явления Как заметить вращение звездного неба

Буква н мягкий звук задания для детей

Полицейские-герои: на службе и в жизни Эссе о подвигах сотрудников полиции

Сравнение качественных прилагательных в английском языке

Формирование движения сопротивления оккупантам в югославии в годы второй мировой войны

ВЫБОР РЕДАКТОРА

Климат рельеф и геологическое строение

Лорелея Генрих гейне лорелей дословный перевод

Сочинение по произведению М

ПОПУЛЯРНЫЕ ЗАПИСИ

Геологические периоды в хронологическом порядке

Формы глаголов в английском языке Как образуется 3 форма глагола в английском языке

Правильное чтение немецких слов

ПОПУЛЯРНАЯ КАТЕГОРИЯ