Тихоненко Д.Г. Геологія з основами мінералогії

Подождите немного. Документ загружается.

160

Острівні силікати

Острівними є силікати з ізольованими силіцієвокисневими тет-

раедрами [SiO

]

4–

, тобто які не мають спільних атомів кисню. Тетра-

едри сполучені між собою іншими катіонами, переважно Mg

, Fe

, іноді Ni

, Mn

, Zn

, Cr

та ін. Силікати зі здвоєними тетра-

едрами різняться відокремленими парами силіцієвокисневих тетра-

едрів [Si

]

6–

. Один атом кисню в них спільний, решта — зв’язані з

катіонами.

Такі кристалічні ґратки мають мінерали групи оливіну, гранатів,

циркон, топаз, титаніт. Найпоширенішими мінералами серед цих

силікатів є група оливіну: форстерит Mg

[SiO

], фаяліт Fe

[SiO

оливін (Mg,Fe)

[SiO

Оливін (Mg,Fe)

[SiO

]. Назва мінералу пов’язана з його зеленим

(оливковим) кольором.

Оливін є ізоморфною сумішшю двох мінералів: форстериту

[SiO

] і фаяліту Fe

[SiO

Хімічний склад

, %: форстериту —

MgO — 57,1, SiO

— 42,9; фаяліту — FeO — 70,57, SiO

— 29,43;

оливіну — Mg — 40 – 50, Fe — 8 – 12, SiO

— 30 – 40.

Фізичні властивості

Блиск .......................................................скляний

Твердість .................................................6,5 – 7,0

Спайність ................................................недосконала

Злам.........................................................раковистий

Колір ........................................................від світло-жовтого до темно-зеленого

і чорного

Риска........................................................відсутня

Прозорість ...............................................просвічує, рідко прозорий (хризоліт)

Щільність ................................................3,3 – 3,5 г/см

Діагностичні ознаки

: характерний оливково-зелений колір,

скляний блиск. У хлоридній кислоті всі мінерали групи оливіну (за

винятком форстериту) розчиняються з утворенням цінного листопо-

дібного SiO

Різновидом

є хризоліт — жовтувато-зелений прозорий оливін.

Форми знаходження в природі

. Дрібнозернисті маси або окремі

кристали в породах.

Походження

магматичне. Під впливом гарячих глибинних вод-

них розчинів оливін у процесі серпентинізації переходить у серпен-

тин; за контактного метаморфізму — в тальк; у зоні вивітрювання

швидко гідролізує, тому серед мінералів ґрунту він не трапляється:

(Mg,Fe)

[SiO

]+ H

O + CO

→ MgCO

+ Fe

•

O + SiO

•

Поклади

виявлено на Уралі, в Карелії, Північному Кавказі.

Оливін входить до складу оснóвних і ультраоснóвних порід (габ-

ро, базальти тощо), нерідко утворює мономінеральні породи дуніти

та перидотити.

161

Застосовують

у хімічній промисловості, будівництві, як вогнетри-

вкий матеріал, у сільському господарстві іноді як магнезіальне доб-

риво. Хризоліт є коштовним каменем.

Кільцеві силікати

Кристалічні ґратки кі-

льцевих силікатів містять

ізольовані групи тетраедрів

[SiO

]

4–

, що з’єднані в кіль-

ця. За властивостями вони

займають проміжне поло-

ження між каркасними

алюмосилікатами та орто-

силікатами. До силікатів

кільцевої структури нале-

жать складні за хімічним

складом боросилікати

алюмінію, що входять до

групи турмаліну (шерл,

дравіт, ельбаіт).

Турмаліни. Назва групи

мінералів пов’язана з дав-

нім сингалезьким словом

«турмалі».

Турмаліни

— це

бороси-

лікати алюмінію зі змін-

ним хімічним складом (рис.

3.14). Турмаліни дуже різ-

номанітні, проте їх склад можна виразити загальною формулою

ХY

(BO

)

(OH,F)

де

— зазвичай катіони Na

, що частково заміщуються на Са

, K

та ін.;

— катіони Mg

, Fe

, Li

або Al

;

— переважно

або Fe

Хімічний склад

, %: SiO

— 34 – 41, B

— 8 – 13, Al

— 25 –

44, MgO — 0 – 14, FeO — 0 – 17, Na

O — 1 – 3,5, K

O — 0 – 2,5, Li

O —

0 – 1,25, H

O — 1 – 4,5, іноді F — 0 – 1,2, Cr

— 0 – 1, MnO — 0 – 3,5,

CaO — 0 – 5.

Фізичні властивості

Блиск .......................................................скляний

Твердість .................................................7,0 – 7,5 – 8,0

Спайність ................................................відсутня

Злам.........................................................нерівний, дрібнораковистий, крихкий

Колір ........................................................рожевий, червоний, жовтий, коричневий,

зелений, синій, безбарвний та ін.

Риска........................................................відсутня

Прозорість ...............................................прозорий і непрозорий

Щільність ................................................2,9 – 3,2 г/см

Рис. 3.14. Проекція структури турмаліну на

площину

162

Діагностичні ознаки

: велика твердість, призматичні кристали з

вертикальним штрихуванням, характерним поперечним перетином

у вигляді сферичного трикутника, відсутність спайності.

Різновиди

: червоний, рожевий — рубеліт; синій — індиголіт; зе-

лений — вердиліт; малиново-фіолетовий — сибиріт; коричневий —

дравіт; безбарвний — ахроіт; чорний — шерл.

Форми знаходження в природі

. Кристали, зернисті, волокнисті,

заплутано-голчасті, променеві («турмалінове сонце»), суцільні агре-

гати.

Походження

пневматолітове, гідротермальне, метаморфічне.

Поклади

знаходяться в Росії (Урал, Забайкалля), в Казахстані,

Бразилії, на Мадагаскарі, в Намібії, Шрі-Ланці.

Застосовують

у радіотехніці, оптиці, як коштовне каміння.

Ланцюгові силікати

До силікатів ланцюгової структури належать важливі породоут-

ворювальні мінерали, що становлять групу піроксенів. Для мінера-

лів цієї групи характерним є заміщення одних хімічних елементів,

що входять до складу кристалічної ґратки мінералу, на інші. За хі-

мічним складом це силікати кальцію, магнію, заліза, в деяких міс-

тяться Al i (Na,Li).

Авгіт (Ca

, Na

)(Mg

, Fe

, Al

)[(Al, Si)

] (інколи містить

Mn, Ti, Cr). Назва його походить від грецького слова αύγή — блиск.

Складний мінерал, містить надлишок МgO, Fe

, збагачений

(4 – 9 %).

Фізичні властивості

Блиск .......................................................скляний, на гранях близький

до перламутрового

Твердість .................................................5,0 – 6,0

Спайність ................................................досконала

Злам.........................................................нерівний до раковистого

Колір ........................................................чорний, зеленкувато-

і бурувато-чорний

Риска........................................................сіра або сірувато-зелена

Прозорість ...............................................непрозорий

Щільність ................................................3,3 — 3,6 г/см

Діагностичні ознаки

: чорний, зеленкувато- і бурувато-чорний ко-

лір, короткопризматичні, діжкоподібні кристали в основних породах

магматичного походження. В кислотах не розчиняється.

Різновиди

: листуватий авгіт — діалаг, звичайний авгіт — темно-

зеленого кольору, базальтичний авгіт — чорного кольору.

Форми знаходження в природі

. Кристали, суцільні зернисті агре-

гати.

Походження

магматичне. Характерний породоутворювальний

мінерал в оснóвних і ультраоснóвних магматичних породах.

163

У корі гіпергенезу нестійкий, підлягає вивітрюванню з утворен-

ням карбонатів, гідроксидів, каолініту, хлориту, тальку.

Поклади

є в Росії (Урал), Чехії.

Авгіт важливий породоутворювальний мінерал оснóвних і ульт-

раоснóвних магматичних порід, внаслідок вивітрювання якого фор-

муються мінерали ґрунтів.

Стрічкові силікати

До стрічкових силікатів належать мінерали, в основі структури

яких спостерігаються стрічки, шари із подвійних ланцюгів.

Найпоширенішими представниками стрічкових силікатів є ам-

фіболи — породоутворювальні мінерали магматичних і метаморфіч-

них порід. Загальна кількість їх у земній корі становить 10 % (за ма-

сою). У природі найбільш поширені залізо-магнезіальні амфіболи.

Назва амфіболів походить від грецького слова άµφίβολος — дво-

значний, подвійний, обманний.

Рогова обманка (Ca,Na)(Mg,Fe)

(Al,Fe)(OH)

[(Al,Si)

]

(ОН)

. Мі-

нерал характеризується несталим хімічним складом. Назва його

пов’язана з обманливим зовнішнім виглядом. Рудокопи часто

сприймали рогову обманку за руду, тому що вона мала характерний

металоподібний блиск на свіжих поверхнях розколу.

Фізичні властивості

Блиск .......................................................скляний, на площинах спайності

шовковистий

Твердість .................................................5,0 – 6,0

Спайність ................................................досконала в двох напрямках

Злам.........................................................скалкуватий, нерівний

Колір ........................................................темно-зелений або чорний

різних відтінків

Риска........................................................зеленкувата або бура

Прозорість ...............................................непрозорий

Щільність ................................................2,9 – 3,4 г/см

Діагностичні ознаки

: темно-зелений або чорний колір, стовпчас-

ті, призматичні, голчасті кристали.

Різновиди

: звичайна рогова обманка — темно-зеленого кольору,

базальтична — бурого або чорного, лужні рогові обманки — чорного

або синього кольору.

Форми знаходження в природі

. Трапляється у вигляді кристалів,

волокнистих, голчастих агрегатів, суцільних щільних мас.

Походження

магматичне, метаморфічне.

У земній корі легко піддається руйнуванню: метаморфізму, виві-

трюванню. В зоні гіпергенезу рогова обманка нестійка, зазнає гід-

ролізу з утворенням карбонатів, гідроксидів.

Рогова обманка поширена в земній корі. Це породоутворюваль-

ний мінерал багатьох магматичних і метаморфічних порід, є міне-

ралом ґрунтотворних порід і ґрунтів, що формуються на них.

164

Листові силікати

До листових належать слюдоподібні силікати, структурною осно-

вою яких є силіцієвокисневі тетраедри, зібрані в листи або шари;

тетраедри в шарах з’єднані між собою вершинами в безперервне

групування з радикалом [Si

]

4–

Шари силіцієвокисневих тетраедрів відокремлені один від одного

і зв’язані катіонами, здебільшого Mg

, Al

. Mагній часто заміщу-

ється на Fe

, Ni

, рідше на Mn

. Іноді Al

заміщується на Fe

дуже рідко — на Cr

або V

У листових силікатах частина іонів силіцію в тетраедричних і

октаедричних сітках за ізоморфізму може бути заміщена на іони

алюмінію. Тому більша частина мінералів цієї групи належить до

алюмосилікатів. У зв’язку з ізоморфізмом заміщені листові силікати

бувають двох типів: силікати з радикалом [Si

]

4–

, та алюмосилі-

кати з радикалом [AlSi

]

5–

До листових силікатів належать мінерали груп серпентину і та-

льку, до алюмосилікатів — мінерали груп слюд, гідрослюд і глинис-

тих мінералів (рис. 3.15).

Група серпентину

Серпентин Mg

(OH)

[Si

]

(«змійовик», азбест, «гірський льон»).

Мінерал одержав назву від латинського слова serpens — змія, тобто

смугаста гірська порода, поверхня якої за малюнком та кольором

нагадує шкіру гадюки.

Хімічний склад

, %: MgO — 4,3, H

O — 18,9, SiO

— 44,1, містить

домішки Mn, Fe, Al, Cr, Ni.

Фізичні властивості

Блиск .......................................................жирний, восковий, шовковистий

Твердість .................................................2,5 – 3,0

Спайність ................................................досконала

Злам.........................................................раковистий, скалкуватий

Колір ........................................................темно-зелений, жовто-зелений,

бурувато-чорний

Риска........................................................біла або зеленкувата

Прозорість ...............................................непрозорий

Щільність ................................................2,5 – 2,7 г/см

Діагностичні ознаки

: жирний блиск, зеленкуватий відтінок.

Різновиди

антигорит

— листуватий серпентин;

хризотил

— во-

локнистий серпентин;

офіта —

жовто-зелений серпентин із воско-

вим блиском;

лизардит —

щільний серпентин. Тонковолокнистий

хризотил називають

азбестом.

Форми знаходження в природі

. Щільні прихованокристалічні

маси, дрібні зерна.

165

Рис. 3.15. Структури деяких шаруватих силікатів:

—

структура каолініту — серпентину типу 1 : 1;

б —

структура пірофіліту — тальку

типу 2 : 1;

в —

слюд (діоктаедричні та триоктаедричні форми);

— хлориту (триокта-

едричного);

— галуазиту (гідратована фаза з шаром води між алюмосиліцієвими

пакетами);

е —

монтморилоніту;

— катіони в октаедричних позиціях;

— міжпа-

кетні катіони. Позиції міжпакетної води і міжпакетних катіонів точно невідомі і зо-

бражені орієнтовно. Приблизні міжпакетні простори наведено в нанометрах

166

Походження

серпентину пов’язане з метаморфізмом ультра-

оснóвних (дунітів, перидотитів, піроксенів) і карбонатних порід.

Процес серпентинізації відбувається під дією гідротермальних вод

на оливін:

(Mg,Fe)

[SiO

] + H

O + CO

→

→ Mg

[Si

](OH)

+ Fe

+ (Mg,Fe)[CO

Поклади

є в Росії (Середній і Південний Урал, Північний Кав-

каз), у Казахстані, Австрії, Канаді, Швейцарії, Німеччині.

Застосовують

мінерали групи серпентину як магнезіальні добри-

ва (ефективні під цукрові буряки); у промисловості — для виробни-

цтва сполук магнію, у будівництві. Азбест використовують у вироб-

ництві вогне- і кислототривких матеріалів, картону, прядива для

спеціальних костюмів. Азбест небезпечний для людини — чинить

канцерогенну дію.

Група тальку

Тальк Mg

(OH)

[Si

Хімічний склад

, %: Mg — 31,7, SiO

—

63,5, H

O — 4,8.

Фізичні властивості

Блиск .......................................................жирний, перламутровий

Твердість .................................................1,0

Спайність ................................................цілком досконала

Злам.........................................................нерівний

Колір ........................................................білий, світло-сірий, світло-зелений

Риска........................................................біла

Прозорість ...............................................непрозорий, просвічує в тонких

листочках

Щільність ................................................2,7 – 2,8 г/см

Діагностичні ознаки

: низька твердість, жирний на дотик, зелений

колір, цілком досконала спайність, вогнетривкий, не розчинний у

воді й органічних розчинниках.

Різновиди

: стеатит (жировик) — щільний нешаруватий тальк.

Форми знаходження в природі

. Трапляється у вигляді листува-

тих, лускуватих, суцільних твердих мас.

Походження

метаморфічне (за рахунок метаморфізму доломітів),

наслідок гідротермальної переробки багатих на магній ультра-

оснóвних порід, а також продукт руйнування олівіну і піроксенів:

(Mg,Fe)

[SiO

] + H

O + CO

→ Mg

[Si

](OH)

+ (Mg,Fe)CO

;

Оливін Тальк Брейнерит

(Ca,Mg)(CO

)

+SiO

+ H

O → Mg

[Si

](OH)

+ CaCO

+ CO

Доломіт Тальк Кальцит

Поклади

є в Росії (Урал, Східні Саяни), Китаї, Канаді, Австрії.

167

Застосовують

у паперовій, текстильній, гумовій, шкіряній проми-

словості, у сільському господарстві — як наповнювач при виробниц-

тві отрутохімікатів. Тальк — основний наповнювач інсектицидних

дустів, які використовують для обпилення, наповнювач інсектицид-

них і фунгіцидних порошків і пилуватих протруйників насіння. Не-

отруйний.

Група слюд і гідрослюд

Слюди

утворюють велику групу мінеральних тіл, значно поши-

рених у земній корі. На їх частку припадає 3,7 % усіх мінералів зе-

мної кори. Це звичайні породоутворювальні мінерали, відомі люди-

ні з давнини. Вони мають характерні фізичні властивості. За зов-

нішнім виглядом різко різняться від інших мінеральних речовин.

Мають цілком досконалу спайність, внаслідок чого легко розщеп-

люються на тонкі листочки, луски. Це пояснюють тим, що зв’язок

всередині силіцієвокисневих тетраедрів набагато міцніший, ніж між

окремими силіцієвокисневими шарами, який здійснюється в основ-

ному через катіони.

Мусковіт KAl

(OH,F)

[AlSi

]

(біла слюда) —

калієва слюда.

Назва походить від місцевості Московії («скло з Московії», Москов-

ської держави).

Хімічний склад

, %: K

O — 11,8, Al

— 38,5, SiO

— 45,2, H

O —

4,5.

Фізичні властивості

Блиск .......................................................перламутровий

Твердість .................................................2,5 – 3,0

Спайність ................................................цілком досконала

Злам.........................................................рівний

Колір ........................................................білий з різними відтінками

Риска........................................................біла

Прозорість ...............................................прозорий у тонких лусках

Щільність ................................................2,7 – 3,1 г/см

Діагностичні ознаки

: цілком досконала спайність, світлий колір,

перламутровий блиск, легко розщеплюється на пружні прозорі пла-

стинки.

Форми знаходження в природі

. Трапляється у вигляді суцільних

листувато-зернистих, лускуватих мас.

Походження

магматичне, метаморфічне, пегматитове.

У зоні гіпергенезу мінерал відносно стійкий до вивітрювання.

Внаслідок вивітрювання (гідратації) утворюється гідрослюда (гід-

ромусковіт).

Процес зміни світлої слюди в головних фазах можна уявити так:

Світлі слюди → Гідрослюди → Цеоліти → Глини.

Поклади

відкрито в Росії (Іркутська область, Карелія, Східні Саяни).

168

Застосовують

в електропромисловості, радіотехніці, приладобу-

дуванні.

Мусковіт — мінерал ґрунтів. Гідрослюди входять до складу глин,

є потенційним джерелом калію у ґрунті.

Біотит K(Fe,Mg)

(OH,F)

[AlSi

] (чорна слюда). Названий за

прізвищем французького фізика Ж. Біота.

Фізичні властивості

Блиск .......................................................скляний

Твердість .................................................2,0 – 3,0

Спайність ................................................цілком досконала

Злам.........................................................рівний

Колір ........................................................чорний з різними відтінками

Риска........................................................біла або зеленкувата

Прозорість ...............................................прозорий у тонких листочках

Щільність ................................................2,7 – 3,3 г/см

Діагностичні ознаки

: розщеплюється на пружні листочки темно-

зелено-бурого кольору, непрозорий у товстих пластинах.

Форми знаходження в природі

. Суцільні пластинчасто-луску-

вато-зернисті маси, зрідка — друзи.

Походження

магматичне, метаморфічне, пегматитове.

На земній поверхні малостійкий до вивітрювання і переходить в

різноманітні вторинні мінерали:

Темні слюди → Гідрослюди → Цеоліти → Глини, хлорити.

Застосовують

частково в електроізоляційних виробах. Потенцій-

не джерело калію і магнію в ґрунті.

Гідрослюди

Під назвою

гідрослюди

об’єднують групу близьких за складом

мінералів (ілліт, вермикуліт, глауконіт та ін.), які є проміжними

утворами між слюдами та глинистими мінералами із шаруватою

структурою. Гідрослюди є продуктом вивітрювання і складають ве-

лику групу вторинних породоутворювальних мінералів змінного

хімічного складу. Багато гідрослюд містить значну кількість калію,

який частково засвоюється рослинами, тому значення їх у родючості

ґрунтів дуже велике.

Вермикуліт (Mg,Fe

,Fe

)(OH)

[(Si,Al)

]•4H

O. Вермикуліт (від

лат. vermiculus — черв’ячок) під час швидкого нагрівання розщеп-

люється на черв’якоподібні відокремленості.

Хімічний склад

, %: MgO — 14 – 25, Fe

— 3 – 17, FeО — 1 – 3,

SiO

— 34 – 42, Al

— 10 – 17, H

O — 8 – 18, K

O — до 5, NiO — до

11.

169

Фізичні властивості

Блиск .......................................................жирний, перламутровий

Твердість .................................................1,0 – 1,5

Спайність ................................................досконала

Злам.........................................................нерівний

Колір ........................................................бурий, жовто-бурий, золотисто-жовтий

Риска........................................................біла

Щільність ................................................2,0 – 3,0 г/см

Діагностичні ознаки

: відсутність пружності листочків, внаслідок

нагрівання розщеплюється на листочки і збільшується в об’ємі в

20 – 30 разів.

Форми знаходження в природі

. Трапляється у вигляді розсипів,

лускуватих, листуватих, щільних агрегатів.

Походження

екзогенне — внаслідок гідролізу біотиту, флігопіту;

гідротермальне.

Поклади

є в Казахстані, Росії (Мурманська область).

Застосовують

як звуко- і теплоізоляційний, мастильний, водо-

вбирний матеріал. У сільському господарстві — для поліпшення

структури важких ґрунтів, як субстрат при вирощуванні рослин на

живильних середовищах.

Глауконіт K(Fe

,Al,Fe

,Mg)

(OH)

[AlSi

]•

O. Назва по-

ходить від грецького слова γλαυæός — блакитно-зелений.

Вміст основних компонентів

у типових глауконітах коливається в

таких межах, %: SiO

— 45,0 – 58,65, Al

— 0,56 – 20,39, Fe

—

6,42 – 27,90, FeO — 0,49 – 9,58, MgO — 1,77 – 6,22, CaO — 0,25 –

5,43, K

O — 2,07 – 7,58, Na

O — 0,01 – 3,34, H

O — 5,70 – 13,70.

Фізичні властивості

Блиск .......................................................матовий, скляний, жирний

Твердість .................................................2,0 – 3,0

Спайність ................................................досконала

Злам.........................................................нерівний

Колір ........................................................темно-зелений, зеленкувато-чорний

Риска........................................................зелена

Щільність ................................................2,2 – 2,8 г/см

Діагностичні ознаки

: темно-зелений колір, низька твердість, за-

лягання в породах морського походження.

Форми знаходження в природі

. Трапляється в осадових породах

у вигляді зерен правильної форми; в пісковиках — як цементуваль-

ний матеріал; часто — у вигляді глуаконітового піску.

Походження

осадове — утворюється в морях, океанах внаслідок

перетворення біотиту в морській воді; можливе біогенне.

Під час вивітрювання глауконіту утворюються карбонати, гли-

нисті мінерали, гідроксиди, в тім числі гідрогетит.

Поклади

є в Україні, Росії, Казахстані.

Застосовують

для виробництва дешевої фарби; в сільському гос-

подарстві — як калійне добриво.