3. КРИСТАЛЛОХИМИЧЕСКИЙ ТИП СТРУКТУРЫ

ЦЕПОЧЕЧНЫЙ И ЛЕНТОЧНЫЙ

3.1. ПОДКЛАСС: СИЛИКАТЫ С НЕПРЕРЫВНЫМИ ОДИНАРНЫМИ ПРОСТЫМИ И ВЫСОКОПЕРИОДИЧЕСКИМИ ЦЕПОЧКАМИ

КРЕМНЕКИСЛОРОДНЫХ ТЕТРАЭДРОВ

(ЦЕПОЧЕЧНЫЕ СИЛИКАТЫ)

3.1.1. ГРУППА ПИРОКСЕНОВ С РАДИКАЛОМ [Si₂O₆]^4–

Пироксены относятся к минералам с цепочечной структурой, для которых в процессе полимеризации кремнекислородных тетраэдров происходит сочленение последних через две вершины с образованием одномерных структур с общей формулой радикала [Si_nO_3n]^2n–. Для пироксенов n = 2, поэтому радикал пироксенов [Si₂O₆]^4–.

П

Рис. 33. Короткопризматические кристаллы пироксенов с сечением близким к восьмиугольному

ироксены – важнейшие породообразующие минералы интрузивных и метаморфических пород. Наибольшим распространением пользуются железомагнезиальные пироксены, содержащим в качестве катионов Mg и Fe. С присутствием последнего связана темная (зеленовато-серая, зеленая, зеленовато-черная, буровато-черная) окраска этих минералов, что позволяет относить их к темноцветным породообразующим. В отличие от минералов группы оливина, также темноцветных породообразующих, пироксены содержат в своем составе больше SiO₂, и кроме Mg и Fe части из них в качестве основного компонента появляется Ca. Близость ионных радиусов Mg²⁺и Fe²⁺ предполагает неограниченный изоморфизм этих элементов в структуре пироксенов, а различие их ионных радиусов и ионного радиуса Ca определяет то, что кальцийсодержацие пироксены представляют собой двойные по катионам соединения. Кроме названных катионов в составе пироксенов присутствуют одновалентные щелочные металлы Na и Li и трехвалентные Al³⁺ и Fe³⁺. В случае появления трехвалентных катионов в позиции двухвалентного Mg для компенсации возросшего положительного заряда катионной части пироксенов в их радикале в позиции Si появляется Al. И тогда пироксены становятся уже не силикатами, а алюмосиликатами. Наиболее ярко это проявляется в авгите, который по сути относится к типичным алюмосиликатам.

Цепочечный тип структуры пироксенов предопределяет их физические свойства, которые во многом близки для всех минералов этой группы. Пироксены, имея линейный геометрический мотив структуры, образуют низкосимметричные кристаллические решетки и кристаллизуются в ромбической и моноклинной сингониях. Кристаллы имеют удлиненную по оси с форму. Сечение кристаллов при небольшом развитии граней призмы {110} близкое к квадратному, при их заметном развитии – к восьмиугольному (рис.33). Прочность химической связи между Si и O в цепочке намного сильнее, чем между O и катионами, а поэтому слабым местом структуры оказывается направление, параллельное вытянутости цепочек, вдоль которого и проходит совершенная спайность пироксенов. Так что, у всех пироксенов в отличие от минералов группы оливина независимо от сингонии совершенная спайность в двух направлениях по призме {110}. При этом угол между плоскостями спайности близок к 90^о и составляет 90^о ± 3-5^о. Цветовая насыщенность железосодержащих пироксенов определяется количеством этого катиона, а присутствие в качестве изоморфных примесей других элементов-хромофоров определяет цветовые варианты. Пироксены имеют твердость 5,5-6, а в тех из них, в составе которых участвует Al, твердость повышается до 6,5-7. Плотность в зависимости от участвующих катионов составляет 3,1-3,6 г/см³ .

Пироксены относятся к высокотемпературным минералам, а их образование в магматическом процессе следует за образованием минералов группы оливина. В составе метаморфических пород они также образуются при высоких температурах и обычно соответствуют высокой ступени метаморфизма. Пироксены с заметной долей Ca (диопсид и геденбергит) являются типичными минералами известковых скарнов. А такие магнийсодержащие пироксены, как энстатит и диопсид образуются в магнезиальных скарнах. Пироксены не образуются в процессе грейзенизации и практически не встречаются в типичных гидротермальных образованиях.

Моноклинный ряд пироксенов (клинопироксены) включает следующие минеральные виды (приведены минальные формулы):

Диопсид – CaMg[Si₂O₆]

Геденбергит – CaFe[Si₂O₆]

Авгит – Ca(Mg,Fe²⁺,Al)[(Si,Al)₂O₆]

Эгирин – NaFe[Si₂O₆]

Сподумен – LiAl[Si₂O₆]

Жадеит – NaAl[Si₂O₆].

В ряду моноклинных пироксенов отмечается изоморфизм с образованием минералов смешанного состава. Наиболее распространенным и известным среди них является омфацит – пироксен диопсид-эгирин-жадеитового состава с общей формулой (Ca,Na)(Mg,Fe²⁺,Fe³⁺,Al)[Si₂O₆].

Ромбические пироксены (ортопироксены) включают следующие минеральные виды:

Энстатит – Mg₂[Si₂O₆]

Гиперстен – (Mg,Fe)₂[Si₂O₆]

Ферросилит – Fe₂[Si₂O₆].

3.1.1.1. Моноклинные пироксены (клинопироксены)

Диопсид – CaMg[Si2o6]

Диопсид представляет собой конечный член непрерывного изоморфного ряда диопсид – геденбергит. Свое название минерал получил от латинского «ди» – два и греческого «опсис» – появление, видимо, имеется ввиду два типа наиболее характерных для него кристаллов. Минеральным видом промежуточного состава является салит с формулой Ca(Mg,Fe)[Si₂O₆].

Химический состав. В качестве почти постоянной примеси в составе диопсида присутствует Fe²⁺. Довольно часто отмечаются примеси Mn, Al, Cr (хромдиопсид), V (лавровит), реже Na и Ti.

Сингония моноклинная, планаксиальный вид симметрии (L₂PC).

Кристаллы имеют короткопризматический габитус с почти квадратным сечением (псевдотетрагональный). Наблюдаются хорошо образованные почти идеально ограненные индивиды (рис. 34). Наиболее развитыми оказываются грани пинакоидов {100}, {010} при подчиненном развитии граней призмы {110}. Нередки двойники.

А

Рис. 34. Короткопризматические хорошо образованные кристаллы грязно-зеленого диопсида (светлое – кальцит)

грегаты в виде сплошных зернистых масс со спайностью. Встречаются также шестоватые и радиально-лучистые формы.

Спайность совершенная по призме {110} в двух направлениях с углом между плоскостями спайности 90^о ± 3^о. Наблюдается отдельность по {001} и по {010}. Излом ступенчатый до неровного. Твердость 5,5-6. Плотность 3,2–3,4 г/см ³.

Ц

Рис. 35. Кристаллы хромдиопсида на щетке кристаллов графита

вет у разновидности близкой по составу к минальному (почти без примеси железа) белый (лейкодиопсид), обычный же цвет при некотором содержании железа – грязно-зеленый. Маложелезистый марганецсодержащий диопсид розового цвета, хромдиопсид – насыщенного травяно-зеленого цвета (рис. 35), лавровит (V) – яблочно-зеленого. Известен диопсид нежно-голубого цвета и пурпурно-фиолетовый (виолан). Черта светлая, совпадает с цветом минерала. Блеск стеклянный.

Диагностические признаки. Обычный по составу диопсид с умеренным количеством примесного железа узнается по грязно-зеленому цвету, твердости 6 и проявлению призматической спайности с почти прямым углом между плоскостями спайности. По этим же признакам узнаются разновидности диопсида с характерной яркой окраской (хромдиопсид, виолан, лавровит). Сложнее диагностируется лейкодиопсид, для которого одним из косвенных диагностических признаков может служить его парагенезис с другими магнийсодержащими минералами при отсутствии железосодержащих.

Образование. Диопсид, являясь одним из ранних, типичный минерал магматических интрузивных и эффузивных основных и ультраосновных пород, богатых Mg и Fe. Хромдиопсид – характерный минерал кимберлитов. Хорошо образованные крупные кристаллы диопсида встречаются в карбонатитах.

Диопсид типичный минерал кальцифиров, метаморфических пород, образующихся за счет доломита, где он в виде крупных хорошо образованных кристаллов, получивших название байкалита, встречается вместе со шпинелью, графитом, тремолитом, флогопитом, скаполитом, апатитом, полевым шпатом (месторождение Слюдянка, Иркутская область). Будучи типичным метаморфическим минералом, он встречается в составе гранат-пироксеновых эклогитов совместно с кварцем, дистеном.

Диопсид грязно-зеленого цвета – один из наиболее характерных минералов известковых скарнов. Он входит в состав наиболее раннего высокотемпературного парагенезиса скарнов вместе с волластонитом, гранатами гроссуляр-андрадитового ряда, магнетитом.

Известен диопсид в составе каменных метеоритов.

Изменение. В эндогенных процессах с понижением температуры и при участии гидротермальных растворов диопсид замещается аналогичными по составу амфиболами, слюдами, хлоритами и карбонатом. В поверхностных условиях относительно устойчив и встречается в россыпях.

Значение. Прозрачные разновидности хромдиопсида, виолана, лавровита насыщенных цветов в крупных выделениях используются в ювелирной промышленности.