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 [SiO₄]^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 [SiO₄]^4–, удерживаемыми в структуре с помощью катионов металлов, например, форстерит (Mg₂SiО₄), оливин (Mg,Fe)₂SiO₄ (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 (Be₃Al₂[Si₆O₁₈]), (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)₂SiO₄). Назван по оливково-зеленому цвету. Синонимы: хризолит, перидот.

Химический состав. MgO – 45–50%, FeO – 5–20%, SiO₂ – 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/см³. 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.

Значение в почвообразовании и агрохимии. 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)Si₂O₆). Относится к группе пироксенов.

Химический состав авгита сложен и непостоянен. SiO₂ – 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/см³. 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)Si₄O_11. Входит в группу амфиболов.

Химический состав так же, как и у авгита, непостоянен. SiO₂ – 34,66–59,5%, FeO – 1,96–40,4%, MgO – 0,5–36,2%, CaO – 0,5–28,7%, Na₂O до 12,9%, H₂O – 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/см³. 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[Si₄O₁₀][OH₂]·nH₂O, галлуазит – KH₂Fe₃(AlFe)₂ Si₃O₁₂·nH₂O и др. Встречается в относительно молодых почвах и поэтому может служить хронометром почвообразования.

 

Слоевые (листовые) силикаты

 

Серпентин (H₄Mg₃Si₂O₉). Название происходит от латинского слова «серпенс» – змея. Синоним – змеевик.

Химический состав. MgO – 43,0%, SiO₂ – 44,1%, H₂O – 12,9% (обычно – 13–17%). Примеси FeO, Fe₂O₃, NiO и Cr₂O₃.

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/см³. 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 (H₂Mg₃Si₄O₁₂ или 3MgO·4SiO₂·H₂O). Химический состав. MgO – 31,7%, SiO₂ – 63,5%, H₂O – 4,8%. Обычно присутствуют FeO, Al₂O₃, NiO.

Физические свойства. Блеск жирный, перламутровый. Цвет белый или бледно-зеленый. Черта белая. Спайность весьма совершен-ная. Плотность – 2,7–2,8 г/см³. 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 (KH₂Al₃Si₃O₁₂ или K₂O·3Al₂O₃·6SiO₂·2H₂O). Синоним – белая слюда.

Химический состав. K₂O – 11,8%, Al₂O₃ – 38,5%, SiO₂ – 45,2%, H₂O – 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/см³. 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 (KH₂(Mg,Fe)₃AlSi₃O₁₂ или K₂O·6(Mg,Fe)O·Al₂O₃·6SiO₂·2H₂O). Синоним – черная слюда.

Химический состав. K₂O – 6,18–11,43%, MgO – 0,28–28,34%, FeO – 2,74–27,60%, Fe₂O₃ – 0,13–20,65%, Al₂O₃ – 9,43–31,69%, SiO₂ – 32,83–44,94%, H₂O – 0,89–4,64%, F – 0–4,23%. Примеси: TiO₂, Na₂O, Li₂O, 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/см³. 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 (H₂Al₂Si₂O₈·H₂O или Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O). От китайского Кау-Линг – высокая гора. Полиморфные разновидности диккит и накрит имеют тот же химический состав, что и каолинит.

Химический состав. Al₂O₃ – 39,5%, SiO₂ – 46,5%, H₂O – 14%. Из примесей в незначительных количествах встречаются Fe₂O₃, MgO, CaO, Na₂O, K₂O 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/см³. 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 (H₂Al₂Si₂O₈·2H₂O).

Монтмориллонит(Ca,Mg)O·Al₂O₃·4SiO₂·nH₂O или (Аl,Mg)₂ (OH)₂[Si₄O₁₀]·nH₂O.

Химический состав минералов группы монтмориллонита очень непостоянен и изменяется от силиката алюминия – монтмориллонита до алюмосиликата – бейделлита: SiO₂ – 35,9–53,9%; MgO – 0,2–25,9%; Al₂O₃ – 0,1–29,9%; H₂O – 11,96–26,0%; Fe₂O₃ – 0,03–29,0%. Могут присутствовать FeO, Cr₂O₃, CaO, NiO, CuO, Na₂O, K₂O, ZnO, Li₂O.

В зависимости от того, какие элементы входят в состав монт-мориллонита, выделяют следующие его разновидности: нонтронит (ферримонтмориллонит) – Fe₂(OH)₂[Si₄O₁₀]·nH₂O; керолит (сапо-нит) – Mg₃(OH)₂[Si₄O₁₀]·nH₂O; соконит (цинкомонтмориллонит) – Zn₃(OH)₂[Si₄O₁₀]·nH₂O; волконскоит (хроммомонтмориллонит) –Cr₃(OH)₂[Si₄O₁₀]·nH₂O; бейделлит – Al₂(H₂O)[Si₄O₁₀] nH₂O 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/см³. 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)₅Al(OH)₈[AlSI₃O₁₀]) – 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: SiO₂ – 13–34%, Al₂O₃ – 10–27%, Fe₂O₃ – 1,5–9,0%, FeO – 0–36%, MgO – 2,0–36,5%, H₂О – 10,0–14,1%. В качестве примесей могут быть CaO, MnO, Cr₂O₃, P₂O₃ 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/см³. 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(Al₂[(Al,Si)₄O₁₀](OH)₂·nH₂O). Синоним – иллит.

Химический состав непостоянен. Содержание K₂O по сравнению с мусковитом снижается до 2–6%, доля воды возрастает до 8–9%, количество SiO₂ увеличивается до 50–55%, а Al₂O₃ 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)₄O₁₀]·nH₂O). В отличие от биотита содержит меньшее количество K₂O, 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)₄O₁₀]·4H₂O). 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, Fe₂O₃ – 3–17, FeO – 1–3, SiO₂ – 37–42, Al₂O₃ – 10–13, H₂O – 8–18. Kроме того присутствуют K₂O – 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/см³. 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 (KH₂Fe₃(Al,Fe)Si₃O₁₂·nH₂O). Глаукос по-гречески – синевато-зеленый.

Химический состав непостоянен (в %): K₂O – 2,07–7,58, Na₂O – 0,01–3,34, CaO – 0,25–5,43, MgО – 1,77–6,22, FeO – 0,8–8,6, Al₂O₃ – 0,56–20,39, Fe₂O₃ – 6,42–27,90, H₂O – 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/см³. 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.

АллофанmAl₂O₃·nSiO₂·pH₂O – 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: Al₂O₃ – 23,5–41,6%, SiO₂ – 21,4–39,1%, H₂O – 39,0–43,9%; часто присутствуют Fe₂O₃, MgO, CaO, K₂O, P₂O₅, SO₃, CO₂.

Физические свойства. Блеск стеклянный, жирный. Цвет бледно-голубой, зеленовато-желтый. Черта голубая. Спайность отсутствует. Излом раковистый. Плотность – 1,85–1,88 г/см³. 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 (Na₂Al₂Si₆O₁₆). Химический состав. SiO₂ – 68,81%, Al₂O₃ – 19,40%, Na₂O – 10,79%.

Физические свойства. Блеск стеклянный. Цвет белый, серовато-белый. Черта белая, бесцветная. Спайность совершенная в двух на-правлениях. Плотность – 2,61 г/см³. 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 (CaAl₂Si₂O₈). Химический состав. SiO₂ – 43,28%, Al₂O₃ – 36,62%, CaO – 20,1%.

Физические свойства. Блеск стеклянный. Цвет желтоватый, голу-боватый, розовый, бесцветный. Черта бесцветная, белая. Спайность совершенная. Плотность – 2,76 г/см³. 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. SiO₂ – 49,67–56,05%, Al₂O₃ – 28,01–32,33%, CaO – 10,05–15,08%, Na₂O – 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/см³. 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 (K₂Al₂Si₆O₁₆ или K₂O·Al₂O₃·6SiO₂).

Химический состав. K₂O – 16,9%, Al₂O₃ – 18,4%, SiO₂ – 64,7%. Часто присутствуют Na₂O и примеси BaO, FeO, Fe₂O₃ и др.

Физические свойства. Блеск стеклянный. Цвет светло-розовый. Черты не дает. Спайность совершенная в двух направлениях. Плот-ность 2,56 г/см³. 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 (K₂Al₂Si₆O₁₆ или K₂O·Al₂O₃·6SiO₂).

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/см³. 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 (Na₂Al₂Si₂O₈ или Na₂O·Al₂O₃·2SiO₂).

Химический состав. SiO₂ – 44,0%, Al₂O₃ – 33,0%, Na₂O – 16%, K₂O – 5%. Остальное приходится на CaO, MgO, Ga₂O₃, BeO, а иногда Fe₂O₃, Cl, F и H₂O.

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/см³. 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 [7] 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 (Na₂Ca)O·nSiO₂·mH₂O, 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/см³. 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)

Минерал	SiO2	Al2O3	CaO	BaO	Na2O	K2O	H2O	Примеси
Натролит	47,0	26,0	–	–	16,0	–	10,0	CaO, K2O, Fe2O3, MnO,FeO
Шабазит	48–54	15–20	6–11	–	0-3,0	–	21–22	K2O, Fe2O3, BaO, MgO, SrO
Гейландит	59,2	16,8	9,2	–	-–	–	14,8	Na2O, CrO, K2O, BaO
Десмин	57,0	16,0	8,0	–	2,0	–	17,0	K2O, MgO, Fe2O3
Гармотом	47–50	16,0	–	11,6	–	3,6	13,8	Na2O, MgO, CaO, Fe2O3

Значение в почвообразовании и агрохимии. Цеолиты обладают высокой обменной способностью. Так, Са²⁺ и Na⁺ могут замещаться катионами K⁺, Mg²⁺, 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.

Таблица 5