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 и алюмосиликаты объединяют около 800 минералов, многим из которых принадлежит огромное породообразующее значение, ведь представители этого класса составляют до 80 % массы земной коры. Если же к числу силикатов относить и кварц, являющийся типичным силикатом по строению кристаллической решетки (но не по химическому составу), то доля превысит 90 %. Происхождение минералов данного класса разное. Основу кристаллической решетки в минералах составляет кремний-кислородный тетраэдр. В зависимости от сочетаний этих тетраэдров, все силикаты разделяются на большое количество групп.

– Островные силикаты сложены изолированными тетраэдрами. Самый распространенный представитель, имеющий огромное породообразующее значение – магматического происхождения оливин (MgFe) 2 .

– Цепочечные силикаты объединяют минералы группы пироксенов , в которых тетраэдры соединены в непрерывные цепочки. Наиболее распространен породообразующий алюмосиликат авгит
(Ca, Na) (Mg, Fe 2+ , Al, Fe 3+) [(Si, Al) 2 O 6 ].

– Кольцевые силикаты обладают соединенными в замкнутые кольца тетраэдрами. Представитель – берилл Be 3 Al 2 .

– Ленточные силикаты содержат соединенные в обособленные ленты тетраэдры. Здесь выделяется группа амфиболов – минералов с непостоянным химическим составом, среди которых наиболее распространен породообразующий минерал роговая обманка .

– Листовые (слоевые) силикаты представлены минералами, в которых тетраэдры объединены в ленты, образующие единый непрерывный слой. Наибольшим распространением среди них пользуются такие породообразующие минералы, как слюды : бесцветный мусковит.

KAl 2 (OH) 2 и его мелкочешуйчатая разновидность серицит , черный биотит K(Mg, Fe) 3 (OH, F) 2 . Кроме них часто встречаются метаморфического происхождения серпентин (змеевик) Mg 6 (OH) 8 , тальк Mg 3 (OH) 2 и непостоянного состава хлориты . Эти минералы возникают при воздействии на ультраосновные породы горячих растворов и газов. Другая часть листовых силикатов образуется в результате гипергенеза – выветривания содержащих полевые шпаты и слюды магматических и метаморфических пород. Так возникают глинистые минералы каолин Al 4 (OH) 8 , монтмориллонит (Mg 3 , Al 2) (OH) 2 x nH 2 O, бейделлит Al 2 (OH) 2 x nH 2 O, нонтронит (Fe, Al 2) (OH) 2 x nH 2 O, а также гидрослюды – минералы непостоянного состава. Среди листовых силикатов выделяется также глауконит – водный алюмосиликат K, Fe, Al, образующийся в шельфовой зоне на глубинах 200 – 300 м.

– Каркасные силикаты представлены группами полевых шпатов и нефелина. Важнейшей из них является группа полевых шпатов , доля которых в массе земной коре достигает 50 %. Каркас полевых шпатов создан тетраэдрами, сцепленными всеми четырьмя вершинами. Группа подразделяется на калиево -натриевые и кальциево -натриевые полевые шпаты. Первые представлены ортоклазом K. Вторые – разновидностями плагиоклазов , в которых наблюдается последовательное уменьшение содержания SiO 2 . В соответствии с этим плагиоклазы включают ряд минералов: от натриевого (кислого по составу) альбита Na – его сокращенная запись Ab, до кальциевого (основного) анортита Ca – его сокращенная запись An. Промежуточное расположение занимает кальциево-натриевый (средний по составу) лабрадор Ab 50 An 50 – иризирующий плагиоклаз. Помимо полевых шпатов, в числе каркасных силикатов выделяют группу нефелина Na 3 K 4 – породообразующего алюмосиликата магматического и пегматитового происхождения.

15. Минералы, применяемые в строительстве. Их свойства.

В строительстве: кальцит, доломит, гипс

Свойства кальцита: Название кальцит произошло от греческого слова, означающего «известь». Другие названия минерала и его разновидностей: каменный цветок, каменная роза, бумажный шпат, сталактит, сталагмит, небесный камень, папиршпат, антраконит.

Физические свойства :
а) цвет: белый, желтый, розовый, зеленоватый,
б) твердость: 3,
в) плотность: 2,6 - 2,8 г/см3,
г) степень прозрачности: прозрачный (исландский шпат), просвечивающий, непрозрачный,
д) черта - белая, светло-серая,
е) блеск - стеклянный, матовый,
ж) излом - ступенчатый,
з) сингония - тригональная, дитригонально-скаленоэдрический вид симметрии,
и) спайность-совершенная по (1011).

Основные месторождения . Дальнегорское месторождение в Приморье, Эвенкия.

Свойства доломита:

Доломит является природным карбонатом магния и кальция. Своему названию этот минерал обязан французскому минералогу и химику Д. Доломье (1750-1801), которым он и был открыт в 1791 году во время путешествия по Альпам. Доломит образует ромбоэдрические кристаллы имеющие белый, сероватый или блекло-желтый цвет. Грани его часто искривлены. Доломит внешне очень напоминает известняк и чтобы совершенно быть уверенным, что этот минерал именно доломит, нужно подвергнуть его химическому анализу. Это тем более необходимо еще и по той причине, что в природе известняк так же часто встречается как и доломит.

О происхождении доломита у геологов существует несколько версий, но к единственно верному мнению они пока что не пришли. Горную породу доломит широко используют в строительстве. Из доломита изготовляют огнеупорные кирпичи, удобрения. Известные залежи этого минерала находятся в Канаде, США, Испании, Швейцарии и Мексике.

Свойства гипс:

Строительным гипсом называют воздушное вяжущее вещество, представляющее собой продукт, состоящий преимущественно из полуводного гипса. Получают его термической обработкой гипсового камня и помолом до или после этой обработки. Известны и другие продукты, состоящие из полуводного гипса, например формовочный гипс, технический (высокопрочный) и медицинский гипс.

Основным процессом при термической обработке двуводного гипса является его дегидратация.

Для превращения 1 кг двуводного гипса в полуводный теоретически требуется затратить 582 кДж.

При повышении температуры обжига до 2200C гипс постепенно переходит в безводный, образуя растворимый ангидрит, который при вылеживании на воздухе поглощает влагу и превращается в полугидрат. При дальнейшем повышении температуры растворимый ангидрит переходит в нерастворимый. Учитывая необходимость ускорения процесса, обжиг строительного гипса на заводах ведут обычно при температуре 140-1900C Это - температура обжигаемого материала, а не печного пространства; температура печного пространства может быть значительно выше.

Строительный гипс может содержать наряду с полуводным и некоторое количество растворимого ангидрита, а в отдельных случаях также примеси нерастворимого ангидрита и исходного двуводного гипса. Присутствие двуводного гипса ускоряет схватывание из-за того, что он создает центры кристаллизации при затворении строительного гипса водой.

Как строительный, так и высокопрочный гипс маркируются по прочности образцов, изготовленных из раствора пластичной консистенции без песка (1:0). Начало схватывания строительного гипса должно наступать не ранее 4 мин, а конец схватывания - не ранее 6 мин и не позднее 30 мин после начала затворения гипсового теста.

Приведенные данные показывают, что полуводный гипс всех видов быстро твердеет, достигая в сравнительно короткий срок конечной прочности. Тонкость помела рассматриваемых гипсовых вяжущих сравнительно невелика, а сроки схватывания весьма коротки. Учитывая, что затворенные водой вяжущие необходимо использовать до начала схватывания, в полуводный гипс вводят различные замедлители схватывания, как-то: кератиновый (продукт обработки копыт и несортовых рогов щелочным раствором), известково-клеевой замедлитель, сульфитно-спиртовую барду и некоторые другие вещества. Быстрые сроки схватывания необходимы при заводском изготовлении из строительного гипса различных строительных изделий. В этом случае приходится даже добавлять ускорители схватывания в виде двуводного гипса, поваренной соли, сульфата натрия и некоторых других веществ.

Для превращения в процессе твердения полуводного гипса в двугидрат теоретически необходимо только 18,6% воды. Практически же для получения из строительного и формовочного гипса теста нормальной густоты требуется 60-80% воды, а из высокопрочного - 35-45% воды. Избыточное количество воды остается в порах затвердевшего материала и в дальнейшем постепенно испаряется, вызывая характерную для гипсовых изделий пористость.

В высокопрочном гипсе более крупные, чем у обычного гипса, кристаллы неволокнистого строения, поэтому водопотребность его меньше. Уменьшение водопотребности и вызываемое этим повышение прочности гипса имеют значение только для литых изделий, когда же применяют массу жесткой консистенции, как, например, при вибрировании, для получения материала нужной консистенции из обычного и высокопрочного гипса требуется примерно равное количество воды, вследствие чего изделия из гипса обоих видов имеют приблизительно одинаковую прочность.

Строительный гипс применяют главным образом для производства гипсовых строительных деталей (перегородочных плит и панелей, сухой штукатурки, стеновых гипсобетонный камней и ряда других), а также для изготовления известково-гипсовых растворов для штукатурных работ. Гипс можно применять и в чистом виде без заполнителей, так как при его твердении не образуется трещин. В известково-гипсовых растворах известь замедляет схватывание и увеличивает пластичность раствора. Для того чтобы уменьшить расход вяжущего и избежать вызываемого известью растрескивания, к известково-гипсовым растворам добавляют песок или другой заполнитель.

Технический и медицинский гипс отличаются от строительного более тонким помолом, иными сроками схватывания и большей прочностью.

16. Определение горной породы. Какие признаки лежат в основе классификации горных пород?

Горные породы - главный источник получения строительных материалов. Горные породы используют в промышленности строительных материалов как сырье для изготовления керамики, стекла, теплоизоляционных и других изделий, а также для производства неорганических вяжущих веществ - цементов, извести и гипсовых.

Минералы этого класса насчитывают около 800 минеральных видов, т. е. более 33% всех известных в природе минералов, и составляют 75% от массы земной коры. Большинство силикатов имеет эндогенное происхождение. Для силикатов характерно явление изоморфизма - замена атомов и групп атомов на другие атомы и группы атомов. Эти атомы пишутся в формулах через запятую. Многие силикаты являются важнейшими породообразующими минералами и полезными ископаемыми.

Классификация силикатов даётся по кристаллохимическим признакам, точнее по структурным мотивам пространственной решётки. Основной структурной единицей всех силикатов является кремнекислородный тетраэдр 4- . Он состоит из четырёх больших ионов кислорода (ионный радиус 1,36Å), расположенных по вершинам тетраэдра и одного иона кремния в центре. Тетраэдр имеет четыре свободных валентных связи, которые связывают его с другими элементами через вершину в кристаллическую решётку.

Кремнекислородные тетраэдры в кристаллических решётках силикатов могут находиться либо в виде изолированных друг от друга структурных единиц 4- , либо сочленяться друг с другом разными способами, образуя сложные комплексные анионные радикалы.

Сочленение происходит через вершины тетраэдров. Когда кремнекислородные тетраэдры изолированы друг от друга и удерживаются в решётке с помощью катионов других металлов, возникают островные силикаты (оливин имеет островной тип кристаллической структуры).

Дальнейшее усложнение строения силикатов получается путём сдвоения кремнекислородных тетраэдров или путём сцепления их в более сложные комплексы. Возникают кольцевые (берилл – кольцевой мотив) и цепочные (авгит – цепочный мотив) силикаты.

Последующее усложнение цепочного типа путём присоединения цепочек приводит к образованию бесконечных лент – ленточных силикатов (амфиболы). Присоединение лент в одном слое даёт слоистые силикаты (тальк, слюда - слоистый мотив). Пространственное сцепление через все четыре вершины создаёт каркас с группами 4- . Возникают каркасные силикаты (ортоклаз – каркасный мотив).

7.1 Островные силикаты (радикал 4-)

Островными эти силикаты называются потому, что ион кремния находится в центре, «на острове», окруженный четырьмя кислородами, а четыре свободных валентности замещаются различными катионами металлов Са, Mg, К, Na, А1 и другими. Однако они могут иметь и другие радикалы, когда объединяются между собой через кислород несколько тетраэдров. Островные силикаты: оливин (Mg,Fe) 2 SiO 4 , дистен Al 2 O, топаз Al 2 (OН,F) 2 , гранаты – большая группа изоморфных минералов с формулой A 3 B 2 3 , где A=Mg 2+ , Fe 2+ , Mn 2+ , Ca 2+ ; B=Al 3+ , Fe 3+ , Cr 3+ , Mn 3+ . Наиболее распространённые разновидности: альмандрин Fe 3 Al 2 3 , пироп Mg 3 Al 2 3 , спессартин Mn 3 Al 2 3 , глоссуляр Ca 3 Al 2 3 , андрадит Ca 3 Fe 2 3 , уваровит Ca 3 Cr 2 3 , эпидот Ca 2 (Al,Fe) 3 (OH)O .

Оливин (Mg, Fe) 2 . Название происходит от оливково-зеленого цвета минерала. Синоним - перидот. Встречается в виде зернистых масс и в виде отдельных кристаллов, включенных в породу. Является самым распространенным островным силикатом. Цвет может изменяться в зависимости от состава от светло-желтого до темно-зеленого и черного; блеск стеклянный или жирный; твердость 6,5…7, хрупок; плотность 3,3…3,6. Происхождение эндогенное. В зоне окисления неустойчив и разлагается с образованием различных минералов: серпентина, асбеста, талька, окислов железа, гидрослюд, магнезита и др. Оливин является одним из главных минералов ультраосновных магматических горных пород (дуниты, перидотиты). Встречается также в основных магматических породах (габбро, диабазах и базальтах). Маложелезистые оливиновые породы используются как огнеупорное сырье.

Гранаты. Название происходит от латинского слова «гранум» - зерно, а также по сходству с зернышками плода граната. Под этим названием объединено значительное количество минералов, представляющих собой изоморфные смеси. Происхождение гранатов в основном метаморфическое, а также эндогенное. При выветривании гранаты, как химически стойкие минералы, переходят в россыпи. Особенно характерны гранаты для метаморфических пород - кристаллических сланцев и гнейсов. Встречаются в гранитах и в пегматитовых жилах. Применяется как абразивный (истирающий) материал. Прозрачные кристаллы используются в ювелирном деле как полудрагоценные камни. Наиболее распространенными гранатами являются альмандин и гроссуляр. Блеск гранатов на изломе жирный, на гранях кристаллов стеклянный; спайность отсутствует; излом неровный, раковистый; твёрдость 6,5…7,5; плотность 3,5…4,2. Химически устойчивы.

Альмандин Fе 3 А1 2 3 . Название произошло от искаженного названия места его гранения - Алабанда. Обычно встречается в хорошо выраженных кристаллах, образует также оплошные зернистые массы. Цвет красный, коричневый, фиолетовый, чёрный;

Гроссуляр Са 3 А1 2 3 . Гроссуляр - ботаническое название крыжовника, так как кристаллы формой и цветом (медово-жёлтый, светло-зеленый и зеленовато-бурый) напоминают ягоду крыжовника.

Топаз Al 2 (OH,F) 2 . Название минерала происходит от названия острова Топазос в Красном море. Кристаллы призматические, различной величины, встречаются микрозернистые массы. Цвет желтый, дымчатый, голубой, розовый, часто бесцветен; блеск стеклянный; прозрачный; твердость 8; спайность совершенная (в отличие от кварца, не имеющего спайности). Происхождение эндогенное. Породообразующего значения не имеет. Используется как полудрагоценный камень.

Сфен (титанит) CaTi О. По-гречески «сфен» - клин, так как кристаллы имеют клинообразную форму. Цвет коричневый, бурый, золотистый; блеск алмазный; твердость 5,5. Происхождение эндогенное и метаморфическое. Породообразующего значения не имеет. Используется как руда на титан.

7.2 Цепочечные силикаты (радикал 4-)

Эти минералы называются пироксенами и составляют важную группу породообразующих минералов. Цепочечные силикаты – авгит Ca(Mg,Fe,Al)[(Si,Al) 2 O 6 ], родонит (орлец) (Mn,Ca) - широко распространённая группа минералов моноклинной и ромбической сингонии, среди которых очень развит изоморфизм.

Авгит Ca (Mg, Fe, А1) [(Si, Al) 2 O 6 ]. Название происходит от греческого слова «авге» - блеск. Образует бочкообразные призматические кристаллы, вросшие в породу, таблитчатые агрегаты, сплошные зернистые массы. Цвет черный, зеленовато и буровато-черный; черта серая или серовато-зеленая; блеск стеклянный; твердость 5…6,5; плотность 3,1…3,6; спайность средняя по двум направления, пересекающимся под углом 88 о. Происхождение эндогенное. Является важным породообразующим минералом для основных и ультраосновных магматических горных пород. В зоне выветривания неустойчив. Продуктами разложения являются тальк, каолин, лимонит.

7.3 Ленточные силикаты (радикал 6-)

Ленточные силикаты называются амфиболами. К ним относится большая группа породообразующих минералов. Состав и строение их еще более сложное, чем у пироксенов. Важнейшими из них являются роговая обманка, тремолит, актинолит. Вместе с цепочечными силикатами (пироксенами) они составляют 15% от массы земной коры.

Роговая обманка Са 2 Na(Mg, Fe 2+) 4 ,(Al, Fe 3+) [(Si, А1) 4 O 11 ] 2 [ОН] 2 . Кристаллы призматические, удлиненные; иногда агрегаты волокнистого или игольчатого строения. Цвет зеленый разных оттенков, от буро-зеленого до черного; черта белая с зеленоватым оттенком; блеск стеклянный; твердость 5,5…6; плотность 3,1…3,3; спайность наблюдается по двум направлениям под углом 124 о. Происхождение эндогенное и метаморфическое. Входит в большинство магматических горных пород и во многие метаморфические (сланцы, гнейсы, амфиболиты). В зоне выветривания неустойчива. Разлагается, превращаясь в карбонаты, лимонит, опал.

7.4 Листовые (слоевые) силикаты (радикал 4-)

Минералы этой группы широко распространены и имеют большое значение в почвообразовании. Их кристаллическое строение обуславливает и их основные физические свойства: низкую твердость (от 1 до 3), способность легко расщепляться на тончайшие листочки, чешуйки, рыхлость, землистость строения. В состав листовых силикатов входят Si, O, Mg, Al, K, Na, а также вода в виде группы (ОН). В зависимости от химического состава, происхождения и строения они делятся на группы: тальк-серпентин, слюды, гидрослюды и глинные минералы.

Тальк-серпентин, тальк (жировик) Mg 3 (ОН) 2 . Название происходит от арабского слова «тальг» - жировик. Чаще всего образует сплошные плотные массы. Цвет зеленый, белый, желтоватый, голубоватый; твердость 1; плотность 2,6; блеск жирный, на плоскостях спайности перламутровый; цвет черты – белый; жирный на ощупь; спайность весьма совершенная в одном направлении. Происхождение метаморфическое. Применяется в куске как огнеупорный материал, а в молотом виде используется в бумажной, текстильной, резиновой, кожевенной и других отраслях промышленности.

Серпентин (змеевик) Mg 6 (ОН) 8 . Часть магния может быть замещена железом. Серпенс» в переводе с латинского – змея. Название «змеевик» дано по цвету, «Встречается в плотных скрытокристаллических агрегатах. Цвет желто-зеленый, темно-зеленый до буро-черного с желтыми пятнами, напоминающий цвет змеиной кожи. Блеск жирный, шелковистый, восковой; твердость 3…4; плотность 2,5…2,7; излом раковистый в сплошных массах и занозистый в волокнистых разновидностях. Очень вязкий, огнестоек. Горная порода, состоящая из серпентина, называется серпентинит. Происхождение метаморфическое. Образуется из оливина в результате воздействия гидротермальных растворов на ультраосновные и карбонатные горные породы (процесс серпентинизации). В зоне выветривания серпентин неустойчив, разлагается с образованием карбонатов и опала. Серпентизированные дуниты (оливиновые породы) используются для изготовления огнеупорного кирпича. Массивные серпентины употребляются как поделочный и облицовочный камень. Выветрелые рыхлые серпентины используются как агрономическая руда (магнезиальное удобрение).

Асбесты. Тонковолокнистый серпентин с шелковистым блеском называется асбестом (горный лен). «Асбест» по-гречески - негорючий. Встречается в виде прожилков, в которых волокна асбеста ориентированы строго перпендикулярно стенкам. Цвет желтовато-зелёный; блеск шелковистый; твёрдость 2…3. Огнестойкий, плохо проводит тепло, звук, электричество. Происхождение гидротермально-метаморфическое. Используется для изготовления теплоизоляционных материалов, тканей, шифера, фильтров.

7.5 Каркасные силикаты (радикал m -)

Каркасные силикаты являются алюмосиликатами, так как алюминий входит в радикал. Исключение составляет кварц, который по химическому составу относится к окислам, а по кристаллическому строению - к каркасным силикатам. Каркасные силикаты являются самыми распространенными минералами в земной коре, составляя 50% от ее массы. Отличительной особенностью этих минералов является высокая твердость (6…6,5), спайность в двух направлениях под прямым углом и близким к нему и стеклянный блеск. Среди каркасных силикатов выделяют две группы: 1)полевые шпаты; 2) фельдшпатиды, которые по химическому составу представляют собой калиево-натриевые полевые шпаты, обедненные кремнекислотой.

Полевые шпаты - самая распространённая группа минералов в земной коре, составляет около 55% от её массы (по А.Г. Бетехтину). В магматических горных породах их содержится около 60%, в метаморфических - 30%, остальные в осадочных. По химическому составу их разделяют на калиевые полевые шпаты (ортоклаз K и микроклин К) и натриево-кальциевые – плагиоклазы. Выделяют подкласс минералов, которые называют заместителями полевых шпатов, так как они сходны с ними по химическому составу, но обеднены кремнекислотой (фельдшпатиды – нефелин Na и лейцит K), а также подкласс цеолитов – алюмосиликаты кальция и натрия, реже калия и бария. Они содержат цеолитную воду, выделяемую без разрушения кристаллической решётки.

Плотная упаковка ионов в кристаллической решётке каркасового типа препятствует механическому раздроблению минералов, вследствие чего благодаря устойчивости кристаллов полевые шпаты в виде зёрен часто встречаются в россыпях и почвах.

Ортоклаз К. «Ортоклаз» по-гречески - прямоколющийся, так как имеет две плоскости спайности под прямым углом. Форма кристаллов призматическая, таблитчатая. Цвет розовый, красный, кремовый, голубовато-серый, белый; черта белая; блеск стеклянный, полупрозрачный; твердость 6…6,5; плотность 2,6; спайность совершенная по двум направлениям под углом 90 о. Происхождение эндогенное. При выветривании подвергается процессу каолинизации. Важный породообразующий минерал гранитов, сиенитов и других магматических пород. Входит в состав метаморфических пород – гнейсов и осадочных пород (аркозовые пески и песчаники).

Микроклин K. «Микроклин» в переводе с греческого - незначительно отклоненный, так как угол между плоскостями спайности отличается от прямого на 20 о. Твердость 6…6,5; плотность 2,5…2,6. Окраска как у ортоклаза, но иногда появляется зелёная (амазонский камень). По физическим свойствам неотличим от ортоклаза. Ортоклаз и микроклин, главным образом из пегматитовых жил, служат сырьем для керамической и стекольной промышленности.

Плагиоклазы составляют до 50% от массы всей земной коры. Их кристаллохимическая структура представляют собой изоморфные смеси натриевой – альбит Na и кальциевой – анортит Ca молекул, образующие соединения в любой пропорции этих компонентов, и обозначаются символами Ab, An. Например, олигоклаз имеет символ Ab 80 An 20 , что указывает на содержание в этом минерале 80 % альбита и 20 % анортита.

Плагиоклазы обозначаются номерами (по Е.С. Фёдорову), характеризующими весовое содержание в

них кальциевого компонента – анортита (Ан). Чистый анортит по этой номенклатуре называют плагиоклазом №100, чистый альбит (Аб) – плагиоклазом №0. По относительному содержанию альбита и анортита условно выделяют следующие разновидности плагиоклазов (табл. 6).

Плагиоклазы, богатые кремнезёмом (SiO 2 – 68%), имеют номера 0…30 (альбит, олигоклаз) и называются кислыми; под номерами 30…60 – средними (SiO 2 – 53…43%), 60…100 – основными (SiO 2 – 43%).

Таблица 6 - Разновидности плагиоклазов

Плагиоклазы наиболее распространены в кислых магматических породах и широко встречаются в почвах. В общем составе земной коры их около 40%. Кислые плагиоклазы являются основой гранитного слоя континентальной коры, а основные входят в состав пород базальтово-габброидного слоя астеносферы.

Самыми распространенными являются кислые плагиоклазы. Цвет плагиоклазов белый, зеленоватый, серый до чёрного, иногда с различными оттенками; блеск стеклянный; спайность совершенная; твердость 6…6,5. По внешним признакам удается распознать альбит, лабрадор и олигоклаз, а остальные - с помощью химического анализа и микроскопически. Плагиоклазы являются наиболее распространенными минералами магматических горных пород (от кислых до основных) и широко встречаются в почвах. Происхождение эндогенное и метаморфическое.

Альбит Nа[А1Si 3 O 8 ] (натриевый плагиоклаз). Название происходит от латинского слова «альбус», что означает белый. Образует пластинчатые, листоватые агрегаты и сахаровидные зернистые массы. Цвет белый, буровато-жёлтый; твёрдость 6; плотность 2,6; блеск стеклянный; излом неровный; спайность совершенная по двум направлениям под косым углом. Разновидности альбита – лунный камень (кислый плагиоклаз с нежно-синеватым отливом), авантюрин, или солнечный камень (кристалл с искристо-золотистым отливом). Происхождение магматическое, метаморфическое. Встречается в гранитах, кварцевых порфирах, пегматитах. Используется как облицовочный и поделочный камень.

Анортит Са[Аl 2 Si 2 O 8 ] (кациевый плагиоклаз). «Анортос» - по-гречески - косой, т.е. кристаллизация в триклинной сингонии. Цвет белый, сероватый, красноватый; твёрдость 6…6,5; плотность 2,7…2,76; блеск стеклянный; спайность совершенная в двух направлениях; черта бесцветная. Микроскопически анортит сходен с альбитом и отличается в шлифах под микроскопом. Породообразующий минерал основных пород (габбро).

Лабрадор (кальциево-натриевый плпгиоклаз). Назван по полуострову Лабрадор в Северной Америке, где встречаются породы, почти целиком состоящие из лабрадора - лабрадориты. В породах образует мелкие и крупные таблитчатые кристаллы. Цвет серый различных оттенков до зеленовато-чёрного, с характерной иризацией (характерны синие отливы на плоскостях спайности); твёрдость 6; плотность 2,7; блеск стеклянный, перламутровый; спайность совершенная в двух направлениях. Является породообразующим минералом основных магматических горных пород. Применяется как облицовочный материал.

Фельдшпатиды. Фельдшпатиды являются заменителями полевых шпатов в бедных кремнеземом щелочных магматических горных породах. К ним относятся нефелин и лейцит.

Нефелин Na. Название происходит от греческого слова «нефели» - облако, так как при разложении в крепких кислотах образует рыхлую массу аморфного кремнезема. Встречается в виде вкрапленников, а также сплошных масс с жирным блеском - элеолит, или масляный камень. Цвет серовато-белый, серый, красноватый, зеленоватый; блеск жирный на изломе, на гранях стеклянный; твердость 5,5…6, хрупок; плотность 2,6; спайность несовершенная; излом неровный. Происхождение эндогенное. Встречается в породах, бедных кремнекислотой и богатых натрием (в нефелиновых сиенитах и щелочных пегматитах). Не встречается в парагенезисе с кварцем. В зоне выветривания неустойчив. Применяется как агрономическая руда - калийное удобрение, так как нефелин содержит обычно в виде примесей до 20% К 2 О. Является сырьем для керамической и стекольной промышленности. Важная руда на алюминий.

Лейцит K. «Лейкос» по-гречески - светлый. Цвет белый с сероватым и желтоватым оттенком, пепельно-серый или бесцветный; блеск стеклянный, иногда жирный на изломе; твердость 5,5…6; плотность 2,5; спайность отсутствует; излом раковистый. Характерны белые, округлой формы кристаллы на темном фоне основной магматической горной породы. Происхождение эндогенное. Образуется в эффузивных породах, богатых калием и бедных кремнекислотой, поэтому вместе с кварцем не встречается. При значительном содержании лейцита в породе последняя может служить сырьем для получения алюминия и калийных удобрений.

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

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

Современная классификация С. основана на кристаллохимических данных, обобщающих результаты химических и рентгенографических исследований структур силикатных минералов (см. Кристаллохимия).

В основе структур всех С. лежит кремнекислородный радикал 4- в форме тетраэдра. Важной особенностью С. является способность к взаимному сочетанию (полимеризации) двух или нескольких кремнекислородных тетраэдров через общий атом кислорода. Характер этого сочетания учитывается при классификации С. Кроме того, в классификации С. учитываются состав радикалов (Si, Al, В, Be, Ti, Zr, U) и состав катионов (К, Na, Ca, Mg, Fe, Mn, Al), наличие и характер в составе С. воды или гидроксильных групп, наличие дополнительных анионных групп.

В случаях, когда в структуре С. другие тетраэдрические радикалы играют одинаковую роль с тетраэдрами 4- , выделяют алюмосиликаты, боросиликаты и бериллосиликаты, а также гетерогенные каркасные и слоистые титано- и цирконосиликаты. В номенклатуре С. наряду со структурными обозначениями, связанными с типом сочетаний кремнекислородных тетраэдров, иногда используются названия, сохранившиеся от представлений о них как о солях кремниевых кислот: ортосиликаты - соли ортокремниевой кислоты, метасиликаты - соли метакремниевой кислоты и др.

Структура С. По характеру сочетания кремнекислородных тетраэдров выделяется 5 подклассов С.: островные, кольцевые, цепочечные, слоистые, каркасные.

Островные С. Сюда относятся С. с изолированными тетраэдрами ^» - ортосиликаты, связанные посредством расположенных между ними октаэдрических катионов (рис. , 1), или с изолированными парами тетраэдров 6- - диортосиликаты, которые возникли в результате соединения двух кремнекислородных тетраэдров (рис. , 2).

К ортосиликатам относятся группы Оливин а (MgFe) 2 , Циркон а Zr , Гранат ов, Фенакит а Be 2 и др. (без воды и добавочных анионов), Топаз а Al 2 F 2 , Андалузит а Al 2 O, Титанит а CaTi O и др. (с добавочными анионами F - , O 2- , OH -); к диортосиликатам - группы Бертрандит а Be 4 O (OH) и др.; к ортодиортосиликатам относятся группы Везувиан а 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 С. характеризуются кольцевой структурой, в которой группы 4- не изолированы, а соединяются общими ионами кислорода в кольца (рис. , 3). 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 Берилл а Be 3 Al 2 , Кордиерит а 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 С. Простейшие и наиболее распространённые из них представлены непрерывными цепочками кремнекислородных тетраэдров, соединённых вершинами, типа 2- или сдвоенными цепочками-лентами типа 6- (рис. , 4 и 5). К ним принадлежат группы пироксенов (См. Пироксены), амфиболов (См. Амфиболы), рамзаита Na 2 O 3 и др.

Слоистые С. 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- (рис. , 6); 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 Мусковит а и Биотит а K (Mg, Fe 2- 3)․(OH, F) 2 , группы Пирофиллит а Al 2 (OH) 2 и Талька Mg 3 ․(OH) 2 , Каолинит а Al 4 (OH) 8 и Серпентин а Mg 6 (OH) 8 , Галлуазит а Al 4 (H 2 O) 4 (OH) 8 , хлоритов (См. Хлориты); к слоистым относится гадолинит FeY 2 ․; к титаносиликатам - астрофиллит (К, Na) 3 (Mn, Fe) 7 2 ․3H 2 O и др.

Каркасные С. 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 (См. Полевые шпаты) Na - K - Ca , Нефелин а 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.

По составу тетраэдрических радикалов различаются простые С. с кремнекислородным радикалом 4- и сложные С., в которых вместе с 4- присутствуют тетраэдрические группы алюминия (Алюмосиликаты), бериллия (бериллосиликаты), бора (боросиликаты), титана (титаносиликаты), циркония (цирконосиликаты), урана (ураносиликаты). Наряду с этим выделяются силикаты Al, Be, Ti, Zr, в которых эти элементы играют роль таких же катионов, как Mg, Fe и др., соединяясь с кремнекислородными тетраэдрами не вершинами, а ребрами или через вершины, поделенные между двумя тетраэдрами.

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.).

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.

Свойства С. 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 Федорова столика (См. Фёдорова столик), иммерсионного метода и др.

Происхождение С. весьма разнообразно: они возникают при кристаллизации магмы, метаморфических и метасоматических процессах; реже С. образуются в гидротермальных жилах. Крупные кристаллы С. возникают в пегматитах.

Физико-химические особенности образования С. в природных условиях определяются с помощью парагенетического анализа минеральных ассоциаций (см. Парагенезис минералов) с учётом данных детально изученных диаграмм состоянии (См. Диаграмма состояния) 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.

С. (плагиоклазы, оливин, пироксены и др.) являются также главными минералами лунных пород, входят в состав метеоритов (См. Метеориты). Полагают, что оливин и плотная модификация со 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 (См. Нерудные полезные ископаемые) (полевые шпаты, слюды, асбест, тальк, цеолиты, гранаты, бентонитовые и огнеупорные глины), в драгоценных и поделочных камнях (См. Драгоценные и поделочные камни) (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.

Лит.: Соболев B. С., Введение в минералогию силикатов, Львов, 1949; Белов Н. В., Кристаллохимия силикатов с крупными катионами, М., 1961; Эйтель В., Физическая химия силикатов, пер. с англ., М., 1962; Дир У.-А., Хауи Р.-А., 3усман Дж., Породообразующие минералы, пер. с англ., т. 1-4, М., 1965 - 66; Поваренных А. С., Кристаллохимическая классификация минеральных видов, К., 1966; Минералы. Справочник, т. 3, в. 1, М., 1972; Коржинский Д. С., Теоретические основы анализа парагенезисов минералов, М., 1973; Марфунин А. С., Введение в физику минералов, М., 1974.

А. С. Марфунин.

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- .

Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .