Класс силикатов и их аналогов является самым большим по числу минеральных видов – к нему относится 30% от их общего числа.
Классификация силикатов и их аналогов производится по их структурам. Так выделяют шесть подклассов: островные, кольцевые, цепочечные, ленточные, слоистые, каркасные.
Рассмотрим кольцевые силикаты. Подкласс кольцевых силикатов объединяет сравнительно небольшое число редких в природе минералов. Среди них только два минерала — турмалин и берилл — играют в некоторых случаях роль второстепенных, а иногда и даже главных минералов ряда минеральных месторождений.
Главными структурными элементами кольцевых силикатов являются одно- или двухъярусные тройные, четверные, шестерные, девятерные кольца тетраэдров.
Турмалин и берилл характеризуются шестерными одноярусными кольцами, но разной конфигурации. В турмалине все тетраэдры в кольце лежат своими основаниями в одной плоскости, вершины обращены в одну сторону, сечение кольца не просто шестиугольное, а дитригональное. В структуре минерала кольца ориентированы одинаково — вершинами тетраэдров вверх, структура получается резко асимметричной по строению и свойствам, а кристалл турмалина имеет дитригональное сечение и не одинаковые концы. Они растут с неодинаковой скоростью, по-разному адсорбируют вещества, в том числе пигментирующие изоморфные примеси, и потому разные концы кристалла нередко различны по цвету; из-за асимметрии структуры в турмалине хорошо проявлен пироэлектрический эффект. В бериллах кольцо гексагональное с горизонтальной плоскостью симметрии, оба конца кристаллов берилла одинаковые по огранке и своим свойствам.
В целом структуры кольцевых силикатов сложные и не плотные. Сингония минералов определяется геометрией их колец. Преобладают тригональные и гексагональные минералы.
Главными структурными элементами кольцевых силикатов являются одно- или двухъярусные тройные, четверные, шестерные, девятерные кольца тетраэдров. Турмалин и берилл характеризуются шестерными одноярусными кольцами, но разной конфигурации. В турмалине все тетраэдры в кольце лежат своими основаниями в одной плоскости, вершины обращены в одну сторону, сечение кольца не просто шестиугольное, а дитригональное. В структуре минерала кольца ориентированы одинаково — вершинами тетраэдров вверх, структура получается резко асимметричной по строению и свойствам, а кристалл турмалина имеет дитригональное сечение и неодинаковые концы. Они растут с неодинаковой скоростью, по-разному адсорбируют вещества, в том числе пигментирующие изоморфные примеси, и потому разные концы кристалла нередко различны по цвету; из-за асимметрии структуры в турмалине хорошо проявлен пироэлектрический эффект.
В бериллах кольцо гексагональное с горизонтальной плоскостью симметрии, оба конца кристаллов берилла одинаковые по огранке и своим свойствам.
В эвдиалитах сочетаются кольца двух типов — трехчленные и девятерные.
Значительно более сложна структура кордиерита — в ней есть шестерные и четверные кольца, соединяющиеся друг с другом через общие тетраэдры в единый каркас. Структура кордиерита состоит из колец двух типов, которые, соединяясь, образуют каркас тетраэдров.
Кольца в структуре минералов скрепляются катионами, внутри колец нередко располагаются дополнительные анионы (ОН)- или молекулярная вода. В целом структуры кольцевых силикатов сложные и неплотные. Сингония минералов определяется геометрией их колец. Преобладают тригональные и гексагональные минералы. Кордиерит — ромбический, псевдогексагональный минерал.
Берилл. Сингония гексагональная. Кристаллическая структура сложена кольцами, соединяемыми атомами бериллия и алюминия. Кольца располагаются друг под другом, так что образуются длинные каналы, проходящие вдоль кристалла. В этих каналах могут размещаться дополнительные (как бы сверх идеальной формулы) катионы щелочных металлов и молекулы воды, так что осуществляется многоатомный гетеровалентный изоморфизм с образованием твердых растворов.
В бериллах алюминий, кроме того, может замещаться в ограниченных количествах марганцем, трехвалентными железом и хромом, а бериллий и кремний – микро-количествами железа. Цвет разнообразный: голубой (примесь железа в позициях бериллия) у аквамаринов; зеленый у обычных бериллов (за счет железа в позициях алюминия); водянисто-белый, молочный у щелочных безжелезистых бериллов; яркий изумрудно-зеленый (примесь хрома) у изумрудов; розовый (за счет марганца) у воробьевита и морганита; желтый (за счет железа в позициях кремния) у гелиодоров. Блеск всегда стеклянный на гранях, в изломе жирный.
Форма кристаллов берилла гексагонально-призматическая. Обычна штриховка по их удлинению. Твердость 7-8.
У берилла хорошо проявлено свойство, называемое в минералогии типохимизмом — зависимость химического состава минерала от условий его образования. Железистые бериллы (зеленые, голубые) образуются в гранитных пегматитах, альбититах, замещающих гранит, в грейзенах, высокотемпературных гидротермальных месторождениях олово-молибденово-вольфрамовой формации. Щелочные бериллы (бесцветные, молочно-белые) обычны в гранитных пегматитах натриево-литиевого типа.
Бериллы (изумруды) встречаются в двух специфических типах месторождений — в берилло-флюорито-слюдистых метасоматитах по ультраосновным породам и в кварцево-альбитовых жилах с карбонатами редких земель (они залегают среди битуминозных известняков). Берилл и его разновидности используются для извлечения бериллия и как драгоценный камень. Легко узнается по форме кристаллов, зеленому, голубовато-зеленому цвету. Щелочные молочно-белые бериллы без навыка малозаметны, их легко спутать поначалу с кварцем.
Кордиерит. Трудно диагностируемый минерал, встречается в виде округлых мельчайших (2-3 мм) зерен в метаморфических горных породах — кристаллических сланцах, гнейсах, роговиках. Характерен чернильно-синий цвет и полупрозрачность. Твердость 7-7,5. По цвету легко узнается в крупных кристаллах, в них иногда заметен даже трихроизм.
Группа турмалина. Она объединяет несколько минеральных видов. Наиболее распространены шерл и рубеллит (эльбаит).
Главные блоки структуры турмалинов — это шестерные кольца кремнекислородных тетраэдров и анионные группировки, типичные для самостоятельных минералов бора; в этом отношении турмалины можно называть бора-тосиликатами или силикатоборатами аналогично силикофосфатам в классе островных силикатов
Сингония турмалина тригональная. Кристаллы дитригонально-призматические, шестоватые, с грубой штриховкой по удлинению, с характерным поперечным сечением в виде сферического треугольника. По концам они огранены с одной стороны гранями пирамид, с другой — гранью моноэдра и пирамид. Часты радиально-лучистые агрегаты («турмалиновые солнца»). Цвет черный (за счет железа) у шерла, розовый (за счет изоморфных примесей марганца) у рубеллита (эльбаита), синий, зеленый, коричневый, белый у других по составу минеральных видов и разновидностей турмалина. Очень характерны многоцветные (полихромные) кристаллы и кристаллы с зональным распределением окраски. Блеск сильный стеклянный на гранях, жирный в изломе. Твердость 7,5. Спайности нет. Хрупок, характерны поперечные трещины, нередко залеченные кварцем.
Турмалины встречаются в гранитах, гранитных пегматитах, грейзенах, высокотемпературных гидротермальных касситерито-кварцевых жилах, в сланцах и гнейсах. Везде обычен черный железистый турмалин, но в гранитных пегматитах спо-думенового типа и грейзенах кроме него встречаются розовый литиевый турмалин и многоцветные (полихромные) кристаллы турмалина.
Легко узнается по форме кристаллов, их поперечному разрезу (дитригоны и сферические треугольники), твердости, отсутствию черты.
Эвдиалит. Сложный кольцевой силикат циркония, железа, марганца с тройными и девятерными кольцами. Сингония тригональная. Кристаллы толстотаблитчатые, чаще изометричные зерна, вкрапленные в другие минералы. Цвет малиново-красный (за счет марганца), коричневый (при преобладании железа). Блеск стеклянный, жирный. Твердость 5,5.
Образуется в нефелиновых сиенитах и их пегматитах. При больших скоплениях является рудой (пока потенциальной) на цирконий. Легко узнается по малиновому цвету, ассоциации с нефелином, минералами группы ринколита.
Список использованной литературы
- Булах А.Г. Общая минералогия: Учебник. — 3-е изд. — СПб., 2002.
- Загальская Ю.Г. Кристаллография: Учебник / Под ред. проф. В.С. Урусова. — М., 1992.
- Лазаренко Е.К. Курс минералогии. Учебник для университетов. — М.: Высшая школа, 1971.
- Музафаров В.Г. Основы геологии. — М., 1989.