Общая характеристика островных силикатов на примере топаза и эпидота.

Силикаты с изолированными тетраэдрами SiO4 в кристаллических структурах.

Характернейшей чертой кристаллических структур относящихся сюда силикатов является наличие в них в качестве структурных единиц обособленных тетраэдрических анионов [SiO4]4–. Эти тетраэдры в кристаллических структурах рассматриваемых здесь минералов располагаются изолированно, т. е. ни один из кислородных ионов, окружающих ион Si, не является общим для других смежных с ним кремнекислородных тетраэдров. С химической точки зрения эти силикаты рассматривались как ортосиликаты, т. е. соли гипотетической кислоты H4SiO4. Среди катионов в силикатах этого типа главнейшую роль играют: Mg2+, Fe2+, Са2+, отчасти Ni2+, Со2+, Mn2+, Zn2+, а также Al3+, Fe3+, отчасти Mn3+, Cr3+, иногда Pb3+, Be2+, Ti4+, Zr4+, Th4+ и изредка Nb5+. Щелочи Nа1+ и K1+ встречаются в исключительных случаях. Редкие земли иногда также принимают участие в строении кристаллических решеток наряду с кальцием, натрием и отчасти торием. Алюминий здесь, в отличие от других типов силикатов, крайне редко входит в кристаллическую структуру в виде комплексных анионов с четверной координацией, т. е. не заменяет Si в его тетраэдрических группах (исключение составляют титанистые гранаты). Допустимо лишь, что фосфор может заменять ионы кремния (см. группу апатита). Физические свойства силикатов этого типа довольно характерны и обусловлены особенностями компактных кристаллических решеток. Формы кристаллов, как правило, изометрические. Минералы обладают высокой твердостью и относительно повышенными удельными весами вследствие плотной упаковки ионов. Этим же объясняются и повышенные показатели преломления. В большинстве случаев минералы бесцветны или слабо окрашены. Интенсивная окраска бывает свойственна лишь разностям, содержащим хромофоры.

ТОПАЗ — Al2[SiO4][F,OH]2.Топаз среди силикатов является единственным представителем переходной кристаллической структуры между гексагональным типом плотнейшей упаковки (оливин) и кубическим (кианит). Структура его характеризуется четырехслойной плотнейшей упаковкой. Сингония ромбическая; ромбо-дипирамидальный в. с. Облик кристаллов. Хорошо образованные кристаллы встречаются исключительно в пустотах. Преимущественно распространены призматические формы кристаллов. Цвет. Бесцветные, водяно-прозрачные разности сравнительно редки. Большей частью бывает окрашен в светлые оттенки желтого, винно-желтого, соломенно-желтого, голубого, фиолетового, зеленого, розового, изредка красного цвета. При продолжительном действии солнечных лучей окраска часто бледнеет. Блеск стеклянный. Твердость 8. Спайность совершенная по {001}. Излом не по спайности раковистый. Уд. вес 3,52–3,57. Происхождение. Встречается в миаролитовых пустотах главным образом среди кислых изверженных горных пород (гранитов, риолитов) и особенно в пегматитовых жилах. В виде мельчайших включений обнаруживается в контактовых ореолах вокруг интрузивных массивов, изредка в боковых породах рудных месторождений. В ассоциации с ним часто наблюдаются флюорит, турмалин, дымчатый кварц, берилл, касситерит, полевые шпаты, а в грейзенах — такие минералы, как слюды, касситерит, вольфрамит, иногда сульфиды. Были установлены псевдоморфозы топаза по полевому шпату, кварцу. При наложении последующих гидротермальных процессов топаз иногда переходит в тонкочешуйчатый агрегат мусковита. В других случаях наблюдаются лишь фигуры вытравления на гранях. Иногда наблюдается в гидротермальных жилах среди сланцев, гнейсов и других пород. Характерно, что топазы гидротермального происхождения богаче гидроксилом, замещающим фтор. Встречающиеся кристаллы имеют длиннопризматический облик и нередко обладают розовым цветом. При выветривании месторождений топаз почти не поддается химическим изменениям и потому обычно встречается в хорошо сохранившихся кристаллах вместе с кварцем и бериллом среди полностью разрушенных и превращенных в глинистые продукты сопровождающих его минералов. Этим же объясняются его находки в россыпях в виде окатанных галек (вблизи коренных месторождений).

Силикаты с изолированными группами Si2O7

С химической точки зрения сюда относятся так называемые пиросиликаты. Согласно рентгеноструктурным исследованиям, в их кристаллических структурах принимают участие изолированные группы [Si2O7]6-, образованные двумя кремнекислородными тетраэдрами с общим ионом кислорода. Характерной особенностью соединений этого типа является то, что в числе катионов мы встречаем ионы преимущественно с большими ионными радиусами: Y, Се, La, Sc, Pb, Ba, К, Са, Na, а в двойных соединениях — в комбинации с Al, Mg, Be, Zn. Правда, среди основных солей мы имеем простые силикаты Zn и Be (гемиморфит и бертрандит). Рассмотрим группу эпидота (цоизит, эпидот, алланит), в кристаллических структурах которых наряду с [SiO4]4- группами присутствуют радикалы [Si2O7]6-.

ЭПИДОТ — Ca2Al(Fe3+,Al)2[Si2O7][SiO4]O[OH]. Сингония моноклинная; ромбопризматический в. с. Облик кристаллов призматический, иногда шестоватый, редко изометрический. Грани бывают покрыты резкими штрихами. Двойники встречаются часто; плоскостью срастания служит (100), изредка (001). Агрегаты. Помимо друз кристаллов, в пустотах эпидот часто образует сплошные зернистые, радиально-лучистые или параллельно-шестоватые агрегаты. Цвет эпидота обычно зеленый различных оттенков, желтый, черный, серый. Чем больше содержание Fe2O3, тем окраска темнее. Блеск стеклянный, сильный. Бездефектные кристаллы (пушкинит) могут просвечивать, при этом наблюдается невооруженным взглядом сильный гранный плеохроизм (в одном направлении кристалл совершенно не прозрачен, в другом — хорошо пропускает свет). Твердость 6,5. Спайность совершенная по {001} и несовершенная по {100}. Уд. вес 3,35—3,45. Происхождение. Условия нахождения и парагенезис минералов, сопровождающих эпидот, позволяют считать, что он образуется в связи с гидротермальными процессами. Довольно часто он встречается (иногда в значительных массах) в контактово-метасоматических месторождениях в ассоциации с кварцем, хлоритами, андрадитом, кальцитом, сульфидами и другими минералами. Нередко устанавливаются замещения эпидотом гранатов, пироксенов, амфиболов и других более ранних железосодержащих кальциевых силикатов. В случае привноса железа он развивается метасоматическим путем и по основным плагиоклазам. Как породообразующий минерал широко распространен в гидротермально измененных основных изверженных породах. Особенно характерен для так называемых зеленых сланцев, содержащих также хлорит и альбит.