11. Группа дистена, андалузита, силлиманита. Полиморфы Al2SiO5 на диаграмме состояния однокомпонентной системы
В этой группе объединены три отличающиеся по структурным особенностям модификации одного и того же по составу вещества с одинаковой эмпирической формулой Al2O3. SiO2, или Al2SiO5, носящие названия: кианит (или дистен), андалузит и силлиманит. Характерной особенностью кристаллических структур этих соединений является то, что среди ионов Al в каждой структуре устанавливаются два сорта: половина их всегда входит в структуру с координационным числом 6, другая же половина имеет разные координационные числа: 6 (для кианита), 5 (для андалузита) и 4 (для силлиманита). Породы, содержащие кианит, андалузит и силлиманит, являются важным для промышленности высокоглиноземистым сырьем. Эти минералы обладают свойством разлагаться в процессе обжига при высоких температурах с образованием муллита (Al6Si2O13) со спутанно-волокнистой структурой и кристобалитового стекла.
КИАНИТ — Al2[SiO4]O, или Al2О3 . SiO2. (От греч. кианос — синий.) Или дистен (т.е. различие по твёрдости в 2-ух направлениях). Химический состав: Al2О3 — 63,1 %, SiO2 — 36,9 %. В виде изоморфной примеси обычно присутствуют Fe2O3 — до 1–2 %, иногда до 7 %, Cr2О3 — до 1,8 % и в незначительных количествах CaO, MgO, FeO, TiO2. Сингония: триклинная.
Кристалл дистена
Двойники встречаются очень часто. Двойниковой плоскостью служит обычно (100), а двойниковой осью — перпендикуляр к ней. Цвет: кианита голубой, синий (различной интенсивности), иногда зеленый, желтый, реже он бесцветный, редко черный. Блеск: стеклянный, на плоскостях спайности иногда перламутровый. Твердость: в различных направлениях неодинакова, что весьма характерно для кианита (дистена): на грани (100) параллельно удлинению кристалла — 4–4,5, в поперечном направлении — 6; на гранях (010) и (110) — 7. Хрупок. Спайность по {100} совершенная, по {010} менее совершенная; по {001} отдельность. Кианит преимущественно образуется в процессе метаморфизма богатых глиноземом пород в обстановке весьма высоких давлений, т. е. на значительных глубинах в земной коре. В ассоциации с кианитом кроме слюд довольно часто встречаются корунд (иногда в значительных количествах), турмалин, иногда рутил, ставролит, андалузит и другие минералы, образующиеся в метаморфических породах. Как химически устойчивый минерал, кианит при выветривании горных пород переходит в россыпи.
АНДАЛУЗИТ — Al2[SiO4]O. Название происходит от провинции Андалузия в Испании. Химический состав: тот же, что и кианита; часто небольшое содержание Fe2O3. Виридин — марганецсодержащая разновидность (до 7 % Mn2О3). Сингония: ромбическая.
Кристалл андалузита
В углисто-глинистых сланцах иногда встречаются индивиды с оригинальным внутренним строением, получившие название хиастолита; они являются параморфозами параллельношестоватых агрегатов кианита по секториальным кристаллам андалузита. Захваченное при росте кристаллов углистое или глинистое вещество располагается по определенным кристаллографическим направлениям: в поперечном разрезе в виде черного креста:
а в продольных — в виде параллельных длине кристалла полос на белом или сером общем фоне (на рисунке цвета показаны наоборот). Двойники не наблюдались. Встречается также в лучисто-шестоватых и зернистых агрегатах. Цвет: Редко бесцветный; обычно окрашен в серый, желтый, бурый, розовый, красный и темно-зеленый (марганцовистая разность) цвет. Блеск: стеклянный. Твердость: 7–7,5. Спайность: по {110} ясная. Андалузит нередко распространен как контактово-метаморфический минерал в глинистых или углисто-глинистых сланцах, а также в измененных эффузивных породах, особенно в генетической связи с интрузивами гранитов. Реже встречается в гнейсах и слюдяных сланцах в ассоциации с гранатом, корундом, кианитом.
СИЛЛИМАНИТ — Al[AlSiO5]. Химический состав: тот же, что и кианита. Обычно устанавливается содержание Fe2O3 до 2–3 %. Сингония: ромбическая. Кристаллическая структура: характеризуется тем, что анионный комплекс [AlSiO5] здесь представлен лентой, состоящей из двух рядов тетраэдров, примыкающих вершинами друг к другу, но повернутых друг относительно друга на 180°, причем эти вершины являются общими для каждых двух тетраэдров — AlO4 и SiO4. Цвет: силлиманита серый, светло-бурый, бледно-зеленый. Блеск: стеклянный. Твердость: 7. Спайность: по пинакоиду совершенная. Как высокотемпературный контактово-метаморфический минерал встречается часто непосредственно на контакте с изверженными породами и даже в самих изверженных породах в качестве продукта реакции с обломками богатых глиноземом пород, захваченными при внедрении. Встречается также в кристаллических сланцах как более ранний минерал, иногда совместно с андалузитом, шпинелью, кордиеритом, корундом.