77) Минеральные ассоциации метаморфических пород.

Минеральные ассоциации фаций метаморфизма:

Цеолитовая фация При небольших давлениях и температуре в осадочных и вулканогенных породах развиваются водные силикаты преимущественно кальция и натрия. Цеолитами замещаются преимущественно полевые шпаты, нефелин. Их образование возможно в результате взаимодействия иловых вод и алюмосиликатного терригенного материала

Зеленокаменная фация В большом количестве образуются минералы зеленой окраски -хлорит и эпидот, вместе с кварцем, альбитом и мусковитом. Эпи-дотизации подвергаются главным образом плагиоклазы, роговая обманка, пироксены. Хлорит также замещает темноокрашенные минералы. Зеленокаменным изменениям подвержены магматические породы, туфы, многие осадочные породы, за исключением пород чисто кварцевого и карбонатного состава. Зеленокаменные изменения обычно сопровождаются сланцеватостью

Амфиболитовая фация При дальнейшем повышении давления и температуры из хлорита образуется биотит и появляются мелкие кристаллы граната. Потом биотит замещается роговой обманкой, а кристаллы граната увеличиваются в размере. Эта стадия метаморфизма сопровождается возникновением метаморфических алюмосиликатов: ставролита, кордиерита, андалузита, кианита и др. Но простой агрегат амфи-болитовой фации состоит главным образом из роговой обманки и граната с некоторым количеством кварца, плагиоклаза и мусковита. Одним из характерных признаков является гнейсовая текстура

Гранулитовая фация Гранулит представляет собой разнозернистую метаморфическую породу преимущественно полевошпатового состава с пироксеном, кварцем, гранатом гнейсовидной или массивной текстуры. Весьма характерно прорастание зерен друг в друга во время перекристаллизации.

Породы цеолитовой - гранулитовой фаций представляют собой естественный ряд продуктов прогрессивного метаморфизма по мере повышения температуры и давления и способны последовательно сменять друг друга и образовывать полифациальные зональные метаморфические комплексы

Фация голубых сланцев Фация голубых сланцев получила свое название из-за присутствия в породе голубых амфиболов щелочного состава: глаукофана, жадеита, лавсонита. Они образуются под воздействием низких температур и высокого давления. Сочетание таких условий возможно при настолько быстром погружении на большую глубину и последующем быстром поднятии, что породы не успевали прогреться. Возникновение таких условий вероятно в процессе субдукции при столкновении литосферных плит

Эклогитовая фация Эклогит - порода по химическому составу аналогичная базальтам, но состоящая из граната и пироксена. Кроме них может присутствовать кианит, алмаз, рутил, корунд, оливин и др. Эклогиты представляют собой породу большой плотности, образующуюся в условиях высокого давления и температуры

78) Слоистые силикаты: каолинит, монтмориллонит.

Слоистые силикаты редко встречаются в виде хорошо образованных кристаллов. Обычно они встречаются в виде чешуйчатых, листоватых агрегатов или плотных тонкокристаллических масс. Кроме того, известны также минералы волокнистого, игольчатого облика (хризотил-асбест). Для минералов со сложными сетками формы кристаллов и агрегатов являются важным диагностическим признаком (многогранны). 

В структуре слоистых силикатов тетраэдрические слои кремнекислородных тетраэдров образуют совместно с октаэдрическими бруситовыми или гиббситовыми слоями двухслойные (каолинит, серпентин), трехслойные (тальк) или четырехслойные (хлориты) нейтральные пакеты. Пакеты в двухслойных силикатах сложены одним тетраэдрическим и одним октаэдрическим слоями (рис. 19); причем в двухслойных пакетах Si4+ никогда не замещается на Al3+. В трехслойных пакетах - два тетраэдрических и один октаэдрический слой, расположенный между ними (рис. 20).

В минералах группы монтмориллонита, в отличие от талька, между пакетами располагаются молекулы воды. Количество воды между пакетами может изменяться в широких пределах, с чем связана их способность набухать в воде. Для минералов этой группы характерны широкие изоморфные замещения Si4+ на Al3+, избыточные отрицательные заряды компенсируются при этом ионами Ca, Na, K, располагающимися вместе с молекулами воды междупакетами. В минералах группы слюд тетраэдрические слои обычно сложены кремне- и алюмокислородными тетраэдрами, а между трехслойными пакетами располагаются ионы К, компенсирующие избыточные заряды пакетов (рис. 21). В гидрослюдах наряду с ионами К между пакетами присутствуют ионы оксония (Н3О)+, молекулы воды и гидратированные ионы магния Mg(OH)+. Для четырехслойных пакетов характерно чередование трехслойных пакетов с октаэдрическими слоями брусит - гидраргиллитового типа. Главными катионами слоистых силикатов являются Mg, Al, Fe. Ca и Na играют значительно меньшую роль, чем в ленточных силикатах. Все слоистые силикаты относятся к основным солям и содержат значительное количество (ОН)- ионов, а также другие добавочные анионы. В некоторых из них большую роль играет кристаллизационная, межcлоевая и адсорбированная вода.

Близость структур отдельных слоистых силикатов друг с другом и со структурами слоистых алюмосиликатов приводит к появлению различных смешанно-слоистых силикатов. Из-за слоистой структуры для этих минералов характерны таблитчатые кристаллы, чешуйчатые агрегаты, иногда скрытокристаллические. Для них характерны совершенная и весьма совершенная спайность по слоистости, низкая твердость. Из-за слабой связи между слоями и большого расстояния между ними многие слоистые силикаты обладают ионно-обменными свойствами, способны поглощать воду и другие вещества с полярными молекулами. Слоистые силикаты, особенно в мелкочешуйчатых агрегатах, трудно отличаются друг от друга. Значительную помощь при диагностике может оказать термический анализ, инфракрасная спектроскопия, электронная микроскопия и другие специальные методы диагностики. Основная масса слоистых силикатов является продуктами гидролиза островных, цепочечных, ленточных, а также каркасных силикатов. Это минералы гидротермально-измененных пород и поверхностных процессов. Они возникают также в контактово-метасоматических (скарны) и метаморфических процессах. В результате гидролиза возникает множество смешанно-слоистых минералов типа тальк-хлоритов, пирофиллит-хлоритов и других. Наиболее типичными продуктами гидролиза являются хлориты и слюды. Затем гидролиз ведет к образованию гидрослюд, монтмориллонита, и наконец, каолинита, гидроксидов алюминия и кремнезема. Степень развития процессов гидролиза определяется в первую очередь температурой, рН среды, интенсивностью водообмена, активностью катионов. Так, при высокой активности Mg и Al в условиях относительно высокой температуры возникают хлориты, а в условиях высокой активности К - мусковит (особенно по каркасным алюмосиликатам). При более низкой температуре и высокой активности Mg2+, Al3+, Ca2+,Na+ образуются смешанно-слоистые хлорит-смектиты, которые при более низкой температуре замещаются смектитами. Смектиты - это минералы семейства монтмориллонита (монтмориллонит, бейделлит, нонтронит и др.). "Смектит" - английский синоним названия монтмориллонит. При более высокой активности К образуются иллиты, затем иллит-смектиты и смектиты, иллит - гидромусковит и другие гидрослюды. В условиях высокой активности Mg2+ возникает вермикулит, который затем замещается смешанно-слоистым вермикулит-смектитом и смектитами. При достаточном водообмене смектиты в свою очередь переходят в кандиты.

Кандиты - это минералы группы каолинита (каолинит, галлуазит, диккит). Наряду с конечными продуктами гидролиза может существовать большое число промежуточных соединений. При этом за счет разных исходных минералов возникают сложные тончайшие смеси слоистых силикатов и слоистых алюмосиликатов. В таких смесях обычно содержатся минералы кремнезема, гидроксиды Al, Fe, Mn, оксиды Fe, Mn, иногда карбонаты Mg, Fe, Ca и другие вторичные и остаточные минералы. Подобные образования характеризуются тонкодисперсностью, способностью давать с водой пластичные массы и получили название "глинистые минералы". Они объединяют минералы группымонтмориллонита и группы каолинита. Глины часто содержат также хлорит, серпентин, гидрослюды, которые являются типичными слоистыми алюмосиликатами. В настоящем курсе мы рассмотрим слоистые силикаты и алюмосиликаты представленные в таблице 7.

Таблица 7 Слоистые силикаты и алюмосиликаты

С двухслойными пакетами	С трехслойными пакетами	С четырехслойными пакетами
Серпентин Mg3[Si2O5](OH)4 Каолинит Al2[Si2O5](OH)4(диккит) Галлуазит Al2[Si2O5](OH)4*2H2O	Тальк Mg3[Si4O10](OH)2    Группа слюд  Мусковит КAl2[AlSi3O10](OH)2  Флогопит КMg3[AlSi3O10](OH)2  Биотит К(Mg,Fe)3[AlSi3O10](OH)2     Группа  гидрослюд  Вермикулит Mg0,5(Mg,Fe)3[(Si,Al)4O10](OH)2*4H2O Глауконит K(Mg,Fe,Al)2[AlSi3O10](OH)2  Иллит (гидромусковит) (K,H3O)Al2[AlSi3O10](OH)2*nH2O Бейделлит (Na,K,Ca)Аl2[(Si,Al)4O10](OH)2*nH2O  Монтмориллонит (Na,K,Ca)(Al,Fe,Mg)[(Si,Al)4O10](OH)2*nH2O  Нонтронит (Na,K,Ca)Fe2[(Si,Al)4O10](OH)2*nH2O	Хлориты(Mg,Fe,Al)6[(Al,Si)4O10](OH)8

 

79. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МИНЕРАЛОВ Хотя главные характеристики минералов (химический состав и внутренняя кристаллическая структура) устанавливаются на основе химических анализов и рентгеноструктурного метода, косвенно они отражаются в свойствах, которые легко наблюдаются или измеряются. Для диагностики большинства минералов достаточно определить их блеск, цвет, спайность, твердость, плотность. 

Блеск (металлический, полуметаллический и неметаллический — алмазный, стеклянный, жирный, восковой, шелковистый, перламутровый и др.) обусловлен количеством отражаемого от поверхности минерала света и зависит от его показателя преломления. По прозрачности минералы разделяются на прозрачные, полупрозрачные, просвечивающие в тонких осколках непрозрачные. Цвет – простой и удобный диагностический признак. В качестве примеров можно привести латунно-желтый пирит (FeS₂), свинцово-серый галенит (PbS) и серебристо-белый арсенопирит (FeAsS₂). У других рудных минералов с металлическим или полуметаллическим блеском характерный цвет может быть замаскирован игрой света в тонкой поверхностной пленке (побежалостью). Это свойственно большинству минералов меди, особенно борниту, который называют «павлиньей рудой» из-за его радужной сине-зеленой побежалости, быстро возникающей на свежем изломе. Однако другие медные минералы окрашены в хорошо всем знакомые цвета: малахит – в зеленый, азурит – в синий. Спайность — свойство минералов, которое позволяет раскалываться им по определённым кристаллографическим направлениям с образованием гладких параллельных поверхностей. Возникновение спайности связано с ослаблением химических связей решётки, поэтому она зависит только от внутренней структуры минерала и не зависит от внешней формы кристалла.

            Твердость – сопротивление, которое минерал оказывает при царапании. Твердость зависит от кристаллической структуры: чем прочнее связаны между собой атомы в структуре минерала, тем труднее его поцарапать. Тальк и графит – мягкие пластинчатые минералы, построенные из слоев атомов, связанных между собой очень слабыми силами. Они жирные на ощупь: при трении о кожу руки происходит соскальзывание отдельных тончайших слоев. Самый твердый минерал – алмаз, в котором атомы углерода так прочно связаны, что его можно поцарапать только другим алмазом. В начале 19 в. австрийский минералог Ф.Моос расположил 10 минералов в порядке возрастания их твердости. С тех пор они используются как эталоны относительной твердости минералов, т.н. шкала Мооса (табл. 1)

Таблица 1. ШКАЛА ТВЕРДОСТИ МООСА
Минерал	Относительная твердость
Тальк	1
Гипс	2
Кальцит	3
Флюорит	4
Апатит	5
Ортоклаз	6
Кварц	7
Топаз	8
Корунд	9
Алмаз	10