книги из ГПНТБ / Даминова А.М. Породообразующие минералы учеб. пособие

Эпидотовые минералы широко распространены в ме­ таморфических породах. Они образуются при региональ­ ном метаморфизме известково-глинистых осадочных по­ род и основных магматических пород, при контактовом метаморфизме известняков, при метасоматических про­ цессах. В магматических породах встречаются как вто­ ричные образования, развивающиеся по полевым шпа­ там, роговой обманке, биотиту.

Пьемонтит —

Ca2(Mn3+, Fe3+, Al)2A10[Si20 7][Si04][0H] —

моноклинный, в призматических кристаллах с совершен­ ной спайностью по (001). Двойники по (100) полисинте­ тические, редки. В шлифах окрашен и плеохроирует. По

тит легко определяется по характерной окраске. Встре­ чается он в некоторых серицитовых сланцах, в пустотах и жилах вулканических пород и в месторождениях мар­ ганца, где он метасоматического происхождения.

МЕТАМОРФИЧЕСКИЕ МИНЕРАЛЫ, БОГАТЫЕ МАГНИЕМ

Периклаз — MgO — кубический. Содержит примеси Fe, Zn, Мп. Образует кристаллы с совершенной спайно­ стью по кубу (001) и с несовершенной по октаэдру (111). В шлифах бесцветный. Показатель преломления 1,735. Периклаз — характерный минерал, образующийся при высокотемпературном контактовом метаморфизме доло­ митов и доломитизированных известняков. Нередко он окружен и замещен бруситом, который образуется при гидратации периклаза. В шлифах диагностируется без особого труда по кубической спайности, высокому релье­ фу и шагреневой поверхности и изотропности.

Брусит — Mg[OH]2 — в качестве примеси содержит Fe и Мп. Кристаллизуется в тригональной сингонии. Об­ разует пластинчатые кристаллы, листоватые и волокнис­ тые агрегаты. Спайность весьма совершенная по (0001). Цвет белый, серый. В шлифах брусит бесцветный; я0 = = 1,559, пе= 1,580; п0— яс = 0,021. Весьма характерно на­ личие тусклых аномальных интерференционных окрасок.

158

Удлинение отрицательное. Оптический знак положитель­ ный. Минерал обычно одноосный, изредка аномальный, имеет небольшой угол оптических осей. Тонковолокнис­ тые разности (немалит) ромбической сингонии имеют угол оптических осей от 20 до 42° и также оптически по­ ложительные. Брусит часто замещает периклаз. В шли­ фах похож на гипс, от которого отличается большими светопреломлением „ и двупреломлением. Встречается брусит в контактово-метаморфизованных доломитах и Доломитизированных известняках и в серпентинитах.

Тальк — Mg3[Si4Oio][OH]2 — моноклинный. Изредка образует псевдогексагональные таблитчатые кристаллы, как правило, встречается в чешуйчатых, листоватых массах. Спайность весьма совершенная по (001). Двой­ ников нет. В шлифе тальк бесцветный; ng= 1,589—1,600. nm= 1,589—1,594, яр= 1,539—1,550; ng — np= 0,050; 21'

отрицательный — от 0 до 30°; г>и; плоскость оптических осей перпендикулярна к (010), ось Np перпендикулярна к (001), погасание прямое, знак удлинения разрезов по­ ложительный. Тальк по оптическим свойствам очень по­ хож на пирофиллит, мусковит и серицит. Отличить его можно при точном определении показателей преломле­ ния и угла оптических осей, которые для талька имеют меньшие значения. Образуется при региональном, кон­ тактовом и околорудном метаморфизме ультраосновных пород и доломитов и находится в сланцах, лиственитах, силикатных мраморах.

Группа гумита. В этой группе четыре минерала — нор-

бергит — Mg2Si04M g(0H, F)2 — ромбический, хондродит — 2Mg2Si04Mg(0H, F)2 — моноклинный, гумит —

по химизму, все.могут содержать примеси Fe, Ti, Мп и некоторых других элементов; все имеют сходную струк­ туру, оптические свойства и парагенезис. Они встречают­ ся только в силикатных мраморах и скарнах, образовав­ шихся за счет метаморфизма известняков и доломитов. Для всех минералов характерен изометричный облик, не­ совершенная спайность по (100), отсутствие двойников для ромбических норбергита и гумита и постоянное двойникование, часто полисинтетическое, по (001) для моноклинных — хондродита и клиногумита. Все минера­ лы в шлифах обнаруживают слабый, но характерный плеохроизм со схемой абсорбции Np>Nm>Ng. Окраска

159

160

ния по грани (100) или по (110). Шеелит в шлифах .бес­ цветный или сероватый за счет очень резко выраженной

фах легко диагностируется, так как имеет характерные оптические свойства. В очень мелких зернах имеет сход­ ство с клиноцоизитом, от которого отличается одноосностью. Встречается в скарнах.

Касситерит — S11O2— тетрагональный. Образует ко­ роткопризматические и дипирамидальные кристаллы, не­ редко встречается в округлых зернах. Спайность совер­ шенная по (100) и несовершенная по (ПО). Характерны коленчатые двойники, срастающиеся по (011). В шли­ фах касситерит бесцветный или буроватый с зональным распределением окраски и с плеохроизмом. Окраска по

пе— «О= 0,096—0,097. Оптически положительный, одно­ осный, изредка аномально двуосный. Касситерит в шли­ фах похож на титанит и рутил. От первого отличается одноосностью и меньшим двупреломлением, от второ­ го — более низкими светопреломлением и двупреломле­ нием. Встречается в грейзенах, а также в пегматитах и гранитах. Характерна ассоциация его с топазом, турма­ лином.

Топаз — Al2[Si04][F, ОН]г — ромбический. Образует короткопризматические кристаллы, с совершенной спай­

—«р= 0,008—0,011; 2 У=48—68°, положительный, диспер­ сия r>v. Величина показателей преломления уменьшает­ ся при увеличении содержания F, замещающего ОН, тогда как 2V возрастает. В шлифах топаз похож на апа­ тит и андалузит, но эти минералы оптически отрицатель­ ные и имеют отрицательное удлинение. Кроме того, апа­ тит одноосный и без спайности, а андалузит имеет спайность в двух направлениях, по призме. Топаз — ха­ рактерный минерал грейзеиов и нередко встречается в гранитных пегматитах.

Графит — С — гексагональный. Встречается обычно в форме пластинчатых кристаллов с совершенной спай­ ностью по (0001). Существует скрытокристаллическая разновидность графита — графитит и аморфная — шун­ гит., которые встречаются в виде бесформенных образо­

161

ОБЩИЕ ДАННЫЕ О СВЯЗИ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СИЛИКАТОВ

СИХ ХИМИЧЕСКИМ СОСТАВОМ И ВНУТРЕННИМ СТРОЕНИЕМ

Выявление закономерных связей между главными оп­ тическими свойствами минералов и их химическим со­ ставом и внутренним строением — наиболее важная проблема оптической минералогии. Она еще не решена полностью. Однако для ряда силикатов, в том числе для наиболее распространенных минералов земной коры—■ полевых шпатов, закономерная зависимость оптических свойств от их состава и структуры уже установлена. Главными оптическими константами минералов явля­ ются показатель преломления, величина двупреломления, осность и величина угла оптических осей, ориенти­ ровка оптической индикатрисы и характер абсорбции света, обусловливающий окраску. Рассмотрим, как они связаны с химическим составом и структурой силикатов.

Показатель преломления. Абсолютный показатель преломления — отношение скорости света в пустоте к скорости света в данной среде — самая главная оптиче­ ская константа минералов.

Связь показателя преломления с плотностью и с со­ ставом минералов установлена уже давно. В. С. Собо­ левым еще в 1949 г. был опубликован график, показы­ вающий зависимость среднего показателя преломления

163

ралов. На графике по оси абсцисс были отложены значе­ ния плотности, по оси ординат — значения показателя преломления. В соответствии с плотностью и средним показателем преломления на график нанесены точки, показывающие положение каждого силиката. Анализ графика позволил В. С. Соболеву сделать ряд важных выводов о характере преломления силикатов.

1.Точки, отвечающие наиболее распространенным с

ликатам (с катионами Na, К, Са, Mg, Fe2+, Mn2+, Al, Zr),

в составе которых нет добавочных анионов, а также тя­ желых элементов V—X периодов Менделеевской табли­ цы и легких элементов II периода и Fe3+ и Ti4+, распола­ гаются вдоль прямой, отвечающей уравнению пСр=1 + + 0,20с? (d — плотность), т. е. удельная рефракция (0,20) оказывается для них почти постоянной. Удельная ре­ фракция— это значение показателя преломления, прихо­ дящееся на единицу плотности. Некоторое рассеяние точек, наблюдаемое на графике, также связано с соста­ вом: выше прямой ложатся силикаты кальция (с удель­ ной рефракцией до 0,21), а чуть ниже — силикаты мар­ ганца.

Приведенные данные позволяют вычислить приблизи­ тельный средний показатель преломления большинства силикатов, исходя из плотности их, и, наоборот, рассчи­ тать приблизительную плотность, если известны показа­ тели преломления. В качестве примера рассмотрим фор­ стерит, который имеет плотность 3,22 и показатели преломления ng= 1,670, пт —1,651, пр= 1,635.

Средний показатель преломления форстерита, рас­ считанный как среднее арифметическое, равен 1,652:

1,670+ 1,651 + 1,635

3

а вычисленный по формуле, исходя из плотности и удельной рефракции, — 1,644 (пср= 1+0,20-3,22). Плот­ ность форстерита, рассчитанная из среднего показателя преломления, равна 3,26:

2. Силикаты наиболее легких элементов (Li, Be, В) обладают несколько большей удельной рефракцией (до

166

0,22), поэтому и точки, соответствующие им, находятся за пределами общей полосы, но вблизи нее.

3. Силикаты тяжелых элементов (Zn, Cs, Ва, TR, Bi, Pb) имеют низкую удельную рефракцию, спускающуюся до 0,15—0,16.

4.Весьма сильное повышение удельной рефракции связано с присутствием в силикатах Fe3+ и Ti3+.

5.Присутствие добавочных анионов, не содержащих кислород, обычно резко отличающихся по своей рефрак­ ции от кислорода, сильно влияет на удельную рефрак­ цию. В силикатах особенно важна роль F, обладающего очень низкой рефракцией. Все силикаты, содержащие F, имеют относительно низкие показатели преломления.

только тем, что в топазе содержится фтор, который на­ ходится на месте кислорода, входящего в состав дистена. Присутствие фтора приводит к понижению показателей преломления. Средний показатель преломления дистена 1,72, топаза — 1,62. Среди немногих минералов с очень низким показателем преломления находится флюорит — CaF2; его показатель преломления равен 1,434.

Содержание в составе силикатов хлора приводит к повышению удельной рефракции (пример, содалит), и особенно значительное повышение показателей прелом­ ления наблюдается в присутствии S2- (пример, гельвин).

Если проанализировать изменение показателей пре­ ломления силикатов, составляющих главные изоморф­ ные ряды, можно констатировать, что при замещении Mg в их составе Fe2+ (форстерит — фаялит, энстатит—■ гиперстен, диопсид — геденбергит и др.) повышается средний показатель преломления приблизительно на 0,0025 на каждый весовой процент FeO, при замещении А1 на Fe3+ (гроссуляр — андрадит, жадеит — эгирин и др.) — на 0,004—0,005; при замещении Na на Са (аль­ бит— анортит) на один весовой процент СаО средний показатель преломления увеличивается на 0,0025. Введе­ ние в состав силикатов одного весового процента ТЮг приводит к повышению среднего показателя преломле­ ния на 0,008, МпО на 0,002. При замещении ОН на F на каждый весовой процент F средний показатель прелом­ ления понижается на 0,004.

Влияние структуры силикатов на величину показате­ лей преломления в общем виде можно сформулировать

167

следующим образом: наибольшие показатели преломле­ ния имеют силикаты с наиболее плотной упаковкой с островной и цепочечной структурами, средние показате­ ли преломления у силикатов ленточной, слоистой и коль­ цевой структур. Однако эти соотношения нарушаются, если в состав минералов входят добавочные слои гидро­ ксила или катионы, обладающие высокой удельной ре­ фракцией. Наиболее низкими показателями преломле­ ния обладают силикаты и алюмосиликаты каркасного типа, которые имеют наименее плотные упаковки и поч­ ти не содержат катионов Fe3+, Ti4+, сильно повышающих рефракцию. Величина среднего показателя преломления для них колеблется от 1,48 до 1,60, причем наиболее низ­ кие показатели преломления характерны для каркасов с крупными пустотами, т. е. для алюмосиликатов с до­ бавочными анионами и для цеолитов. Следует отметить, что при обезвоживании цеолитов показатель преломле­ ния уменьшается, так как объем и структура их при этом остаются без изменения.

Зависимость показателей преломления от структуры силикатов хорошо видна при сравнении двух минералов, имеющих сходный химический состав, но разную струк­ туру. Так, альбит — Na[AlSi3Os] и жадеит — NaAl[Si206]

очень близки по составу, но альбит — каркасный алю­ мосиликат, имеет средний показатель преломления 1,532, а жадеит — цепочечный силикат со средним показате­ лем преломления 1,660. В альбите алюминий входит в состав анионной группы и имеет четверную координа­ цию, а в жадеите алюминий — катион с шестерной коор­ динацией. Понижение координационного числа алюми­ ния, как и всякого другого химического элемента, не­ сколько повышает его удельную рефракцию, однако вместе с этим происходит перестройка структуры химиче­ ского соединения, приводящая к изменению его плотно­ сти. Незначительное увеличение показателя преломле­ ния при уменьшении координационного числа алюминия не может компенсировать резкое понижение его, возни­ кающее за счет понижения плотности упаковки, поэтому альбит имеет более низкие показатели преломления, чем жадеит.

В изоморфном ряду плагиоклазов Na[AlSi3C>8] — Ca[Al2Si208] плотность упаковки и, следовательно, сред­ ний показатель преломления, казалось бы, должны уменьшаться в направлении от альбита к анортиту. Од­

168