б. Силикаты с двойными анионными цепочками

Группа амфиболов

Конституция амфиболов по сравнению с пироксенами является более сложной, хотя с точки зрения качественного состава между теми и другими много общего.

Согласно рентгенометрическим исследованиям, характерной особенностью амфиболов, как уже указывалось, является то, что в их кристаллических решетках принимают участие двойные цепочки (ленты) кремнекислородных тетраэдров состава [Si₄O₁₁]^6- (вместо Si₄O₁₂, как полагалось бы с химической точки зрения для метасиликата). Остающийся ион кислорода входит в состав самостоятельного одновалентного аниона [ОН]^1-. Таким образом, общий отрицательный заряд анионного комплекса равен 7. Отсюда становится понятной химическая формула, например, такого простого по составу амфибола, как антофиллит: Mg₇[Si₄O₁₁]₂[OH]₂. Замена двух не связанных с Si ионов кислорода двумя одновалентными ионами [ОН]^1- обусловливает снижение количества катионов: число ионов Mg для антофиллита не восемь, как это принималось раньше, исходя из формулы MgSiO₃ а семь.

Точно так же в двойных соединениях группы амфиболов, например для тремолита, мы имеем формулу: Ca₂Mg₅[Si₄O₁₁]₂[OH]₂, тогда как раньше, до рентгенометрических исследований, она писалась в следующем виде: Ca₂Mg₆Si₈O₂₄. То же самое подтверждается и при пересчетах данных химических анализов с введением в формулу аниона [ОН]^-1. Отношение Са: Mg(Fe)= 2 : 5, тогда как в пироксенах соответствующего состава, например в диопсиде, как мы знаем, это отношение равно 1 : 1. В этом также заключается существенное отличие амфиболов от пироксенов.

Наконец, в тех двойных соединениях, которые богаты трехвалентными (Аl и Fe^•••) и одновалентными (Na и К) металлами, устанавливается следующая картина отношений отдельных групп металлов: (Са, Na): (Mg, Fe^••,Al,Fe^•••) = 3:5. Объясняется это тем, что в этих случаях существенная часть ионов Al³⁺ заменяет ионы Si4+ в цепочках кремнекислородных тетраэдров. Вследствие этого общий отрицательный заряд цепочки соответственно повышается и, следовательно, должен нейтрализоваться дополнительными катионами (преимущественно Na¹⁺ и К¹⁺). В кристаллической структуре амфиболов (в отличие от пироксенов) имеются соответствующие места для становления дополнительных ионов щелочных металлов, необходимость введения которых возникает при замене кремния на алюминий по схеме: Si⁴⁺→Al³⁺Na^l+.

Поэтому общее число положительно заряженных ионов в решетке повышается с семи до восьми (примерно). Отношение Al : Si в кремнекислородных цепочках, согласно расчетам данных химических анализов,- обычно не превышает 1 : 3. Такова общая формула роговой обманки:

(Ca,Na)_2-3(Mg,Fe,Al)₅[(Si,Al)Si₃O₁₁]₂[OH]₂.

При полной замене в радикале одного иона Si ионом А1 число (Са, Na) было бы равно трем, что в действительности и устанавливается (при условии, если согласно расчету остаточное количество ионов Аl³⁺ или Fe³⁺, присоединяемое к Mg и Fe^••, оказывается незначительным). В противном случае может иметь место также дополнительная компенсация отрицательного заряда путем замены магния алюминием. Судя по данным химических анализов, такие случаи все же встречаются редко (кокшаровит, гастингсит).

К сказанному о химической характеристике амфиболов следует добавить, что ОН часто замещается F и Сl. Общее количество этих ионов, согласно химической формуле, должно быть равно двум, но бывает меньше (очевидно, они частично замещаются ионами кислорода).

Несмотря на сравнительно широкое разнообразие химического состава, все амфиболы по многим физическим и химическим свойствам сходны между собой. Условия образования амфиболов в природе несколько иные, чем для пироксенов. Наличие в амфиболах гидроксила, фтора и хлора свидетельствует о том, что образование их в изверженных и метаморфических породах связано с участием минерализаторов, обусловливающих кристаллизацию при относительно пониженных температурах. Часто наблюдаемые замещения амфиболами пироксенов также говорят о сравнительно более позднем образовании их. Д. П. Григорьеву удалось искусственно получить амфиболы лишь при кристаллизации фторсодержащего силикатного расплава. Амфиболы, отвечающие природным соединениям, т. е. содержащие ОН, искусственно получены в самое последнее время И. А. Островским.

Из группы амфиболов опишем следующие минеральные виды.

                Моноклинные амфиболы 

   Тремолит - Ca2Mg5[Si4O11]2[OH]2 
   Актинолит - Са2(Mg,Fe)5[Si4O11]2[ОН]2 
   Роговая обманка - Сa2Na(MgFe)4(Al,Fe)[(Si,Аl)4О11]2[ОН]3 
   Глаукофан - Na2(Mg,Fe)3Al2[Si4O11]2[ОН,F]2 
   Арфведсонит - Na3(Fe,Mg)4(Fe,Al)[Si4O11]2[OH,F]2 

               Ромбические амфиболы 

   Антофиллит -(Mg,Fe)7[Si4O11]2[OH]2 

Тремолит - Ca₂Mg₅[Si₄O₁₁]₂[OH]₂. Название дано по месту открытия - в долине Тремоль (на южной стороне Сен-Готтарда). Тремолит является одним из наиболее распространенных амфиболов в природе.

Химический состав. СаО 13,8%, MgO 24,6%, SiO₂ 58,8%, Н₂O 2,8%. В виде изоморфной примеси к MgO присутствуют иногда в незначительном количестве (до 3%) FeO (в переходных разностях к актинолиту), МnО, также Аl₂O₃, щелочи и др.

Сингония моноклинная; призматический в. с. Облик кристаллов. Наблюдались довольно простые по форме длиннопризматические, игольчатые, иногда волосовидные кристаллы, вытянутые вдоль оси с. Чаще встречается в виде тонколучистых, шестоватых или волокнистых, иногда войлокоподобных агрегатов. Реже попадается в виде плотных, скрытокристаллических, необычайно вязких с занозистым изломом масс светлой окраски, носящих название нефрита (см. также актинолит), и в виде асбеста, имеющего важное практическое значение.

Цвет. Белый или светлоокрашенный, преимущественно в сероватые оттенки. Блеск стеклянный. Ng = l,624, Nm=l,613 и Np=l,599.

Твердость 5,5-6. Хрупок. Игольчатые и волосовидные кристаллы ломки. Спайность по призме {110} совершенная с углом 124°, по {010} несовершенная. Уд. вес 2,9-3,0.

Диагностические признаки. От актинолита, чрезвычайно близкого по физическим свойствам, тремолит отличается главным образом светлой окраской (белой или серовато-белой).

П. п. тр. плавится с трудом в прозрачное бесцветное стекло (отличие от актинолита). Кислоты на него почти не действуют.

Происхождение и Месторождения. Как и все другие амфиболы, тремолит, встречающийся в изверженных горных породах, является типичным эпимагматическим, сравнительно низкотемпературным минералом, нередко образующимся по кальциево-магнезиальным пироксенам. Часто его находят в метаморфизованных кристаллических известняках и доломитах, а также в кристаллических сланцах и роговиках.

Хорошо образованные кристаллы наблюдаются в жилах альпийского типа в ряде мест Швейцарии, в Восточных Альпах, Богемии и в других районах. В СССР тремолит описан в доломитах по pp. Санарке и Каменке в Кочкарском районе (Ю. Урал), в Слюдянском районе (Юго-Западное Прибайкалье) и во многих других местах.

Актинолит - Ca₂(Mg,Fe^••)₅[Si₄O₁₁]₂(OH)₂. Название составлено из греческих слов: "актис" - луч и "литос" - камень. Оно связано с часто наблюдаемыми игольчато-лучистыми агрегатами этого широко распространенного в природе минерала. Отсюда синоним: лучистый камень.

По многим физическим свойствам актинолит совершенно аналогичен описанному выше тремолиту, отличаясь от него главным образом зеленой окраской (вследствие содержания железа) и оптическими свойствами. Отметим отличительные особенности актинолита.

Химический состав. С точки зрения химического состава, актинолит по существу представляет железистую разновидность тремолита. Содержание FeO обычно колеблется в пределах 6-13%. Нередко содержит также Аl₂О₃, а в связи с этим и некоторое количество щелочей (Na₂O).

Цвет актинолита бутылочно-зеленый разных оттенков: от светлых зеленовато-серых до темнозеленых. Уд. вес 3,1-3,3 (увеличивается с возрастанием содержания FeO).

П. п. тр. с трудом сплавляется в серовато-зеленое или зеленовато-череое стекло.

Разновидности. По морфологическим признакам и строению агрегатов различают следующие главные разновидности:

Нефрит (жад) - скрытокристаллические, плотные, необычайно-вязкие, различных зеленых оттенков, с занозистым изломом и иногда мерцающим блеском. "Нефрос" по-гречески - почка.

Амиант - амфиболовый асбест (тремолит-асбест, актинолит-асбест и др.). Для этой разновидности амфиболов весьма характерно то, что она наблюдается в виде прожилков (до нескольких сантиметров мощностью), обладающих строго параллельноволокнистым строением, причем волокна расположены перпендикулярно к стенкам прожилков. Замечательной и очень важной особенностью типичных амфибол-асбестов является их способность механическим путем расщепляться на тончайшие эластичные и прочные волокна, поперечный размер которых близок к размерам дисперсных фаз в коллоидах. Кроме того, они обладают огнеупорностью и кислотоупорностью, что и обусловливает их применение в ряде отраслей промышленности.

Происхождение и Месторождения. Актинолит, как и все другие амфиболы, устойчив при относительно более низких температурах. Чаще встречается в кристаллических сланцах, образовавшихся на небольших глубинах (иногда в весьма значительных количествах). Под микроскопом он наряду с тремолитом устанавливается во многих изверженных, преимущественно основных горных породах, подвергшихся гидротермальному метаморфизму. В ассоциации с ним наблюдаются эпидот, хлорит, кварц, цоизит, тальк и другие минералы.

Актинолит-асбест в виде прожилков известен в колчеданных (пиритохалькопиритовых залежах) Белореченского и Калатинского месторождений на Урале (к северу от г. Свердловска). Характерно, что по соседству с прожилками асбеста наблюдаются длинные игольчатые кристаллы актинолита как более ранние образования среди пирито-халькопи ритовой массы, характеризующейся типичным метаколлоидным строением.

Нефрит в виде хорошо окатанных гладких валунов травяно-зеленого цвета встречается по pp. Онон, Чикой и в коренном залегании среди актинолитовых сланцев у ручья Xара-Желга (к западу от оз. Байкал), а также в Средней Азии по р. Раском-Дарья (восточный Памир), и в других местах. Из зарубежных месторождений отметим следующие: в Новой Зеландии, Тасмании, Новой Каледонии и на других островах Полинезии, где туземцы до недавнего времени из него изготовляли топоры, наконечники копий и другие предметы; в хребте Куэнь-Лунь (Западный Китай) и далее к востоку до провинции Гань-Су, где он с древнейших времен из россыпей и коренных пород добывался в больших количествах как сравнительно легко поддающийся обработке, необычайно прочный поделочный камень для изготовления священных предметов (божков), амулетов, ваз, тарелок и самых различных предметов, хрянящихся во многих музеях.

Роговая обманка - Ca₂Na(Mg, Fe^••)₄ (Al,Fe^•••) [(Si,Al)₄O₁₁]₂[OH]₂. Нередко термин роговая обманка неправильно отождествляют с термином амфибол. Важно подчеркнуть, что "амфибол" является собирательным названием для всех минеральных видов рассматриваемой группы, а роговой обманкой называют определенный минеральный вид.

Химический состав не постоянен. Широко меняются отношения магния к двухвалентному железу и алюминия к трехвалентному железу. Калий иногда преобладает над натрием. Известны разности, содержащие до 0,3% фтора. Почти всегда содержится ТiO₂, обычно в количествах 0,1-1,25%.

Рис. 320. Кристаллы роговой обманки. Справа - двойник по (100)

Сингония моноклинная; призматический в. с. Облик кристаллов призматический, столбчатый, реже изометрический. На рис. 320 представлены наиболее обычные формы роговых обманок. Двойник по (100) показан на рис. 320, справа.

Цвет. Обыкновенно роговые обманки окрашены в зеленый или бурый цвет разных оттенков, преимущественно темных до черного. Черта белая с зеленоватым оттенком. Блеск стеклянный. Ng = 1,65-1,69 и Np = 1,63-1,66.

Твердость 5,5-6. Спайность по призме {110} совершенная под углом около 124° (рис. 314, справа), по {001} несовершенная. Уд. вес 3,1-3,3.

Разновидности. Среди многочисленных названий разновидностей, отличающихся главным образом особенностями химического состава и, в связи с этим, оптическими свойствами, отметим лишь следующие.

1) Базальтическая роговая обманка обычно бурого цвета (в тонких шлифах). Встречается в эффузивных изверженных породах. Отличается большим содержанием полуторных окислов, в частности Fe₂O₃, и ТiO₂ (до 2-3%).

2) Уралит - псевдоморфоза роговой обманки по пироксену. Для этой разности характерна внешняя форма кристаллов пироксена (авгита или диопсида). Призматическая спайность, наблюдаемая в поперечных разрезах в шлифах под микроскопом, неправильная. Процесс уралитизации пироксенов широко распространен в природе.

Диагностические признаки обыкновенной роговой обманки сводятся к следующему: кристаллы ее легко узнаются по внешнему облику и углу между спайностями (124°), обычно темнозеленому или темнобурому цвету, а под микроскопом - по оптическим свойствам.

П. п. тр. с трудом плавится в темнозеленое стекло. В кислотах не растворяется. Разлагается лишь после предварительного сплавления.

Происхождение и Месторождения. Обыкновенная роговая обманка является типичным минералом многих интрузивных изверженных пород средней основности: сиенитов, диоритов, гранодиоритов и др. В излившихся на земную поверхность эффузивных горных породах она как первичный минерал встречается редко и преимущественно в щелочных разностях.

В виде очень крупных кристаллических зерен или кристаллов она наблюдается в сравнительно редко встречающихся габбровых пегматитах. На горе Соколиной (Исовский район на С. Урале) в пегматитовых жилах хорошо образованные кристаллы роговой обманки достигают в длину 0,5 м. Роговообманковые породы возникают также в виде реакционно-метасоматических образований в результате воздействия кислых пегматитов на ультраосновные изверженные породы.

Широко распространена в метаморфических горных породах, являясь главной составной частью в так называемых амфиболитах или в амфиболитовых сланцах и гнейсах. Амфиболиты, состоящие из роговой обманки и плагиоклаза, во многих случаях произошли при метаморфизме основных пород, в частности габбро.

При наложении гидротермальных процессов нередки случаи превращения роговой обманки в серпентин, хлорит, эпидот с кальцитом и кварцем.

В процессе выветривания она, как и другие железо-магнезиальные силикаты (например пироксены), разлагается с превращением в нонтронит, карбонаты, а у дневной поверхности - в лимонит с опалом, галлуазит и др.

Глаукофан - Na₂(Mg,Fe)₃Al₂[Si₄O₁₁]₂[OH,F]₂. Состав не постоянен. Содержит также Fe₂O₃, СаО и др. Устанавливаются переходные разности к актинолиту и роговой обманке.

Сингония моноклинная. Наблюдается в удлиненных зернах, столбчатых, лучистых, волокнистых агрегатах серовато-синего, яркосинего или голубовато-черного цвета. Черта голубовато-серая. Блеск стеклянный. Для наиболее чистой, не содержащей железа разности: Ng = 1,639, Nm = 1,638 и Np = 1,621.

Твердость 6,0-6,5. Спайность по призме {110}. Уд. вес 3,1-3,2. П. п. тр. легко плавится в зеленое стекло. Окрашивает пламя в желтый цвет (как и все щелочные, богатые натрием амфиболы). В кислотах не растворяется.

Глаукофан характерен для некоторых кристаллических сланцев (глаукофановых, слюдяных и др.) в ассоциации с альбитом, хлоритами, эпидотом, кварцем и др. В СССР он установлен в Кривом Роге, в магнетито-амфиболовых сланцах Калбинского хребта (Восточный Казахстан), на Апшеронском полуострове (Азербайджанская ССР) и в других пунктах.

Арфведсонит - Na₃(Mg,Fe)₄(Fe,Al)[Si₄O₁₁]₂[OH,F]₂. Сингония моноклинная. Встречается в столбчатых кристаллах и в шестоватых или зернистых агрегатах черного цвета. Слабо прозрачен даже в тонких шлифах. Черта темная голубовато-серая. Ng = 1,686-1,708 и Np = 1,676-1,695.

Твердость 5,5-6. Спайность призматическая по {110}. Уд. вес 3,44-3,46. П. п. тр. легко плавится в магнитный королек. В кислотах не растворим.

Встречается в богатых щелочами изверженных горных породах. Часто наблюдается в нефелиновых сиенитах в ассоциации с содалитом, эвдиалитом и др. Отдельные кристаллы в пегматитах достигают иногда 20 см. В СССР распространен в Мариупольском районе (Украина) и в других местах.

Антофиллит-(Mg,Fe)₇[Si₄O₁₁]₂[ОН]₂. Химический состав. Судя по данным химических анализов, существует изоморфный ряд смесей магнезиально-железистых разностей. Однако как чисто железистой, так и чисто магнезиальной разности в природе пока не встречено.

Сингония ромбическая. Облик кристаллов. Редко встречающиеся кристаллы имеют призматический облик. Обычно наблюдается в сплошных массах в виде лучистых, шестоватых, нередко волокнистых агрегатов.

Цвет буровато- или желтовато-серый, буровато-зеленый, иногда красновато-бурый. Блеск стеклянный. Ng = 1,625-1,698 и Np= 1,605-1,668.

Твердость 5,5-6. Спайность по призме {110} совершенная с углом 125°37'. Уд. вес 2,8-3,2.

П. п. тр. плавится с трудом. В кислотах не растворяется. При нагревании свыше 400° переходит в моноклинную модификацию. Следовательно, устойчив лишь при относительно низких температурах. Любопытно также, что при температуре около 1000°, как показывают рентгенометрическиеисследования, переходит в энстатит. Это означает, что при высоких температурах с удалением ОН происходит превращение двойных цепочек тетраэдров SiO₄ в одинарные.

Месторождения. Как породообразующий минерал встречается в некоторых кристаллических сланцах. В СССР он описан в окрестностях Мраморского завода в Свердловской области (Урал) и в других пунктах.