1. Взаимодействие света с веществом. Физические свойства обусловленные этим. Взаимодействие света
 Скачать 6.84 Mb.
|
|
ФОРСТЕРИТ — Mg2[SiO4]. Теоретический состав. MgO —57,1 %, SiO2 — 42,9 %. Примеси: NiO —0,1–0,3, СоО — до 0,01; часто присутствует марганец, иногда в заметных количествах, образуя ряд до тефроита Mn2[SiO4]. Часть железа устанавливается в окисной форме (в частично серпентинизированных оливинах). Сингония ромбическая; ромбодипирамидальный в. с. 3L23PC. Кристаллическая структура. Особенности ее сводятся к следующему: 1) все кислородные ионы находятся в упаковке, близкой к гексагональной плотнейшей укладке, и в пределах элементарной ячейки располагаются в двух слоях, параллельных (100); на рис. 279 один слой показан в виде заштрихованных кружков;  2) каждый ион Si окружен четырьмя кислородными ионами (изолированные тетраэдрические группировкина рис. 280 оконтурены);  3) каждый ион Mg находится в шестерном (октаэдрическом) окружении кислородных ионов. Центрированные катионами Mg2+ октаэдры через общие ребра связаны в цепочки, вытянутые вдоль оси с, связь между такими цепочками в пределах слоя осуществляется через кремнекислородные тетраэдры (рис.280), а с цепочками в смежных слоях — также через объединенные вершины октаэдров. Облик кристаллов. Встречающиеся кристаллы имеют изометрический или слегка уплощенный облик. Двойники редки. Хорошо образованные кристаллы в пустотах (или вросшие в метаморфических породах) встречаются сравнительно редко. Обычно распространен в зернистых агрегатах.  Цвет. Чистый форстерит бесцветен; в агрегатах светлосерый до бледно-желтого, по мере возрастания содержания железа делается все более зеленым (он приобретает ложный зеленый оттенок, обязанный серпентину, развивающемуся метасоматическим путем вдоль трещинок в оливине). Прозрачен в невыветренном состоянии. Блеск стеклянный, сильный, на выветренной поверхности тусклый, до воскового. Твердость 6–6,5. Хрупок. Спайность средняя или несовершенная по {010}, реже по {100}. Излом часто раковистый. Уд. вес 3,217–3,5 (в изоморфном ряду форстерит–фаялит форстерит обладает наименьшимудельным весом, который возрастает с увеличением содержания FeO). Диагностические признаки. В оливиновых базальтах крупные вкрапленные зерна оливина на глаз узнаются по темной зеленовато-желтой окраске, стеклянному блеску и неровному излому. В интрузивных оливиновых горных породах характерен парагенезис с магнезиальными силикатами (серпентином, пироксенами) и хромшпинелидами. Происхождение и месторождения. В главной своей массе оливин имеет магматическое происхождение. Магнезиальные оливины не могут сосуществовать с кварцем, так как, реагируя химически, дадут пироксен —энстатит, поэтому находки форстерита в кислых породах исключены. Кроме того, нередко оливин, относящийся по видовой принадлежности к форстериту, является составной частью таких горных пород, как габбро, диабаз, базальт и туфы основных эффузивов, а также карбонатитов. Примером месторождений последнего типа является Ковдорский щелочно-ультраосновной массив с карбонатитами (Кольский полуостров). Чистый форстерит чаще встречается в контактово-метасоматических породах — кальцифирах (преобразованных доломитах и известняках), например в районе ст. Слюдянка (Прибайкалье). Крупные массивы оливиновых и оливиново-пироксеновых пород, правда, большей частью сильно серпентинизированных, распространены в различных местах Урала, Северного Кавказа, Закавказья и вдоль южной окраины Сибири. Ко многим из них приурочены месторождения хромистого железняка, иногда платины (Средний и Северный Урал). Довольно крупные кристаллы и окатанные гальки прозрачного оливина красивого зеленого или желтоватозеленого цвета (так называемые хризолиты) встречаются в россыпях Верхнего Египта (к востоку от Эсне), Индии, Бразилии и в других местах. Практическое применение: Оливиниты используются как огнеупорное сырье, прозрачные разновидности оливина зеленого цвета (перидоты и хризолиты) добываются в качестве ограночного материала (т.е. как драгоценный камень). ФАЯЛИТ — Fe2[SiO4]. Фаяль — остров Азорского архипелага, где был впервые найден этот минерал в виде включений в глыбах на берегу моря. Является конечным членом изоморфного ряда форстерит—фаялит, а также ряда тефроит—фаялит. Химический состав характеризуется резким преобладанием FeO. В чисто железистом минеральном виде содержание FeO достигает 76 %. Содержание MgO обычно не превышает нескольких процентов. Нередко в более существенных количествах содержит MnO, иногда ZnO. Наряду с FeO иногда содержится Fe2O3, очевидно, как продукт частичного окисления. Сингония ромбическая; ромбо-дипирамидальный в. с. Облик кристаллов. Редко встречающиеся кристаллы по своему облику похожи на кристаллы оливина, иногда таблитчатые или короткопризматические. Цвет фаялита темно-желтый до зеленовато-черного; окисленные разности обладают буровато-коричневой окраской. Блеск стеклянный, сильный, близкий к алмазному. Твердость 6–6,5. Спайность ясная по (010) и несовершенная по {100}.Уд. вес 4,0–4,35. Происхождение и месторождения. В виде кристаллов встречается в пустотах в обсидиане (вулканическом стекле) Йеллоустонского парка в шт. Вайоминг (США), на Липарских островах и в других местах. Фаялит, в отличие от форстерита, может равновесно сосуществовать со свободным кремнеземом (с кварцем в том числе), потому что ферросилит, который должен бы получиться при их реакции, неустойчив. Так, фаялит встречается в качестве второстепенного минерала в гранитах-рапакиви Выборгского массива (100 км севернее Санкт-Петербурга). В виде сплошных зернистых масс фаялит известен, например, в Мысовском месторождении на южном берегу оз. Байкал. Происхождение по Булаху: Промежуточные члены ряда (оливины) встречаются в кимберлитах, базальтах и других эффузивах в виде одиночных зерен, плохо образованных кристаллов и зернистых масс бутылочно-зеленого, бутылочно-коричневого цвета, полупрозрачных, со стеклянным блеском. Оливины являются также главной составной частью оливинитов и перидотитов. Из оливинов только фаялит встречается с кварцем. Он редок и образуется в некоторых скарнах, гранитных пегматитах, гранитах, метаморфических горных породах. При гидротермальных процессах форстерит и магнезиальные оливины легко подвергаются гидролизу и замещаются серпентином и тальком. 22. Минералогия циркона и топаза ЦИРКОН — Zr[SiO4]. Название произошло от искаженных с течением времени персидских слов: цар — золото и гун — цвет. Синоним: гиацинт. Является довольно частым акцессорным (второстепенным по количеству) минералом в ряде кислых и щелочных изверженных горных пород (гранитах, сиенитах, нефелиновых сиенитах). Химический состав. Согласно формуле: ZrO2 — 67,1 %; (Zr — 49,5 %), SiO2 — 32,9 %. Из примесей в небольшом количестве почти всегда присутствует Fe2O3 до 0,35 % и больше, часто CaO (0,05–4 %), иногда Al2О3. Всегда содержится окись гафния; в некоторых случаях HfO2 достигает 4 %, в альвите из Крагерё (Норвегия) даже 16 %. В ряде случаев устанавливаются Y2O3 и редкие земли, главным образом Се2О3 (хагаталит), иногда до 16 % при содержании Р2О5 — до 4–5 % (амагутилит). Сингония тетрагональная; дитетрагонально-дипирамидальный в. с. L44L25РС. Облик кристаллов короткостолбчатый, изометрический, реже дипирамидальный. Обычные формы: тетрагональные призмы {100} и {110} и тетрагональная дипирамида {111} (рис. 276). Двойники коленчатые, как у рутила, но встречаются гораздо реже. Цвет. Бесцветный, но чаще окрашен в коричневый, желтый, оранжевый, красный, реже зеленый или голубой (гиацинт) цвет. Малаконы обычно обладают темно-бурой окраской. Блеск алмазный, иногда жирный.  Твердость 7–8. У разностей, испытавших метамиктный распад, снижается до 6, кроме того, они обладают удивительной вязкостью, тогда как обычные цирконы хрупки. Спайность обнаруживается средняя по {110}. Излом неровный или раковистый (у измененных разностей). Уд. Вес 4,68–4,70; для измененных разностей —циртолитов — падает до 4,7 и даже до 3,8 (происходит увеличение объема с сохранением несколько искаженной внешней формы кристаллов). Диагностические признаки. Для кристаллов циркона весьма характерен тетрагональный короткостолбчатый, реже дипирамидальный облик. Происхождение и месторождения. Циркон встречается в виде редко вкрапленных кристалликов в магматических интрузивных породах: нефелиновых сиенитах, гранитах, диоритах, гнейсах, а чаще и в более крупных кристаллах — в пегматитах сиенитового и гранитного состава. В метаморфизованных осадочных породах (кристаллических сланцах и парагнейсах) встречается в виде реликтовых окатанных зерен. На основании идиоморфизма кристаллов циркона по отношению ко всем опровождающим его минералам считают, что из магмы он выделяется одним из первых. Однако ряд наблюдаемых в природе фактов не увязывается с таким представлением: 1) довольно часто он встречается в тесной ассоциации с более поздними минералами, содержащими летучие компоненты (апатит, флюорит, слюды и др.); 2) согласно данным Лакруа, в нефелиновых породах Мадагаскара, где количество циркона достигает 7 %, он нередко приурочивается к трещинам в уже частично застывшей материнской породе; 3) в эффузивных породах (трахитах, базальтах) он в виде мельчайших кристалликов наблюдался в друзовых пустотах; 4) известны псевдоморфозы циркона по минералам магматического происхождения, в частности по щелочной роговой обманке —рибекиту, и т. д. По всей вероятности, идиоморфизм циркона во многих случаях обусловлен тем, что он подобно метакристаллам (пирит, магнетит, апатит и др.), несмотря на относительно поздний момент возникновения, способен образовывать совершенные кристаллы. Как химически устойчивый минерал, циркон при выветривании горных пород легко освобождается от своих спутников и механически переходит в россыпи, а отсюда в виде окатанных зерен — в осадочные породы. В ряде мест циркон довольно широко распространен также в россыпях, из которых легко добывается с помощью простой промывки на вашгердах. Из местонахождений в России заслуживают внимания пегматиты сиенитов и миаскитовых нефелиновых сиенитов из Ильменских и Вишневых гор. Встречается циркон и в пегматитах нефелиновых сиенитов Хибинских и Ловозерских тундр (Кольский полуостров). Используется как формовочный песок в металлургическом производстве, для получения оксида циркония, для извлечения гафния. Прозрачные красноватые разновидности (гиацинты) являются драгоценным камнем. ТОПАЗ — Al2[SiO4][F,OH]2. Название происходит от о. Топазос в Красном море. Химический состав. Al2О3 — 48,2–62,0 %, SiO2 — 28,2–39 %, F — 13–20,4 %, Н2О — до 2,45 %. Сингония ромбическая; ромбо-дипирамидальный в. с. 3L23PC. Облик кристаллов. Хорошо образованные кристаллы встречаются исключительно в пустотах. Как правило, они отличаются богатством и совершенством своих граней и иногда своими относительно большими размерами (известны кристаллы до 25–32 кг весом). Преимущественно распространены призматические формы кристаллов с преобладанием форм {110}; {120}, {021}, {041}, пинакоида {001}, дипирамид {111}, {223} и др. (рис. 284).  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. Диагностические признаки. Довольно легко узнается по облику кристаллов, а по высокой твердости отличается от похожих на него минералов. В плотных зернистых массах бывает похож на кварц, от которого отличается наличием спайности и большей твердостью. Происхождение и месторождения. 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. Иногда наблюдается в гидротермальных жилах среди сланцев, гнейсов и других пород. Характерно, что топазы гидротермального происхождения богаче гидроксилом, замещающим фтор. Встречающиеся кристаллы имеют линнопризматический облик и нередко обладают розовым цветом. На Урале в свое время большой известностью пользовался район минеральных копей Мурзинки, Алабашки, Южаковой и др. (к северо-востоку от Екатеринбурга), где в «занорышах» (миаролитовых пустотах) пегматитовых жил встречались замечательные друзы кристаллов ортоклаза, мориона, дымчатого горного хрусталя, синеватого и нежноголубого топаза, лепидолита, альбита и др. В Ильменских горах (Ю. Урал) в XVIII и в начале XIX столетий в пегматитовых жилах гранито-гнейсовой полосы был заложен ряд копей для добычи кристаллов топаза, считавшихся в то время лучшими. В районе p. Каменки и Санарки (Кочкарский район Ю. Урала) в золотоносных россыпях попутно добывались вместе с другими самоцветами гальки топазов розового, фиолетового и винно-желтого цвета. Практическое значение. Прозрачные красиво окрашенные кристаллы или гальки топазов употребляются как драгоценные камни. Высоко ценились желтые, а также синеватые, розоватые и бесцветные уральские и сибирские топазы. 23-25. Минералогия Пиропа, Уваривита, Альмандина, Спессартина, Гроссуляра и Андрадита. Сюда относится обширная группа минералов с общей формулой A3B2[SiO4]3, где A = Mg, Fe2+, Mn2+, Ca и Β = Al, Fe3+, Cr и Ti4+. Среди них особенно многочисленны минеральные виды двух подгрупп. Альмандиновый ряд (пиральспиты) — (Mg,Fe,Mn)3Al2[SiO4]3: · пироп — Mg3Al2[SiO4]3; · альмандин — Fe3Al2[SiO4]3; · спессартин — Mn3Al2[SiO4]3. Андрадитовыйряд (уграндиты) — Ca3(Al,Fe,Cr)2[SiO4]3: · гроссуляр — Са3Al2[SiO4]3; · андрадит — Ca3Fe2[SiO4]3; · уваровит — Ca3Cr2[SiO4]3. Так как все они кристаллизуются в одном структурном типе и имеют много общих свойств, мы дадим общее их описание. ГРАНАТЫ (формулы см. выше). Granatus по латыни — подобный зернам. Название дано по сходству цвета первоначально изученных кристалликов граната с цветом зернышек в плодах гранатового дерева. «Вениса» — старое русское название гранатов. Происхождение названий отдельных минеральных видов различно. Пироп — от греч. пиропос — подобный огню; назван за его темно-красный цвет. Альмандин — искаженное название местности Алабанда (Испания), где в старые времена гранили камни («алабандская вениса» Плиния). Спессартин — по местности Спессарт в Баварии. Гроссуляр — так была названа бледно-зеленая разность (по ботаническому названию крыжовника); в 1790 г. она была открыта акад. Э. Лаксманом по р. Вилюй (Восточная Сибирь). Андрадит — по имени португальского минералога д’Андрада, описавшего в 1800 г. Марганцево-железистый гранат. Демантоид — прозрачнаязеленая разность андрадита (в россыпях р. Бобровки на Урале). Уваровит — в честь министра Уварова; открыт на Урале (анализ был произведен акад. Г. И. Гессом в 1832 г.). Химический состав. Теоретический состав главных минеральных видов приведен в табл. 16. Mg и Fe··, а также Fe·· и Mn·· в рассматриваемой группе минералов неограниченно заменяют друг друга, давая любые соотношения, но магнезиально-марганцовистый гранат редок. Что касается трехвалентных элементов, то они могут широко заменять один другой. Правда, хромсодержащие гранаты в природе встречаются очень редко. Из примесей в незначительных количествах иногда присутствуют К2О, Na2O, a также Р2О5, V2O5, ZrO2, BeO и др.  Сингония кубическая, гексаоктаэдрический в. с. 3L44L3 66L29PC. Облик кристаллов. Наиболее распространенной является форма ромбического додекаэдра {110) (рис. 290), реже в комбинации с тетрагон-три-октаэдром {211}. Последняя форма может быть представлена и самостоятельно, причем грани бывают покрыты штрихами, параллельными длинной диагонали. Крайне редко встречаются грани куба или октаэдра. Двойники срастания по (210) представляют также большую редкость. Агрегаты. Часто встречаются в виде сплошных зернистых масс. Цвет гранатов варьирует весьма широко. Бесцветные прозрачные разности (свободный от примесей железа и хрома пироп или совершенно безжелезистый гроссуляр) — редки. Наиболее обычные цвета различных минералов приведены в табл. 17. Гранаты синего цвета не встречаются. Хромсодержащие гранаты обычно окрашены в ярко-зеленый цвет, а иногда, при малом содержании хрома,— в красный. В зеленый цвет иногда окрашены и некоторые прозрачные разности андрадита (демантоид). Блеск жирный, стеклянный, иногда близкий к алмазному  |