1. Взаимодействие света с веществом. Физические свойства обусловленные этим. Взаимодействие света

• Название: 1. Взаимодействие света с веществом. Физические свойства обусловленные этим. Взаимодействие света
• Дата: 22.06.2022
• Размер: 6.84 Mb.
• Имя файла: Bilety_mineralogia_1-45.docx
• Тип: Документы; #610233
• страница: 7 из 12

О краска островных силикатов обычно обусловлена присутствием в их составе в качестве главных и примесных компонентов элементов-хромофоров (Fe, Mn, Ti и Сг). Атомы двух- и трехвалентного железа вызывают при разных своих соотношениях зеленые (гроссуляр, эпидот), коричневые (андрадит, ставролит, титанит) цвета. Окрашенные марганцем и железом минералы имеют малиново-красный, лилово-красный цвет (альмандин). Железо в сочетании с Ti вызывает коричнево-черную окраску минералов, таков цвет титанистого андрадита — шерломита. Хром обусловливает изумрудную окраску уваровита. Он же в сочетании с Fe вызывает бордово-красную окраску драгоценных пиропов (" богемских гранатов") — при особом сочетании количеств Сг и Fe эти гранаты меняют цвет от зеленых при обычном свете до красно-фиолетовых при искусственном освещении. Лишь в редких случаях встречаются бесцветные, белые островные силикаты — это химически чистые гроссуляр, форстерит, топаз, каламин.

Компактность структуры и наличие в минералах небольших, но высокозарядных катионов проявляются в высокой плотности и твердости (от б до 8) этих минералов. Из-за большой твердости эти минералы черты не дают (они процарапывают бисквитную пластинку), даже у густо окрашенных минералов она чуть заметна.

ОСОБЕННОСТИ УСЛОВИЙ ОБРАЗОВАНИЯ

Островные силикаты — это минералы преимущественно высоких температур и давлений, т.е. минералы больших глубин. Главными типами месторождений являются магматические и метаморфические горные породы и некоторые метасоматиты. Как исключение они образуются в приповерхностных условиях.

Магматические горные породы. В ультраосновных глубинных горных породах (оливинитах и перидотитах) главным минералом является оливин. О глубинном образовании этих пород свидетельствует то, что их ксенолиты выносятся из глубоких (в том числе мантийных) очагов зарождения при вулканических извержениях и при возникновении кимберлитовых трубок взрыва. Известны два полиморфа одного состава — оливин (Mg, Fe)2(Si04) и "шпинель" Si(Mg, Fe)204, возможно, что вторая модификация существует еще глубже в мантии как более плотная. В основных, средних, кислых горных породах островные силикаты играют роль акцессорных минералов — это некоторые гранаты, циркон, титанит. В гранитных пегматитах образуются совершенные кристаллы топазов. В щелочных горных породах, в тех разновидностях, которые содержат нефелин, островные силикаты являются характерными минералами. Это циркон, титанит, ринколит, лампрофиллит.

Метаморфические горные породы. В них островные силикаты нередко играют главную роль. Они образуются при региональном и контактовом метаморфизме. В регионально метаморфизованных породах (гнейсах и сланцах) типичны гранаты (альмандин, пироп), ставролит, кианит, эпидот. В контактовых породах (скарнах) главными минералами являются гранаты (гроссуляр, андрадит), большую роль играют в них везувиан и эпидот.

Метасоматиты. Островные силикаты встречаются только в некоторых высокотемпературных метасоматитах. Это в первую очередь альбититы и микроклиниты — участки сплошной гидротермальной переработки гранитов, сиенитов, нефелиновых сиенитов. К ним обычно приурочен то циркон, то торит, то фенакит. Другим типом метасоматитов являются грейзены, нередка они значительно обогащены топазом, иногда в некоторых разновидностях грейзенов присутствует фенакит.

Приповерхностные условия образования типичны для виллемита и каламина — минералов зоны окисления цинково-сульфидных руд.

29. Минералогия эпидота и цоизита

Здесь описываются ортодиортосиликаты с дополнительными анионами (кислородом и гидроксилом), цоизит, эпидот и алланит (более известный под названием его метамиктной разновидности — ортита), описание изоструктурного с эпидотом клиноцоизита опущено.

ЦОИЗИТ — Ca2Al(Al,Fe3+)2[Si2O7][SiO4]О[ОН]. Синоним: соссюрит —скрытокристаллическая разность в смеси с актинолитом, хлоритом и другими минералами, возникающими за счет основных, богатых кальцием плагиоклазов при процессах гидротермального их изменения. Химический состав. CaO — 24,6 %, Al2О3 — 33,9 %, SiO3 — 39,5 %, Н2О —2,0%. Сингония ромбическая; ромбо-дипирамидальный в. с. 3L23PC.

Облик кристаллов призматический (рис. 302). Грани призмы обычно сильно исштрихованы. Кристаллы с яснообразованными концами встречаются очень редко. Обычно они являются вросшими в те или иныеизмененные породы. Агрегаты чаще всего имеют шестоватое или зернистое строение.

Цвет цоизита серый, зеленый, иногда розовый, красный, бурый. Блеск стеклянный.

Твердость 6. Спайность по {010} совершенная и по {100} несовершенная. Излом неровный. Уд. вес 3,25–3,36.

Диагностические признаки. С уверенностью устанавливается лишь по оптическим константам в тонких шлифах. От эпидота отличается гораздо более слабым двупреломлением и отсутствием окраски.

Происхождение и месторождения. Обычно наблюдается как продукт гидротермального изменения основных плагиоклазов в ассоциации с амфиболами в метаморфических породах, кристаллических сланцах, амфиболитах и др. Встречается также в гидротермальных месторождениях в парагенезисе с сульфидами (пирротином, халькопиритом и др.) в виде прозрачных или полупрозрачных, часто зеленоватых кристаллов. В России отмечен на горе Юрма (Урал), в Карелии, на Алтае и в других местах. Впервые был найден в Зау-Альпах (Каринтия).

ЭПИДОТ — Ca2Al(Fe3+,Al)2[Si2O7][SiO4]O[OH]. «Эпидозис» по-гречески— приращение. Название дано по форме поперечного сечения призматических кристаллов: эпидот, в отличие от амфибола, с которым его смешивают, имеет форму не ромба, а параллелограмма (одна сторона длиннее другой). Эпидот пользуется широким распространением в природе, особенно в метаморфических, гидротермально измененных богатых кальцием породах.

Х имический состав. В отличие от цоизита, эпидот богат железом. Со держание Fe2O3 достигает 17 %. Сингония моноклинная; ромбопризматический в. с L2PC.

Облик кристаллов призматический, причем кристаллы вытянуты вдоль оси b (рис. 303), иногда шестоватый, редко изометрический. Хорошо образованные кристаллы часто характеризуются необыкновенным богатством граней (свыше 290). Грани пояса оси b бывают покрыты резкими штрихами. Двойники встречаются часто; плоскостью срастания служит (100), изредка (001).

Агрегаты. Помимо друз кристаллов, в пустотах эпидот часто образует сплошные зернистые, радиальнолучистые или параллельно-шестоватые агрегаты. Цвет эпидота обычно зеленый различных оттенков, желтый, черный, серый. Чем больше содержание Fe2O3, тем окраска темнее. Блеск стеклянный, сильный.

Твердость 6,5. Спайность совершенная по {001} и несовершенная по {100}. Уд. вес 3,35—3,45.

Происхождение и месторождения. Условия нахождения и парагенезис минералов, сопровождающих эпидот, позволяют считать, что он образуется в связи с гидротермальными процессами. Довольно часто он встречается (иногда в значительных массах) в контактово-метасоматических месторождениях в ассоциации с кварцем, хлоритами, андрадитом, кальцитом, сульфидами и другими минералами. Нередко устанавливаются замещения эпидотом гранатов, пироксенов, амфиболов и других более ранних железосодержащих кальциевых силикатов. В случае привноса железа он развивается метасоматическим путем и по основным плагиоклазам. Как породообразующий минерал широко распространен в гидротермально измененных основных изверженных породах. Особенно характерен для так называемых зеленых сланцев, содержащих также хлорит и альбит. В России хорошо образованные кристаллы встречаются в Ахматовской копи (рис. 303) в Назямских горах (Златоустовский район на Ю. Урале), в Поляковском руднике в Кумачинских горах (Ю. Урал) и др. Под названием пушкинит описаны кристаллы эпидота зеленого, желтого и даже красного цвета с содержанием около 2 % Na2O и 1,5 % Li2O из окрестностей Верх-Нейвинского и Кыштымского заводов (Урал). Кроме того, как породообразующий минерал эпидот широко распространен в метаморфических породах в многочисленных горных районах.

30. Минералогия кольцевых силикатов.

Этот тип кристаллических структур отличается особыми чертами: кристаллические структуры содержат изолированные группы тетраэдров SiO4, связанных в кольца, т. е. характеризуются комплексными радикалами [Si3O9]6–, [Si6O18)–12 и др.

БЕРИЛЛ — Be3Al2[Si6O18]. Из числа бериллийсодержащих минералов является наиболее распространенным в земной коре. Химический состав. BeO — 14,1 %, Al2О3 — 19,0 %, SiO2 — 66,9 %.

Сингония гексагональная; дигексагонально-дипирамидальный в. с. L66L27PC.

О блик кристаллов. Кристаллы берилла имеют столбчатый или призматический облик и обычно хорошо образованы. Как правило, развиты призма {101–0} и пинакоид {0001}. В гораздо меньшей степени представлены грани дипирамид (112–1), (101–1) и призмы (112–0). Грани призм часто покрыты вертикальными штрихами. Двойники не установлены; вернее, закономерности наблюдающихся иногда срастаний индивидов не изучены.

Агрегаты. Обычно встречается в виде одиночных вкрапленных кристаллов, иногда соединенных в друзы. Изредка устанавливаются шестоватые агрегаты сплошных масс.

Цвет. Чаще всего берилл окрашен в зеленовато-белый, желтый, желтовато-зеленый, голубой, яркозеленый, иногда розовый цвет. Блеск стеклянный.

Твердость 7,5–8. Хрупок. Спайность несовершенная по призме {101–0} и пинакоиду {0001}. Излом неровный, часто раковистый Уд. вес 2,63–2,91.

Диагностические признаки. Берилл узнается сравнительно легко по облику кристаллов и высокой твердости, отличающей его от похожих по форме других столбчатых минералов гексагональной сингонии. По сравнению с хризобериллом и фенакитом он обладает меньшим удельным весом и иными оптическими свойствами.

Происхождение и месторождения. Чаще всего берилл встречается в пегматитовых жилах среди кислых интрузивных пород или в боковых породах среди реакционнометасоматических образований в генетической связи с пегматитами. Наблюдается также в измененных пневматолитовыми процессами гранитах — грейзенах, реже в пустотах среди самих гранитов в парагенезисе с минералами, содержащими летучие компоненты. В ассоциации с ним, кроме полевых шпатов, слюд и кварца, часто наблюдаются: топаз, турмалин, флюорит, иногда фенакит, хризоберилл, вольфрамит, касситерит, сульфиды (арсенопирит, молибденит) и др. Как химически устойчивый минерал, при выветривании и размывекоренных месторождений переходит в россыпи, где встречается в видеокатанных кристаллов или галек.

В нашей стране издавна широкой известностью пользуются Изумрудные копи (Ср. Урал), Тигерецкие белки (Алтай) и др. Из месторождений аквамарина упомянем забайкальские: Шерловая гора, Адунчилон, Борщовочный кряж и др.

Практическое значение. Красиво окрашенные прозрачные разности изумруда и аквамарина издавна имеют применение в ювелирном деле. Берилловые руды интересуют промышленность как источник бериллия — одного из легчайших металлов (уд. вес в 1,5 раза меньше алюминия). Он образует легкие прочные сплавы с алюминием и магнием, особенно важные для самолетостроения. Кроме того, получены очень важные в практическом отношении сплавы бериллия и с другими металлами (бериллиевые бронзы). Бериллиевые соли находят применение в различных отраслях промышленности и в медицине.

Группа Турмалина

XY3Z6(BO3)3[Si6O18](O, OH, F)4, где X = Na, Ca, K и ?; Y = Li, Mg, Mn2+, Fe2+, Al, , Ti и Z = Mg, Fe2+, Al, Fe3+, Cr, V3+. Формула относится к группе в целом.

ДРАВИТ — Y = Mg, Z = Al;

ШЕРЛ — Y = Fe2+, Z = Al;

ЭЛЬБАИТ — Y3 = Al1,5Li1,5, Z = Al.

В позиции Y и Z этих трех минеральных видов входят атомы большинства из перечисленных после общей формулы элементов, обычно в количествах, малых, чтобы изменить минеральный вид, но достаточных для того, чтобы вызвать интенсивную разнообразную окраску. Между дравитом и эльбаитом имеется разрыв смесимости, между остальными двумя парами из перечисленных видов имеется неограниченный изоморфизм.

Химический состав непостоянен вследствие широкого проявления изоморфных замещений. Наблюдаются следующие пределы содержания главных компонентов (в %): SiO2 — 30—44, В2О3 — 8—12, Аl2О3 — 18—44. FeO + Fe2O3 — 0—38, MgO — 0—25, Na2O — 0—6, CaO — 0—4, Н2О — 1—4.

Сингония тригональная; дитригонально-пирамидальный в. с. L33P.

О блик кристаллов. Кристаллы турмалина обычно имеют столбчатый облик и вытянуты вдоль тройной оси симметрии. Изредка встречаются коротко призматические кристаллы. Как правило, кристаллы небольшие, часто микроскопически мелкие, но иногда попадаются и крупные экземпляры, до 20 см и более в длину при нескольких сантиметрах в поперечнике. Из форм наиболее часто встречаются призмы {101–0} и {112–0}, тригональные пирамиды {101–1}, {022–1} и др. (рис. 312). Всего установлено около 180 простых форм. Нередко концы кристаллов развиты неодинаково. Очень часто наблюдаются на гранях призм весьма характерная для турмалинов вертикальная штриховка и не менее характерная форма сферических треугольников в поперечном разрезе (рис.313), обусловленная комбинацией многочисленных граней призматического пояса.

Агрегаты. Нередко турмалины наблюдаются в шестоватых, радиально-лучистых (в виде так называемого турмалинового солнца), спутанноигольчатых или волокнистых агрегатов. Реже встречается в сплошных зернистых, иногда скрытокристаллических массах.

Цвет минералов группы турмалина зависит от его химического состава. Эльбаиты, не содержащие железа или бедные им, окрашены в различные оттенки зеленого, розового, красного цвета. Они обычно бедны MgO и FeO, но часто богаты Li2O и Аl2О3. Розовый цвет обязан присутствию Mn, Li и Cs. Темно-красные эльбаиты носят название рубеллита. Дравиты чаще всего обладают бурой и желтой окраской. Шерл практически всегда черный, но по мере продвижения по изморфному ряду к эльбаиту делается слегка просвечивающим и синеватым (индиголит). Реже наблюдаются совершенно бесцветные, прозрачные разности эльбаита. Иногда концы кристаллов окрашены в какой-либо другой цвет; например, бесцветные кристаллы с о. Эльбы на конце обладают густой черной окраской. Кроме того, встречаются разности с кристаллически-зональной окраской. Например, в поперечном изломе ядро имеет красный цвет, а с периферии одна или несколько резко очерченных полигональных зон окрашены в различные оттенки зеленого или какого-либо другого цвета. Блеск стеклянный.

Твердость 7—7,5. В направлении, перпендикулярном к оси с, больше, чем в параллельном. Спайность практически отсутствует или весьма несовершенная по призме {112–0} и пирамиде {101–1}, обычна отдельность по {0001}. Излом неровный. Уд. вес 2,90—3,25

Прочие свойства. Электризуется при нагревании, трении, давлении, причем один конец кристалла заряжается положительно, другой — отрицательно.

Диагностические признаки. Кристаллы турмалина легко узнаются по характерному поперечному сечению (в виде сферического треугольника), часто сильно проявленной вертикальной штриховке и высокой твердости. От внешне похожих на него некоторых пироксенов и амфиболов, а также эпидота отличается по отсутствию спайности и по высокой твердости. От рутила отличается по твердости, черте и форме поперечного сечения.

Происхождение и месторождения. Турмалины довольно часто встречаются в ассоциации с другими минералами, содержащими летучие и редкие компоненты. В пегматитах. Шерл-эльбаиты синего цвета и эльбаиты зеленой окраски широко распространены в пегматитах, подвергшихся альбитизации, в связи с танталониобиевым и оловянным оруденением. Нередко они наблюдаются в гидротермальных рудных месторождениях, а также в различных измененных породах, в том числе кристаллических сланцах, гнейсах, филлитах, подвергшихся воздействию пневматолитовых агентов.

В виде микроскопических кристалликов наблюдается также в некоторых гранитах и в их контактовых ореолах, преимущественно в ассоциации с кварцем, иногда с топазом, касситеритом и другими минералами, особенно в грейзенах. При выветривании пород он ведет себя как химически стойкий минерал и, как остаточный продукт, попадает в россыпи. Устанавливается также во многих осадочных породах. Наблюдающиеся иногда на кристаллах турмалина фигуры разъедания, вероятно, обязаны своим происхождением гидротермальным процессам.

Заслуженной славой пользуются месторождения пегматитовых жил Шайтанки, Мурзинки, Южаковой, Сарапулки и Липовки. Особенно замечательны карминно-красные турмалины Сарапулки. Прекрасные кристаллы малинового и полихромного эльбаита вместе с лепидолитом были найдены на северном склоне Борщовочного кряжа (Забайкалье). В Нижне-Исетском районе Урала, близ дер. Шабры, в трещинах среди залежей хромистого железняка и на границах их с тальковыми сланцами были обнаружены довольно крупные (до нескольких сантиметров в длину и до 1 см в поперечнике) кристаллы хромовых турмалинов темно-зеленого или почти черного цвета.

Практическое значение. Красиво окрашенные прозрачные разности эльбаита и хромдравита применяются в ювелирном деле на мелкие поделки. Крупные кристаллы, обладающие пьезоэлектрическими свойствами, имеют применение в радиотехнике для изготовления пластинок, служащих для стабилизации длин волн передатчиков.