2. Группа оливина

К этой группе относятся силикаты типа A₂^••[SiO₄], где A=Mg, Fe, Mn, Ni, Со, Zn, Ca и Pb. Все они, за исключением Ca и Pb, в кристаллических решетках изоморфно замещают друг друга. Последние два элемента, вследствие больших размеров их ионных радиусов, обусловливают образование двойных соединений.

Рис. 278. Химический состав главнейших минералов группы оливина

Форстерит - Mg₂SiO₄. Является чистым магнезиальным членом изоморфного ряда: Mg₂SiO₄-Fe₂SiO₄ (рис. 278). Теоретический состав: MgO 57,1%, SiO₂ 42,9%.

Сингония ромбическая: ромбо-дипирамидальный в. с. 3L²3PC. Кристаллическая структура рассмотрена ниже (см. оливин). Облик кристаллов. Встречающиеся кристаллы имеют изометрический или слегка уплощенный облик и представляют комбинацию следующих форм: {110}, {010}, {111} и {001}.

Цвет. Бесцветен; в агрегатах светлосерый. Прозрачен. Блеск стеклянный, сильный. Ng =1,670, Nm =1,651 и Np =1,635.

Твердость 7. Спайность по {010} заметная. Уд. вес 3,217.

Диагностические признаки. Точно определяется в шлифах под микроскопом по оптическим константам (показателям преломления, двупреломлению и углу оптических осей). В изоморфном ряду форстерит-фаялит обладает наименьшим удельным весом.

П. п. тр. не плавится. Не растворяется в HCl. Порошок в концентрированной H₂SO₄ дает студень SiO₂.

Происхождение и Месторождения. Чаще встречается в контактово-метаморфических породах (доломитах и известняках), например в районе ст. Слюдянка (Забайкалье) в ассоциации с хондродитом и флогопитом, в Николае-Максимилиановской копи в Назямских горах (Ю. Урал, Златоустовский район) среди голубоватого грубозернистого мрамора с клиногумитом, бруситом и др. Известны случаи образования форстерита за счет серпентинизированных ультраосновных пород, например в Снаруме (Норвегия), в ассоциации с магнезитом, флогопитом, гематитом и шпинелью, очевидно как результат переработки под влиянием пневматолитовых агентов в окислительных условиях. Описаны также находки форстерита с оливином в древних вулканических выбросах Везвувия на Монте-Сомма в сопровождении шпинели и авгита.

Оливин - (Mg,Fe)₂SiO₄. Назван по оливково-зеленому цвету. Синонимы: хризолит, перидот. "Хризос" по-гречески - золото. Оливин, по существу представляющий железистую разновидность форстерита (см. рис 278), весьма широко распространен в природе как породообразующий минерал в ультраосновных изверженных породах.

Химический состав обычно варьирует в следующих пределах (в %): MgO 50-45, FeO 8-12, реже до 20, NiO 0,1-0,3, CoO до 0,01; иногда присутствует марганец. Часть железа устанавливается в окисной форме (в частично серпентинизированных оливинах).

Сингония ромбическая; ромбо-дипирамидальный в. с. 3L²3PC.

Рис. 279. Кристаллическая структура оливина в проекции на плоскость (100). Черные кружочни - ионы кремния; большие кружки - ионы кислорода; средние - ионы магния

Кристаллическая структура. Структура оливина, по Брэггу и Брауну, изображена на рис 279 и 280 в проекции на плоскость (100). 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 листах, параллельных (100); на рис. 279 один лист показан в виде заштрихованных кружков;
2. каждый ион Si окружен четырьмя кислородными ионами (изолированные тетраэдрические группировки на рис 280 оконтурены);
3. каждый ион Mg находится в шестерном окружении кислородных ионов.

Рис. 280. То же в схематизированном виде. Решетка построена из отдельпых блоков (А и Б). Тетраэдры SiO₄ поочередно вершинами направлены вверх и вниз, причем в разных блоках сидят на разных уровнях (заштрихованные тетраэдры расположены относительно выше). Малыми кружками обозначены ионы магния

Облик кристаллов. Оливин обычно распространен в зернистых агрегатах. Хорошо образованные кристаллы в пустотах (или вросшие в метаморфических породах) встречаются сравнительно редко. Наиболее характерные формы (рис. 281): {100}, {110}, {010}, {111}, {001} и др. Двойники редки, большей частью по (011).

Рис 281. Кристаллы оливина

Цвет оливина желтый с зеленоватым оттенком; чаще он бесцветен, совершенно прозрачный; в частично серпентинизированных оливиновых породах (дунитах) приобретает ложный зеленый оттенок, обязанный серпентину, развивающемуся метасоматическим путем вдоль трещинок в оливине. Блеск стеклянный, жирный. Ng=l,68, Nm =1,66 и Np =1,64.

Твердость 6,5-7. Хрупок. Спайность средняя или несовершенная по {010}, реже по {100}. Излом часто раковистый. Уд. вес 3,3-3,5 (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.

П. п.тр. не плавится. В HCl почти не растворяется. Порошок бурно разлагается в концентрированной H₂SO₄ с образованием студня SiO₂.

Происхождение. В главной своей массе оливин имеет магматическое происхождение. В горных районах встречаются целые массивы бедных кремнеземом изверженных оливиновых горных пород: 1) дунита, состоящего почти нацело из оливина с незначительной примесью хромшпинелидов, и 2) перидотитов, в которых, кроме оливина, присутствуют также пироксены. Правда, в большинстве случаев оливин в них подвергся серпентинизации (последующему гидротермальному процессу изменения).

Кроме того, нередко является составной частью таких горных пород, как габбро, диабаз, базальт и туфы основных эффузивов. В кварцсодержащих, т. е. более богатых кремнеземом, породах он, как правило, отсутствует.

Довольно крупные кристаллы и окатанные гальки прозрачного оливина красивого зеленого или желтовато-зеленого цвета (так называемые хризолиты) встречаются в россыпях Верхнего Египта (к востоку от Эсне), Индии, Бразилии и в других местах.

При процессах выветривания в оливине происходит окисление закисного железа, что выражается в побурении зерен.

Практическое значение. Маложелезистые чисто оливиновые породы, неизмененные или частично серпентинизированные, представляют высококачественное сырье для изготовления огнеупорных форстеритовых кирпичей. Так как при производстве их в условиях окислительного обжига все железо обособляется в виде магнетита, то очень важно, чтобы в исходном сырье было минимальное количество этого элемента и чтобы отношение MgO : SiO₂ было близким к 2 (в молекулярном исчислении). В противном случае при обжиге наряду с форстеритом будет образовываться более богатый кремнеземом пироксен, обладающий меньшей жар упорностью. С целью компенсации закиси железа, уходящей из состава силикатной части, в обжигаемую смесь добавляется соответствующее количество магнезита.

Прозрачные, красиво окрашенные и не затронутые метаморфизмом кристаллы оливина (хризолиты) употребляются как драгоценные камни в ювелирном деле.

Месторождения. 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). В древних корах выветривания (Южный и Средний Урал) возникли экзогенные месторождения железных окисных руд и гидросиликатных руд никеля.

Фаялит - Fe₂SiO₄. 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 (см. рис. 278).

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. Нарялу 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 темножелтый до зеленовато-черного; окисленные разности обладают буровато-коричневой окраской. Блеск стеклянный, сильный, близкий к алмазному. Ng =1,886, Nm =1,87/ и Np =1,835.

Твердость 6-6,5. Спайность ясная по {010} и несовершенная по {100}. Уд. вес 4,0-4,35.

П. п. тр. сплавляется в черное магнитное стекло. В HCl разлагается с выделением студенистого кремнезема.

Происхождение и Месторождения. В виде кристаллов встречается в пустотах в обсидиане (вулканическом стекле) Иеллоустонского парка в США, на Липарских островах и в других местах. Как крайнее исключение фаялит (таласкит) - наиболее бедный кремнеземом минерал из группы оливина - был встречен в жиле гранитного пегматита в виде крупных кристаллов, часто в окружении биотита, с микроклин-пертитом, альбитом, кварцем и другими минералами на берегу р. Джаши в бассейне р. Талас (Киргизский хребет). В виде сплошных зернистых масс фаялит известен, например, в Мысовском месторождении на южном берегу оз. Байкал.