5. Группа дистена

В этой группе объединены три отличающиеся по структурным особенностям модификации одного и того же по составу вещества с одинаковой эмпирической формулой Al₂O₃•SiO₂, или Al₂SiO₅, носящие названия: дистен (или кианит), андалузит и силлиманит.

Характерной особенностью кристаллических структур этих соединений является то, что среди ионов Al в каждой решетке устанавливаются два сорта: половина их всегда входит в решетку с координационным числом 6, другая же половина имеет разные координационные числа: 6 (для дистена), 5 (для андалузита) и 4 (для силлиманита).

Дистен-Al₂[SiO₄]O, или Al₂O₃•SiO₂. По-гречески: "ди" - двояко, "стенос" - сопротивлявшийся; имеется в виду существенное различие в твердости в двух направлениях. Синоним: кианит; "кианос" по-гречески - темно-синий.

Химический состав. Al₂O₃ 63,1%, SiO₂ 36,9%. В виде изоморфной примеси обычно присутствуют Fe₂O₃ до 1-2%, иногда до 7%, Cr₂O₃ до 1,8% и в незначительных количествах CaO, MgO, FeO, TiO₂. Согласно спектральным анализам, присутствуют также Ga, К и некоторые другие элементы. Под микроскопом в тонких шлифах обычно содержит мельчайшие включения посторонних минералов.

Рис. 285. Кристалл дистена

Сингония триклинная; пинакоидальный в. с. Облик кристаллов. Дистен обычно наблюдается в длинных столбчатых по оси с, часто уплощенных кристаллах (рис. 285). Главнейшими формами являются пинакоиды {100}, {010} и {11О}. Двойники встречаются очень часто. Двойниковой плоскостью служит обычно (100), а двойниковой осью - перпендикуляр к ней. Они легко узнаются по входящим углам (рис. 286). Встречаются также двойники, в которых индивиды пересекаются под углом, близким к 60°. Иногда наблюдаются сростки радиально расходящихся кристаллов.

Рис. 286. Двойники дистена. По А. Н. Игумнову

Цвет дистена голубой, синий (различной интенсивности), иногда зеленый, желтый, реже он бесцветный, редко черный. Блеск стеклянный, на плоскостях спайности иногда перламутровый.

Твердость в различных направлениях не одинакова, что весьма характерно для дистена: на грани (100) параллельно удлинению кристалла 4,5, в поперечном направлении 6; на гранях (010) и (110) 7. Хрупок. Спайность по {100} совершенная, по {010} менее совершенная; по {001} отдельность. Уд. вес 3,56-3,68 (колеблется в зависимости от количества включений). Он существенно больше, чем андалузита и силлиманита, что находится в соответствии с плотностью упаковки ионов в кристаллической структуре.

Диагностические признаки. Легко узнается по голубой или синей окраске, неоднородной твердости и нахождению в кристаллических, главным образом слюдистых сланцах.

П. п. тр. не плавится. В HCl не растворяется. С раствором азотнокислого кобальта предварительно прокаленный порошок (белого цвета) после сильного повторного прокаливания получает темносинее окрашивание.

Происхождение. Дистен, как показывает сравнительное изучение условий его нахождения в кристаллических сланцах, преимущественно образуется в процессе метаморфизма богатых глиноземом пород в обстановке весьма высоких давлений, т. е. на значительных глубинах в земной коре.

В ассоциации с дистеном, кроме слюд, довольно часто встречаются корунд (иногда в значительных количествах), турмалин, иногда рутил, ставролит, андалузит и другие минералы, образующиеся в метаморфических породах.

Нередко наблюдаются явления замещения кристаллов дистена слюдой, иногда пирофиллитом, очевидно под действием кремнекислых щелочных растворов. Обнаруживается в параморфозах по андалузиту. Интересна отметить, что дистен со ставролитом образует иногда правильные срастания.

Как химически устойчивый минерал, дистен при выветривании горных пород переходит в россыпи.

Практическое значение. Породы, содержащие дистен, андалузит и силлиманит, являются важным для промышленности высокоглиноземистым сырьем. Эти минералы обладают свойством разлагаться в процессе обжига при высоких температурах с образованием муллита (Al₆Si₂O₁₃) со спутанно-волокнистой структурой и кристобалитового стекла. Муллиту свойственны высокая огнеупорность, механическая прочность, химическая инертность по отношению к кислотам и щелочам и даже по отношению к HF. Поэтому дистеновые, андалузитовые и силлиманитовые породы или их концентраты применяются при производстве высококачественных фарфороподобных огнеупорных и кислотоупорных изделий, обладающих существенными преимуществами перед кварцевыми и другими огнеупорными материалами, а также при производстве специальных изоляторов, запальных свечей, тиглей для литья стали, трубок для пирометров и т. д. Вредной примесью является окись железа (выше 2%). Отметим также, что электротермическим методом из минералов группы дистена непосредственно получается кремниево-алюминиевый сплав-силумин.

Месторождения. Ряд крупных месторождений дистенсодержащих кристаллических сланцев известен в северо-западной части СССР. По окраске, морфологическим признакам и ассоциации минералов наблюдается несколько разновидностей дистена. Голубой дистен в виде крупных столбчатых кристаллов (до 20-30 см в длину) рассеян в дистен-ставролитовых сланцах. Местами эти породы обогащены силлиманитом и кордиеритом.

На Южном Урале известностью пользуется сравнительно небогатое Борисовское месторождение (в Кочкарском районе) в слюдяных сланцах, залегающих среди гранитного массива и прорезанных жилами гранита, аплита и пегматитов. В зонах контакта сланцев с гранитами дистен отсутствует (высокие температуры). Иногда он встречается в ассоциации с турмалином. Линзы дистенсодержащих сланцев образуют постепенные переходы в "пустые", т. е. не содержащие его, сланцы. В районе развиты россыпи с содержанием дистена до 7%; из них он извлекается промывкой.

Из иностранных месторождений отметим крупные залежи почти сплошных дистеновых пород в Северной Индии, особенно Лапса-Буру, затем в С. Каролине (США), где месторождения дистена приурочены к мощной полосе метаморфических пород, интрудированных габбро, диоритами, гранитами, пегматитами, кварцевыми жилами. Полагают, что дистен образовался при воздействии на вмещающие породы пневматолитовых агентов магмы.

Андалузит - Аl₂[SiO₂]0. Название происходит от провинции Андалузия в Испании.

Химический состав тот же, что и дистена; часто небольшое содержание Fe₂O₃. Виридин-марганецсодержащая разновидность (до 7% Mn₂O₃).

Рис. 287. Кристалл андалузита

Сингония ромбическая; ромбо-дипирамидальный в. с. 3L²3PC Облик кристаллов крупнопризматический с сечением, близким к квадратному, столбчатый. Главные формы: ромбические призмы {110}, {101}, пинакоид {001} и др. Типичный кристалл показан на рис. 287. В углисто-глинистых сланцах иногда встречаются кристаллы с оригинальным внутренним строением, получившие название хиастолита. Захваченное при росте кристаллов углистое или глинистое вещество располагается по определенным кристаллографическим направлениям: в поперечном разрезе в виде черного креста (рис. 288), а в продольных в виде параллельных длине кристалла полос на белом или сером общем фоне (на рисунке цвета показаны наоборот). Двойники не наблюдались. Встречается также в лучисто-шестоватых и зернистых агрегатах.

Рис. 288. Поперечные сечения хиастолита

Цвет. Редко бесцветный; обычно окрашен в серый, желтый, бурый, розовый, красный и темнозеленый (марганцовистая разность) цвет. Блеск стеклянный. Ng = 1,639-1,647, Nm = 1,633-1,644 и Np = 1,629-1,640.

Твердость 7-7,5. Спайность по {110} ясная. Излом неровный, занозистый. Уд. вес 3,1-3,2.

Диагностические признаки. Для кристаллов характерны почти прямоугольные призматические формы с призматической спайностью. По высокой твердости отличается от многих других силикатов, похожих на него по цвету, а под микроскопом-по оптическим константам.

П. п. тр. не плавится. Разлагается с образованием муллита при температурах свыше 1380°. В кислотах не разлагается. С азотнокислым кобальтом дает реакцию на Al.

Происхождение. Андалузит нередко распространен как контактово-метаморфический минерал в глинистых или углисто-глинистых сланцах, а также в измененных эффузивных породах, особенно в генетической связи с интрузивами гранитов. Реже встречается в гнейсах и слюдяных сланцах в ассоциации с гранатом, корундом, дистеном и др.

Месторождения. О практическом значении было сказано выше (см. дистен), На территории Казахстана распространены многочисленные андалузитсодержащие "вторичные кварциты", образовавшиеся в результате контактово-пневматолитического метаморфизма кислых эффузивных горных пород. Наиболее значительным является месторождение Семиз-Бугу (в 145 км к востоку от ст. Нуринск, Омской ж. д.). Центральные части месторождения сложены чисто корундовыми и мусковито-корундовыми залежами, постепенно переходящими к периферии в андалузитовые породы с рутилом, мусковитом, диаспором, пирофиллитом, иногда топазом, в свою очередь сменяющиеся андалузитсодержащими кварцитами. Содержание андалузита вблизи корундовых тел достигает 90-95%, а в андалузитсодержащих кварцитах 18%.

Хиастолит красновато-бурой окраски, представляющий минералогический интерес, встречается в слюдяном сланце в районе Александровского прииска, около д. Манково (Нерчинский округ, Забайкалье), а желто-серого цвета - по берегам р. Аргуни. Пользуются известностью замечательные кристаллы хиастолита с горы Хоуден (Южная Австралия).

Крупнейшее месторождение андалузита известно в Калифорнии (Уайт-Маунтен). Здесь очень богатая андалузитом (85%) порода залегает в виде линз и гнезд в андалузитсодержащих кварцитах среди кварцево-серицито-турмалиновых сланцев. Образование андалузита связывают с переработкой эффузивных порфиров под влиянием гранитной магмы.

Силлиманит - Al[AlSiO₅]. Химический состав тот же, что и дистена. Обычно устанавливается содержание Fe₂O₃ до 2-3%.

Сингония ромбическая; ромбо-дипирамидальный в. с. 3L²3PC. Облик кристаллов игольчатый без концевых граней. Грани призм пояса [001] сильно исштрихованы. Наблюдается в плотных лучистых массах, волокнистых агрегатах и в виде микроскопических волосовидных, часто изогнутых включений в других минералах (в кварце и полевых шпатах).

Цвет силлиманита серый, светлобурый, бледнозеленый. Блеск стеклянный. Ng=l,677, Nm-1,658 и Np=l,657.

Твердость 7. Спайность по пинакоиду {010} совершенная. Уд. вес 3,23- 3,25.

Диагностические признаки. Характерны игольчатые, шестоватые и волосовидные формы кристаллов. От андалузита с которым он нередко встречается совместно, отличается по оптическим свойствам.

П. п. тр. не плавится. При температуре около 1545° разлагается с образованием муллита. В кислотах не растворяется. Реакция на Al.

Происхождение. Как высокотемпературный контактово-метаморфический минерал встречается часто непосредственно на контакте с изверженными породами и даже в самих изверженных породах в качестве продукта реакции с обломками богатых глиноземом пород, захваченными при внедрений. Встречается также в кристаллических сланцах как более ранний минерал, иногда совместно с андалузитом, шпинелью, кордиеритом, корундом и др.

Месторождения. О практическом значении см. дистен. Большие месторождения сплошных масс силлиманита (до 85%) в виде крупных линз и гнезд в кристаллических сланцах известны в Индии: Хази-Хиллс в Пипра. Образовались они в результате воздействия на сланцы пневматолитовых агентов, генетически связанных с интрузией турмалино-мусковитового гранита. На территории СССР пока не известно сколько-нибудь богатых силлиманитом горных пород.