Подкласс В. Силикаты с непрерывными цепочками тетраэдров SiO4 в кристаллических структурах

Главнейшими представителями силикатов данного подкласса являются пироксены и амфиболы, считающиеся типичными метасиликатами. Несмотря на существенное различие в количественных соотношениях составляющих компонентов, эти минералы имеют ряд общих характерных внешних черт: аналогичный облик кристаллов, близкие кристаллические структуры, одинаковую степень проявления спайности, много общего в оптических свойствах, близкие удельные веса, близкую твердость и т. д. Среди катионов в пироксенах и амфиболах представлены главным образом следующие элементы: Mg²⁺, Fe²⁺, Ca²⁺, Na¹⁺, иногда Li¹⁺, а также Al³⁺, Fe³⁺, а среди анионов: [SiO₄]^4-,иногда [AlO₄]^5-, а также [ОН]^1-, F^-1 и Cl^1- (в амфиболах).

Наибольшим распространением в природе пользуются железо-магнезиальные пироксены и амфиболы, являющиеся важнейшими породообразующими минералами во многих изверженных горных породах. Общее их количество по весу в земной коре достигает 16%.

От железо-магнезиальных породообразующих ортосиликатов (минералов группы оливина) пироксены и амфиболы отличаются следующими химическими особенностями:

1. содержат больше SiO₂ (при недостатке SiO₂ в расплавах образуются оливины);
2. кроме Mg и Fe, в них весьма существенную роль играет Ca (в ортосиликатах его роль совершенно ничтожна), в соответствии с чем в них широко представлены двойные соединения (диопсид, тремолит и др.);
3. многие пироксены и амфиболы, особенно те, что представлены двойными соединениями, часто содержат примеси Al₂O₃, Na₂O, иногда Fe₂O₃ и др. (ортосиликаты характеризуются сравнительной чистотой состава).

Физические свойства описываемых здесь минералов находятся в полном соответствии с их кристаллической структурой, отличающейся уже весьма существенно от структур ортосиликатов тем, что здесь принимают участие вытянутые в одном направлении (вдоль оси с) анионные комплексы непрерывно связанных друг с другом кремнекислородных тетраэдров. Главнейшие особенности минералов этого подкласса сводятся к следующему:

1. Кристаллические индивиды обычно вытянуты в одном направлении (минералы группы оливина обладают изометрическим обликом). Это обусловлено тем обстоятельством, что связь Si-О-Si вследствие своего преимущественно неполярного характера более прочна, чем связь металлических катионов Ca²⁺ и Mg²⁺, располагающихся между цепочками и несущих небольшой заряд; именно поэтому расщепление кристалла вдоль оси с происходит несравненно легче, чем разрыв самих цепочек.
2. По сравнению с ортосиликатами здесь резче проявлена спайность, причем характерно, что она устанавливается по призме согласно вытянутости индивидов.
3. Показатели преломления и двупреломление по сравнению с минералами группы оливина, как правило, ниже.
4. Удельные веса пироксенов и амфиболов благодаря относительно менее плотной упаковке ионов несколько меньше, чем у соответствующих минералов группы оливина.

Пироксены и амфиболы наряду со сходством существенно отличаются друг от друга некоторыми особенностями. Отметим наиболее важные из них.

Рис. 312. Кремнекислородные цепочки в трех проекциях (в пироксенах: 1, 2 и 3 и в амфиболах: 4, 5 и S)

• а) Было указано, что, согласно рентгенометрическим исследованиям, в кристаллических структурах пироксенов анионные радикалы представлены простыми одинарными цепочками кремнекислородных тетраэдров, а в структурах амфиболов-двойными (см. рис. 272). Для дальнейшего важно обратить внимание на проекции (2) и (5) вдоль оси с (рис. 312).
• б) Как следствие, отсюда вытекает различие в углах призматической спайности у пироксенов и амфиболов, параллельной вытянутости цепочек. На рис. 313 схематически изображены структуры диопсида и тремолита, состоящие из четырех элементарных ячеек, в проекции на (001). Цепочки кремнекислородных тетраэдров очерчены линиями в виде трапеций-блоков. Из рисунков видно, что подобные блоки у амфиболов имеют вдвое больший размер по оси b, чем у пироксенов. Плоскости спайности, как показывают жирные линии, не разрывая цепочек, в обоих случаях проходят в диагональных направлениях между ними, т. е. параллельно призме {110}. Нетрудна видеть, что в целом направления ломаных линий для пироксенов будут иметь фигуру, приближающуюся к квадрату, с углом 87°, а для амфиболов- фигуру ромба с углом 124°.
  
  Рис. 313. Проекции схематически изображенных кристаллических структур пироксена и амфибола вдоль оси с. Слева показаны в той же проекции кремнекислородные цепочки
  
  
• в) В полном соответствии с этим находится и облик кристаллов. При этом в поперечном разрезе (рис. 314) кристаллы пироксена имеют псевдотетрагональные, а кристаллы амфибола-псевдогексагональные формы.
  
  Рис. 314. Поперечные разрезы кристаллов пироксена (а) и амфибола (б) с направлениями следов спайности (под разными углами в каждом из них)
  
  

В данном подклассе, согласно сказанному, выделяются типы:

• Тип. 1. Силикаты с одинарными цепочками (группа пироксенов).
• Тип. 2. Силикаты с двойными цепочками (группа амфиболов).