а. Силикаты с одинарными анионными цепочками

Группа пироксенов

По кристаллографическим признакам среди этой сравнительно большой группы минералов давно уже различались две подгруппы: моноклинных и ромбических пироксенов.

Мы опишем следующие минеральные виды, относящиеся к этой группе:

                 Моноклинные пироксены 

                 Диопсид - CaMg [Si2O6] 
                 Геденбергит - CaFe [Si2O6] 
                 Авгит - Ca (Mg, Fe, Al)[(Si, Al)2O6] 
                 Жадеит - NaAl [Si2O6] 
                 Эгирин - NaFe[Si2O6] 
                 Сподумен - LiAl [Si2O6] 

                 Ромбические пироксены 

                 Энстатит - Mg2[Si2O6] 
                 Гиперстен - (Mg, Fe)2 [Si2O6] 

Моноклинные пироксены в главной своей массе представлены двойными и более сложными соединениями, в кристаллических структурах которых в качестве катионов участвуют в одних случаях Mg²⁺ и Fe²⁺, замещающие друг, друга, а также Ca²⁺, в других-Na¹⁺ (Li¹⁺) с Fe³⁺ и Al³⁺. Кроме того, известен пироксен, получивший название авгита, в котором, кроме (Mg,Fe) и Ca, присутствуют Al, Fe³⁺ и иногда Ti, причем часть Al, очевидно, замещает Si в кремнекислородных цепочках (т. е. по существу мы имеем здесь дело уже с алюмосиликатом). Так как при замене части ионов Si⁴⁺ ионами Al³⁺ общий отрицательный заряд цепочек соответственно возрастает, то он, естественно, должен компенсироваться путем вхождения в решетку минерала более высокозарядных катионов.

Ромбические пироксены представляют собой метасиликаты Mg и Fe и так же, как это мы имели в группе оливина, образуют непрерывный ряд изоморфных смесей: Mg₂[Si₂O₆]-Fe₂[Si₂O₆]. В природных условиях весьма широко распространены магнезиальные и магнезиально-железистые разности пироксенов этого ряда.

Диопсид-CaMg[Si₂O₆]. Название происходит от греческих слов: "дис" - дважды и "опсис" - появление. Диопсид представляет собой типичное двойное соединение и является крайним членом важного изоморфного ряда CaMg[Si₂O₆] - CaFe^••[Si₂O₆] (диопсид-геденбергит); промежуточный по составу минеральный вид носит название салита. Диопсид широко распространен как породообразующий минерал во многих изверженных породах, а также в контактово-метасоматических образованиях.

Химический состав. CaO 25,9%, MgO 18,5%, SiO₂ 55,6%. В виде примесей содержит FeO, MnO, иногда Al₂O₃, Fe₂O₃, Cr₂O₃ до нескольких процентов (хромдиопсид), V₂O₃ до 2-4% (лавровит), нередко ТiO₂.

Рис 315. Кристалл диопсида. Справа - форма поперечного разреза

Сингония моноклинная; призматический в. с. Облик кристаллов. Хорошо образованные кристаллы встречаются сравнительно редко. Обычно они имеют короткостолбчатый облик (рис. 315) с преимущественным развитием пинакоидов {100} и {01O}. Двойники по (100) и (102) нередки. Агрегаты. Сплошные массы диопсида чаще всего представлены зернистыми агрегатами, но в контактово-метасоматических образованиях встречаются шестоватые или радиальнолучистые агрегаты индивидов.

Цвет. Редко бывает бесцветный. Обычно окрашен в различные, преимущественно бледные оттенки грязнозеленого или серого цвета. Блеск стеклянный. Показатели преломления меняются в зависимости от содержания геденбергитовой молекулы. Для чистого диопсида: Ng = 1,694, Nm = 1,671 и Np = 1,664.

Твердость 5,5-6. Хрупок. Спайность по призме {110} средняя с углом 87°. Нередко наблюдается также отдельность по {010}. Уд. вес 3,27-3,38.

Диагностические признаки. Хорошо образованные кристаллы диопсида отличаются от кристаллов авгита по своему облику (преимущественным развитием вертикальных пинакоидов) и серыми или светлозеленоватыми оттенками окраски. Но так как диопсид способен образовывать изоморфные смеси с различными другими пироксенами, то точная диагностика его может быть произведена только путем определения оптических констант, а в ряде случаев -с помощью химического анализа.

П. п. тр. плавится с трудом. В кислотах почти не разлагается.

Происхождение и Месторождения. Диопсид как минерал магматического происхождения широко распространен в основных и ультраосновных изверженных породах (пироксенитах, перидотитах, габбро, диабазах), иногда в пироксеновых диоритах, сиенитах, а также в базальтах, долеритах и др.

В контактово-метасоматических образованиях диопсид очень часто принимает существенное участие, входя в состав скарнов и роговиков вместе с волластонитом, гранатами и другими минералами в многочисленных месторождениях магнитных железняков и других полезных ископаемых на Урале, в Средней Азии, Сибири и других местах.

Подобного же происхождения диопсид в хороших кристаллах встречается в Назямских горах (Златоустовский район, Урал) в Ахматовской копи среди хлоритовых сланцев с гранатом, клинохлором и др. Крупные кристаллы диопсида известны из мраморизованных известняков на Монте-Сомма (Везувий). Очень крупные, хорошо образованные кристаллы под названием "байкалита" были описаны еще акад. В. М. Севергиным в Слюдянском районе (Юго-Западное Прибайкалье) в флогопитовых месторождениях.

Геденбергит - CaFe^••[Si₂O₆]. Название дано по фамилии Л. Геденберга, шведского химика, впервые анализировавшего этот минерал.

Химический состав. CaO 22,2%, FeO 29,4%, SiO₂ 48,4%. Богатая магнезией разность называется салитом. Довольно часто содержит также MnO (до 7%) - мангангеденбергит. В небольших количествах устанавливаются очень незначительные содержания щелочей и глинозема.

Сингония моноклинная; призматический в. с. Встречается преимущественно в радиальнолучистых или крупношестоватых агрегатах.

Цвет геденбергита темнозеленый до черно-зеленого. Черта светлосерая С зеленоватым оттенком. Блеск стеклянный. Для чистого геденбергита: Ng = 1,757, Nm = l,745 и Np = 1,739.

Твердость 5,5-6. Спайность по призме {110} с углом 87°. Уд. вес 3,5-3,6.

Диагностические признаки. Довольно легко узнается по шестоватым агрегатам, темнозеленому или зеленовато-черному цвету. Так же как и салит, обычно располагается по контакту интрузивных пород с мраморизованными известняками.

П. п. тр. плавится в черное магнитное стекло.

Происхождение и Месторождения. Наряду с салитом является характерным минералом многих контактово-метасоматических месторождений магнетита, иногда медных сульфидных руд, а также некоторых высокотемпературных гидротермальных месторождений метасоматического происхождения в известняках. В парагенезисе с геденбергитом встречаются такие минералы, как ильваит, магнетит, железистые гранаты, сульфиды (пирротин, халькопирит, черный сфалерит), кальцит, эпидот и др.

Геденбергит в этих месторождениях развивается явно путем замещения известняка или мрамора. В свою очередь, по геденбергиту, как и по салиту, метасоматически образуются сульфиды железа и меди, ильваит, иногда эпидот, хлориты и другие минералы.

В СССР известен в Турьинских медных рудниках (в зоне скарнов), в месторождений Чокпак (Казахстан), в Троицком руднике (Алтай), в Джимаре (Осетия) и в других местах.

Авгит - Ca(Mg,Fe,Al)[(Si,Al)₂O₆]. Глиноземистый пироксен. Название происходит от греческого слова "авге" - блеск (кристаллы его имеют нередко блестящие грани). Авгит является важным породообразующим минералом некоторых изверженных пород.

Химический состав авгита гораздо сложнее, чем других пироксенов. Почти постоянно устанавливаются избыток MgO, FeO и, что особенно важно, обогащение Al₂O₃ (до 4-9%) и Fe₂O₃. Часть MgO замещается FeO и MnO.

Эгирин-авгит - разность, богатая Na₂O и Fe₂O₃, - отличается от обыкновенного авгита по оптическим свойствам. Распространена в щелочных изверженных породах. Разность, промежуточная по составу между авгитом и эгирин-авгитом, названа федоровитом (в честь русского кристаллографа Е. С. Федорова).

Титанавгит - разность, обогащенная TiO₂, Fe₂O₃ и Al₂O₃ (TiO₂ до 4-5%, в обыкновенном авгите - 0,1-0,7%).

Рис. 316. Кристалл авгита

Сингония моноклинная; призматический в. с. Облик кристаллов коротко-столбчатый, таблитчатый, реже изометрический. В отличие от диопсида, грани призмы {110}, как правило, развиты больше, чем пинакоиды. Наиболее обычная форма кристаллов и поперечный разрез приведены на рис. 316. Для разрезов характерны очертания восьмиугольника с более или менее одинаково развитыми сторонами. Двойники часты по (100) (рис. 317). Агрегаты сплошных масс зернистые.

Рис. 317. Двойник авгита по (100)

Цвет черный, зеленовато- и буровато-черный, реже темнозеленый или бурый. Блеск стеклянный. Ng = 1,710-1,724, Nm = 1,692-1,706 и Np = 1,685-1,700.

Твердость 5-6. Спайность по призме {110} средняя. Нередко бывает развита отдельность по {100}. Те авгиты, а также другие моноклинные пироксены, у которых чрезвычайно резко проявлена эта отдельность, носят название диаллага. Уд. вес 3,2-3,6.

Диагностические признаки. Отдельные кристаллы авгита, легко освобождающиеся из вулканических туфов и пеплов основных пород, довольно просто определяются по своим характерным формам (см. рис. 316) и черному цвету. В других случаях точная диагностика его без тщательных микроскопических исследований и химических анализов бывает невозможной.

П. п. тр. плавится с трудом. В кислотах не растворяется. Титанавгит разлагается в горячей HCl полностью.

Происхождение и Месторождения. Авгит чаще всего встречается в некоторых магматических эффузивных породах основного состава: андезитах, фонолитах, базальтах, в их туфах и вулканических пеплах. В этих породах иногда можно встретить довольно крупные кристаллы характерной формы (см. рис. 316 и 317). В ассоциации с ним наблюдаются обычно основные плагиоклазы, магнетит, иногда оливин и др.

Эгирин-авгит встречается в щелочных изверженных породах, например в нефелиновых сиенитах в Ильменских горах (Ю. Урал), а также в эффузивных их аналогах-фонолитах, лейцитофирах и др.

В постмагматическую стадию для авгита, как и для других моноклинных пироксенов, устанавливаются явления замещения его минералами группы амфибола. Под микроскопом нередко удается наблюдать, что роговая обманка в этих случаях развивается как единое целое с сохранением формы пироксена. Подобные псевдоморфозы носят название уралита (впервые были установлены на Урале).

При гидротермальном изменении изверженных горных пород авгит, разлагаясь, часто подвергается замещению эпидотом, хлоритами, кальцитом и другими минералами.

Жадеит - NaAl[Si₂O₆]. Жадеитовая молекула входит в состав диопсида и эгирина, обусловливая в них повышенное содержание Na₂O и Al₂O₃.

Сингония моноклинная. Кристаллы редки; чаще наблюдается в плотных зернистых агрегатах яблочно-зеленого, зеленовато-голубого и белого цвета. Блеск стеклянный. Ng = I,667, Nm = l,659 и Np = 1,654.

Твердость 6,5-7. Необычайно вязкий. Спайность по призме {110} средняя, по {010} и {100} несовершенная. Излом скрытокристаллических разностей неровный, занозистый. Очень похож на нефрит (из группы амфибола). Уд. вес 3,3-3,4. П. п. тр. легко плавится в полупрозрачное стекло. Кислоты действуют только после сплавления.

Встречается в метаморфических щелочных породах, реже в контактовометасоматических образованиях.

Эгирин - NaFe^•••[Si₂O₆]. Название происходит от имени Эгир исландского "бога моря". Синоним: акмит (для остроконечных кристаллов, содержащих вместо Fe^•••-Fe^••,Ti и Al). Важнейший породообразующий минерал многих богатых щелочами изверженных пород.

Химический состав. Na₂O 13,4%, Fe₂O₃ 34,6%, SiO₂ 52%. Примеси: K₂O, нередко CaO, FeO, MnO, MgO, Al₂O₃, TiO₂, иногда V₂O₃, изредка в очень небольшом количестве редкие земли, BeO, ZrO₂ и ThO₂. Между эгирином о авгитом, эгирином и диопсидом, а также эгирином и геденбергитом существуют изоморфные смеси. Промежуточные по составу разности носят названия: эгирин-авгит, эгирин-диопсид и эгирин-геденбергит.

Рис. 318. Кристалл эгирина

Сингония моноклинная; призматический в. с. Облик кристаллов. Обычно длиннопризматические столбчатые или игольчатые (рис. 318). На гранях наблюдается вертикальная штриховка или борозды. Грань (100) почти всегда хорошо развита. Двойники довольно часты по (100); нередки полисинтетические двойники. Агрегаты. В сплошных массах наблюдаются шестоватые. радиальнолучистые, а также звездчатые агрегаты.

Цвет обычно зеленовато-черный, темнозеленый, иногда бурый или красновато-бурый (акмит). Черта светлозеленая. Блеск стеклянный. Ng = 1,787, Nm = l,768 и Np=1,742.

Твердость 5,5-6. Спайность по призме ясная с углом 87°; по {010} и {001} устанавливается отдельность. Уд. вес 3,60-3,43.

Диагностические признаки. Узнается довольно легко по столбчатому облику кристаллов, темнозеленому или зеленовато-черному цвету и ассоциации со щелочными силикатами (нефелином, полевыми шпатами, щелочными амфиболами). От похожего на него темнозеленого турмалина отличается более низкой твердостью.

П. п. тр. легко плавится в черный блестящий магнитный королек и окрашивает пламя в желтый цвет. Кислоты действуют слабо.

Происхождение и Месторождения. Эгирин является типичным породообразующим минералом богатых щелочами изверженных интрузивных и эффузивных горных пород (нефелиновых сиенитов, фонолитов, лейцитофиров и др.). Изредка наблюдается в контактово-метасоматических образованиях как продуктах реакций щелочных магм с окружающими породами.

В крупных кристаллах он встречается в пегматитах нефелиновых сиенитов в Вишневых и Ильменских горах на Урале. В ассоциации с ним, кроме нефелина, полевых шпатов и роговых обманок, встречаются черные слюды, иногда замещающие кристаллы эгирина,содалит, канкринит и другие редкие силикаты.

Сподумен - LiAl[Si₂O₆]. Занимает несколько особое положение среди группы пироксенов. Не образует с другими пироксенами изоморфных смесей.

Химический состав. Li₂O 8,1%, Аl₂О₃ 27,4%, SiО₂ сталл эгирина 64,5%. В виде примесей присутствуют Na₂O, в незначительных количествах CaO, MgO, изредка Сr₂O₃. Некоторые разности содержат также редкие земли и гелий, иногда цезий.

Сингония моноклинная; призматический в. с. Облик кристаллов призматический. Вертикальные грани имеют штриховку. Нередко встречаются очень крупные кристаллы (иногда в длину до 16 м). Двойники по (100). Агрегаты пластинчато-шестоватые. Наблюдается также в плотных скрыто-кристаллических массах.

Цвет серовато-белый, нередко с зеленоватым оттенком, желтовато-зеленый, фиолетовый (кунцит). Блеск стеклянный, на плоскостях спайности со слабым перламутровым отливом. Ng = l,675, Nm = l,66 и Np = 1,65.

Твердость 6,5-7 (у измененных разностей ниже). Спайность по призме совершенная или средняя; по {100} отдельность. Уд. вес 3,13-3,20.

Диагностические признаки. С полной уверенностью может быть установлен под микроскопом по оптическим константам. Для сподумена характерен наименьший из моноклинных пироксенов угол угасания.

П. п. тр. вспучивается, временами окрашивая пламя в слабый красный цвет(Li). Сплавляется в прозрачное стекло. После сплавления с CaF₂+KHSO₄ окрашивает пламя в яркий красный цвет (Li). В НСl не растворяется.

Происхождение. Встречается в гранитных пегматитах в ассоциации с кварцем, полевыми шпатами, литиевыми слюдами, турмалином и др.

Легко подвергается позднейшим изменениям. Под действием растворов, содержащих Na₂O, разлагается с образованием эвкриптита (LiAlSiO₄) и альбита (NaAlSi₃O₈), серицита (калиевой слюды) и альбита.

Практическое значение. Вместе с литиевыми слюдами служит источником для получения препаратов лития, употребляемых в медицине, пиротехнике, фотографии, стеклоделии, рентгенографии и для других целей. Прозрачные красиво окрашенные разности сподумена употребляются как драгоценные камни.

Месторождения. Из довольно многочисленных месторождений сподумена отметим лишь некоторые. Большой известностью пользуется крупное месторождение Кийстон в Ю. Дакоте (США), где встречаются гигантские кристаллы измененного сподумена до 16 м в длину и около 1 м в поперечнике (весом до 90 т). Пегматитовые месторождения о. Мадагаскар интересны тем, что там встречаются неизмененные прозрачные разности различной окраски: желтовато-зеленой, желтой, розовой. В Брэнчвилл в Коннектикуте (США) измененные крупные кристаллы сподумена наблюдаются в ассоциации с литиофилитом, уранинитом, различными фосфатами марганца и другими минералами.

Энстатит - Mg₂[Si₂O₆]. Название произошло от греческого "энстатес" - противный (из-за его тугоплавкости). Обычно к энстатиту условно относят разности с содержанием FeO до 5%; разности с содержанием FeO от 5 до 14% (25% FeSiO₃) называют бронзитом (бронзовый отлив, однако, наблюдается у выветрелых разностей или содержащих ориентированные включения). Является важным породообразующим минералом в магнезиальных изверженных породах.

Химический состав. По сравнению с оливином более богат SiO₂, содержание которого для чисто магнезиальной разности равно 60,0%; MgO 40,0%. Нередко содержит также NiO (обычно до 0,2%). Иногда устанавливаются примеси СаО, МnО, Аl₂O₃ и Fe₂O₃.

Рис. 319. Кристалл энстатита

Сингония ромбическая; призматический в. с. Облик кристаллов. Редко наблюдающиеся кристаллы энстатита обладают призматическим (рис. 319), реже таблитчатым обликом. Широко распространенные в горных породах неправильной формы зерна часто имеют удлиненый облик. Наблюдались закономерные срастания с моноклинными пироксенами. Цвет. Бесцветный, серовато-белый с зеленоватым оттенком, реже буровато-зеленый. Блеск стеклянный. Ng = 1,665, Nm = 1,659 и Np=1,656.

Твердость 5,5. Спайность по призме {110} средняя; угол между плоскостями спайности 85°. Уд. вес 3,1-3,3 (повышается с увеличением содержания FeO).

Диагностические признаки. В неправильных зернах с уверенностью может быть определен лишь в тонких шлифах под микроскопом по оптическим константам. От моноклинных пироксенов отличается по прямому углу погасания, иногда по слабому плеохроизму, а от гиперстена-по оптическому знаку и углу оптических осей.

П. п. тр. почти не плавится. В кислотах не растворяется.

Происхождение. Типичный минерал многих богатых магнезией магматических горных пород. В ассоциации с оливином часто слагает так называемые перидотиты, в частности гарцбургиты, а также является существенной составной частью габбро-норитов, иногда диоритов. Наблюдается и в эффузивных породах (базальтах, андезитах). Гораздо реже встречается в контактово-метасоматических образованиях, но зато нередка в больших, хорошо образованных кристаллах.

При наложении в постмагматическую стадию гидротермальных процессов легче, чем оливин и моноклинные пироксены, превращается в серпентин - бастит, псевдоморфозы которого по зернам энстатита представляют целые кристаллические индивиды с характерной, прекрасна выраженной отдельностью (спайностью) в определенной кристаллографической ориентировке по отношению к замещенному пироксену. Бастит обладает золотисто-желтым или бронзовым отливом по спайности, благодаря чему легко узнается в измененных энстатитсодержащих породах.

Месторождения. Как породообразующий минерал часто встречается во многих богатых магнезией, но бедных окисью кальция изверженных горных породах, особенно интрузивных (гарцбургитах, лерцолитах и др.), широко распространенных на Урале, Северном Кавказе, в Закавказье, в ряде мест Сибири и в других районах.

Гиперстен - (Mg,Fe)₂[Si₂O₆]. Название произошло от греческих слов "ипер" и "стенос" - очень крепкий. К гиперстену обычно относят те разности ромбических пироксенов, которые содержат больше 14% FeO.

Многие физические свойства гиперстена аналогичны энстатиту. Вследствие большего содержания FeO показатели преломления выше, чем у энстатита: Ng = 1,69-1,73 и Np = 1,68-1,71.

Цвет зеленый до зеленовато- или буровато-черного. Уд. вес 3,3-3,5.. П. п. тр. плавится в зеленовато-черную эмаль, магнитную у более железистых разностей. В НСl частично разлагается.

Встречается в обогащенных железом основных изверженных породах (габбро-норитах, некоторых разностях трахита и андезита).

В Слюдянском районе (Юго-Западное Прибайкалье) сильножелезистые гиперстены в значительных количествах иногда встречаются в пироксенамфиболовых, а также в биотитовых и гранатовых гнейсах. Найден, кроме того, в метеоритах.