Страницы Список страниц 11 12 13 14 15 · · ·  42                    

§ 13. ОПИСАНИЕ МИНЕРАЛОВ

а) КЛАССИФИКАЦИЯ МИНЕРАЛОВ

В последнее время наибольшим распространением пользовалась классификация минералов, базирующаяся на химическом составе анионной части соединения, т. е. исходящая из предпосылки, что металлоидная часть минералов лучше позволяет группировать их в сходные «классы», так как она обусловливает ряд внешних признаков: кристаллическую форму, оптические свойства и пр.

Автор курса минералогии, вышедшего в последнее время, А. Г. Бетехтин предлагает классификацию минералов строить по следующему типу:

Наиболее крупные подразделения называть разделами, разделы подразделять на классы, а последние делить на группы.

Полная классификация по Бетехтину имеет следующий вид:

Раздел I. Самородные элементы и интерметаллические соединения. Раздел II. Карбиды, нитриды и фосфиды.

Раздел III. Сульфиды, сульфосоли и им подобные соединения:

1-й класс. Простые и двойные сернистые и им подобные соединения;

2-й класс. Сульфосоли. Раздел IV. Галоидные соединения (галогениды)

1-й класс—фториды;

2-й класс— хлориды бромиды и иодиды.

Раздел V. Окислы (оксиды)

1 й класс. Простые и сложные окислы; 2-й класс. Окислы, содержащие гидроксил. Раздел VI. Кислородные соли (окси-соли) 1-й класс—иодаты; 2-й класс—нитраты: 3-й класс—карбонаты;

4-й класс—сульфаты, селенаты и теллураты; 5-й класс—хроматы; 6й класс— молибдаты и вольфраматы; 7-й класс—фосфаты, арсенаты и ванадаты; 8 й класс—арсениты; 9й класс—бораты; 10-й класс—силикаты;

A. Силикаты с изолированными тетраэдрами аниона SiO4; Б. Силикаты с изолированными группами тетраэдров SiO4;

B. Силикаты с непрерывными цепочками тетраэдров SiO4; Г. Силикаты с непрерывными слоями тетраэдров SiO4;

Д. Силикаты с непрерывными трехмерными каркасами тетраэдров SiO4

Отдельный раздел, пока еще не дающий возможности более детального подразделения, составляют минералы, имеющие характер органических соединений.

Кремнекислородный тетраэдр

Рис. 44. Кремнекислородный тетраэдр ,,Остров» — SiO4-4:
а—реальное взаимоотношение ионов; б-схема расположения центров донов

Диалектическое понимание природных процессов заставляет видеть в минерале лишь один из этапов превращения веществ; поэтому генетические признаки должны быть особенно оттенены при изучении минералов. В основу развития русской минералогии уже давно легли глубокие идеи В. И. Вернадского о важности учета генезиса минералов.

Достижения современной кристаллохимии позволяют найти связи между химическим составом, строением и физическими свойствами минералов. Так как минералы не являются только определенными химическими соединениями, но в первую очередь природными объектами, имеющими определенные физические свойства, часто играющими ведущую роль при их диагнозе, необходимо классификацию минералов строить не только на химических, подчас неправильно трактуемых свойствах.

Чтобы облегчить читателю учет всех изложенных выше соображений, в данном руководстве предлагается несколько иной принцип изложения фактического материала, позволяющий сразу ввести читателя в курс генезиса минералов и их природных взаимосвязей, как между собой, так и с их характерными физическими свойствами. Некоторый опыт в применении такой системы изложения позволяет ее применить в настоящем курсе при учете тех возражений и замечаний, которые были получены от различных лиц, пользовавшихся данным руководством.

Сдвоенный кремнекислородный тетраэдр

Рис. 45. Сдвоенный кремнекислородный тетраэдр ,,Остров» — Si2O7-6:
а—реальное взаимоотношение ионов; б- схема расположении центров ионов

Не допуская правильности рассмотрения минералов, как некоторых объектов, подлежащих формальной классификации, автор полагает, что минералы должны рассматриваться как отдельные естественные моменты в жизни и развитии земной коры и не должны делиться с чисто формальной точки зрения на разделы, классы и группы. Наиболее крупное подразделение лучше именовать группой. Дальнейшее подразделение может быть подгруппой и семейством. Исходя из ограниченности типов минералов, рассматриваемых в настоящем руководстве, можно ограничиться сокращенной классификацией, излагая фактический материал в следующем порядке:

I группа—силикаты;

II группа—карбонаты;

III группа- окислы и гидроокислы;

IV группа—сульфиды; V группа—сульфаты;

VI группа—галоидные соединения; VII группа —фосфаты; VIII группа—вольфраматы; I X группа —самородные элементы; X группа—органические соединения

I Группа. Силикаты

Силикаты представляют собой наиболее многочисленный отдел минералов. Всего известно более 2000 видов минералов, причем на долю силикатов приходится не менее 600. В количественном отношении силикаты составляют по весу не менее 85% всей земной коры.

Кремнекислородное

Рис. 47. Кремнекислородное „кольцо» — Si6O18-12
а- реальное взаимоотношение ионов; б- схема расположения центров ионов

Их образование идет преимущественно из магматических расплавов и, таким образом, генетически предшествует почти всем минералам. Ими образовано огромное большинство горных повод, с которыми в свою очередь связано образование весьма Многих, притом практически чрезвычайно важных минералов, как руды черных и цветных металлов.

Структура и классификация силикатов. Долгое время силикаты представляли собой наиболее сложную и трудно классифицируемую по химическому составу группу. Нередко приходилось разделять—на основании чисто химических критериев — генетически неразделимые минералы, как, например, анортит (CaAl2Si2O8) и альбит (NaAlSi3O8). С химической точки зрения они относятся к совершенно различным группам, а между тем в природе они абсолютно неразделимы, образуя непрерывный ряд плагиоклазов.

Можно привести и обратные примеры, когда на основании формально-химических признаков объединялись минералы, ничего общего по существу не имеющие. Так, лейцит (KAlSi2O6) и эгирин (NaFeSi2O6) относились к группе метасиликатов, хотя трудно найти более яркий пример минералов, столь различных по всем своим свойствам.

Бесконечная кремнекислородная цепочка

Рис. 48. Бесконечная кремнекислородная „цепочка»—(Si2O6)͚ -4 : а-реальное взаимоотношение ионов; б-схема расположения центров ионов

Структурная (кристаллохимическая) систематика не только уничтожает приведенные противоречия, по и позволяет найти связь между составом, структурой и рядом физических свойств минералов.

Согласно современным воззрениям, общим структурным мотивом, входящим во все без исключения силикаты, является группировка, состоящая из четырех больших ионов кислорода (ионный радиус равен 1,34Å) и одного иона кремния (ионный радиус равен 0,39Å). При этом центры ионов кислорода образуют четыре вершины тетраэдра, а ион кремния занимает центр такого тетраэдра (рис. 44).

Кремнекислородный тетраэдр обладает четырьмя свободными валентными связями, за счет которых и присоединяются ионы других элементов, скрепляя все соединения в прочную кристаллическую решетку. Силикаты такого типа имеют характер ортосиликатов (по химической классификации). Поскольку группы (SiО4) в них расположены изолированно относительно друг друга в кристаллохимической классификации, такие силикаты объединяются названием «островных» силикатов (например, оливин). К этому же типу могут быть отнесены и такие силикаты, в состав которых входят сдвоенные кремне-кислородные тетраэдры, т. е. группы [Si2О7] (рис. 45), например каламин, или комбинированные соединения, в которых одновременно присутствуют и группировки SiО4 и Si2О7 (эпидот и др.).

Бесконечная кремнекислородная лента

Рис. 49. Бесконечная кремнекислородная „лента»—(Si4O11-6:
а — реальное взаимоотношение ионов; б—схема расположения центров ионов

Следует иметь в виду, что дальнейшее усложнение строения силикатов идет путем сцепления кремнекислородных тетраэдров в более сложные комплексы. При этом тетраэдры соединяются исключительно через вершины, а отнюдь не по ребрам или гра-ням. Таким образом, два ближайших иона кремния соединяются только через один ион кислорода. Такое построение (рис. 46, 47) может дать или замкнутые кольца Si3О9, Si6O18 (волластонит, берилл), или перейти в бесконечные цепи с простейшим звеном [Si2О6] (диопсид) (рис. 48). Первый тип можно назвать кольцевым, а второй — цепным.

Усложнение цепного типа, через причленения к одной цепочке другой, приводит к образованию бесконечных лент с звеном [Si4O11] (рис. 49). Такие силикаты называют ленточными (амфиболы). Присоединение лент в бесконечном количестве в одном слое создает слоевые силикаты. Их характеризует простейшая группа [Si4O10] (тальк, слюда) (рис. 50).

каркас из кремнекислых тетраэдров

Рис. 51. .Каркас» из кремнекислых тетраэдров — (SiО2) ͚-0:

Наконец, пространственное сцепление кремнекислородных тетраэдров через все четыре вершины создает каркасы с группами [SiО2] (полевые шпаты, кварц). Один из вариантов каркаса изображен на рис. 51.

Такие кристаллические сооружения уже не имеют свободных валентностей, а потому не могут присоединять к себе другие ионы и с формально-химической точки зрения являются окислами (кварц).

Для понимания строения силикатов чрезвычайно важно положение, выдвинутое В. И. Вернадским, установившим, что алюминий в силикатах может играть ту же роль, что и кремний.

В. И. Вернадский установил для таких соединений термин алюмосиликаты

13

12 14