Алюмосиликаты , содержащие Н2О (цеолиты).

Цеолиты получили название благодаря способности вспучиваться перед пояльной трубкой (от Греческого . слово зео — вскипаю и литос — камень) . Эти минералы содержат так называемую цеолитную воду , которую минерал может легко отдавать , не изменяя своей структуры , в отличие от кристаллизационной воды , выделение которой при нагревании нарушает структуру минерала . Наличие цеолитной воды обусловлено особенностями структуры цеолитов. Основу ее слагают кольца из тетраэдров, крупные пустоты между торыми соединены довольно широкими каналами. Цеолитная вода нахо-ится в пустотах: при нагревании цеолиты постепенно теряют ее через каналы, сохраняя объем и соответственно изменяя лишь плотность и оптические константы (показатель преломления, угол оптических осей). Обезвоженный цеолит в соответствующих условиях вновь поглощает потерянную воду и восстанавливает прежние физические свойства.

Характерной особенностью цеолитов является их способность к катион-ному обмену путем диффузии. Так, Са и Na могут обмениваться с катионами К, Mg, Fe2+, находящимися в водных растворах, или даже с анионами (например, Na натролита может замещаться SO4).

Способность катионного обмена в цеолитах также определяется особенностями структуры. После выделения воды каналы остаются открытыми и создают благоприятные условия для диффузии. Обезвоженные цеолиты могут поглощать не только воду, но и различные органические вещества (этиловый спирт, сероуглерод, некоторые красители), не нарушая своей структуры, а изменяя только некоторые физические свойства. С химической точки зрения цеолиты представляют собой водные алюмосиликаты Са и Na, частично Ва, Sr, К редко Mg и Мn.

Цеолиты кристаллизуются в низших сингониях, причем все они, за исключением шабазита (тригональная сингония) и натролита (ромбическая сингония), принадлежат к призматическому виду симметрии моноклинной сингонии. Для цеолитов очень характерна четко выраженная способность к мимитезии, т. е. приближение по внешней форме к кристаллам с высшей симметрией.

Физические свойства. Обычно цеолиты бесцветные или белого цвета, иногда они окрашены в другие цвета (красные гейландиты , красноватые десмины и шабазиты). Блеск цеолитов стеклянный, иногда перламутровый, слегка мерцающий (особенно на плоскостях спайности)

Спайность средняя по (010) (десмин, гейландит), по (001) (гармотом, шаба зит) и по (110) (натролит). Твердость по сравнению с другими каркас алюмосиликатами несколько занижена, колеблется от 3,5 до 4,5 (подни-мается до 5,0 у шабазита и 5,5 у натролита). Плотность — 2,1—2,5. Показатели преломления и двупреломления довольно низкие (табл. ).

Оптические свойства главнейших цеолитов

Минерал

 

пт

пр

ng пр илиng пт

Натролит . .

Гармотом . .

Шабазит . .

Гейландит

Десмин . . .

1,485—1,493

1,508

1,480—1,490

1,505

1,500

1,473—1,480

1,505

1,478—1,485

1,499

1,498

1,473—1,480

1,503

1,498

1,494

0,011—0,013

0,005

0,002—0,010

0,007

0,006

Диагностические признаки натролита — оптические свойства и химический состав; шабазита — ромбоэдрические кристаллы и спайность по ромбоэдру; гейландита — пластинчатый облик кристаллов, совершенная спайность, обусловливающая перламутровый отлив; лесмина — сноповидные формы агрегатов; гармотома — двойники с крестообразным сечением. Главные линии на рентгенограммах: 6,7; 5,7; 2,82 (для натролита); 9,3; 4,35; 2,93(для шабазита); 9,8; 8,5; 3,98 (для гейландита); 9,05; 4,03; 3,00 (для десмина); 8,11; 7,16; 6,25 (для гармотома). П. п. т. плавятся по-разному. Разлагаются в НСl с выделением студенистого слизистого или порошковатого SiО2.

Образование к месторождения. Цеолиты образуются главным образом из горячих и холодных вод. В первом случае они возникают при застывании вулканических пород, выходящих на поверхность со значительным количеством воды. В вулканических породах благодаря выделению паров и газов возникает много пустот, в которых и выделяются цеолиты, образуя сферолиты или просто выстилая стенки пустот. Этот процесс происходит в последние гидротермальные стадии застывания магмы. Цеолиты здесь обычно находятся в ассоциации с кальцитом, доломитом, гидрослюдами и кварцем. При образовании цеолитов наблюдается некоторая последовательность, заключающаяся в том, что сначала выделяются цеолиты, бедные водой и богатые кремнеземом, а потом — цеолиты, богатые водой и бедные кремнеземом.

В нефелиновых породах в последние стадии гидротермального процесса наблюдается превращение нефелина в цеолиты, в частности в натролит (так называемый шпреуштейн.) При экзогенных процессах цеолиты возникают за счет изменения алюмосиликатов или природного стекла. Образование цеолитов иногда имеет место в почвах. Скопления цеолитов связаны главным образом с вулканическими породами. Месторождения их находятся в Забайкалье (окрестности Усть-Кяхты), на Кавказе в Восточной Сибири, в районе Кара-Дага в Крыму, в Закарпатье, на Волыни и в некоторых других местах Украинской кристаллической полосы. Кроме того, следует отметить развитие гармотома в рудных свинцово-цинковых жилах Гарца и Шотландии.

Разрушение. На земной поверхности цеолиты неустойчивы. Более сложные цеолиты, содержащие вместе Са, Na, а также К, переходят в цеолиты чисто натриевые или чисто кальциевые и в конце концов превращаются в хлорит, пренит и монтмориллонит. Этому процессу способствует возможность катионного обмена. Иногда наблюдается каолинитизация цеолитов.

алюмосиликаты, циолит

Рис. Структура цеолитов: а — натролита, б — шабазита, в — гейландита

Практическое значение имеют только искусственные цеолиты, используемые как водоочистители. Соответственно структурным особенностям среди цеолитов мы выделяем три группы: натролита, шабазита и гейландита — филлипсита.

На основании различной прочности связей между тетраэдрами в каркасе все цеолиты можно разделить на три подгруппы: одномерные (волокнистые), трехмерные (изометрические) и двумерные (пластинчатые). К одномерным цеолитам принадлежат такие, у которых каркасная структура состоит из четверных колец Al2Si2O10 (рис. ), соединяющихся при помощи пятого атома Si в цепочки, параллельные оси с. Между собой цепочки связаны тетраэдрами соседних колец. В продольных полостях между цепочками размещаются катионы Na, Са и Ва и молекулы Н2О.


В основном с этим также ищут .