Минералогия - Бетехтин А.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Физические свойства слюдо-образных минералов, естественно, находятся в теснейшей зависимости от особенностей кристаллической структуры. Строение плоских сеток прежде всего сказывается на облике кристаллов, обладающих симметрией, очень близкой к гексагональной, на оптических свойствах, близких к одноосным, на так называемых фигурах удара и давления на спайных пластинках. Слоистое строение кристаллической решетки обус* ловливает замечательное свойство этих минералов расідеп-ляться на тонкие листочки. Степень упругости этих листочков для разных групп минералов не одинакова, что связано с химическим их составом, находящим свое отражение на деталях строения кристаллических решеток. На этом вопросе необходимо остановиться подробнее. Обратимся к кристаллической структуре талька—Mg3[Si4Oi0IOH]2.
Формула слоя кремнекислородных тетраэдров для всех слюдоподобных минералов, как мы знаем, выражается радикалом [Si2O5], причем активные концы всех тетра-
эдров (фиг. 549) обращены в одну и ту же сторону. Два таких гексагонально-сетчатых слоя, активными сторонами обращенных друг к другу, сцеплены в один плоский пакет с помощью октаэдрического «бруситового» слоя из Mg[OH]2, располагающегося между ними (фиг. 550 и 551) и нейтрализующего общий отрицательный заряд двух слоев [Si2O5]2-". Положительный заряд «бруситового» слоя достигается тем, что при вхождении в решетку он как бы теряет часть гидроксилов (их места занимаются активными ионами кислорода радикалов [Si2O5]). Образование такого плоского пакета можно изобразить в виде следующего уравнения:
[Si4O10] + 3Mg[OH]2 — 4[OH] = Mg3[Si4O10] [OH]2 (тальк).
«Бруситовый» слой может быть заменен «гидраргиллитовым» слоем—¦Al[OH]3. Тогда аналогично будем иметь:
[Si4O10] + 2Al[OH]3 — 4[OH] = Al2[Si4O10] [OH]2 (пирофиллит).
Как в структуре талька, так и в структуре пирофиллита эти пакеты обладают очень прочной внутренней связью, почти полностью компенсированной. Поэтому между собой они связаны остаточными очень слабыми вандерваальсовскими силами (на наружных плоских сторонах пакетов кислородные ионы в каждом тетраэдре SiO4 связаны с двумя ионами Si и потому не остается активной валентной связи для прочного сочленения пакетов между собой). Этим объясняются очень низкая твердость талька и пирофиллита, их необычайно легкая рас-щепляемость на эластичные пластинки и, наконец, отсутствие упругости в последних.
В тех минералах, в которых часть ионов Si4+ заменяется ионами Al3+(в той же четверной координации), мы наблюдаем уже существенное изменение свойств. Замена одного иона Si4+ на ион Al3+, так же как и в амфиболах, приводит к увеличению отрицательного заряда в анионном радикале на единицу. Это означает, что наружные плоские стенки пакета становятся активными. Для нейтрализации этого приобретенного заряда в пространство между пакетами входят одновалентные катионы K1+, обладающие большим размером и потому могущие располагаться лишь в больших «пустотах» против центров шестерных колец в кремнекислородных слоях в двенадцатиричной координации. В итоге получаем относительно прочно связанные между собой пакеты. Отсюда, как следствие, твердость таких минералов (типичных слюд) значительно выше, чем у талька; отщепляемые тонкие листочки обладают упругостью, т. е. способностью при изгибании возвращаться в прежнее положение.
Если в анионном радикале Si4Oi0 два иона Si4+ заменены двумя ионами Al3+, то отрицательный заряд в нем возрастает до 2. В этом случае он может быть компенсирован уже двухвалентными катионами, например Ca2+, ионы которого (меньше по размерам) должны располагаться в местах шестерной координации ионов кислорода
Фиг. 549. Гексагональное кольцо тетраэдров SiO4 в плане. Вершинки тетраэдров с активными кислородными ионами обращены к наблюдателю. Черные шарики — Si4+ (между четырьмя ионами кислорода)
(т. е. в иных местах, нежели ионы К). Это обстоятельство, т. е. увеличение прочности связи между пакетами, более существенно изменяет свойства слюдообразных минералов: твердость возрастает, расщепляемость затруднена, отщепляемые пластинки ломки, почему и было дано этой группе минералов название хрупких слюд.
Для минералов рассматриваемого подкласса особый интерес представляет также вопрос об изоморфных замещениях. Кроме обычных
Фиг. 550. Кристаллическая решетка Фиг. 551. To же с изо-
талька (или пирофиллита) в проекции бражением тетраэдров вдоль оси а
изовалентных замещений ионов Mg2+ ионами Fe2+, Ni2+ и др., а также ионов Al3+ ионами Fe3+, Cr3+ и др., широко распространен способ замещения ионами иной валентности, но в таких количествах, чтобы общий заряд оставался одним и тем же. Например, 3Mg2+ могут заменяться 2Al3+. По сути дела, такая замена должна происходить «скачкообразно» (MgI2 — Mg9Al — Mg6Al2 — Mg3Al3 — Al4), хотя практически по химическим анализам эти скачкообразные изменения улавливать обычно не удается. Следует заметить, что подобная замена ионов имеет место в «брусито-гидраргиллитовых» слоях пакетов, в которых при замене трех ионов Mg2+ двумя ионами Al3+ одно место остается незанятым. Физические свойства, за исключением оптических и удельного веса, при этом не меняются. Этого рода изменение в химическом состазе относящихся сюда минералов является одним из важных признаков, на которых основывается классификация их.
