Силикаты

Фосфаты.

Сульфаты.

Карбонаты.

Надкласс солей кислородных кислот.

В этот надкласс входят соли угольной (карбонаты), серной (сульфаты), фосфорной (фосфаты) и кремниевых (силикаты) кислот выделяемые в отдельные классы.

Карбонаты очень широко распространены в верхних частях земной коры. К ним относятся кальцит, магнезит, доломит, сидерит другие минералы.

Кальцит, или известковый шпат, СаСО3 – один из самых распространенных минералов. Его прозрачная разновидность – исландский шпат – встречается реже и применяется в оптике.

Магнезит MgCO3 и доломит CaMg(CO3)2 используются в химической промышленности для производства огнеупоров и изготовления цемента.

Сидерит (железный шпат) FeCO3 служит рудой для получения качественной стали.


Все карбонаты вступают в реакцию со слабой (5-10%-ной) соляной кислотой, сопровождающуюся выделением углекислого газа.

Кчислу гидрокарбонатов относится малахит CuСО3.Cu(ОН)2.

Из минералов этого класса широко распространен гипс CaSO4 .2О,реже наблюдается ангидрит CaSO4 – безводный сульфат кальция. Искусственно обожженный гипс, а также тонкозернистые сплошные массы обыкновенного гипса называют алебастром. Иногда встречается длинностолбчатая волокнистая разновидность светлого голубоватого гипса, называемая селенитом.

Фосфаты представляют собой соли фосфорных кислот. В этот класс входит большое число минералов. Породообразующими из них являются апатит и фосфориты.

Апатит Са5(F,Сl) [РО4]3 – наиболее распространенный минерал этого класса.

Фосфориты – осадочные морские образования, близкие по составу к апатиту, содержащие примеси кварца, карбонатов, глауконита и глинистых частиц. Они обычно образуют радиально-лучистые и скрытокристаллические конкреции.

К классу силикатов относится наибольшее число минералов, входящих в состав земной коры. Эти минералы слагают большинство горных пород. Во всех силикатах каждый ион кремния Si4+ находится в соединении с четырьмя ионами кислорода (может быть изображен формулой [SiO4]4-). Основная структурная единица силикатов – кремнекислородный тетраэдр – группировка, состоящая из четырех больших ионов кислорода и одного иона кремния. Все минералы силикатов разделяются в зависимости от способов сочленения кремнекислородных тетраэдров на следующие группы: островные, кольцевые, цепочечные, ленточные, листовые и каркасные (рис. 12).

1) Островные силикаты. В структуре силикатов этой группы кремнекислородные тетраэдры не имеют общих вершин, т.е. общих ионов кислорода, и удерживаются в решетке ионами других элементов. К островным силикатам из широко распространенных породообразующих минералов относятся оливин и гранат.

Оливин (Fe,Mg) [SiO4] – железомагнезиальный, бедный кремнекислотой силикат он характерен для ультраосновных или основных изверженных пород.

Гранаты встречаются преимущественно в метаморфических и метаморфизованных породах реже в изверженных породах.

2) Кольцевые силикаты. Силикаты, структура которых образована кольцами из трех, четырех или шести кремнекислородных тетраэдров называются кольцевыми.

Представителем является берилл Ве2А13 [Si6O18] – полупрозрачный и прозрачный зеленый минерал, образующий шестигранные призматические кристаллы.

К этой же группе относится турмалин – сложный бороалюмо-силикат встречающийся главным образом в гранитных породах и пегматитовых телах, а также в сланцах на границе с магматическими породами.

3) Цепочечные силикаты. В структуре силикатов этой группы кремнекислородные тетраэдры соединены в неправильные цепочки. Цепочечные силикаты состоят из одинарных цепочек тетраэдров. В группу этих силикатов входят железомагнезиальные силикаты семейства пироксенов, среди которых различают моноклинныеи ромбические.

Представителем моноклинных пироксенов является авгит Са(Mg,Fe,Al)[(SiAl)2O6] – минерал сложного и непостоянного химического состава. В структуре авгита алюминий находится в центре кислородных тетраэдров, занимая место кремния. Для этого минерала характерны кристаллы зеленовато-черного цвета с восьмиугольным сечением и блестящими гранями. Среди ромбических пироксенов выделяются энстатит Mg2[Si2O6]6 и гиперстен (Fe, Mg)2[Si2О6].

Рис. 12 Типы соединения кремнекислородных тетраэдров:I – изолированный тетраэдр, II – группа из двух тетраэдров (сдвоенных), группы соединённых тетраэдров образующих: III – кольца, IV – цепочку, V – ленту, VI – слой (лист).

4) Ленточные силикаты. Наиболее распространенными представителями этих силикатов являются амфиболы, которые входят в состав магматических и метаморфических горных пород.

Наиболее широко развиты моноклинные амфиболы, главным образом роговая обманка. Роговая обманка имеет светло-темно-зеленый и буровато-черный цвет. От авгита она отличается волокнистостью и шелковистым блеском вытянутых столбчатых кристаллов.

5) Листовые (слоевые) силикаты. Если ленты тетраэдров соединяются в один непрерывный слой, то образуется структура листовых силикатов.

К листовым силикатам относятся тальк, серпентин и каолинит, а к листовым алюмосиликатам – слюды, хлориты и гидрослюды, из которых наиболее характерным является глауконит, образующийся в морских условиях.

Тальк Mg3(OH)2 [Si4О10] – магнезиальный листовой силикат. Плотная разновидность талька называется жировиком, а горная порода, состоящая из талька, — горшечным камнем, или талькитом.

Серпентин Mg6(OH)8 [Si4O10] отличается от талька только большим содержанием магния и меньшим – кремнезема. Горная порода, состоящая из серпентина, часто называется серпентинитом, или змеевиком – по зеленой пятнистой окраске («серпенс» — змея). Широко известна волокнистая разность серпентина – асбест.

Каолинит Al4(OH)8[Si4O10] формируется при химическом выветривании алюмосиликатов магматических пород на поверхности земли. Он входит в состав многих глин. Землистые рыхлые массы каолинита называются каолином.

Слюды – имеют важное породообразующее значение. Они входят в состав многих магматических и метаморфических горных пород.Общее количество слюд в породах земной коры – около 4%. Породообразующее значение имеют мусковит и биотит.

Мусковит KA12(OH,F) [A1SiOio] – бесцветная или слабо окрашенная желтоватая, зеленоватая прозрачная калиевая слюда.

Биотит K(Mg, Fe2+, Fe3+, A1)3(OH, F)2[AlSi3O10] – магнезиально-железистая слюда зеленовато — или коричневато-черного цвета.

Хлориты – водные алюмосиликаты магния и железа. Название этим минералам дано по своеобразному зеленому цвету («хлорос» — зеленый). Хлориты развиты в основном в метаморфических породах, в которых они формируются за счет магнезиально-железистых силикатов. Некоторые из хлоритов содержат до 38% железа и используются как железные руды.

Глауконит K(Fe3 +, Al, Fe2 +, Mg)2-3(OH)2[AlSi3O10].nH2Oотносится к группе гидрослюд. Он является смесью нескольких минералов. Глауконит образуется в неглубоких морских бассейнах и широко распространен в песках, глинах, опоках, известняках и других осадочных породах, где встречается в виде скрытокристаллических зернышек округлой формы.

6) Каркасные силикаты. В их решетке кремнеалюмокислородные тетраэдры соединены друг с другом всеми четырьмя вершинами, в результате чего образуется каркас. Каркасные силикаты делятся на две группы минералов: полевые шпаты и фельдшпатоиды.

По химическому составу среди полевых шпатов выделяются калиево-натриевые (щелочные) и известково-(кальциево)-натриевые, или плагиоклазы.

Из щелочных полевых шпатов важное значение имеет ортоклаз K[AlSi3O8] – минерал с желтовато-розовой и мясокрасной окраской, кристаллизующийся в моноклинной сингонии и образующий прямоугольные сколы по спайности в двух направлениях (от греч. «ортоклаз» — прямоколющийся). К этой же группе относится микроклин, аналогичный ортоклазу по химическому составу, но кристаллизующийся в триклинной сингонии.

Фельдшпатоиды по химическому составу сходны с полевыми шпатами, но беднее их кремнекислотой.

Нефелин (Na,К) [AlSiO4]. входит в состав бескварцевых щелочных магматических пород – нефелиновых сиенитов.