Физические свойства минералов

     Кроме того, к  слоистым силикатам (алюмосиликатам) особой структуры и состава относятся  палыгорскит, хризоколла, датолит, пренит и некоторые другие. Они резко  отличаются по составу и свойствам  от талька, слюд, глинистых минералов.

                        КРИСТАЛЛОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ  

     Различают листовые силикаты (алюмосиликаты) с  простыми и сложными сетками тетраэдров. Последние являются менее распространенными  минералами.  

     Слоистые  силикаты с простыми сетками тетраэдров. Остовом  их структуры являются сетки кремнекислородных тетраэдров . Они располагаются параллельно друг другу и чередуются с плоскими сетками другого состава, образуя пакеты слоев. Установлено два главных типа пакетов: а) двухслойный 1:1 несимметричный; б) трехслойный 2:1 симметричный .

     Несимметричный  пакет типа 1:1 состоит из одной  сетки (слоя, листа) тетраэдров с общей  формулой сетки (81205)2-(ОН)~ и одной  сетки октаэдров, заполненных атомами  магния или алюминия . Если расчет состава  такого пакета вести только на одно исходное кольцо тетраэдров , получим для серпентина формулу Mg3(Si2C>5)(OH)4 . Каждый пакет имеет нулевой суммарный заряд, он скреплен с соседними (верхним и нижним) пакетами слабо, лишь остаточными (вандерваальсовыми) связями. Пакеты несколько смещены (сдвинуты) относительно друг друга. В каждом пакете Mg и А1 занимают октаэдрические позиции, располагаясь между атомами О2- и (ОН)~. В серпентине три таких октаэдра, заполненных катионами (магнием) , в каолините их два, заполненных алюминием. Очень часто отмечают, что серпентин — триоктаэдрический слоистый силикат, а каолинит—двуоктаэдрический. Эти термины широко используются.  
 
 

       Схемы главных  типов структур  слоистых силикатов  и алюмосиликатов.  

     В симметричном трехслойном пакете типа 2:1 (см. рис. 184, б) имеется два слоя тетраэдров, обращенных друг к другу вершинами, между ними в октаэдрических пустотах располагается магний или алюминий. Так трактуются структуры талька и пирофиллина Суммарный заряд магний или алюминий. Так трактуются структуры талька и пирофиллина Суммарный заряд пакетов равен нулю. Со  

       Сопоставление  структур алюминиевых  слоистых  силикатов (Zoltai, Stout, 1989).

     Пакеты скреплены  остаточными связями. Тальк —  триоктаэдрический силикат, пирофиллит — двуоктаэдрический.

     В слоистых алюмосиликатах с простыми сетками установлен один тип пакетов — симметричный трехслойный (2:1). В нем чередуются (подобно тальку и серпентину) слой тетраэдров (Si205)2-(0Н)~, слой октаэдров с магнием или алюминием, слой тетраэдров (Si20s)2~ (ОН)-. Но в каждом таком пакете часть тетраэдров (однако не более половины) занята алюминием.

       Сопоставление  структур триок-таэдрических  и двуоктаэдрических, магниевых  и алюминиевых слоистых силикатов  и алюмосиликатов.

     За  счет избыточного  заряда пакетов  между ними в структуру входит слой катионов-компенсаторов

     Это могут быть К+, Са2+, комплексный катион. В первом случае получается структура  слюд (флогопита и мусковита), во втором — структура хрупких слюд, в третьем — хлоритов. Рассмотрим структуры слюд (обычных) и хлоритов. Хрупкие слюды очень редки, поэтому их структуры описывать не будем.  

     В слюдах роль катиона-компенсатора играет К+ (натриевые слюды редки). Из структуры  талька выводится структура флогопита, из пирофиллита — структура мусковита . Флогопит — это триоктаэдрическая слюда, мусковит — двуоктаэдрическая. Калий всюду имеет координационное число 12. Он плотно упакован между ионами кислорода, так как имеет равный с ним радиус (по В. М. Гольд-шмидту): 0,133 нм у К+, 0,132 нм у О2-; соотношение RK/Ra равно 1, что идеально отвечает координационному числу 12.

     Структуры и  формулы хлоритов выводятся  из талькового пакета, роль компенсатора играет слой комплексных катионов. Если взять однозарядный пакет (7) и  катион [Mg2Al(OH)6] + , то получается кли-нохлор Mg5Al(AlSi3Oio)(OH)8.

     Таковы  основные структурные типы слоистых силикатов и алюмосиликатов с простыми сетками  тетраэдров. Легко сопоставить структуры следующего ряда минералов : каолинит —- пирофиллит — мусковит— хлорит в них в октаэдри-ческих позициях размещается алюминий. Сравнение структур двуоктаэдрических и триоктаэдрических слоистых силикатов дают пары минералов

       серпентин — каолинит, тальк —  пирофиллит, флогопит — мусковит, первые являются триок-таэдрическими,  вторые — двуоктаэдричес-кими.

     Все слоистые силикаты и алюмосиликаты имеют свои структурные разновидности за счет разного смещения (сдвига) и разворота пакетов друг относительно друга, что легко осуществляется в природе из-за малых сил связей между пакетами. В итоге получаются минералы разных сингоний — моноклинной (чаще всего), гексагональной, ромбической, тригональной, триклинной. Такие структурные разновидности слоистых силикатов называют политипами. Некоторые из них устойчивы только при определенных давлениях и температурах и образуются только в определенной химической обстановке. Политипия, как видно, является частным случаем полиморфизма.

     Кроме минералов  с указанными выше типами слоистых структур имеются и более  редкие представители этого класса минералов. Например, в природе встречаются  минералы с волнообразно изгибающимися и завернутыми по спирали слоями (некоторые серпентины и др.). Совершенно особыми по составу и структуре являются так называемые смешанослойные силикаты: они сложены чередующимися пакетами монтмориллонита и слюды, монтмориллонита и талька, хлорита и слюды и т. п.

     Слоистые  силикаты со сложными сетками тетраэдров. Имеется  достаточно много редких и относительно редких минералов  специфического состава  со сложными сетками тетраэдров. Строение этих сеток разное. Наиболее просты структуры сепио-лита и палыгорскита. В них в тетраэдрических сетках тетраэдры периодически развернуты вершинами то "вверх", то "вниз" . Структура чароита более сложна и является промежуточной между слоистой и ленточной. В датолите половина тетраэдров занята не кремнием, а бором, они развернуты в разные стороны .