Краткая характеристика породообразующих минералов и компонентов сиаллитов




Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Краткая характеристика породообразующих минералов и компонентов сиаллитов

Краткая характеристика породообразующих минералов и компонентов сиаллитов

05.09.2017


Породы этого класса встречаются часто и составляют более 50% всех осадочных пород. По своему составу они разнообразны, включают разные типы силикатов и алюмосиликатов. Возможно, рассматриваемые породы рационально разделить на несколько классов.
Полевые шпаты представляют собой группу минералов — алюмосиликатов калия, натрия, кальция и бария. Наиболее распространены в осадочных породах калиевые полевые шпаты (микроклин и ортоклаз) и плагиоклазы (ряд альбит — анортит).

Калиевые полевые шпаты — K[AlSi3O8] — имеют триклинную (микроклин) и моноклинную (ортоклаз) фазы. Оптические свойства приведены в табл. V.1. Ортоклаз может содержать до 30% Na[AlSi3O8] и до 30% Ba[Al2Si2O8] (гиалофан), а также в небольших количествах Ca[Al2Si2O8] или Rb [AlSi3O8], что приводит к повышению показателей преломления, двупреломления и угла погасания. Различаются две фазы ортоклаза — низкотемпературная (адуляр) и высокотемпературная (санидин). В микроклине часто присутствуют микроскопические двойники по альбитовому и периклиновому законам и с клиновидной формой. Образует взаимные прорастания с альбитом (микроклин — пертит). Анортоклазом называется переходная разность между ортоклазом и альбитом с формулой (Na, К) [AlSi3O8]. Двойники в нем редки, отличается от ортоклаза и альбита оптическими свойствами (см. табл. V.1).
В осадках и осадочных породах калиевые полевые шпаты распространены в виде обломков, реже в аутигенных кристаллах и оторочках вокруг обломков. В последнем случае оптическая ориентировка обломка и каймы совпадает.
Плагиоклазы образуют изоморфный ряд от альбита (Na[AlSi3O8]) до анортита (Ca [AlSi2O8]). Все представители ряда кристаллизуются в триклинной сингонии. Часты двойники альбитового, карлсбадского, бавенского, манебахского и периклинового типов. Часто зональны. Свойства плагиоклазов приведены в табл. V.1.
Распространены в обломках, аутигенные формы сравнительно редки. Натровые и кальций-натровые представители в осадочных породах встречаются чаще, чем кальциевые.
Вулканическое стекло представляет собой своеобразный ингредиент осадочных пород. Состав непостоянен, зависит от химизма стекол (содержания SiO2). Показатель преломления тесно связан с химическим составом.

На оптическое свойство стекла влияет содержание воды. В случае, если в стекле 1% воды, то количество SiO2 уменьшается на 2%, что завышает показатель преломления.
Состав стекол сказывается па их окраске. Кислые стекла, обогащенные SiO2, обычно прозрачны, реже желтоватого, буроватого, голубоватого или зеленоватого оттенков. Часто это связано с налетом тонкой рудной пыли, включениями кристаллитов и микролитов. Стекло основного состава почти всегда окрашено в зеленые, темно-бурые, почти черные цвета. Для него характерны включения основных плагиоклазов, роговых обманок, пироксенов и рудных минералов.
Формы частиц кислого и среднего стекла разнообразны: рогульки, треугольники с выпуклыми сторонами, черенки, серпики, пластинки, вытянутые капли и др. Частицы основного состава имеют форму капель, часто вытянутых, с рваными нитевидными окончаниями, сфер, булав, гантелей, чечевиц, раковинок, табличек и угловатых обломков в виде сферических сегментов. Постседиментационные изменения меняют форму частиц стекла.
Глинистые минералы, согласно существующим представлениям, имеют слоистую структуру, в которой чередуются тетра-и октаэдрические сетки. Тетраэдрическая сетка сложена кремне- и алюмокислородными тетраэдрами, являясь двумерной. Октаэдрическая представляет собой сетку, в которой индивидуальные октаэдры связываются друг с другом поделенными октаэдрическими ребрами. Октаэдрические позиции заселены в основном катионами алюминия, магния, железа. Наименьшая структурная единица октаэдрической сетки содержит три октаэдра. Если в ней заселены только два октаэдра, а третий вакантен, то такая сетка называется диоктаэдрической. В случае, когда заняты все три позиции, сетка является триоктаэдрической. Сочетание одной тетраэдрической и одной октаэдрической сеток (слой 1:1) реализуется в структуре минералов группы каолинита — серпентина. Сочетание двух тетраэдрических и одной октаэдрической сеток (слой 2:1) имеет место в структурах минералов групп талька — пирофиллита, слюд, хлоритов, смектитов, вермикулита. Между слоями 1:1 и 2:1 располагаются катионы калия, натрия, кальция, магния, а также слои молекул воды. Заполнение межслоевого пространства контролируется структурным мотивом и отношением зарядов в тетра- и октаэдрических сетках. Избыток слоевого заряда компенсируется межслоевым материалом, включающим отдельный катион, гидратированный катион, гидроксильную октаэдрическую группу или гидроксильную октаэдрическую сетку. Сочетание слоя и межслоя составляет структурную ячейку.
Для глинистых минералов характерен как изо-, так и гетеровалентный изоморфизм. Замещение в каждой сетке контролируется структурным типом соединения, свойствами изоморфно-замещаемых элементов, степенью упорядоченности и замещения в соседних сетках. Различия в последовательности чередования элементарных слоев приводят к образованию структурных модификаций минералов — политипов. В природе реализуется небольшое число политипных модификаций из теоретически рассчитанных, что объясняется отклонением реальных структур минералов от идеальных моделей.
Сходство структурных мотивов и размеров элементов и широкие вариации химического состава допускают изоморфные замещения в пределах минеральных групп и между ними, а также обусловливают существование смешанослойных образований между минеральными видами, примерами которых могут служить иллит (гидрослюда)- и хлорит-смектиты, смектит-вермикулиты и др.
Слоистые силикаты классифицируются на основе типа слоев, слоевого заряда, типа межслоя. Подгруппы выделяются по заселению октаэдрического слоя (ди- и триоктаэдрического), химическому составу и последовательности чередования слоев и межслоя. Таким образом, различаются группы каолинита — серпентина, смектитов, вермикулита, слюд, хлоритов, палыгорскита — сепиолита, талька — пирофиллита.
Каолинитовые минералы объединяют все диоктаэдрические 1:1 слоистые силикаты и характеризуются слоем, имеющим высоту 7,2 А. Структурная формула минералов Al2(OH)4 [Si2O5], параметры элементарной ячейки: а = 5,14, b = 8,93, с = 7,37 А; а = 104,5, в = 91°. Химический состав слоев постоянен, слоевой заряд q = 0. Различия в сочленении 1:1 слоев приводят к формированию политипов. Для минералов ряда каолинита они имеют собственные названия: каолинит однослойный триклинный, двуслойные моноклинные — диккит 2M1, накрит и галлуазит 2M2. Галлуазит отличается от других минералов подгруппы присутствием в межслоевых промежутках молекул воды. Параметры его элементарной решетки: а = 5,14, b = 8,90, с = 14,7 А; а = 96°.
Оптические свойства каолинита следующие. Двуосный, оптически отрицательный. (—)2V = 20—50°, aNp = 87°30', aNm = 1—3°30', Ng//b; Ng = 1,560-1,570, Nm = 1,559—1,569, Np = 1,553-1,565, Ng—Np = 0,006—0,007. Удлинение положительное.
Распространен в землистых, чешуйчатых агрегатах, иногда образует черве-, розетковидные срастания.
Галлуазит отличается более низкими показателями преломления (N = 1,47—1,53) и величиной двупреломления (0,002). Распространен в землистых, рыхлых массах.
В группе талька-пирофиллита объединены наиболее простые формы 2:1 слоистых силикатов. Тальк относится к триоктаэдрической разновидности. Его формула Mg3(OH)2Si4O10; параметры элементарной ячейки: а = 5,293, b = 9,179, с = 9,496 А; а = 90,57, в = 98,91, у = 90,03 А. Пирофиллиту соответствует формула Al2(OH)2Si4O10; параметры элементарной ячейки для однослойной триклинной разности: а = 5,161, b = 8,958, с = 9,351 А; а = 91,03°, в = 100,37°, у = 89,75 А и для двуслойной моноклинной модификации: а = 5,172, b = 8,958, с — 18,67 А, в = 100°. Для талька возможно небольшое замещение магния алюминием и никелем, для пирофиллита — кремния алюминием в тетраэдрических сетках.
Оптические свойства талька следующие. Двуосный, оптически отрицательный. (—) 2V — 0—30°, r > v; Ng = 1,575—1,590, Np = 1,538—1,545, Ng — Np = 0,030—0,050. В осадочных породах встречается вместе с кремнистыми минералами.
Пирофиллит — Al2[Si4O10](OH)3 — двуосный, оптически отрицательный. (—)2V = 53—60°; Np перпендикулярна базальной спайности, a Ng — удлинению листочков, r > v слабая; Ng = 1,600, Nm = 1,588, Np = 1,552, Ng—Np = 0,048. Обычно бесцветен, слабо окрашен. Участвует в строении глин, аргиллитов, глинистых сланцев.
Наиболее распространены диоктаэдрические смектиты монтмориллонит и нонтронит. Выделяется бейделлит, отличающийся от монтмориллонита замещением кремния на алюминий в тетраэдрах (3:2). Триокта-эдрические смектиты (сапонит, гекторит) не являются породообразующими минералами.
Слоевой заряд смектитов колеблется от 0,2 до 0,6 ф. е. Параметры решетки изменяются в зависимости от состава в широких пределах: a = 5,15-5,32, b = 8,95-9,28, с = 10,3-17,6 А, (3 = 98-100°. Слои 2:1 в структуре смектитов характеризуются катионными замещениями как в октаэдрах, так и в тетраэдрах. В октаэдрических позициях происходит замена Mg на Fe2+, Al на Fe3+, Fe3+ и O2- на Fe2+ и (ОН)-. Замещение трехвалентных алюминия и железа на двухвалентные магний и железо в октаэдрах, а также кремния на алюминий в тетраэдрах приводит к избыточному отрицательному заряду слоев, который компенсируется межслоевыми катионами, обычно натрием, кальцием и магнием.
Монтмориллонит двуосный, оптически отрицательный. (—)2F = 7—20°; Ng = 1,516-1,527, Nm = 1,516—1,526, Np = 1,493—1,503, Ng—Np = 0,023—0,024. Удлинение положительное, погасание близко к прямому. У нонтронита в шлифе отчетливая зеленая окраска, более высокие показатели преломления (до 1,610) и двупреломления (до 0,04).
Распространены в виде уплотнения масс, разбухающих в воде, псевдоморфоз, сгустков и волокнистых агрегатов.
Общая формула вермикулита — Mg3(Si3Al)O10(OH)2*Mg0,5(H2O)4-6. Параметры элементарной ячейки: а = 5,35, b = 9,25, с = 14,45 А, P — = 97,12°. Слоевой заряд равен 0,6—0,9 ф. е. С ним связано свойство вермикулита регидратироваться после нагревания, а также вхождение одного слоя глицерина в межслоевое пространство при насыщении его магниевых форм.
Большинство вермикулитов являются триоктаэдрическими и образуются при изменении слюд и хлоритов с той же структурой. В структуре вермикулита тетраэдрические сетки 2:1 искажены за счет разворота индивидуальных тетраэдров. Обменные катионы магния лежат в плоскости между соседними 2:1 слоями и отделены от них слоем молекул воды. Сформированная таким образом октаэдрическая сетка межслоя схожа с межслоевой сеткой хлоритов и отличается тем, что в вермикулите заполнена лишь 1/9 катионных позиций и 2/3 анионных. Для вермикулитов определен только политип 1а, хотя теоретически возможны все, рассчитанные для хлоритов. Межслоевой магний чаще всего замещается кальцием и натрием. В октаэдрических позициях, кроме магния, обычно содержатся алюминий, трехвалентное железо, небольшие примеси двухвалентного железа и титана. Гидроксильные группы частично замещаются фтором и кислородом.
Двуосный, оптически отрицательный. (—)2V = 0—8°; r < v; Ng = = 1,545—1,583, Np = 1,525—1,564, Ng—Np = 0,02—0,03. Удлинение положительное, погасание почти прямое. Плеохроизм слабый: по Np — почти бесцветный, по Nm и Ng — бледно-зеленовато-желтый до светло-коричневого. Распространен в чешуйчатых и пластинчатых агрегатах.
В группу слюд входят иллит (гидрослюда) и глауконит, структура которых представляет собой чередование отрицательно заряженных 2:1 слоев, между которыми находятся крупные межслоевые одновалентные катионы. Слоевой заряд слюд равен 1 на ф. е. Его увеличение связано с замещением кремния на трехвалентные катионы (Al,Fe, Cr) в тетраэдрах и октаэдрических катионов R2+ и R3+ на катионы меньшей валентности R+ или R2+ соответственно, а также вакантными октаэдрическими позициями.
Как правило, для октаэдрических сеток характерен избыточный положительный заряд, для тетраэдрических — отрицательный. Для группы слюд типичны изоморфные замещения в октаэдрах. В межслоевых позициях К замещается Na, реже Bb, Cs, Ca. В общем виде химическая формула слюд может быть представлена как X2Y4-6Z8O20(OH, F)4, где X — состав катионов межслоевого промежутка (К, Na, Ca и др.), Y — октаэдрической сетки (Al, Mg, Fe), Z — катионов тетраэдрической сетки (Si, Al). Представителями триоктаэдрической подгруппы являются биотит и флогопит, а диоктаэдрической — мусковит и иллит (гидрослюда). Последний отличается повышенным содержанием Si, Mg, H2O, пониженным количеством межслоевого калия. Важная структурная характеристика слюд — политипия. Для триоктаэдрических слюд в природе наиболее распространен однослойный моноклинный политип 1М, для диоктаэдрических — двуслойный моноклинный политип 2М1, однослойный моноклинный 1М, разупорядоченный Md.
Замещения в анионном каркасе слюд О2- <—> 20Н-, F — ОН, Cl —ОН—важная характеристика их устойчивости. Ион гидроксила ориентирован по-разному в структурах диоктаэдрических и триоктаэдрических слюд, что приводит к ослаблению связей К—О в триоктаэдрических слюдах и объясняет их низкую термическую стабильность и сопротивляемость химическому воздействию.
Оптические свойства гидрослюды непостоянны, что связано с изменчивостью химического состава. Этот минерал двуосен, оптически отрицательный. (—)2F, как правило, меньше 10°; Ng = 1,57—1,61, Nm = 1,57—1,61, Np = 1,54—1,57, Ng—Np = 0,038. Распространен в виде землистых, чешуйчатых, сцементированных агрегатов в продуктах выветривания, осадках и осадочных породах.
Кристаллографическую формулу минералов группы глауконита можно записать в виде Кx-y (R3+2-y/R2+y)2Six-yAlxO10(OH)2, где х+у обычно 0,6—0,9 ф. е., х — 0,2—1,0 ф. е. Al (или Fe3+), но чаще всего встречаются значения 0,3—0,5. Содержание R2+ варьирует в пределах 0,2—0,7 ф. е. Наблюдаются значительные масштабы изменения содержания Fe3+ и Al в октаэдрах. По доминирующему содержанию октаэдрических катионов выделяются разновидности: сколит (AlIV до 1,19 ф. е.), глауконит (Fe3+ до 1,1) и булайинит с высоким содержанием магния и двухвалентного железа. Параметр b элементарной решетки этих минералов меняется от 9,03 до 9,11 А с увеличением содержания катионов Fe3+ и Fe2+ в октаэдрах.
Сумма октаэдрических катионов в глауконитах может отклоняться от строго диоктаэдрической, возрастая с увеличением двухвалентных катионов калия и уменьшаясь с ростом кремния; состав анионного каркаса также может не соответствовать идеальному. Имеются как гидроксил-дефицитные, так и гидроксил-избыточные структуры.
Оптические свойства глауконита варьируют в широких пределах. Двуосный, оптически отрицательный. (—)2V = 0—30° (глауконит) или 35-85 (сколит); Ng = 1,586—1,660, Np = 1,545—1,630, Ng—Np = 0,025—0,30. Удлинение положительное от светло-желто-зеленого (Np) до ярко-желто-зеленого (Nm). Распространен в микроагрегативных сростках, червевидных, пластинчатых агрегатах, замещает растительные остатки, выполняет раковины и другие скелетные остатки, иногда обломочные зерна.
Общая формула хлоритов (R2+6-y-zR3+y z)(Si4-xR3+x)O10(OH)8, где x варьирует от 0,5 до 2,0, у — 0,8—2,0, z достигает 0,5. Параметры ячейки: а ~ 5,3, b ~ 9,2, с sin в ~ n*14,2 А; в = 90 или 97°. В структуре хлоритов объединяются отрицательно заряженные 2:1 слои и положительно заряженные межслоевые сетки. Тетраэдрические замещения ограничиваются Si Al, реже Fe. Основными катионами в октаэдрической сетке являются Mg, Fe2+, Al и Fe3+. С. Бейли и Б. Браун теоретически показали, что для однослойных регулярных хлоритов возможны 12 политипов, которые различаются типом межслоевой сетки (I или II), расположением межслоевой сетки относительно 2:1 слоя (а или b), шестью вариантами повторения 2:1 слоя с сочленяющимся с ним определенным образом межслоем.
Большинство природных хлоритов по сочетанию межслоя и 2:1 слоя, а также по заселению октаэдрической позиции относится к структурному типу 116, являющемуся, вероятно, наиболее стабильным. Iа и Ib структуры, по-видимому, кристаллизуются при более низких температурах и относятся к метастабильным формам. Четкой связи между составом и структурными типами хлоритов не установлено.
По оптическим свойствам и химизму среди хлоритов выделяются типы, среди которых в осадочных породах наиболее часто встречаются шамозит, тюрингит и клинохлор — пеннин. Шамозит — (Fe2+, Fe3+)6x(OH)8[AlxSi2-xO5]2, где 0,6 > х > 0,25. Моноклинный, двуосный, оптически отрицательный. (—)2F небольшой, до 0°; Ng = 1,632—1,660, Np = 1,627—1,654, Ng—Np = 0,005—0,006. Удлинение положительное, погасание почти прямое. Плеохроизм по Ng — бледно-зеленый, по Np — желтоватый, почти бесцветный. Аномальная интерференционная окраска. Распространен в землистых, чешуйчатых агрегатах, слагает оолиты.
Тюрингит — (Fe2+, Fe3+, Al, Mg)6(ОH)8[AlKSi2-xO6]2, где 1 > х > 0,6 — моноклинный, двуосный, оптически отрицательный. (—)2F = 0-30°; Ng = 1,64—1,685, Np = 1,63—1,670, Ng—Np = 0,010 -0,015. Удлинение положительное, погасание почти прямое. Плеохроизм по Ng — темно-зеленый, по Nm — темно-зеленый, по Np — почти бесцветный. Схема абсорбции Np < Nm < Ng. Известен в землистых, сцементированных чешуйчатых агрегатах, оолитах.
Клинохлор — пеннин — (Mg, Al)6(OH)8[AlxSi2_xO5]2, где 0,6 > х > 0,25 — моноклинный, двуосный, оптически положительный, иногда отрицательный (пеннин). (±)2F = 0—20°; rv(—); Ng = = 1,576-1,597, Nm = 1,571—1,582, Np = 1,571-1,582, Ng - Np = = 0,001—0,014. Удлинение отрицательное, погасание прямое или почти прямое. Светло-зеленый, слабый плеохроизм. Распространен в чешуйках, пластинках, микрозернистых агрегатах.
Структуры палыгорскита и сепиолита подобны. Сетки кремнекислородных тетраэдров связываются ленточными фрагментами гиббситовых (бруситовых) сеток так, что параллельно им возникают каналы, в которых находятся кристаллизационные и цеолитовые молекулы H2O. В сепиолите ленты образованы из трех пироксеновых цепочек, в палыгорските — из двух. Структурные вариации в палыгорските и сепиолите связаны с изоморфизмом и способом наложения 2:1 лент. Mg, Al и замещающие их Fe2+ и Fe3+ входят в октаэдрические сетки 2:1 слоев, Ca, К, Na — в каналы каркаса. В зависимости от взаимного расположения смежных тетраэдрических сеток выведено по 16 структурных разновидностей палыгорскита и сепиолита ромбической, моноклинной и триклинной сингоний. Природный палыгорскит чаще моноклинный, сепиолит—ромбический. Допускается существование смешанорядных минералов.
Палыгорскит — {Al2xMg5_3x-y(H2O)4(OH)2 [Si8O20]}*Cay(H2O)4 — имеет параметры: а = 5,21, b = 17,9, с = 12,7 А, в = 90°, 97 или 107°. Палыгорскит по составу более алюминиевый, чем сепиолит. Отношение Mg:Al варьирует от 3:1 до 1:3. Установлены Са-палыгорскит с содержанием кальция 8,3%, феррипалыгорскит, в котором Al частично замещен Fe3+ (до 6% Fe2O3), ферропалыгорскит, в котором Mg замещается Fe2+ (до 4% FeO). Двуосный, оптически отрицательный. (—)2F небольшой до среднего: Ng = 1,527—1,550, Np = 1,512—1,530, Ng—Np = 0,006—0,020. Удлинение положительное, погасание прямое. Распространен в спутанно-волокнистых неясно пластинчатых агрегатах.
Сепиолит — (Mg8_3xFe2x(H2O)4(OH)4[Si12O30]}*(H2O)8 имеет параметры: а = 5,28, b = 26,95, с = 13,27 А; в = 90°. Замещение Si на Al невелико (0,2—1,3 ф. е.). Общее число катионов от 7 до 8. Mg в сепиолите может замещаться Ni2+ (до 7,6% NiO), Fe2+ (до 2% FeO), Fe3+ (до 9% Fe2O3). Двуосный, оптически отрицательный. (—)2F = 0—78°; Ng = 1,525—1,529, Np = 1,515—1,520, Ng—Np = 0,008—0,022. Оптически аморфный сепиолит имеет N = 1,505—1,517. Удлинение положительное, погасание прямое. Распространен в землистых, спутанно-волокнистых агрегатах.
Гранаты составляют группу сложных силикатов кубической сингонии. В осадочных породах встречаются как породообразующие пироп, альмандин и гроссуляр.
Оптические свойства некоторых гранатов таковы:

Существуют изоморфные ряды: пироп — альмандин, альмандин — спессартин, гроссуляр — андрадит со свойствами, промежуточными между конечными членами.
В осадочных породах встречаются в виде редких, хорошо ограненных кристаллов, чаще в обломках, плохо или хорошо окатанных. При выветривании и при ностседиментационных процессах замещаются глинистыми минералами или испытывают растворение с образованием ступенчатых «черепитчатых» поверхностей.
Циркон — Zr[SiО4] — содержит небольшие количества Fe2O3, ThO2, V2O3, HfO2, U2O3, H2O и др. Тетрагональный, одноосный, оптически положительный.
Оптические свойства разновидностей циркона следующие:

В шлифах циркон бесцветен, в иммерсионных препаратах розовый, буроватый, бесцветный. В окрашенных разностях плеохроизм. Часто зонален. Включения радиоактивных элементов создают зоны аномальной окраски.
Встречается в короткостолбчатых, вытянутых кристаллах, зернах с округленными краями, обломках. Двойники редки. Малакон может образовывать сферолиты.
Хлоритоид — FeAl(ОН)2[SiAlO5] — часто содержит Fe+ и Al, которые могут замещаться Mg и Mn. При высоких содержаниях магния выделяется разность под названием сисмондин. Моноклинный или триклинный, двуосный, оптически положительный или отрицательный. (+)2F = 36, — 68°, до 125°, ясная горизонтальная дисперсия; r > v сильная; Ng = 1,723—1,740, Nm = 1,719—1,734, Np = 1,713—1,730, Ng—Np = 0,006—0,022. Величины показателей преломления, двупреломления и окраска варьируют в зависимости от состава.
Плеохроизм хлоритоидов таков:

Часты включения графита, кварца, магнетита, ильменита, рутила, турмалина и др. Распространен в осадочно-метаморфических сланцах в виде тонких пластинок, листоватых и чешуйчатых агрегатов. Нередко зерна хлоритоида располагаются перпендикулярно сланцеватости.
По оптическим свойствам к хлоритоиду близок оттрелит состава (Mn,Fe)2Al3(OH)2Si5Al3O2(P). Он отличается триклинной сингонией: cNg = 12° (до 25°±), Nm = 1,730 и Ng—Np = 0,01±. Встречается вместе с хлоритоидом в сланцах.
Обломки пород составляют заметную часть кластоморфного материала. Они могут быть разделены по составу на аллитные, кремнистые, сиаллитные, железоокисные, карбонатные и др. Обломки осадочных пород по составу и структуре отвечают петротипам, описанным в соответствующих главах. Ниже приведена характеристика сиаллитных магматических и метаморфических пород (эффузивы и сланцы).
Обломки эффузивов представлены пепловыми частицами и компонентами основной массы самих пород. Частицы пепла обычно имеют округлые, груше- и каплевидные, веретенообразные и неправильные формы, удлиненные, с зазубренными краями. По составу они отвечают базальтам, андезитам, липаритам, трахитам, фонолитам или их палеотипным аналогам. Как правило, литокластический материал преобладает в более грубых по гранулометрии кластоморфных породах.
Частицы основной массы эффузивов непирокластического генезиса обычно окатаны и несут следы химического перерождения, предшествовавшего транспортировке частиц. Известны случаи выделения сапролитовых обломков, выветрелых частиц основной массы эффузивов, в которых первичный субстрат полностью замещен агрегатом глинистого вещества, но сохранилась реликтовая структура эффузива.
Обломки сланцев (филлитовых, хлоритовых, слюдяных и др.) характеризуются уплощенной формой частиц, четкой сланцеватой текстурой, обычно ясными следами механической обработки.
Цеолиты относятся к обширной группе минералов, представляющих собой водные алюмосиликаты Ca, Na, К и реже Mg, Ba, Sr с трехмерной каркасной структурой, сложенной кремнекислородными тетраэдрами и содержащей взаимосообщающиеся внутрикристаллические полости-пустоты, объем которых может достигать 50%. Размер канальцев, соединяющих между собой пустоты и выходы во внешнее пространство, у различных цеолитов разный, он колеблется от 0,26 до 0,80 мм. Пористые ячейки цеолитов характеризуются отрицательным зарядом, компенсирующимся сравнительно крупными катионами щелочных и щелочно-земельных металлов и молекулами воды. Эти катионы могут переходить из цеолитов в раствор, уступая место эквивалентному количеству положительных ионов другого состава. Катионы в окружающем растворе способны вытеснять катионы, располагающиеся во внутри-кристаллических полостях. При этом кристаллическая решетка цеолитов не меняется. Молекулы воды, заполняющие каркасные полости, с повышением температуры становятся более подвижными, а при температуре 150—250° происходит дегидратация и вода покидает полости цеолитов. Именно это свойство цеолитов определяет возможности практического их использования в качестве пермутитов, адсорбентов, молекулярных сит и катализаторов.
Важной характеристикой, контролирующей адсорбционные и ионообменные свойства, термическую и химическую устойчивость цеолитов, является относительное содержание Si и Al в кристаллической решетке. По этому показателю все цеолиты могут быть разделены на высококремнистые Si : Al > 3 (феррьерит, морденит, клиноптилолит, гейландит, дачиардит), промежуточные Si : Al = 2—3 (эрионит, филлипсит, полингит, фожазит, шабазит, гмелинит, левинит, анальцим, гармотом) и высокоалюминиевые Si : Al < 2 (ломонтит, томсонит, натролит, сколецит, мезолит, гониардит, жисмондин, эдингтонит).
Известно более 40 минеральных видов цеолитов, из которых широко распространены около десяти. В составе цеолитовых пород участвуют морденит, гейландит, клиноптилолит, филлипсит, анальцим и ломонтит. Общая минералогическая характеристика их приводится по А.Г. Бетехтину, В.Е. Tpeгepy, А. А. Годовикову.
Морденит — (Ca,Na2,K2)[AlSi6O12]2*7Н2О — по составу катионов варьирует в широких пределах. Моноклинный, двуосный, положительный. (+)2V большой. Np//C. Спайность совершенная по (100) и хорошая по (010); Ng = 1,473—1,483, Nm = 1,477, Np = 1,471—1,478, Ng—Np = 0,002—0,005. В HCl не растворяется. При нагревании плавится в прозрачное стекло. Бесцветный, желтоватый, розоватый. Кристаллы призматические, ватообразные агрегаты. Встречается в пустотах базальтов, шаровых лав, в осадочных и вулканогенно-осадочных породах, обогащенных гидратами кремнезема, вулканическим стеклом. Входное окно в свободное внутрикристаллическое пространство морденита по классификации Н.Ф. Челищева среднепористое (0,39 нм). Из среднепористого морденита путем специальной обработки можно получить широкопористый (0,62 нм), который используется в качестве молекулярных сит.
Гейландит — (Ca,Na2,K2)[AlSi3O8]*5Н2O — имеет вариации в составе. Часть Ca может замещаться Na. Моноклинный, двуосный, положительный. Спайность совершанная по (010). (+)2У = 34°; r > v; Ng = 1,501-1,505, Nm = 1,497—1,500, Np = 1,496—1,499, Ng—Np = 0,005—0,006. Под действием HCl минерал дает студневидный осадок гидрата кремнезема. Бесцветный, белый или окрашенный в серые, желтоватые, бурые и красные тона. Блеск перламутровый. Псевдоромбический, кристаллы часто таблитчатые или квадратного облика, тонкие пластинки, листоватые, субпараллельные агрегаты. Встречается в пустотах базальтов, в измененных туфах, образует стратиграфически выдержанные на больших площадях толщи. Относится к узкопористым (0,26 мм) и средней плотности цеолитам.
Клиноптилолит — высококремнистый цеолит (Si/Al = 1:5/4), по кристаллическому строению близкий к гейландиту, часто рассматривается как разновидность последнего. Отличается большой ролью Na и К, характеризуется средней плотностью и диаметром входных окон 0,35 нм. Клиноптилолит и гейландит наиболее резко различаются термической устойчивостью, которая для клиноптилолита на воздухе составляет 700°, а для гейландита — 215°. Клиноптилолит является одним из наиболее распространенных цеолитов. Он широко используется в промышленности и сельском хозяйстве. Средний показатель преломления клиноптилолитов из осадочных пород варьирует в пределах 1,471—1,483.
Филлипсит — KCa[AI3Si5O10]*~7Н2O — моноклинный, двуосный, оптически положительный. (+)2V = 80° и больше. Ясная спайность по (010) и (100). Показатели преломления изменяются от высококремнистых до низкокремнистых в следующих пределах: Ng = 1,486—1,514, Nm = 1,484-1,509, Np = 1,483—1,504, Ng—Np = 0,003—0,010. Бесцветный или слабо окрашен в сероватый, желтоватый или красноватый цвет. В шлифе бесцветный. Встречается в магматических породах в виде друз, обычен в красной глубоководной глине, в осадках некоторых горячих источников, в осадочных и вулканогенно-осадочных толщах. Твердость 4,0—5,0, удельный вес 2,17. Филлипсит относится к узкопористым (0,26 нм) цеолитам, пока не имеющим практического значения. С HCl дает студневидный осадок. При нагревании крошится и плавится в белую эмаль.
Анальцим — Na[AlSi2O6]*H2O — часто содержит избыток кремнезема и воды, иногда отличается присутствием калия и кальция. Кубический. Отмечается нечетко выраженная спайность по (211), (100). Крупные кристаллы большей частью изотропны, а в друзах и сплошной массе часто обнаруживается аномальное слабое (0,001) двупреломление, обычно в отдельных участках и при сложных двойникованиях. N = 1,479—1,489. Крупные кристаллы слабо анизотропны. Ng = 1,486, Np = 1,487, Ng—Np = 0,001. При воздействии HCl анальцим желатинизирует, а при нагревании мутнеет. Бесцветный, белый, сероватый, зеленоватый, иногда в крупных кристаллах мясокрасный. Характерные формы его — тетрагон-триоктаэдр и комбинации с кубом. По происхождению анальцим гидротермальный, ассоциирующий с другими цеолитами, кальцитом, пренитом и хлоритом в миндалинах и прожилках основных излившихся пород, иногда встречается как магматический минерал в анальцимовом базальте. Наибольшие скопления анальцимов отмечаются в вулканогенно-осадочных толщах, где он слагает сплошную массу, состоящую из неправильных зерен, образует псевдоморфозы по основным и средним эффузивам, стеклам, шлакам и плагиоклазам, цементирует обломки минералов и пород, образует кристаллы в пустотах и друзах. По размерам входа и объему свободного внутрикристаллического пространства анальцим относится к узкопористым (0,26 нм) и плотным (< 30%) цеолитам.
Ломонтит — Ca[AlSi2О6]2*4H2О — содержит Na и Si, которые могут замещаться Ca и Al; количество Н2O в нем варьирует. Моноклинный, двуосный, оптически отрицательный. Спайность по (010) и (110) совершенная. Двойники по (100). Ng = 1,514—1,525, Nm = 1,512—1,524, Np = 1,502—1,513, Ng—Np = 0,012—0,012. Цвет белый, желтоватый, сероватый, бесцветный. Встречается в виде столбчатых, стебельчатых и мелких идиоморфных кристаллов в миндалинах основных и средних эффузивов, а также в измененных туфах. В песчаниках, алевролитах и кристаллокластических туфах (преимущественно аркозового состава) ломонтит отмечается в виде неправильных зерен и образует пойкилитовый цемент, замещает обломки плагиоклаза, слагает гидротермальные жилы, встречается в виде радиально-лучистых микроконкреций в аргиллитах. Ломонтит является узкопористым (0,26 нм) средней плотности (30—40%) цеолитом. При воздействии HCl дает студневидный осадок. При потере более 1/8 части воды рассыпается в белый порошок. Сплавляется спокойно или слабо, превращаясь в фарфоровидное стекло.