17.3 Цепочечные и ленточные силикаты

К этому типу силикатов относятся две большие группы – пироксены и амфиболы (роговые обманки), играющие важную роль как главные породообразующие минералы в составе магматических и метаморфических пород.

Для таких силикатов характерно изоморфное замещение одних элементов другими.

Общая формула пироксенов R₂[Si₂O₆], где R=Mg, Fe, Ca, Al, Na, Li.

- Энстатит Mg₂[Si₂O₆] – ромбическая сингония. При нагревании:

1140^оС 1537^оС

энстатит  клиноэнстатит  форстерит Mg₂[S₂O₄] + кристобалит SiO₂

Применяется для производства энстатит-кордиеритового фарфора (огнеупорного материала с низким коэффициентом линейного расширения).

- Диопсид CaMg[Si₂O₆] – кристаллизуется в моноклинной сингонии; является породообразующим минералом основных и ультраосновных пород; искусственный минерал – образуется при изготовлении плавленых облицовочных камней.

- Сподумен LiAl[Si₂O₆] (щелочной пироксен) – кристаллизуется в моноклинной сингонии. Применение: важнейшая руда на литий; в составах эмалей, для производства технических ситаллов – это стеклокристаллических материалов, в которых может содержаться кристаллической фазы до 80%, при этом размер кристалликов составляет – 0,01-0,2 мкм; остальное – стеклофаза. Такие материалы используются при изготовлении жаростойких труб, электроизоляторов, радиокерамических деталей.

- Волластонит Ca₃[Si₃O₉] – дощатый шпат – используется в производстве тонкой керамики, а также для выработки минеральной шерсти звуко- и теплоизоляционных материалов.

Амфиболы – имеют в структуре обособленные пояса или ленты, представляющие собой сдвоенные цепочки. Радикал [Si₄O₁₁]^6- + дополнительные анионы OH^- (обязательно), Cl^-, F^-, O^2- .

- Роговая обманка (Ca,Na)(Mg,Fe)₄(Al,Fe)[AlSi₄O₁₁]₂(OH)₂ – сложный силикат непостоянного состава; весьма распространен в различных породах; свойственен плеохроизм.

В срезах кристаллов (под микроскопом) трещины спайности у пироксенов – под углом 90^о, у амфиболов – 124^о.

17.4 Слоистые силикаты

К таковым относятся:

- Тальк Mg₃[Si₄O₁₀](OH)₂ (стеатит, жировик, тальковый камень) – сингония моноклинная, твердость 1, плотность 2,8 г/см³, жирный на ощупь, светлоокрашенный, иногда с зеленоватым оттенком. Агрегаты чешуйчатые, весьма совершенная спайность; высокая огнеупорность (тальковый камень не плавится до 1300-1400^оС).

Применяется широко: в медицине, парфюмерной, бумажной, резиновой промышленности, сельском хозяйстве. В производстве керамических изделий – в составах магнезиальных масс (стеатитовых, талько-глинистых, кордиеритовых), может быть использован в производстве форстеритовых огнеупоров, а также как огнеупор в природном состоянии. Его распиливают на блоки правильной формы и точных размеров и используют, в частности, во вращающихся цементных печах.

Широко распространенный минерал на Украине.

- Серпентин Mg₆[Si₄O₁₀](OH)₈ (змеевик) – моноклинная сингония; напоминает окраску змеи – желто-зеленый, темно-зеленый цвета.

Применяется как облицовочный материал, высокоогнеупорное сырье (форстеритовые огнеупоры), а также как поделочный камень.

Широко распространенный минерал.

Разновидность серпентина хризотил-асбест (горный лен) – параллельные тонковолокнистые агрегаты белого цвета, шелковистые, перламутровые.

Свойства – огнестойкость, щелочестойкость, тепло-, электро- и звукоизоляционность, которые обуславливают его применение при изготовлении несгораемых тканей, в качестве наполнителя в асбестоцементных изделиях и др.

Слюды – это группа важных породообразующих минералов. Характерна совершенная спайность по третьему пинакоиду (001), благодаря чему слюды легко расщепляются на тонкие упругие листочки или чешуйки. Обусловлено это тем, что связь внутри кремнекислородных слоев намного прочнее, чем между слоями, где она осуществляется, в основном, катионами.

Если смотреть через тонкую пластинку слюды на свет, то иногда наблюдается шести и двенадцатилучевая звезда, что вызывается ориентированными включениями игл рутила.

- Мусковит KAl₂[AlSi₃O₁₀](OH)₂ – белая калийная слюда. Весьма совершенная спайность, белый цвет, диэлектрик, теплоизолятор, огнеупор. Сочетание указанных свойств обуславливает его применение в качестве диэлектрика; в виде порошка – как огнестойкая добавка для производства огнеупорных обоев, клеенки, смазочных материалов. Крупные пластины – вставляют в окна металлургических и химический печей.

- Биотит K(Fe,Mg)₃[AlSi₃O₁₀](OH,F)₂ - породообразующий минерал черного цвета; не диэлектрик.

- Флогопит KMg₃[AlSi₃O₁₀](OH,F)₂ бурого цвета с различными оттенками; применение – аналогично мусковиту.

Минералы глин

- Каолинит Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O или Al₂[Si₂O₅](OH)₄ – название получил по названию местности Каолин (Китай), где был обнаружен – моноклинная сингония; состоит из двухслойных пакетов: тетраэдрического [SiO₄]^4- и октаэдрического [AlO₆]^9- слоев, между которыми существует достаточно прочная водородная связь. Поэтому каолинит мало набухает и обладает невысокой пластичностью.

В природе образует тонкодисперсные плотные массы белого цвета с оттенками; твердость 1, плотность 2,6 г/см³; в сухом состоянии прилипает к языку; во влажном состоянии образует низкопластичную массу.

Происхождение экзогенное, за счет выветривания полевых шпатов, слюд и других алюмосиликатов.

Входит в состав глин, мергелей, глинистых сланцев. Породы (мономинеральные), состоящие из каолинита называются каолинами.

На Украине множество месторождений – Просяновское (Днепропетровская область), Глуховецкое (Винницкая область), Владимирское (Донецкая область) и др.

- Галлуазит Al₂O₃·2SiO₂·4H₂O

- Пирофиллит Al₂O₃·SiO₂·H₂O

- Монтмориллонит Al₂O₃·4SiO₂·H₂O·nH₂O или Al₂[Si₄O₁₀](OH)₂·nH₂O – состоит из трехслойных пакетов: двух тетраэдрических слоев [SiO₄]^4-, между которыми расположен октаэдрический слой [AlO₆]^9-. Связь между пакетами менее прочная и осуществляется через анион О^2-.

Межпакетное расстояние изменяется от 24 до 214 нм, поэтому монтмориллонит может поглощять большое количество воды в межпакетное пространство и сильно набухать (увеличиваясь в объеме до 20 раз), что предопределяет его высокую пластичность.

Монтмориллонит входит в состав бентонитовых глин – цвет белый, розовый, серый.

Образуется при выветривании туфов, пеплов, глин и глинистых пород.

Глины, каолины и глинистые породы широко используются в силикатных производствах: тонкой керамики (в составах масс фарфора, фаянса, облицовочной плитки, декоративно-художественных изделий); грубой строительной керамики (кирпича, канализационных труб); алюмосиликатных огнеупоров, шамота и т.д.

Каолин используется в бумажном производстве для придачи бумаге белизны, гладкости, прочности и впитываемости полиграфических красок; резиновой промышленности; парфюмерии – пудры, зубного порошка; в фильтрах для очистки воды. Монтмориллонит – для очистки жиров и масел, при окрашивании тканей, в нефтяной промышленности для очистки нефтепродуктов, для смягчения жестких вод (ввиду сильно выраженной способности к катионному обмену).