КБ 07: билеты 42–49 (глины, слюды, каркасные алюмосиликаты, бораты)

42. Глинистые минералы: структура, свойства, применение

Группы: кандиты (каолинит, галлуазит); смектиты (монтмориллонит, нонтронит).

Ряды превращений:

• ↑K → иллиты → иллит-смектиты → смектиты; иллит-гидромусковит (гидрослюды)

• ↑Mg²⁺ → вермикулит → вермикулит–смектит → смектиты

• хороший водообмен → смектиты → кандиты

• Глина = тонкодисперсная смесь слоистых силикатов/алюмосиликатов + кремнезём, гидроксиды Al/Fe/Mn, оксиды Fe/Mn, иногда карбонаты Mg/Fe/Ca; +вода → пластична

• В глинах часто также хлорит, серпентин, гидрослюды

Каолинит — Al4Si4O108: 2-слойный пакет; белый; спайность весьма совершенная; тв. 1; тонкодисперсные плотные агрегаты; гигроскопичен; генезис: выветривание полевых шпатов и слюд. М-ния: первичные (Al-Si разрушаются, глина на месте); вторичные — чище, без Fe (каолин). Отмучивание = перенос водой + осаждение в понижениях рельефа.

Монтмориллонит — структура: гидраргиллитовый слой Al(OH)3 между 2 тетраэдрическими Si-O-слоями; сильно набухает: решётка 9,6→28,4 Å (вода раздвигает пакеты в 3 раза); сухой — очистка нефтяного газа.

Обменные катионы (не входят в структуру, компенсируют −заряд решётки): монтмориллонит 60–100 мг-экв/100 г (Ca²⁺, K⁺, Na⁺); каолинит 3–15 мг-экв/100 г.

43. Слюды: общая характеристика

• Главные катионы K⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, Al³⁺; второстепенные Ca²⁺, Na⁺, Li⁺; все с (OH)⁻ (частично → F⁻)
• Структура: трёхслойные пакеты с −зарядом (Si⁴⁺→Al³⁺ в тетраэдрическом слое) → между пакетами K⁺
• Политипия; агрегаты листоватые/чешуйчатые; листочки гибкие, упругие
• Цвет бесцветный→зеленоватый, бурый→чёрный; спайность весьма совершенная; тв. 2,5; 3,7% земной коры
• Генезис: магматические породы, пегматиты, скарны, метаморфические породы

44. Каркасные алюмосиликаты

• Структура: непрерывный каркас Si-O-тетраэдров; (Al+Si):O = 1:2 [Si4O8]
• Катионы крупные: Ca²⁺, K⁺, Na⁺; Al без КЧ=6; Al/Si беспорядочно или упорядоченно; кристаллизационная вода — только у цеолитов
• Плотность низкая (крупные пустоты); вариации состава без затрагивания каркаса: Ca²⁺ = 2Na⁺, даже Ca²⁺ = 2Cs⁺ (невозможно при жёсткой фиксации катионов)
• Большинство — породообразующие магматических/метаморфических пород, пегматитов; реже гидротермальные жилы
• Гипергенез: гидратация → слюды → глинистые → монтмориллонит, каолинит

Представители: Na-Ca полевые шпаты (альбит, олигоклаз, лабрадор, анортит); K-полевые шпаты (ортоклаз, микроклин); фельдшпатиды (нефелин); цеолиты (натролит, стильбит).

45. Плагиоклазы

• Na-Ca полевые шпаты, ряд альбит→анортит; по %An: кислые 0–30, средние 30–50, основные 50–100; распространены кислые
• Общее: белые/серовато-белые; блеск стеклянный; спайность совершенная под 85°; тв. 6; полисинтетические двойники; иризация (олигоклаз — голубая, лабрадор — синяя)
• Генезис: магматический/метаморфический, пегматиты, скарны, грейзены; выветривание → смектиты или кандиты

46. Калиевые полевые шпаты

• K-члены серии K-Na; примеси Ca²⁺, Cs⁺, Rb⁺, Fe³⁺
• Непрерывный ряд альбит–ортоклаз только при высоких T (K⁺ ri=1,33 Å vs Na⁺ ri=0,98 Å → при низких T разрыв смесимости)
• При снижении T: частичное (ортоклаз)/полное (микроклин) упорядочение Al³⁺/Si⁴⁺ + распад тв. раствора → пертиты (вростки альбита в K-шпате)

Ортоклаз — K[AlSi3O8], моноклинная: «прямоколющийся» — совершенная спайность в 2 направлениях под прямым углом; кристаллы хорошей огранки, двойники, сплошные массы; белый/сероватый/желтоватый; излом ступенчато-неровный; блеск стеклянный; тв. 6–6,5; черта белая. Диагностика: внешне = микроклин; оптически — «микроклиновая решётка»; рентгенографически. Генезис: породообразующий кислых/щелочных пород и их пегматитов; крупнейшие скопления (с микроклином) — гранитные пегматиты.

47. Фельдшпатиды. Нефелин

• Каркасные алюмосиликаты Na⁺, K⁺: близки к полевым шпатам, но низкий SiO2, высокие щёлочи
• Структура внедрения: добавочные анионы в пустотах (Cl⁻, CO3²⁻, SO4²⁻, S²⁻…) + сопряжённые Na⁺, Ca²⁺; частично кристаллизационная вода (содалит, канкринит)
• Генезис: вместо полевых шпатов при дефиците SiO2 и избытке щелочей в магме; метасоматоз; региональный метаморфизм
• Постмагматические растворы → цеолиты, слюды, глинистые, гиббсит; гипергенез → каолинит, гиббсит

Нефелин — KNa3[AlSiO4]4, гексагональная: примеси Rb, Ga; кристаллы мелкие призматические; вкрапленники, сплошные крупнокристаллические массы; серый, грязно-зелёный, мясо-красный до бурого; блеск жирный; без спайности; излом неровный; тв. 5–6. Диагностика: жирный блеск, отсутствие спайности; никогда с кварцем!!! (Na[AlSiO4]+2SiO2=Na[AlSi3O8] → альбит); растворим в HCl → студневидный кремнезём. Гипергенез: → рыхлая белая корка (цеолиты + гидроксиды Al). Ассоциации: микроклин, эгирин, апатит, биотит, циркон, сфен, ильменит (щелочные породы, пегматиты).

48. Цеолиты

• Каркасные алюмосиликаты с объёмными сообщающимися полостями: Ca²⁺, Na⁺, K⁺, Sr²⁺, Ba²⁺ + H2O со свободой перемещения
• Дегидратация/регидратация без разрушения структуры (H2O выделяется постепенно с ↑T); ~40 видов, 1/3 широко распространена
• Изоморфизм: гетеровалентный Ca²⁺Al³⁺ = Na⁺Si⁴⁺ (часто), реже изовалентный Ca²⁺ = Sr²⁺
• Обезвоженные адсорбируют NH3, NO2, H2S, углеводороды, спирты, металлоорганические соединения (молекулярные сита)
• Бесцветные/белые; блеск стеклянный, реже перламутровый; тв. 3,5–5,5; часто отличные кристаллы (форма от структуры), агрегаты до микрокристаллических
• Гипергенез: → хлорит, монтмориллонит, иногда каолинитизация
• Генезис: гидротермальный (с кальцитом, доломитом, гидрослюдами, кварцем); миндалевидные пустоты базальтов
• Порядок: сначала бедные H2O/богатые SiO2 → потом богатые H2O/бедные SiO2

49. Силикаты и бораты vs прочие соли кислородных кислот

• Электростатическая валентность = заряд центрального атома на каждый окружающий O
• В солях кислородных кислот >1 → связь внутри аниона прочнее «катион–анион»
• Только [BO3]³⁻ и [SiO4]⁴⁻ имеют её = 1 → анионы конденсируются в сложные комплексные радикалы

Бораты: