Происхождение и свойства минералов группы пироксены

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Целью данной курсовой работы является, изучить происхождение и свойства минералов группы пироксены. Рассмотреть метаморфические процессы. Задачи поставленные при написании работы заключались в следующем научиться отличать группу пироксенов от других групп минералов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 ГРУППА ПИРОКСЕНЫ

 

С греческого “пир” — огонь, “ксенос” — чуждый. Пироксены — обширная группа  цепочечных силикатов. Многие пироксены — породообразующие минералы.

Пироксены длительное время не признавались первичной составной частью изверженных пород. Но это в целом не соответствует действительности. Пироксены кристаллизуются главным образом из магматического расплава и в противоположность амфиболам имеют простой химический состав. У обеих этих групп минералов много общего. Пироксены образуются в качестве первичных минералов из расплавов основного состава, весьма распространены в породах габбровой группы и в базальтах, реже встречаются в метаморфических породах, скарнах и в близких им типах пород. В химический состав пироксенов входят окислы магния, железа, кальция, реже натрия и алюминия, а также кремнекислота. В противоположность этому амфиболы обычно обогащены алюминием. В их химическом составе всегда присутствуют группы [ОН], никогда не появляющиеся в составе пироксенов.

Пироксены однозначно отличаются oт амфиболов по углу между трещинами спайности, ориентированными перпендикулярно базальной плоскости. Спайный угол у пироксенов составляет около 85°, а у амфиболов он равен 124°. Кремнекислородные тетраэдры образуют простые ленты или двойные цепочки.

Пироксены являются исключительно распространенными минералами. Они слагают примерно 4 % массы континентальной земной коры. В океанической коре и мантии их роль значительно больше.

В поверхностных условиях пироксены неустойчивы. При метаморфизме пироксены появляются в эпидот-амфиболитовой фракции. С увеличением температуры они устойчивы вплоть до полного плавления пород. С увеличением давления меняется состав пироксенов, но не убывает их роль в горных породах. Они исчезают лишь на глубинах больше 200 км.

Пироксены встречаются почти во всех типах земных пород. Одно из объяснений этого факта заключается в том, что средний состав земной коры близок к составу авгитового пироксена.

По кристаллографическим признакам среди этой сравнительно большой группы минералов давно уже различались две подгруппы: моноклинных и ромбических пироксенов.

 

Моноклинные пироксены

Диопсид - CaMg [Si2O6]

Геденбергит - CaFe [Si2O6]

Авгит - Ca (Mg, Fe, Al)[(Si, Al)2O6]

Жадеит - NaAl [Si2O6]

Эгирин - NaFe[Si2O6]

Сподумен - LiAl [Si2O6]

Ромбические пироксены

Энстатит - Mg2[Si2O6]

Гиперстен - (Fe, Mg)2 [Si2O6]

Бронзит - (Mg, Fe)2[Si2O6]

Подавляющее большинство пироксенов не представляет никакого практического интереса. Только сподумен является главным рудным минералом лития, а некоторые редкие разновидности пироксенов применяются в ювелирно-поделочном деле.

Наиболее часто для изготовления ювелирных украшений применяется жадеит, и жадеитовые породы. Он был священным камнем у некоторых народов Южной Америки — майя и ольмеков.

Также применяется хромдиопсид — ярко-зеленый диопсид с небольшой примесью хрома. Хромдиопсид типичен для мантийных лерцолитов и кимберлитовые трубки являются важным источником этого минерала. Другой тип месторождений хромдиопсида связан с пегматоидными обособлениями в дунитах. Серьёзным недостатком хромдиопсида является его относительно низкая твердость. Это значительно ограничивает применение в ювелирном деле этого редкого камня. Иногда гранятся диопсиды слюдянки, которые имеют большую коллекционную ценность. Кроме того, высоко ценятся редкие звездчатые диопсиды из южной Индии.

      1.1 Моноклинные пироксены

Моноклинные пироксены в главной своей массе представлены двойными и более сложными соединениями, в кристаллических структурах которых в качестве катионов участвуют в одних случаях Mg2+ и Fe2+, замещающие друг, друга, а также Са2+, в других—Na1+ (Li1+) с Fe3+ и А13+. Кроме того, известен пироксен, получивший название авгита, в котором, кроме (Mg,Fe) и Са, присутствуют Al, Fe3+ и иногда Ti, причем часть А1, очевидно, замещает Si в кремнекислородных цепочках (т. е. по существу мы имеем здесь дело уже с алюмосиликатом). Так как при замене части ионов Si4+ ионами А13+ общий отрицательный заряд цепочек соответственно возрастает, то он, естественно, должен компенсироваться путем вхождения в решетку минерала более высокозарядных катионов.

1. Диопсид

Название происходит от греческих слов: «дис»—дважды и «опсис»—появление. Формула CaMg[Si206]. Сингония моноклинная. Облик кристаллов хорошо образованные кристаллы встречаются сравнительно редко. Обычно они имеют короткостолбчатый облик  с преимущественным развитием пинакоидов {100} и {010}. Агрегаты сплошные массы представлены зернистыми агрегатами, в контактово-метасоматических образованиях встречаются шестоватые или радиальнолучистые агрегаты. Цвет обычно окрашен в оттенки грязнозеленого или серого цвета. Блеск стеклянный. Твердость 5,5—6. Хрупок. Спайность по призме {110} средняя с углом 87°.

Уд. вес 3,27—3,38. Диагностические признаки хорошо образованные кристаллы диопсида отличаются от кристаллов авгита по своему облику (преимущественным развитием вертикальных пинакоидов) и серыми или светлозеленоватыми оттенками окраски (рис.1).

Рисунок 1- Диопсид светлозеленоватым оттенком

Происхождение и месторождения диопсид как минерал магматического происхождения широко распространен в основных и ультраосновных изверженных породах (пироксенитах, перидотитах, габбро, диабазах), иногда в пироксеновых диоритах, сиенитах, а также в базальтах, долеритах и др.

2. Геденбергит

Формула CaFe[Si206]. Сингония моноклинная. Встречается преимущественно в радиальнолучистых или крупношестоватых агрегатах. Цвет геденбергита темно-зеленый до черно-зеленого (рис.2). Черта светло-серая с зеленоватым оттенком. Блеск стеклянный. Твердость 5,5—6. Спайность по призме {110} с углом 87°. Уд. вес 3,5—3,6. Диагностические признаки довольно легко узнается по шестоватым агрегатам, темно-зеленому или зеленовато-черному цвету. Происхождение и месторождения характерный минерал контактово-метасоматических месторождений магнетита, иногда медных сульфидных руд, а также некоторых высокотемпературных гидротермальных месторождений метасоматического происхождения в известняках. В парагенезисе с геденбергитом встречаются такие минералы, как ильваит, магнетит, железистые гранаты, сульфиды (пирротин, халькопирит, черный сфалерит), кальцит, эпидот и др.

Рисунок 2- Геденбергит черно-зеленого цвета

Геденбергит в этих месторождениях развивается явно путем замещения известняка или мрамора. В свою очередь, по геденбергиту, метасоматически образуются сульфиды железа и меди, ильваит, иногда эпидот, хлориты и другие минералы.

3. Авгит

Формула Ca(Mg,Fe,Al)[(Si,Al)206]. Сингония моноклинная. Класс симметрии призматический. Облик кристаллов короткостолбчатый, таблитчатый, реже изометрический. В отличие от диопсида, грани призмы {110}, как правило, развиты больше, чем пинакоиды. Для разрезов характерны очертания восьмиугольника с более или менее одинаково развитыми сторонами. Агрегаты сплошных массивные зернистые. Цвет черный, зеленовато и буровато-черный, реже темно-зеленый или бурый (рис.3). Блеск стеклянный. Твердость 5—6. Спайность по призме {110} средняя. Нередко бывает развита отдельность по {100}. Те авгиты, а также другие моноклинные пироксены, у которых чрезвычайно резко проявлена эта отдельность, носят название диаллага. Уд. вес 3,2—3,6. Диагностические признаки отдельные кристаллы авгита, легко освобождающиеся из вулканических туфов и пеплов основных пород, довольно просто определяются по своим характерным формам и черному цвету.

Рисунок 3- Авгит

Происхождение и месторождения авгит чаще всего встречается в некоторых магматических эффузивных породах основного состава: андезитах, фенолитах, базальтах, в их туфах и вулканических пеплах. В этих породах иногда можно встретить довольно крупные кристаллы характерной формы. В ассоциации с ним наблюдаются обычно основные плагиоклазы, магнетит, иногда оливин и др. При гидротермальном изменении изверженных горных пород авгит, разлагаясь, часто подвергается замещению эпидотом, хлоритами, кальцитом и другими минералами.

4. Жадеит

Формула NaAl[Si206]. Сингония моноклинная. Кристаллы редки; чаще наблюдается в плотных зернистых агрегатах яблочно-зеленого (рис.4), зеленовато-голубого и белого цвета. Блеск стеклянный. Твердость 6,5—7. Необычайно вязкий. Спайность по призме {110} средняя, по {010} и {100} несовершенная. Излом скрытокристаллических разностей неровный, занозистый. Очень похож на нефрит (из группы амфибола). Уд. вес 3,3—3,4.

Рисунок 4- Жадеит

Встречается в метаморфических щелочных породах, реже в контактово-метасоматических образованиях.

5. Эгирин

Формула NaFe[Si206]. Сингония моноклинная. Класс симетрии призматический. Обычно длиннопризматические столбчатые или игольчатые. На гранях наблюдается вертикальная штриховка или борозды. Двойники часты по (100); нередки полисинтетические двойники. Агрегаты в сплошных массах наблюдаются шестоватые, радиальнолучистые (рис.5), а также звездчатые агрегаты. Цвет зеленовато-черный, темно-зеленый, иногда бурый или красновато-бурый (акмит). Черта светло-зеленая. Блеск стеклянный. Твердость 5,5—6. Спайность по призме ясная с углом 87°. Уд. вес 3,60—3,43. Диагностические признаки узнается довольно легко по столбчатому облику кристаллов, темно-зеленому или зеленовато-черному  цвету и ассоциации со щелочными силикатами (нефелином, полевыми шпатами, щелочными амфиболами).

Рисунок 5-Эгирин зеленовато-черного цвета, агрегаты радиальнолучистые

От похожего на него темно-зеленого турмалина отличается более низкой твердостью. Происхождение и месторождения. Эгирин является типичным породообразующим минералом богатых щелочами изверженных интрузивных и эффузивных горных пород (нефелиновых сиенитов, фенолитов, лейцитофиров и др.). Изредка наблюдается в контактово-метасоматических образованиях как продуктах реакций щелочных магм с окружающими породами.

6. Сподумен

Формула LiAl[Si2O6]. Сингония моноклинная. Класс симетрии призматический. Облик кристаллов призматический. Вертикальные грани имеют штриховку. Нередко встречаются очень крупные кристаллы (иногда в длину до 16 м). Двойники по (100). Агрегаты пластинчато-шестоватые. Наблюдается также в плотных скрыто-кристаллических массах. Цвет серовато-белый, нередко с зеленоватым оттенком, желтовато-зеленый (рис.6), фиолетовый (кунцит). Блеск стеклянный, на плоскостях спайности со слабым перламутровым отливом. Твердость 6,5—7. Спайность по призме совершенная или средняя; по {100} отдельность. Уд. вес 3,13—3,20.    Диагностические признаки с полной уверенностью может быть установлен под микроскопом по оптическим константам - характерен наименьший из моноклинных пироксенов угол угасания.

Рисунок 6- Сподумен желтовато-зеленого цвета

Происхождение встречается в гранитных пегматитах в ассоциации с кварцем, полевыми шпатами, литиевыми слюдами, турмалином и др. Легко подвергается позднейшим изменениям. Под действием растворов, содержащих Na20, разлагается с образованием эвкриптита (LiAlSi04) и альбита (NaAlSi308), серицита (калиевой слюды) и альбита. Практическое значение вместе с литиевыми слюдами служит источником для получения препаратов лития, употребляемых в медицине, пиротехнике, фотографии, стеклоделии, рентгенографии и для других целей. Прозрачные красиво окрашенные разности сподумена употребляются как драгоценные камни.

1.2 Ромбические  пироксены

Ромбические пироксены представляют собой метасиликаты Mg и Fe и так же, как это мы имели в группе оливина, образуют непрерывный ряд изоморфных смесей: Mg2[Si206]—Fe2[Si206]. В природных условиях весьма широко распространены магнезиальные и магнезиально-железистые разности пироксенов этого ряда.

1.2.1 Энстатин

Формула Mg2[Si206]. Сингония ромбическая. Облик  кристаллов призматический, реже таблитчатый. Бесцветный, серовато-белый с зеленоватым оттенком, реже буровато-зеленый (рис.7). Блеск стеклянный.  Твердость 5,5. Спайность по призме {110} средняя; угол между плоскостями спайности 85°. Уд. вес 3,1—3,3 (повышается с увеличением содержания FeO). Диагностические признаки в неправильных зернах с уверенностью может быть определен лишь в тонких шлифах под микроскопом по оптическим константам. От моноклинных пироксенов отличается по прямому углу погасания, иногда по слабому плеохроизму, а от гиперстена—по оптическому знаку и углу оптических осей. Происхождение типичный минерал многих богатых магнезией магматических горных пород. В ассоциации с оливином часто слагает так называемые перидотиты, в частности гарцбургиты, а также является существенной составной частью габбро-норитов, иногда диоритов. Наблюдается и в эффузивных породах (базальтах, андезитах). Гораздо реже встречается в контактово-метасоматических образованиях, но зато нередко в больших, хорошо образованных кристаллах.