Минералы группы пироксенов: их структура, состав, физические свойства, генезис.

Структура. Кристаллическая структура силикатов цепочечного и строения представляется цепочками кремнекислородных и алюмокислородных тетраэдров. Особенности структуры цепочечных силикатов определяют их низкую симметрию. Главными на кристаллах являются грани призмы (они вытянуты параллельно цепочкам в структуре минералов). Кристаллы пироксенов (цепочечная структура) обладают характерным призматическим габитусом, имея облик кристаллов толстотаблитчатый, кототкопризматический.

Физические свойства описываемых здесь минералов находятся в полном соответствии с их кристаллической структурой, отличающейся уже весьма существенно от структур ортосиликатов тем, что здесь принимают участие вытянутые в одном направлении (вдоль оси с) анионные комплексы непрерывно связанных друг с другом кремнекислородных тетраэдров. Главнейшие особенности минералов этого подкласса сводятся к следующему.

1. Кристаллические индивиды обычно вытянуты в одном направлении (минералы группы оливина обладают изометрическим обликом). Это обусловлено тем обстоятельством, что связь Si—О—Si, вследствие более неполярного характера, прочнее, чем существенно ионная связь кислорода и металлических катионов Са2+ и Mg2+, располагающихся между цепочками и несущих небольшой заряд; именно поэтому расщепление кристалла вдоль оси с происходит несравненно легче, чем разрыв самих цепочек. 2. По сравнению с ортосиликатами здесь резче проявлена спайность, причем характерно, что она устанавливается по призме согласно вытянутости индивидов. 3. Показатели преломления и двупреломление по сравнению с минералами группы оливина, как правило, ниже.     4. Удельные веса пироксенов и амфиболов, благодаря относительно менее плотной упаковке ионов, несколько меньше, чем у соответствующих минералов группы оливина. 5. Окраска цепочечных силикатов связана в основном с присутствием элементов-хромофоров в составе этих минералов и, главным образом, Fe и Мn. Преобладают минералы зеленого, темно-зеленого, черного цвета, окраска которых, определяется количеством и соотношением в их составе атомов Fe2+, Fe3+. При отсутствии железа эти минералы имеют белую окраску.

Силикаты с одинарными цепочками — [Si2O6](группа пироксенов). По кристаллографическим признакам среди этой сравнительно большой группы минералов давно различались две подгруппы: моноклинных и ромбических пироксенов.

Моноклинные пироксены: диопсид — CaMg [Si2O6]; геденбергит — CaFe [Si2O6]; авгит — Са(Mg,Fe, Al)[(Si,Al)2O6]; жадеит — NaAl [Si2O6]; эгирин — NaFe···[Si2O6]; сподумен — LiAl[Si2O6].

Ромбические пироксены:энстатит — Mg2 [Si2O6]; ферросилит —Fe2[Si2O6].

Состав. 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 Ca2+, в других — Na1+ (Li1+) с Fe3+ и Al3+. Кроме того, известен пироксен, получивший название авгита, в котором, кроме (Mg,Fe) и Са, присутствуют Al, Fe3+ иногда Ti4+, причем часть Al, 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 Al3+ общий отрицательный заряд цепочек соответственно возрастает, то он, естественно, должен компенсироваться путем вхождения в кристаллическую структуру минерала более высоковалентных катионов. Ромбические пироксены представляют собой метасиликаты Mg и Fe и так же, как это мы имели в группе оливина, образуют непрерывный ряд изоморфных смесей: Mg2[Si2O6]—Fe2[Si2O6]. В природных условиях весьма широко распространены магнезиальные и магнезиально-железистые разности пироксенов этого ряда.

Происхождение. Пироксены — высокотемпературные минералы, входящие в состав магматических и самых глубинных метаморфических горных пород, а также скарнов. Сподумен — характерный минерал гранитных пегматитов, эгирин и эгирин- авгит — щелочных пород. При гидротермальном изменении замещаются серпентином, уралитом (разновидность амфибола), агрегатом зпидота и хлорита, карбонатами и др. Сподумен замещается светлыми слюдами или альбитом. При выветривании разлагаются на гидроокислы железа, опал и глинистые минералы. 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.