Диортосиликаты и кольцевые силикаты

Рассмотренные в настоящей главе структуры сгруппированы вместе лишь для удобства. Минералы, обладающие этими структурами, как правило, не связаны друг с другом. В обзор включены также некоторые редкие минералы, представляющие интерес с чисто структурной точки зрения.

Структуры с группами Si₂O₇

Гемиморфит, Zn₄Si₂O₇(OH)₂·H₂O, имеет большое значение как цинковая руда. Однако он интересен также и кристаллографам, поскольку является одним из наиболее характерных примеров полярных кристаллов. При нагревании кристалла гемиморфита на обоих концах оси с возникают электрические заряды противоположного знака. Пироэлектрический эффект доказан методом Кундта: свинцовый сурик и сера притягиваются к противоположным концам нагретого кристалла.


Структура гемиморфита впервые была исследована Ито и Уэстом (Но, West, 1932). Затем ее определяли Беркли и Кокс (Barclay, Сох, 1960), а в дальнейшем она была уточнена Макдональдом и Крукшенком (MacDonald, Cruickshank, личное сообщение). Четыре последних автора подтвердили модель, предложенную Ито и Уэстом, но внесли одно важное изменение. Структура содержит группы Si₂O₇, составленные из двух тетраэдров Si04 с общей вершиной. В первоначальном варианте связи Si — О — Si располагались на одной прямой. Однако было показано (Barclay, Сох, Lynton, 1956), что в группах Х₂O₇ следует ожидать меньший угол X — О — X. И действительно, в уточненной структуре угол Si — О — Si оказался равным 151°. Это значение сравнимо со значением 131°, найденным Уорреном для группы Si₂O₇ в мелилите (см. ниже). Структура в проекции вдоль оси с представлена на фиг. 140. Так как ось с полярна, то уровень, от которого производится отсчет координат, произволен и выбирается таким образом, что атомы цинка располагаются на уровнях 0 и 50. Группы Si₂O₇ находятся в вершинах и центре элементарной ячейки с длинами связей Si — О 1,63 Å (шесть) и 1,60 А (две). Каждый атом цинка заключен внутри тетраэдрической группы из трех атомов кислорода и одного гидроксила. Любой гидроксил связан с двумя атомами цинка. На фиг. 140 указаны положения молекул воды. Согласно работе Макдональда и Крукшенка, система водородных связей может быть менее упорядоченной, чем это предполагалось.

Замбонини показал, что при нагревании кристалла гемиморфита до 500° без нарушения прозрачности кристалла происходит непрерывная потеря воды вплоть до половины ее общего количества, которое соответствует содержанию гидроксила в формульной единице минерала. Остальная вода может быть удалена при значительно более высокой температуре с одновременным разрушением кристалла. Анализ структуры ясно показывает, что вода, которая теряется вначале, соответствует изолированным молекулам Н₂O, в то время как остаток водорода крепко связан в гидроксильные группы.


Тортвейтит, Sc₂Si₂O₇,— редкий минерал, также содержащий в своей структуре группы Si₂O₇. Впервые исследован Захариазеном (Zachariasen, 1930), а недавно Крукшенком, Линтоном и Берклеем (Cruickshank, Lynton, Barclay, 1962), подтвердившими правильность структуры, предложенной Захариазеном.


Связь Si — О — Si коллинеарна, а не изломана, как в гемиморфите. Общие кислороды находятся в центрах симметрии, как изображено на фиг. 141. Каждый атом скандия расположен на двойной оси и окружен несколько искаженным октаэдром из шести атомов кислорода. За исключением кислорода в центре группы Si₂O₇, каждый кислород связан не только с одним атомом кремния, но и с двумя атомами скандия, чем полностью удовлетворяется правило валентностей Паулинга. Ионы Si₂O₇ упаковываются в колонках вдоль оси а; противоположно ориентированные треугольные группы кислородов в крышках соседних групп Si₂O₇ располагаются относительно друг друга, как атомы соседних слоев плотнейшей упаковки.

Мелилит, (Са, Na)₂(Mg, Al, Si)₃O₇, образует изоморфный ряд между конечными членами — акерманитом (Ca₂MgSi₂O₇) и геленитом (Ca₂Al₂Si₂O₇). Впервые структура мелилита определялась на природном мелилите промежуточного состава Уорреном (Warren, 1930) и на синтетическом гелените Раасом (Raas, 1930). Она была подтверждена более точным определением, проведенным Смитом (Smith, 1953) на природном мелилите.



Структура, предложенная Уорреном, изображена на фиг. 142; она соответствует конечному члену — акерманиту. Кислороды, общие для двух тетраэдров групп Si₂O₇, находятся на двойных осях симметрии. Атомы магния располагаются в вершинах и центрах граней (001) и заключены в тетраэдрические группы из атомов кислорода. Кальций находится внутри группы из восьми кислородов с большим разбросом в длинах связей Са — О, причем четыре из этих расстояний близки к 2,70 Å, а четыре других — к 2,44 Å, что указывает на наличие двух сортов связей. Структура в основном состоит из слоев связанных друг с другом тетраэдров, удерживаемых параллельно (001) атомами кальция, расположенными между слоями. Связи кальций — кислород между слоями должны быть слабее, чем тетраэдрические связи внутри слоев; этим обусловлена наблюдаемая умеренная спайность параллельно (001).

Тип и степень упорядоченности атомов Mg, Al и Si в минералах группы мелилита до сих пор детально не изучены, хотя имеются указания, что в мелилите из Капо-ди-Бове, Италия, и в других мелилитах преимущественно акерманитового состава Si локализуется в определенных тетраэдрах, где его не могут замещать Mg или Al. Состояние упорядоченности для геленитового конца ряда не известно.


Редкий минерал гардистонит, Ca₂ZnSi₂O₇, как показал Уоррен, имеет такую же структуру, как и мелилит; при этом Zn замещает (Mg, Al) в тетраэдрической координации.

Данбурит, CaB₂Si₂O₈. Впервые структура этого боросиликата была проанализирована Данбаром и Махачки (Dunbar, Machatschki, 1930) Йоханссон (Johansson, 1959), а также Бакакин, Кравченко и Белов (1959) подтвердили и уточнили структуру.


Как кремний, так и бор в данбурите находятся внутри тетраэдрических групп из атомов кислорода, Si — О- и В — О-тетраэдры связаны попарно через общий кислород и образуют группы Si₂O₇ и В₂O₇, в которых связи Si — О — Si и В — О — В неколлинеарны. Каждая группа В₂O₇ имеет общие три пары атомов кислорода с тремя окружающими ее группами Si₂O₇; седьмой атом кислорода расположен на плоскости симметрии (фиг. 143). Таким образом, группы Si₂O₇ связываются атомами бора в непрерывный каркас, аналогичный каркасу из Si — Al-тетраэдров в полевых пшатах и цеолитах. Согласно Йоханссону, среднее расстояние В — О в тетраэдрах ВO₄ составляет 1,47 + 0,02 Å, а среднее расстояние Si — О в SiO₄-тетраэдрах равно 1,62 + 0,01 Å. Атомы калия располагаются в тех местах структуры, где они находятся в восьмерной координации с кислородом.

Структуры, содержащие как группы Si₂O₇, так и группы SiO₄

Идокраз (везувиан)¹, Ca₁₀(Mg, Fe⁺², Fe⁺³)₂Al₄Si₉O₃₄(OH)₄. Успешная расшифровка столь сложной структуры, как структура везувиана, осуществленная Уорреном и Моделлом в 1931 г. (Warren, Modell, 1931), оказалась возможной лишь вследствие того, что к тому времени уже стали известны общие правила координации подобных структур. С тех пор структура не исследовалась. Уоррен и Моделл показали, что структура везувиана чрезвычайно близка к структуре гроссуляра, Ca₃Al₂(SiO₄)₃. Ось с везувиана (11,79 Å) почти равна ребру куба гроссуляра (11,38 Å). Четыре области, обведенные на фиг. 144, можно перенести пространственно из структуры граната и расположить в структуре везувиана таким образом, как показано на фигуре справа, с поворотом на 45°. На фиг. 145 изображена полная структура. Элементарная ячейка содержит 252 атома без атомов водорода; структура определяется 44 параметрами.


Из девяти фигурирующих в формуле везувиана атомов кремния четыре образуют две группы Si₂O₇, а остальные входят в независимые группы SiO₄. Al и (Mg, Fe) входят в октаэдрические группы. На фиг. 145, б — г. представлены колонки (помеченные буквами В, С, D на фиг. 145, а), изъятые из структуры и спроектированные на (100). Они дают наглядное представление о группировках анионов вокруг (Fe, Mg) и Са.


Эпидот, Ca₂(Al, Fe)Al₂SiO₄·Si₂O₇(O, ОН). Структура этого кальциевого алюмосиликата была расшифрована Беловым и Румановой (1953), а также Ито, Моримото и Саданагой (Ito, Morimoto, Sadanaga, 1954). Предложенные структуры одинаковы. Структура Ито и его соавторов изображена на фиг. 146 в проекции вдоль короткой оси b.


Пространственная группа имеет плоскости симметрии на высотах 25 и 75, разделенные расстоянием в 2,81 Å. Атомы кислорода с диаметром 2,7 Å должны, очевидно, находиться или на этих плоскостях, или приблизительно на середине расстояния между ними. Эта особенность помогает понять структуру, изображенную на фиг. 146. Кремний как в группах SiO₄, так и в группах Si₂O₇ располагается на плоскостях симметрии. Так же как в гемиморфите и мелилите, группа Si₂O₇ в эпидоте обладает неколлинеарными связями Si — О — Si. Величина угла между связями, равная 155°, близка к значению 151°, обнаруженному недавно в гемиморфите.

Кремнекислородные группы связаны одна с другой цепочками из алюмокислородных октаэдров с общими ребрами; цепочки вытянуты вдоль оси Ь. Подобные цепочки найдены и в других алюмосиликатах, причем они определяют периоды повторяемости в соответствующих направлениях (эпидот 5,63, кианит 5,56, силлиманит 5,77, андалузит 5,56, ставролит 5,63 Å). В эпидоте существуют цепочки трех типов. В первом типе цепочек, изображенных на проекции в вершинах ячейки, каждый атом алюминия лежит в центре симметрии между шестью атомами кислорода. В цепочках второго типа алюминий располагается в другом центре симметрии на расстоянии половины периода вдоль оси с, между четырьмя атомами кислорода и двумя группами ОН. Третье типичное положение для алюминия среди шести атомов кислорода изображено на фигуре заштрихованными кружками. Отношение железа к алюминию в структуре не превышает 1:2. Предполагается, что замещение алюминия на железо возможно только в одном из трех перечисленных положений. Ито считает, что замещение локализовано в заштрихованной позиции. Атомы кальция находятся в восьмерной координации по отношению к атомам кислорода, которые окружают кальций несколько неупорядоченным образом.

Это определение структуры характеризуется незакономерными межатомными расстояниями. Наблюдаются слишком большие отклонения от правила валентности Паулинга, что говорит о необходимости дальнейшего уточнения структуры. Однако общее соответствие между вычисленными и экспериментальными интенсивностями отражений свидетельствует о правильности в основных чертах предложенной структуры.

В течение длительного времени структура эпидота оставалась нерасшифрованной. Это кажется тем более удивительным, если учесть, что атомы лежат на плоскостях симметрии или в центрах симметрии. Скорее всего ранние исследователи были введены в заблуждение формулой минерала. В самом деле, структурная единица с составом HCa₂(Al, Fe)Al₂Si₃O₁₃, естественно, предполагает группировку 3(SiO₄)·ОН, а не SiO₄·Si₂O₇(O, OH). Из тринадцати атомов кислорода одиннадцать связаны с кремнием, один — с алюминием и кальцием, а тринадцатый входит в группу ОН.

Цоизит, Ca₂Al₃SiO₄·Si2O7(O, OH), и алланит, (Ca,Ce)₂(Fe⁺²,Fe⁺³)Al₂SiO₄·Si₂O₇(O, ОН). Расположим химические формулы и параметры элементарных ячеек структурно родственных эпидоту минералов таким образом, чтобы подчеркнуть их близость.


Приведенные величины показывают, что параметры b и c эпидота и циозита соответствуют друг другу, а 2a sin β моноклинного эпидота соответствует а ромбического цоизита. Соотношение между структурами эпидота и цоизита подобно соотношению между структурами моноклинных и ромбических пироксенов и структурами моноклинных амфиболов и антофиллита. Ито (Ito, 1950) предположил, что цоизит можно рассматривать как эпидот, сдвойникованный в пределах элементарной ячейки. При этой интерпретации структура цоизита получается в результате диагонального скольжения ячейки эпидота 1/2(b+c) по плоскости (100).

Структура цоизита была изучена Фесенко, Румановой и Беловым (1955), показавшими, что она существенно не отличается от структуры эпидота и состоит из цепочек октаэдров состава Al₂O₇OH, параллельных оси b и связанных группами SiO₄ и Si₂O₇. В пустотах структуры располагаются ионы Са.

Структуру алланита, расшифрованную Уеда (Ueda, 1955), можно вывести из структуры эпидота, если часть атомов кальция заменить редкоземельными атомами. Баланс электрических зарядов сохраняется заменой Fe⁺² на Fe⁺³.

Силикаты, содержащие кольца Si₃O₉

Бенитоит, BaTiSi₃O₉. Бенитоит — единственный известный при мер минерала с точечной симметрией 6m2. Структура бенитоита определена Захариазеном (Zachariasen, 1930).


Структура содержит кольца Si₃O₉, состоящие из связанных кремнекислородных тетраэдров (фиг. 147). Кольца соединяются друг с другом атомами титана, находящимися в октаэдрических группах из атомов кислорода, и атомами бария внутри более крупных групп из шести атомов кислорода. Чтобы лучше выявить основные черты структуры, многие атомы на фиг. 147 не изображены. Структура бенитоита напоминает структуру берилла (стр. 212), хотя она проще, так как построена из тройных, а не шестерных колец. Вдоль оси с располагаются два слоя колец. На фигуре виден только нижний слой, за исключением нижнего левого угла рисунка, где изображено также и верхнее кольцо. Это позволяет показать, что требование дитригональной симметрии выполнено. В центре каждого кольца находится точка пересечения тройной оси с плоскостью симметрии.

Вадеит, K₂ZrSi₃O₉. Вадеит — редкий минерал, лишь недавно обнаруженный в Западном Кимберли, Западная Австралия. Однако его структура является еще одним примером структуры, содержащей кольца Si₃O₉. Структура вадеита изучена Хеншоу (Heiishaw, 1955).


Согласно Хеншоу, в приведенной выше идеализированной формуле кремний может быть частично замещен алюминием и фосфором, циркон — титаном, магнием, алюминием и натрием, а калий — кальцием, барием и натрием. Как и в бенитоите, кольца Si₃O₉ имеют тройную симметрию и лежат на плоскостях симметрии; на каждую элементарную ячейку приходится по два кольца. В бенитоите две группы связаны одна с другой отражением в плоскости скользящего отражения, параллельной с, в результате чего возникает симметрия 6m2. В вадеите одно кольцо связано с другим трансляцией на с/2 и поворотом на 180°, так что появляются гексагональные оси 63. Полная структура показана на фиг. 148.

Кольца Si₃O₉ располагаются на плоскостях симметрии на высотах 25 и 75². Атомы циркония находятся на осях 63 на уровнях 0 и 50. Они окружены правильными октаэдрическими группами из атомов кислорода, каждый из которых принадлежит разным кольцам Si₃O₉. Этим самым они связывают кольца друг с другом как по горизонтали, так и по вертикали. Атомы калия лежат в пустотах, один над центром кольца, другой под ним.

Силикаты, содержащие кольца Si₄O₁₂

Аксинит, Ca₂(Fe⁺², Mn) Al₂(OH)BO₃Si₄O₁₂. В этой структуре впервые было обнаружено, что четыре тетраэдра Si — О образуют самостоятельные группы, хотя хорошо известны каркасные структуры, построенные из таких групп (см. гл. 15).


Структура, представленная на фиг. 149а в проекции вдоль оси b и на фиг. 1496 в перспективе, основана на параллельных друг другу кольцах Si₄O₁₂; главная плоскость колец приблизительно параллельна (010). Кольца переложены плоскими группами ВO₃ и связаны по четыре сдвоенными октаэдрами состава Al₂О₁₀ или Fe₂O₈(OH)₂. Оставшаяся половина атомов алюминия занимает тетраэдры из трех атомов кислорода и одной группы ОН, укрепляющие структуру. Атомы кальция окружены неправильными полиэдрами из десяти атомов кислорода, из которых с кальцием связаны только пять атомов; остальные уже валентнонасыщены. Группы ВO₃ не связаны ни с кремнием, ни с другими атомами бора.

Силикаты, содержащие кольца Si₃O₁₈

Берилл, Be₃Al₂Si₆O₁₈. Структура берилла — одна из самых изящных из большого числа известных структур силикатов. Она была расшифрована Брэггом и Уэстом (Bragg, West, 1926).


Структура представлена на фиг. 150 в проекции на базальную плоскость (0001). В элементарной ячейке плоскости симметрии параллельны основанию и проходят на высотах 0, с/2, с. Атомы кремния и общие атомы кислорода гексагональных колец, образованных шестью кремнекислородными тетраэдрами, лежат на этих плоскостях симметрии; остальные^ атомы кислорода располагаются выше и ниже этих плоскостей. На фиг. 150 изображены кольца на верхней плоскости и (тонкими линиями) кольца, находящиеся на полпериода ниже. Атомы алюминия и бериллия расположены в слоях на высотах 3с/4, с/4 посередине между плоскостями симметрии. Как видно на фигуре, каждый атом алюминия имеет шестерную координацию, а каждый атом бериллия — четверную. В этих положениях они связывают атомы кислорода выше- и нижележащих слоев из колец. Таким образом, вся структура в целом связана по горизонтали и по вертикали. Шестерные оси проходят через большие открытые каналы структуры.

Пиронел (Peyrouel, 1956) исследовал структуру баззита — редкой разновидности берилла из гранита Бавено, содержащей Sc, Y и Yb, а также многие другие катионы. Скандий замещает алюминий в обычном берилле, а кремний может целиком или частично замещать бериллий в тетраэдрических группах. Иттрий и иттербий находятся на шестерных осях в полых каналах, которые проходят через кольца Si₆O₁₈³.

Кордиерит, Al₃(Mg, Fe⁺²)₂(Si₅Al)O₁₈. Еще до расшифровки структуры кордиерита можно было предполагать, что она связана со структурой берилла таким образом, как об этом свидетельствует сравнение следующих формул:


Работа Бистрёма (Bystrom, 1941) подтвердила это предположение. На фиг. 151 сравниваются, согласно Бистрёму, обе структуры. Анализ позволяет решить вопрос о распределении атомов алюминия в шестерных кольцах. Для решения этого вопроса необходимо более точно определить структуру, в особенности координаты атомов кислорода.


Из 24 тетраэдрических положений в кольцах каждой элементарной ячейки только четыре заняты алюминием, а остальные — кремнием. Эти 24 положения подразделяются на три серии из восьми эквивалентных положений. Поэтому в соответствии с симметрией четыре атома алюминия либо произвольно распределены по всем 24 положениям, либо находятся в одной из серий восьмикратных положений.

Установлено, что в структуру кордиерита может входить вода, но характер размещения молекул воды в структуре не определен. Смит и Шрейер (Smith, Schreyer, 1962) предполагают, что молекулы воды могут быть прикреплены к стенкам больших пустот в каналах, ограниченных шестерными кольцами, или частично входить в виде гидроксильных групп в силикатный каркас.

Индиалит, Al₃(Mg, Fe⁺²)₂(Si₅Al)O₁₈. Гексагональный минерал, полиморфный с кордиеритом, впервые найденный в природе в переплавленных осадках каменноугольного бассейна Бокаро, Индия; изоструктурен с бериллом (Miyashiro, Iiyama, Yamasaki, Miyashiro, 1955).


При нагревании в условиях высоких температур кордиерит переходит в индиалит (Miyashiro, 1957); при этом, очевидно, происходит переход типа порядок-беспорядок, захватывающий как атомы (Si₅Al), так и атомы Al(Mg, Fe⁺²)₂. По-видимому, в природе и среди искусственных продуктов существует множество соединений, промежуточных по своей структуре между индиалитом и кордиеритом, подобно тому как это наблюдается между санидином-и микроклином (см. гл. 14).

Структура осумилита, близкого по химическим свойствам и структуре к кордиериту, описана на стр. 218.

Диоптаз, Cu₆Si₆O₁₈·6Н₂O. В прошлом диоптаз относили к группе минералов, в которую входил, например, фенакит, Be₂SiO₄, и по аналогии формулу диоптаза писали как H₂CuSiO₄. Эти минералы имеют одинаковую симметрию, а именно тройную ось и центр симметрии. Однако, как показали Белов. Бутузов и Головастиков (1952), а также Хейде и Болл-Дорнбергер (Heicle, Boll-Dornberger, 1955), между структурами диоптаза и фенакита нет ничего общего. Диоптаз содержит кольца Si₆O₁₈, как и берилл. Структура, описанная здесь, предложена последними авторами.


На фиг. 152, взятой из работы Хейда и Болл-Дорнбергер, показано расположение атомов при луче зрения вдоль оси 3. Три кольца Si60lg, изображенные на гексагональном плане ячейки, связаны одно с другим трансляцией с/3. Примитивный ромбоэдр имеет одно кольцо Si₆O₁₈ в каждой вершине. По сравнению с бериллом кремнекислородные кольца искажены, а чередующиеся тетраэдры указывают попеременно приблизительно то вверх, то вниз. Кольца соединяются между собой атомами меди в искаженной шестерной координации; четыре атома кислорода удалены в среднем на расстояние 1,96 Å, а две молекулы воды — на расстояние 2,68 Å от атомов меди; такая координация напоминает координацию меди в малахите (стр. 140) и бандилите (стр. 58). Каждый атом кислорода связан с двумя атомами Si или с одним атомом Si и двумя атомами Cu.

Турмалин, (Na, Са)(Li, Mg, Al)₃(Al, Fe, Mn)₆(ОН)₄(BO₃)₃Si₆O₁₈. Структуры, впервые предложенные Доннеем и Бюргером (Donnay, Buerger, 1950) для турмалина из Де-Калба, Нью-Йорк, и Ито и Саданагой (Ito, Sadanaga, 1951) для турмалина (разновидность рубеллит) из Бразилии, согласуются одна с другой, хотя и различаются в деталях. В то же время структура Белова и Беловой (1950) существенно от них отличается, но она недостаточно обоснована. Все авторы согласны с тем, что в турмалине кольца Si60i8 комбинируются с треугольниками BO₃⁴. Недавно Бюргер, Бернхем и Пикор (Buerger, Burnham, Peacor, 1962) уточнили две первые из упомянутых структур, используя новые экспериментальные данные по интенсивностям, полученным от турмалина из Де-Калба. Результаты, полученные этими авторами, находились в хорошем соответствии с данными Ито и Саданаги.


Примитивная ячейка турмалина — ромбоэдрическая, и на каждую вершину приходится по одной из вышеприведенных единиц состава. В структуре, представленной на фиг. 153, кольца Si₆O₁₈ располагаются вокруг тройных осей с основаниями тетраэдров, приблизительно перпендикулярными к этой оси, и с вершинами, обращенными в одну сторону. Группы из трех треугольников ВO₃ чередуются с кольцами вдоль этих осей. Четыре атома кислорода и две группы ОН образуют октаэдры, окружающие каждый атом группы (Li, Mg, Al). Эти октаэдры связывают воедино колонку из колец Si₆O₁₈ и треугольников ВO₃ вокруг тройной оси. Колонки связаны вместе по горизонтали октаэдрами из пяти атомов кислорода и одной группы ОН, окружающими атомы группы (Al, Fe, Mn). Связи одного из атомов алюминия показаны на рисунке пунктирной линией. Атомы натрия или кальция размещаются в пустотах на тройных осях.

Силикаты, содержащие двойные кольца Si₁₂O₃₀

Миларит и осумилит. Минералы построены по единой структурной схеме и примечательны наличием двойных гексагональных колец состава Si₁₂O₃₀ или (Si, Al)₁₂О₃₀. Миларит был изучен Беловым и Тарховой (1951), а также Ито, Моримото и Саданагой (Ito, Morimoto, Sadanaga, 1952), а осумилит — Миясиро (Miyashiro, 1956). Осумилит — довольно распространенный минерал. Раньше его часто ошибочно принимали за кордиерит.

Рассматриваемые структуры изображены на фиг. 154, где представлена структура осумилита. Два шестерных кольца связаны вершинами тетраэдров и образуют двойное кольцо. Так как каждый тетраэдр имеет три вершины, общие с другими тетраэдрами, и одну свободную вершину, кремний и кислород находятся в отношении 2:5. согласно формуле Si₁₂O₃₀.


Структура миларита показана на фиг. 155. За исключением двойных колец вместо одинарных, наблюдается поразительное сходство со структурой берилла, причем тетраэдрические и октаэдрические группы, связывающие кольца в этих минералах, находятся в аналогичных положениях. Атомы Са соответствуют атомам Al в берилле в октаэдрической координации. Ве₂Al соответствует Ве₃ в берилле в четверных группах. Атомы калия и молекулы воды находятся в каналах внутри колец, при этом калий на высотах 25, 75, а молекулы воды на высотах 0, 50. Авторы считают, что часть тетраэдров в кольцах может содержать Be, замещающий Si для баланса заряда атомов калия, однако сомнительно, может ли требование валентности распространиться так далеко.

В осумилите (Mg, Fe) замещает Al в берилле, а (Al, Fe) замещает Be. При этом около трех четвертей тетраэдрических положений в кольцах занято Si, а остальные Al.

Литература по структурам минералов, не описанных в тексте

Примечания

1. В русской литературе предпочтением пользуется название «везувиан».

2. В работе Хеншоу параметр z для кпслорода равен 0,664 ÅА, а должен быть 0,614 Å.

3. Было установлено, что параметры решетки щелочных бериллов, содержащих Li, Na, Rb, Cs и H₂O (Франк-Каменецкий, Соседко, 1966), в основном С, увеличиваются с увеличением содержания щелочей и необычной высокотемпературной воды (выделяется выше 800°); при этом возникает дефицит Be. Высказано предположение, что мелкие щелочи (Li) замещают Be в тетраэдрах, в то время как крупные щелочи (Na, Rb, Cs) размещаются вместе с водой в полых каналах структуры.

4. Следует отметить, что в модели структуры турмалина, предложенной Н. В. и Е. И. Беловыми (1950) каркас структуры образуется не одинарными тетраэдрическими кольцами (Si₆O₁₈), а сдвоенными тетраэдрическими кремнеалюмоборокислородныыи кольцами состава (Si₆Al₃B₃O₃₀), где бор и часть алюминия находятся в тетраэдрическом окружении (см. ниже аналогичные структуры миларнта и др.).