Септехлориты
rj.sA.KOH).
Четыре минерала—амезит, шамозит, гриналит и кронштедтит—очень
близки по химическому составу к хлоритам, но структурно сходны с сер-
пентиновыми и каолиновыми минералами. Все четыре минерала, как
правило, настолько тонкозернисты, что их структурное исследование
можно проводить лишь на основании рентгеновских порошковых
данных. Этих данных, однако, вполне достаточно, чтобы показать
ошибочность их первоначального отнесения к истинным хлоритам. Для
обозначения минералов этой группы было предложено собирательное название
«септехлориты» (Nelson, Roy, 1958), так как для их структуры характерны
серпентиноподобные слои с межплоскостным расстоянием dooi ~ 7A. Все
септехлориты обладают слоистой структурой, причем каждый слой имеет
тетраэдрическую сетку (Si, A1JO5, связанную с триоктаэдрической («бру-
ситового типа») сеткой. Такая структура, которую можно назвать двух-
компонентной, совершенно отлична от структуры хлорита, состоящей из
четырех структурных элементов, три из которых образуют «тальковый»
слой, а один —«бруситовый». Проблема несоответствия размеров тетраэд-
рических и октаэдрических структурных элементов в серпентиновых
структурах в случае амезита и шамозита облегчается тем обстоятельством,
что ионы А1 замещают как более мелкие ионы Si, так и более крупные ионы
Mg (или Fe+2), в связи с чем оба структурных элемента приобретают более
близкие размеры. У гриналита не исключена возможность существования
трубчатых, изогнутых или каких-либо иных нерегулярных структур,
Таблица 26
ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕМЕНТАРНОЙ ЯЧЕЙКИ АМЕЗИТА, ШАМОЗИТА, ГРИНАЛИТА
И КРОНШТЕДТИТА
Амезит
Латеритный закисно-
железистый шамозит
Закисно-железистый
шамозит из
железистых осадков
Окисно-железистый
шамозит из железистых
осадков
Моноклинный закиспо-
железистый шамозит
Гриналит
Кронштедтит
Окисленный
кронштедтит
а (А)
5,31
5,39
5,415
5,255
5,41
5,555
5,49
5,25
Ь(А)
9,19
9,333
9,38
9,10
9,333
9,61
9,52
9,10
с sin р (А)
14,01
7,040
7,11
7,062
7,040
7,20
7,08
(Xl,2
или 6)
7,06
Э°
90
90
90
90
104,5
90
90
или
104,5
Источник
Brindley et al. 1951
Brindley, 1951
1
[ Brindley, Youell,
' 1953
J
Brindley, 1951
1 Sloadman, Yoii-
1 ell, 1958
Stoadman, Youell,
1957

192
Породообразующие минералы
характерных для серпентинов, однако такие структуры пока еще не
отмечались. У септехлоритов, как у серпентинов и минералов группы
каолинита, возможны различные способы упаковки слоев, которым
соответствуют различные элементарные ячейки. Параметры элементарных ячеек
некоторых септехлоритов приведены в табл. 26.
Химические составы хлоритов, септехлоритов и серпентинов
показаны на фиг. 40. У составов, располагающихся вдоль линии серпентин —
амезит, могут существовать хлоритовые и септехлоритовые полиморфные
модификации, за исключением магнезиального конца этой серии, для
которого установлен лишь септехлорит. При благоприятных условиях одна
структурная форма может переходить в другую, причем более высокие
температуры благоприятны для образования модификаций с
межплоскостным расстоянием 14А (см. стр. 176). Например, до сих пор описанные аме-
зиты в естественном состоянии имеют структуру септехлорита. Однако
Кронштедтит
ГринрЛйт Септешамозиты и
С епте хлориты -._„
I III *Э* ~ "
Серпентин
Mg6Si,010tOH),
'8
Амезит
(Mg4Al2)(Si2Al2H10@H)e
фиг. 40. Соотношения составов хлоритов, септехлоритов
и серпеггпшов (Nelson, Roy, 1958).
Септехлориты представляют собой низкотемпературные аналоги
соответствующих хлоритов. Номенклатура хлоритов дается по Хсю
(Неу, 1954).
Нельсон и Рой (Nelson, Roy, 1958) синтезировали хлорит такого состава,
в связи с чем предложили называть распространенный в природе его
химический аналог септеамезитом. При замене магния закиснътм железом
в формуле амезита получается состав еще одной полиморфной пары
шамозит—септешамозит.
Шамозит. Для минерала, получившего название «шамозит» (по
местности Шамозон), первые определения установили структуру хлорита
с базальным межплоскостным расстоянием 14А (Orcel el al., 1949), но
некоторые образцы, впоследствии описывавшиеся иод этим названием
(а иногда также иод названием «бертьерин»), фактически относятся к сеите-
хлоритам. Состав естественных септешамозитов изменчив; типичныйзаки-

Септехлориты 193
сно-железистый шамозит имеет формулу Fe3,26Alle(Mg, ¥е+3 и т. д.H,8
{Si2,6Al| 4) Ojo (ОН)8, тогда как в окисно-железистом шамозите количества
ионов Fe+2 и Fe+:i находятся в обратных соотношениях. Порошковые
рентгенограммы ряда септешамозитов из латеритов, полученные Бриндли
(Brindley, 1951), свидетельствуют, что в этих образцах наблюдаются два
способа наложения слоев каолипитового типа, которым соответствуют
однослойные гексагональная и моноклинная элементарные ячейки. В
различных образцах обнаруживаются разные количественные соотношения
этих структурных модификаций и разная степень беспорядка в структуре,
вызванного смещениями по оси у. У септехлоритов железистых осадков
наблюдаются рефлексы различной диффузности, соответствующие
беспорядочным смещениям в направлении оси х, которые можно рассматривать
как неупорядоченное смешение моноклинных и гексагональных порядков
упаковки (Youell, 1955). Степень порядка, очевидно, возрастает с
увеличением содержания железа, но уменьшается при переходе закисного желе-
яа в окисное. Продукт такого окисления — окисно-железистый шамозит —
имеет мепыпие параметры элементарной ячейки. Дифференциальные
кривые нагревания большинства септешамозитов и каолинита сходны; они
обнаруживают четкий эндотермический пик при температуре около 550° С,
когда минералы разлагаются и переходят в аморфное состояние. Однако
и в области более низких температур структура септешамозитов
претерпевает некоторые изменения: в условиях нагревания на воздухе при
температуре около 400° С они переходят из закиспых в окисные септешамозиты
(см. табл. 27, анал. 2 и 3). При этом превращении изменяются не только
параметры кристаллической решетки (табл. 26), но, как показывает
химический анализ, и интенсивности рентгенограмм; некоторые внешние ионы
(ОН)~ октаэдрического слоя превращаются в ионы (О), причем это
превращение иногда бывает полным. Реакции окисления и дегидратации,
которые в известной степени обратимы, могут быть представлены в
следующем виде (Brindley, Youell, 1953):
(Oil)- ^: 0,5H2O + 0,5(O).
При нагревании септетнамозитов на воздухе выше 550° С начинается
кристаллизация гематита, продолжающаяся до 1000° С. При 800° С
появляется шпинель, которая, однако, исчезает при 1100° С, тогда как при
температуре около 900° С появляется а-кристобалит, а выше этой
температуры, вероятпо, кристаллизуются муллит и энстатит. При нагревании
закисно-желозистого шамозита в атмосфере пара или в вакууме окисно-
железистый шамозит не образуется; в атмосфере пара при 675° С
появляется закиспо-железистый алюминат, а при 800° С — шпинель. Бриндли
и Юэлл (Brindley, Youell, 1953) отметили, что колебания химического
состава и степени окисленности септешамозитов сопровождаются
изменением в широких пределах характера их рентгенограмм; у
дегидратированных форм, по их мнению, может еще сохраняться каолинитоподобная
структура, хотя они могут и не давать характерного эндотермического
пика на дифференциальных кривых нагревания.
В латеритно-глинистых отложениях шамозиты совместно с другими
глинистыми минералами и окислами железа часто образуют
тонкозернистые желтые, зеленовато-серые или зеленовато-бурые агрегаты. Кроме
того, они встречаются как в оолитах, так и в основной, массе осадочных
железных руд в ассоциации с сидеритом и каолинитом.
13 J41. J263

Таблица 27
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СЕПТЕХЛОРИТОВ
SiO2
А12О3
Fe2O3
FeO
MnO
MgO
CaO
H2O+
н2о-
Сумма
Np
Nm
Ng
+2V
Уд. в.
l
20,95
35,21
—
8,28
Сл.
22,88
0,58
13,02
0,23
101,15
1,597
1,597
1,612
Очень
небольшой
2,77
2
23,81
23,12
0,23
39,45
—
2,72
—
10,67
—
100,00
1,60—1,67
—
—
3,3
3
24,69
23,61
45,61 .
0,47
—
2,74
—
2,88
—
100,00
—
—
—
—
4
33,58
—
11,16
45,19
—
—
—
10,07
—
100,00
1,67
—
—
3,2
5
16,42
0,90
29,72
41,86
—
__
1,32
10,17
—
100,39
—
—
—
3,45
Количества ионов а
Si
А1
Fe+3
Al
Fe+з
Fe+2
Mg
Ca
OH
1,006
0,994
0,999 )
—
0,330
1,637
— ,
4,00
2.
\
2,
00
97
1,327
0,673
0,847
0,008
1,840
0,225
—
3,968
l
2
I
2
,00
,92
1,32
0,68
0,81
1,83
0,02
0,22
—
1,02
\
2
J
2
,00
,88
2,176
0,446
2,339
3,278
1
2,
J
2,
18
79
1,068
0,068
0,864
—
0,590
2,278
—
0,091
4,414
2,96
1. Светлые голубовато-зеленые кристаллы амезита, Честер, Массачусетс (Gruner, 1944).
Аналитик Ф. В. Шаннон.
2. Закисно-желеэистый шамозит из основной массы сидеритовой руды, карьер Стейнион-Лейн,
Корби, Нотхемптоншир (Brindley, Youell, 1953). Аналитик Р. Ф. Юэлл. (Анализ
пересчитан на 100% после вычитания примесей карбоната и сульфата.)
3. Окисно-желеаистый шамозит, полученный в результате нагревания образца анал. 2 на
воздухе при температуре 400° С в течение 2 час (Brindley, Youell, 1953). (Анализ пересчитан
на 100% после вычитания примесей карбоната и сульфата.)
4. Гриналит, хребет Месаби, Миннесота (Gruner, 1936). [Пересчитан по анализу Джоллифа
(Jollifle, 1935) после вычитания нерастворимого SiO2 и других примесей.]
5. Кронштедтит, Кисбанья, Венгрия (Hendrlcks, 1939). Аналитик Б. Госснер.
а Формула анал. 1 вычислена на основе 5 (О) и 4 (ОН); при выводе формулы анал. 3 Бриндли
и Юэлл допускали, что сумма ионов в онтаэдрических положениях примерно такая же,
как в анал. 2; анал. 2, 4 и 5 пересчитаны яа основе 9 (О, ОН).

Септехлориты
195
Амезит. Минерал амезит в течение многих лет рассматривался как
настоящий хлорит, однако рентгеноструктурные исследования методом
порошка показали, что природные образцы имеют структуру септехлорита
(Gruner, 1944). При последующем изучении с использованием частично
неупорядоченных монокристаллов (Brindley et al., 1951) было
установлено, что структура этого минерала содержит по два слоя каолинитового
типа (но триоктаэдрических) на гексагональную элементарную ячейку.
Рентгенограммы выявили сильную неупорядоченность, обусловленную
беспорядочными смещениями слоев на величины, кратные Ь/3, параллельно
ФИГ. 41. Изменения dooi B твердых
растворах 7 А-септехлоритов вплоть до
амезита, содержащего (Si2Al2), в
зависимости от количества атомов Al в тетра-
эдрических положениях (Nelson, Roy,
1958).
us
•4-
о
I
£
I
1
0,5
\
1
\
2,0-
',5
',0
1,00
110
7,20
7,30/»
оси у. При исследовании хорошо упорядоченных монокристаллов-септе-
амезита Штейнфинк и Брайтон (Steinfink, Brunlon, 1956) определили
структуру этого минерала и показали, что он является гексагональным с
параметрами а 5,31, с 14,04А * и пространственной группой Р%. Два слоя
в элементарной ячейке налагаются прямо друг над другом, но взаимно
повернуты на 60° вокруг оси шестого порядка, проходящей через два
эквивалентных атома кремния, причем между смежными слоями
действуют водородные связи. По данным Отона (Oughton, 1957), у септеамезита
возможны другие способы регулярного чередования слоев, например,
ведущие к возникновению пространственной группы Р63ст. На фиг. 41
показана зависимость базального межплоскостного расстояния
природных септехлоритов ряда амезита — серпентина от величины замещения
алюминием кремния и магния в их структуре. Базальное межплоскостное
расстояние rfooi в септехлоритах приблизительно на 0,08А меньше х/2 d001
* В данном случае величина параметра с порядка 14 А создается наложением
двух слоев толщиной 7 А и, таким образом, свидетельствует не о хлоритовой, а о сеп-
техлоритовой структуре.
13*

196 Породообразующие минералы
соответствующих хлоритов с базалышм межплоскостным расстоянием
порядка 14Л (Nelson, Roy, 1958).
Кристаллы амезита, исследованные Штойнфинком и Брантоном, были
сдвойникованы и двуосны. У них были определены следующие оптические
константы: Np 1,597, Nm 1,600, Ng 1,615, + 2V 10—14°, Ng = z,
Np :x = 20°. Такие оптические свойства связываются с двуосностью,
вызываемой натяжением. Подобно тому как это имеет место у обычных
серпентинов и минералов групиы каолинита, разложение амезита происходит
при температуре около 600° С. При нагревании до этой температуры
возрастает беспорядок во взаимном расположении слоев и появляется
сильный рефлекс с d 14A (в необожженном септеамезите первый базальный
рефлекс 002 с d 1 к) (Steinfink, Brunton, 1956). При температуре около
800° С возникает переходная фаза, природа которой не выяснена, а при
900° С образуется шпинель. Попытки синтезировать амезит из окислов
BMgO, A12OS, SJ.O2) оказались безуспешными (Yoder, 1952), однако,
вероятно, можно синтезировать минералы со структурой серпентина, но
с несколько меньшим содержанием алюминия, чем в амезите (Roy,
Roy, 1954).
Амезит встречается в виде светло-зеленых кристаллов вместе с диас-
нором, магнетитом и корундофилитом в районе Честер, Массачусетс,
США. Образцы, изученные Штейнфинком и Брайтоном, взяты из Саранов-
ского хромитового месторождения, Северный Урал, СССР.
Гриналит и кронштедтит. Формула этих минералов, приведенная
на фиг. 40, относится к идеализированным конечным членам изоморфной
серии. Типичный грииалит имеет состав Fe^Fe*^ Si4O10 (OH)8, а состав
наиболее распространенного кронштедтита характеризуется формулой
(Fe+2, Fe+3, AlLi0 (Fe2+,'Si2.o) 0ю@Н)8. В гриналитс почти все положения
в октаэдрическом слое заняты железом (преимущественно закисным), а в
тетраэдрическом структурном элементе не проявляется сколько-нибудь
заметного замещения кремния алюминием или окисным железом. Как
в гриналите, так и в кронштедтите октаэдрические положения могут
отчасти заниматься магнием, однако общее количество октаэдрических ионов
меньше шести на формульную единицу, как это имеет место и в формулах
некоторых септоамезитов и септешамозитов. Поэтому промежуточные
формы между диоктаэдрическими и триоктаэдрическими каолипитоподобны-
ми минералами, видимо, не являются необычными, хотя область их
существования может быть ограничена следующими пределами: 5,0 < Y < 6,0
(Youell, 1958).
Порошковые рентгенограммы гриналита и гексагонального шамозита
(и серпентина) сходны; они совершенно не обнаруживают
неупорядоченности или свидетельствуют об очень слабой неупорядоченности в
направлении оси х. У кронштедтита установлен полиморфизм, проявляющийся
в существовании у него модификаций с однослойной, двуслойной и шести-
слойной ромбическими элементарными ячейками, а также с однослойной
моноклинной ячейкой и переменным совершенством структуры. Структуры
с однослойными ячейками сходны с двумя полиморфными модификациями
шамозита, а структура с двуслойной ромбической ячейкой сходна со
структурой амезита.
Гриналит, подобно шамозиту, изменяется при нагревании
(окисляется и дегидратируется) и переходит полностью в окисно-железистую
форму. У кронштедтита окисление закисного железа происходит при 275° С,
а продолжительное нагревание приводит к значительному уменьшению

Септехлориты 197
параметров а и Ъ и увеличению параметра с элементарной ячейки. При
700° С образуется необычная шпинель, в которой позиции, нормально
занимаемые окисным железом, заполняются атомами Si. При температуре
выше 750° С появляется гематит, а при еще более высоких температурах
кристаллизуется кристобалит (Steadman, Youell, 1957). Кристаллы грина-
лита со светопреломлением около 1,67 были получены искусственно при
температурах ниже 470° С; в качестве исходных веществ использовались
ферросилиций и вода. Гриналит приурочен лишь к железистым
формациям хребта Месаби, Миннесота, но кронштедтит в виде бурых или черных
пластинок различных размеров и различной степени совершенства
распространен гораздо шире.
ЛИТЕРАТУРА
В г i n d 1 е у G. W., 1951. The crystal structure ot some chamosite minerals, Mineral.
Mag., 29, 502.
Brindley G. W., Oughton B. M., Youell R. F., 1951. The crystal
structure of amesite and its thermal decomposition, Acta Cryst., 4, 552.
Brindley G.W., Youell R. F., 1953. Ferrous chamosite and ferric chamosite,
Mineral. Mag., 30, 57.
Flaschen S. S., Osborn E. F., 1957. Studies of the system iron oxide-silica-
water at low oxygon partial pressures, Econ. Geol., 52, 923.
G r u n e r J. W., 1936. The structure and chemical composition of greenalite, Am.
Mineral., 21, 449.
G r u n e r J. W., 1944. The kaolinite structure of amesite, and additional data on
chlorites, Am. Mineral., 29, 422.
Hendricks S. В., 1939. Random structures of layer minerals as illustrated by cron-
stodtite, Possible iron content of kaolin, Am. Mineral., 24, 529.
H e у M. H., 1954. A new review of the chlorites, Mineral. Mag., 30, 277.
J о 1 1 i f f e F., 1935. A study of greenalite, Am. Mineral., 20, 405.
Nelson B. W., Roy R., 1958. Synthesis of the chlorites and their structural and
chemical constitution, Am. Mineral., 43, 707.
Orcel J., Henin S., Caillere S., 1949. Sur les silicates phylliteux des
mineral's de fer oolithiques, Comptes Rend. Acad. Sci. Paris, 229, 134.
Oughton В. М., 1957. Order — disorder structures in amesite, Acta Cryst., 10,
692.
R о у D. M., Roy R., 1954. An experimental study of the formation and properties
of synthetic serpentines and related layer silicate minerals, Am. Mineral., 39,
957.
Steadman R., Youell R. F., 1957. Crystallography and thermal
transformations of cronstedtite, Nature, 180, 1066.
Steadman R., Youell R.F., 1958. Mineralogy and crystal structure of
greenalite, Nature, 181, 45.
Steinfink H., Brunton G., 1956. The crystal structure of amesite, Acta Cryst.,
9, 487.
Y о d e r H. S., 1952. The MgO — A12O3 — SiO2 — II2O system and the related meta-
morphic facies, Am. Journ. Sci., Bowen vol., 569.
Youell R. F., 1955. Mineralogy and crystal structure of chamosite, Nature, 176,
560.
Youell R. F., 1958. Isomorphous replacement in the kaolin group of minerals,
Nature, 181, 557.