Sviridov_Obschee_zemlevedenie

ные секреции (более 10 мм) называют жеодами (см. рис. 3 на цветной вкладке), мелкие (менее 10 мм) – миндалинами.

Конкреции представляют собой близкие к сферическим стяжения и желваки (марказит, фосфориты, Fe–Mn конкреции). В отличие от секреций конкреции разрастаются от центра к периферии, и выделения имеют в поперечном сечении радиально-лучистое или концентрически-зональное строение (см. рис. 4 на цветной вкладке). Мелкие конкреции (до 10 мм) с явно выраженной концентрической зональностью называют оолитами, а при ее отсутствии

– псевдоолитами (см. рис. 5 на цветной вкладке) или бобовинами (бокситы). Натечные формы образуются в результате кристаллизации медленно

протекающих истинных или чаще коллоидных растворов при испарении в пустотах. К таким формам относятся образования в кровле и на дне пещер – сталактиты и сталагмиты кальцита (см. рис. 6 на цветной вкладке). Встречаются почковидные, гроздевидные и другие натечные формы самого разнообразного облика (малахит, гетит, гидрогетит) (см. рис. 7 на цветной вкладке). При кристаллизации в тонких трещинах некоторые минералы (оксиды марганца, золота, самородная медь и др.) образуют так называемые дендриты, напоминающие ветви деревьев или морозные узоры на стекле (см. рис. 8 на цветной вкладке).

Землистые массы напоминают по внешнему виду рыхлую почву (каолинит, пиролюзит, псиломелан) – мучнистые образования типа сажи различной окраски.

Налеты и примазки представляют собой тонкие пленки минералов с неразличимой кристаллической структурой в пустотах или на поверхности других минералов.

Некоторые минералы имеют вид закономерно сросшихся кристаллов (двойники, тройники) и образуются в результате прорастания или срастания кристаллов (рис. 2.2).

1

а

б

2

в

г

21

Рис. 2.2. Двойники кристаллов: 1 – тип срастания (а – гипс, б – рутил); 2 – тип прорастания (в – флюорит, г – калиевый полевой шпат)

Иногда минералы принимают несвойственную им форму, образуя точную копию другого минерала, в результате изменения физико-химичес- ких и термодинамических условий среды.

Такие формы называют псевдоморфозами (ложными формами). Простейшим примером являются псевдоморфозы лимонита по пириту, гематита по магнетиту.

2.2. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МИНЕРАЛОВ

Главнейшие внешние признаки минералов (физические свойства) следующие: цвет, блеск, цвет черты, прозрачность, побежалость, иризация и двойное лучепреломление, излом, спайность, твердость, хрупкость, упругость, ковкость, плотность, магнитность, растворимость в воде и кислотах, вкус и запах.

Цвет у минералов может быть самый различный – белый, серый, розовый, желтый, красный, зеленый, синий, черный, причем всевозможных оттенков. Кроме того, минералы могут быть и совершенно бесцветными, прозрачными (горный хрусталь, прозрачная разновидность кальцита – исландский шпат и др.).

Окраска минералов определяется на глаз, путем сравнения с хорошо знакомыми предметами (молочно-белый, медно-красный, железочерный и т. д.).

Различают у минералов три типа окраски:

–постоянная (идиохроматическая);

–непостоянная (аллохроматическая);

–ложная (псевдохроматическая).

Идиохроматическая окраска (малахит, азурит, пирит, магнетит и др.) зависит от химического состава минерала и наличия примесей элементов, называемых хромофорами, т. е. носителями окраски. Такими элементами являются железо, никель, кобальт, титан, медь, хром и др.

Аллохроматическая окраска минералов обусловлена наличием механических примесей (примесь тонкодисперсного углистого вещества окрашивает кальцит в черный цвет, а красно-бурый цвет галита (поваренная соль) объясняется присутствием механических примесей гидроокислов железа).

Псевдохроматическая или ложная окраска обусловлена наличием особых цветовых эффектов (иризация у лабрадора вызвана присутствием тонких пленок минерала ильменита, располагающихся по трещинкам спайности). Интерференция света на этих пленках и придает лабрадору красивую радужную окраску (обычно синего цвета).

22

Иногда, кроме основной окраски минерала, тонкая поверхностная пленка окисления имеет дополнительную окраску – побежалость (серая у киновари, малиново-фиолетовая у халькопирита, индигово-синяя у борнита).

Цвет черты или цвет минерала в тонком порошке часто не совпадает с цветом минерала в образце. Например, у соломенно-желтого пирита цвет черты черный, у железо-черного гематита вишнево-красная черта, а черный хромит имеет желто-бурый цвет черты. Для таких минералов цвет черты является диагностическим свойством.

Чтобы получить черту, нужно исследуемым минералом провести по матовой фарфоровой пластинке, называемой «бисквитом». Твердость «бисквита» 6,0–6,5, поэтому минералы с твердостью выше 6,5 образуют на пластинке царапины.

Блеск – это способность минералов отражать падающий на них свет. По блеску минералы делят на две группы: минералы с металлическим блеском (как у свежей поверхности металлов, например, свинца, железа, алюминия) и минералы с неметаллическим блеском.

Минералы с металлическим блеском непрозрачны, на фарфоровой пластинке оставляют темно окрашенную черту (самородные металлы, многие сульфиды и оксиды железа). Выделяют также минералы с полуметаллическим или металловидным блеском (как у потускневших металлов – графит, гематит).

Наиболее многочисленна группа минералов с неметаллическим блеском. Выделяют следующие разновидности неметаллического блеска:

–жирный или маслянистый (шеелит – поверхность минерала как бы смазана жиром);

–стеклянный (кварц, гипс, кальцит – поверхность минерала блестит как стекло);

–алмазный (сфалерит, киноварь – поверхность минерала искрится);

–шелковистый (асбест, гипс-селенит);

–перламутровый (слюда – поверхность минерала переливается разными цветами);

–матовый (боксит, каолинит – поверхность минерала неблестящая). Прозрачность характерна для минералов с неметаллическим блеском.

Выделяют прозрачные (сквозь них видны буквы), полупрозрачные (видны строки, слова неразборчивы), просвечивающие (пропускают свет при рассматривании минерала против яркого света) и просвечивающие в тонких краях.

Явление двойного лучепреломления наблюдается у исландского шпата

(прозрачная разновидность кальцита), через кристалл которого можно увидеть двойное изображение предмета: одно отчетливое, другое расплывчатое (рис. 2.3).

Спайность – свойство минерала раскалываться по определенным кристаллографическим направлениям с образованием зеркально-гладких поверхностей, называемых плоскостями спайности (рис. 2.4).

23

Спайность может проявляться в одном, двух, трех, четырех и шести направлениях. Выделяют следующие виды спайности:

–весьма совершенная – кристалл легко расщепляется на тонкие листочки с идеально гладкими блестящими поверхностями (слюда, гипс);

–совершенная – кристалл при ударе колется в любом месте, образуя ровные поверхности, неровные поверхности получаются крайне редко (кальцит, галит, галенит, сфалерит);

–средняя – кристалл при расколе образует как плоскости спайности, так и неровные поверхности (полевые шпаты, роговая обманка);

–несовершенная – кристалл при расколе дает неровные поверхности (апатит, оливин);

–весьма несовершенная – кристалл имеет неровные поверхности при расколе, спайность практически отсутствует (кварц, касситерит, гранаты, пирит).

Рис. 2.3. Двойное лучепреломление у кальцита (исландского шпата)

Рис. 2.4. Совершенная спайность у кальцита

в трех направлениях

24

Излом – неровная поверхность раскола, прошедшая в минерале не по спайности. Встречаются следующие виды излома:

–раковистый – у минералов поверхность раскола напоминает раковины (опал, халцедон, вулканическое стекло) (см. рис. 10 на цветной вкладке);

–занозистый – минералы с игольчатым или волокнистым строением (актинолит, гипс-селенит) (см. рис. 11 на цветной вкладке);

–ступенчатый – минералы с совершенной спайностью (галенит, сфалерит, полевые шпаты, кальцит);

–землистый – каолинит, вивианит.

Твердость – способность минералов сопротивляться механическим воздействиям – царапанью, удару, резанью. Для определения относительной твердости применяют шкалу Мооса (табл. 2.1). Шкала состоит из 10 минералов, расположенных в порядке возрастающей твердости от 1 до 10, каждый последующий минерал царапает все предыдущие, а сам царапается всеми последующими.

Таблица 2.1

			Шкала твердости Мооса
№	Шкала Мооса
п/п	Минералы	Твер-	Шкала заменителей
		дость
1	Тальк	1	Карандаш М-ТМ
2	Гипс	2	Ноготь, игла алюминиевая
3	Кальцит	3	Монета медная
4	Флюорит	4	Игла железная
5	Апатит	5	Стекло оконное
6	Ортоклаз	6	Лезвие ножа, бритва
7	Кварц	7	Напильник
8	Топаз	8	Нет
9	Корунд	9	Кроме его разновидностей, других минералов с твердостью 9 нет
10	Алмаз	10	Единственный минерал с твердостью 10

С помощью образцов из этой шкалы можно определить относительную твердость минерала, царапая его гладкую поверхность. Если минерал не имеет гладкой поверхности, то им царапают по очереди каждый образец шкалы.

Если определяемый минерал царапается ортоклазом (твердость 6), но не царапается апатитом (твердость 5), то его твердость выше, чем у апатита, но ниже, чем у ортоклаза. Можно считать, что твердость минерала условно составляет 5,5. Минералы с высокой твердостью применяются для полировки металлов, горных пород и минералов (изготовление абразивных материалов).

Ковкость, т. е. вязкость. При определении данного свойства следует помнить, что ковкие минералы (самородные – золото, платина, серебро, медь, железо; сульфиды – халькозин) при ударе сплющиваются; при царапании они не образуют порошка по краям бороздки, а дают завальцован-

25

ную канавку (блестящий след). На бисквите они оставляют металлически блестящую черту.

Хрупкость определяется возникновением трещин при ударе по минералу. Хрупкие минералы крошатся (пирит, гипс, пентландит).

Гибкость – способность минерала сгибаться, не давая излома. Упругость – свойство гибких минералов распрямляться после того,

как будет прекращено сгибание.

Гибкостью и упругостью обладают немногие минералы. Так, листочки слюды очень гибки и упруги: хорошо сгибаясь, они по прекращении сгибания снова сами собой распрямляются. Листочки талька очень гибки, но не упруги: хорошо сгибаясь, они не распрямляются.

Магнитность минералов определяется при помощи магнитной стрелки компаса, которая притягивается или отталкивается при поднесении к ней магнитных минералов (магнетит, пирротин).

Вкус характерен для некоторых хорошо растворимых в воде солей: галит имеет соленый вкус, а сильвин – горько-соленый, слегка щиплет язык.

Запах – довольно характерное свойство для самородной серы при ее горении, а у минерала арсенопирита при ударе ощущается чесночный запах.

Реакция с 10%-ой соляной кислотой является характерным диагностическим свойством для минералов класса карбонатов. Если капнуть на минерал кислотой, он вспенивается, «шипит» вследствие бурного выделения пузырьков углекислого газа. Причем, кальцит активно «вскипает» в куске от холодной кислоты, доломит – только в порошке; магнезит и анкерит – только с подогретой кислотой, а на кусочке сидерита от капли соляной кислоты образуется буровато-зеленоватое пятно выделившегося хлористого железа.

Плотность точно определяется при наличии точных весов и специальных жидкостей в граммах на 1 см3. Мы же ограничиваемся более простым и примитивным способом – сравнительным взвешиванием минерала на ладони. Принято делить минералы по плотности на три группы: тяжелые, средние и легкие. К тяжелым относят все рудные минералы с плотностью более 4 г/см3 (пирит, гематит, магнетит, галенит и др.), из нерудных сюда относится барит – «тяжелый шпат» с плотностью 4,7 г/см3. К средним – породообразующие минералы с плотностью от 2,5 до 4 г/см3 (кварц, кальцит, полевые шпаты, слюды и т. д.) и, наконец, к легким – минералы с плотностью до 2,5 г/см3 (гипс, галит, сильвин, самородная сера и др.).

2.3. КЛАССИФИКАЦИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКА МИНЕРАЛОВ

Современная классификация минералов основывается на химическом составе и кристаллической структуре вещества. По химическому составу и кристаллическому строению все известные минералы разбиваются на несколько классов, из которых важнейшими являются:

26

–самородные элементы (золото, сера, серебро, платиноиды, графит, медь);

–сульфиды (пирит, пирротин, галенит, сфалерит, борнит, молибденит, халькопирит);

–оксиды и гидроксиды (кварц, магнетит, ильменит, гематит, гетит, корунд, боксит);

–галогениды (галит, сильвин, флюорит);

–карбонаты (кальцит, доломит, магнезит, сидерит, малахит);

–сульфаты (ангидрит, гипс, мирабилит, барит);

–фосфаты (апатит, фосфорит, ксенотим, монацит);

–вольфраматы (вольфрамит, ферберит, гюбнерит, шеелит);

–силикаты (оливин, топаз, гранаты, эпидот, пироксены, плагиоклазы, берилл, турмалин, амфиболы, слюды, нефелин).

2.3.1.Класс самородных элементов

Кэтому классу относятся химические элементы, находящиеся в природе в свободном состоянии. Они составляют лишь около 0,1 % массы земной коры. Наиболее типичная форма кристаллической решетки у самородных элементов – атомная.

Самородные элементы бывают как металлы, так и металлоиды. Самородные металлы обладают хорошей электропроводностью и те-

плопроводностью, большой плотностью (тяжелые), высокой отражательной способностью, что обусловливает наличие постоянного металлического блеска. Цвет и черта у самородных металлов также постоянные и характерные для каждого из них. Все они не царапают стекло, непрозрачны, спайности не имеют, ковкие.

Самородные металлы (медь, золото и др.) обладают металлическим блеском, блестящей чертой, цвет которой отвечает окраске минерала, ковкостью, отсутствием спайности.

Неметаллы (сера, графит и алмаз) своими физическими свойствами резко отличаются от минералов первой группы (неметаллический и полуметаллический блеск, низкий удельный вес). Особенностью этих минералов является их способность образовывать полиморфные модификации.

Для самородной серы установлены три полиморфные модификации: -, - и -сера. Для углерода – графит и алмаз. Самородные металлоиды имеют неметаллический блеск, плотность у них небольшая (легкие).

Самородные элементы встречаются как в глубинных зонах Земли, так и на ее поверхности.

Металлы

Золото Аu

27

Химический состав. Содержание Аu до 98–99 % , чаще ниже. Важнейшей изоморфной примесью является Ag, содержание которого может достигать 30 %, Сu – до 20 %. В самородном золоте установлены изоморф-

ные примеси Bi, Pt, Cu, Pd, Rh, Ir, Fe.

Физические свойства. Сингония кубическая. Морфология – вкрапления в кварце, дендриты, волосовидные формы, пластинки, листочки, чешуйки, зерна и крупные самородки в россыпях. Цвет золотисто-желтый. Черта золотисто-желтая, металлически блестящая. Блеск металлический. Твердость – 2,5–3. Плотность – 15,6–19. Кристаллы исключительно редки и обычно искажены. Ковкое. Золото можно раскатать до толщины 0,00 008 мм (в 500 раз тоньше человеческого волоса). Тягучее. Из золота величиною с горошину можно вытянуть проволоку длиной 15 км диаметром 0,000 002 мм.

Растворяется только в царской водке (смесь трех частей соляной кислоты и одной части азотной кислоты).

Диагностические признаки. Металлический блеск, низкая твердость, золотисто-желтый цвет, золотисто-желтая, металлически блестящая черта, ковкость, высокий удельный вес.

Самородное золото можно спутать с халькопиритом. Отличие – у халькопирита черта черная.

Разновидности. Э л е к т р у м содержит от 15 до 50 % Ag; м е д и - с т о е з о л о т о («червонное золото») содержит до 20 % Cu; в и с м у т о а у - р и д – до 4 % Bi; р о д и т – до 4,3 % Rh; и р а у р и д – до 30 % Ir.

Спутники. Рудное золото ассоциирует с кварцем, серебром, сульфидами меди, свинца, цинка, реже с платиноидами, россыпное – с магнетитом, ильменитом, рутилом, касситеритом.

Происхождение. Самородное золото выделяется из термальных водных растворов, связанных с кислыми и средними, редко с основными магмами. Характерно для гипотермальных, мезотермальных и эпитермальных жил. Такое золото называется жильным. Кроме того, встречаются россыпные месторождения золота (россыпное или шлиховое золото), образовавшиеся в результате разрушения коренных месторождений речными потоками или морским прибоем.

Месторождения. Золото в нашей стране добывается на Урале (Березовское), Енисейском кряже (Олимпиадинское), Якутии (Нижнекуранахское), Иркутской области (Сухой Лог), Хабаровском крае (Многовершинное), Магаданской области (россыпи реки Колымы), Читинской области (Балей).

За рубежом основные запасы золота приходятся на ЮАР (месторождения Витватерсранд, Трансвааль и бассейна реки Оранжевой) – около 40 % мировой добычи. Затем идут Гана, Зимбабве, Заир. Богатые месторождения россыпного и коренного золота находятся в Австралии.

Крупнейший самородок золота был найден в Австралии. Он имел массу 285 кг, его длина составляла 144 см, ширина – 66 см и толщина – 10 см.

28

Крупные самородки золота «Желанный» массой 68,08 кг и «Приятный незнакомец» массой 59,67 кг тоже найдены в Австралии.

Самый крупный самородок золота «Большой треугольник» на территории России был найден в прошлом столетии в Миасском районе на Урале весом 36 кг 22 г.

Применение. Золото – валютный и денежный металл; используется в качестве украшения и предметов роскоши, а также в зубоврачебном деле и при золочении металлов. Золото обладает такими уникальными свойствами, как исключительная антикоррозионная и химическая стойкость, высокие электро- и теплопроводность. Золото используется в реактивных двигателях, ракетах, космических аппаратах, ядерных реакторах, сверхзвуковых самолетах, электронной промышленности и радиотехнике, в производстве хронометров, гальванометров и оборудования для изготовления синтетических тканей.

Не обходится без золота современная микроэлектроника – оно используется в электронно-вычислительных машинах. Соли золота применяются в фотографии (тонирование). Золото используется в химии, медицине (при лечении некоторых форм туберкулеза, легких, гортани, кожи, глаз) и для окрашивания стекла и фарфора в красный цвет.

Золото – один из первых металлов, который человек «поставил себе на службу». Он «познакомился» с ним почти 20 000 лет назад. За это время из недр Земли его добыто более 100 000 т (шар диаметром 46 м).

Медь Сu

Химические свойства. Содержит Сu до 97–98 %. Из изоморфных примесей наиболее обычны Ag (3–4 до 8 %), Аu (до 2–3 %), иногда As (до 3 %). Форма вхождения Fe до 2–3 %.

Физические свойства. Сингония кубическая. Редко хорошие кристаллы кубического, кубооктаэдрического габитуса. Характерны плоские

иобъемные дендриты, пластины, плотные сплошные массы, мелкие вкрапленники, тонкозернистые порошковатые и сферолитовые цементные выделения. Цвет медно-красный. Черта медно-красная, блестящая. Блеск металлический. Ковкая. Спайность отсутствует. Излом крючковатый. Твердость – 2,5–3. Плотность – 8,5–8,9.

Известны псевдоморфозы по куприту, арагониту, кальциту, азуриту, халькозину, халькантиту.

Диагностические признаки. Медно-красный цвет, низкая твердость,

ковкость, легко растворяется в HNО3 с образованием голубого раствора. Голубую окраску приобретает от меди и нашатырный спирт. Обычно медь покрыта коричнево-красными (куприт), зелеными (малахит), голубыми (азурит), черными (сульфиды меди) вторичными продуктами. Малахит

иазурит часто находятся вблизи меди во вмещающих ее минералах.

29

Спутники. Характерна ассоциация с купритом, малахитом, хризоколлой, азуритом, сульфатами, хлоридами, иодидами, молибдатами меди, гидроокислами железа, гипсом.

Происхождение. Наиболее обычна гипергенная самородная медь (Гумешевский район, Свердловская область, где были самородки весом до нескольких тонн) купритом, теноритом и большим числом разнообразных сульфатов, хлоридов, иодидов, молибдатов меди (Чукикамата, Чили), гидроокислами железа, гипсом, ярозитом, малахитом (березиты месторождения Центрального, Мариинская тайга). Такого же происхождения, очевидно, вкрапленники самородной меди в трещинках спайности крупнокристаллического гипса района Пинал Каунти (США).

Реже самородная медь осаждается в породах, богатых органическим веществом, на некотором удалении от рудных месторождений. С этим связывают тонкодисперсную медь в торфяниках реки Левихи (Свердловская область), мельчайшую вкрапленность самородной меди с халькозином и другими сульфидами в черных глинах Эль-Болео (Калифорния), ее скопления в некоторых песчаниках, хотя источниками рудоносных растворов могут быть сравнительно низкотемпературные (ниже 100 °С) гидротермы. Наиболее крупное месторождение последнего типа – Корокоро (Боливия). Самородная медь здесь ассоциирует с низкотемпературным халькозином, арсенидами меди и залегает совместно с гипсом, кальцитом, кварцем, баритом, целестином.

С низкотемпературной гидротермальной деятельностью связано появление самородной меди в ассоциации с цеолитами, кварцем, кальцитом, пренитом, датолитом, хлоритом, эпидотом, гематитом, иногда

ссамородным серебром в виде миндалин, прожилков, импрегнации в базальтах, конгломератах на полуострове Кивино (озеро Верхнее, США). Здесь же был встречен самый из известных самородков 13,7×6,7×2,4 м весом около 420 т. Самородная медь установлена в тонкослоистых вулканических потоках, богатых гематитом и имеющих из-за этого красный цвет, на острове Ванкувер (Канада). В тех потоках, где гематита мало, вместо меди содержится халькопирит. Это дает основание предполагать, что самородная медь образовалась при окислении халькопирита. Возможно, этим же путем образовалась самородная медь в эффузивах полуострова Кивино.

Ввиде вкрапленности в окремненных породах самородная медь

смельниковитом, пиритом, марказитом, гидроокислами железа установлена в кальдере Калиман, Румыния.

Как непосредственный продукт магматической кристаллизации самородная медь в небольших количествах обнаружена в полевых шпатах габбро близ Тосканы (Италия), в роговых обманках и полевых шпатах сиенитов Южной Африки, в авгитах зернистых диабазов Дороса (Юго-Запад- ная Африка).

30