Sviridov_Obschee_zemlevedenie

Физические свойства. Сингония моноклинная. Сплошной зернистый, плотный, землистый, листоватый, волокнистый, отдельные кристаллы, двойники, напоминающие ласточкин хвост, друзы (напоминают мозг или розу). Кристаллы вросшие. Листочки гибкие, но не упругие. Бесцветный, белый, сероватый, желтоватый, розовый, красный, синий. Черта белая. Блеск стеклянный, перламутровый, шелковистый или матовый. Спайность у листоватых разностей весьма совершенная. Твердость – 1,5–2,0. Плотность – 2,3.

Диагностические признаки. Имеет неметаллический блеск, небольшую твердость, белую черту, небольшую плотность, не жирен на ощупь. Гипс можно спутать с ангидритом. Отличается по твердости. У ангидрита твердость выше.

Разновидности. С е л е н и т – параллельно-игольчатый. Блеск шелковистый. М а р ь и н о с т е к л о – толстолистоватый прозрачный гипс.

Спутники. В осадочных породах: каменная соль, ангидрит, сера, кальцит.

Происхождение. Гипс образуется на поверхности Земли (представляет лагунный и озерный химический осадок) или путем гидратации ангидрита осадочного происхождения под действием холодных подземных вод (вадозные воды).

Месторождения. В России месторождения гипса находятся на западном склоне Урала, в Поволжье, Прикамье, близ Мурома на реке Оке,

вТульской, Рязанской, Калужской, Архангельской, Горьковской областях,

вКарелии и Татарии. Месторождения селенита находятся близ Кунгурской пещеры.

За рубежом месторождения гипса есть в Донбассе (Артемовское, Украина), Фергане (Шорсу), Крыму, ФРГ (Стасфурт), США (Мохаве, Калифорния), Японии (Ванибути).

Применение. Гипс применяется в архитектурном и скульптурном деле, бумажной промышленности, медицине, в качестве удобрения в сельском хозяйстве, производстве серной кислоты, цемента, эмалей, глазурей и красок. Прозрачный гипс используется в оптической промышленности. Селенит обладает пленительным лунным отливом. Поэтому его еще называют лунным камнем. Холодный блеск лунного камня напоминает ночные лунные отблески на воде. Селенит – поделочный камень. Селенит и гипс используются для изготовления декоративной настольной скульптуры малых форм (статуэтки, коробочки, вазочки и др.). Из гипса изготовляют строительные детали: карнизы, плиты, блоки, барельефы. Из гипса получают серу.

Барит Ba[SO4]

Химические свойства. Барит относительно чист. Из примесей наиболее часты SrO и СаО.

81

Физические свойства. Сингония ромбическая. Плотные, различной степени зернистости агрегаты, сферические конкреции, пластинчатые массы, реже землистые и натечные колломорфные агрегаты, иногда зональноконцентрические, обычны уплощенные кристаллы, параллельные сростки, друзы. Барит обычно бесцветный либо снежно-белый, иногда желтоватый, голубоватый, зеленоватый, красноватый, реже коричневый, темно-корич- невый, темно-красный. Окраска, как правило, является результатом присутствия дефектных радикалов или механических включений гематита, сульфидов, органического вещества и часто имеет зональный характер. Прозрачный до полупрозрачного. Черта белая. Блеск стеклянный до смолистого, иногда перламутровый. Хрупкий. Излом неровный. Спайность весьма совершенная и совершенная. Твердость – 3–3,5. Плотность – 4,5.

Диагностические признаки. От некоторых похожих на него минералов барит отличается формой кристаллов, спайностью, низкой твердостью и высокой плотностью, отсутствием реакции на СО2.

Спутники. Кварц, кальцит, флюорит, галенит, сфалерит, киноварь, витерит.

Происхождение. Барит является главным, наиболее распространенным минералом бария. Основные его скопления приурочены к средне-

инизкотемпературным гидротермальным образованиям: барит-полиметал- лическим, барит-флюоритовым, баритовым и барит-витеритовым жилам. Барит, богатый РbО и редкими землями, отлагается из горячих источников.

Известны гипогенные образования барита метасоматического типа с замещением известняков.

Ввиде желваков, конкреций и «роз» барит встречается в осадочных породах. Для него более обычны песчанистые и глинистые осадки; известен и в некоторых осадочных марганцевых и железорудных месторождениях. В форме рассеянных кристаллов барит встречается в горизонтах глин

имергелей юрского возраста востока и северо-востока Европейской части России. Появление барита в осадочных породах связывают с восходящими гидротермальными растворами, содержащими Ва.

Явно аутигенный барит известен в молассовых отложениях олигоцена. Землистые скопления «баритовый сыпучки» характерны для нижних

горизонтов зон окисления некоторых полиметаллических месторождений. Барит встречается также в серных месторождениях, иногда связан

с нефтяными водами.

Барит сохраняется лишь на ранних стадиях метаморфизма, образуя в основном совместно с гематитом небольшие перекристаллизованные в трещинах жилы. На больших глубинах в восстановительной обстановке барит неустойчив.

Вповерхностных условиях он сравнительно устойчив и может сохраняться в россыпях, вплоть до образования крупных месторождений.

82

Месторождения. В России наиболее крупные месторождения известны на Салаире, в Бакальском районе (Челябинская область), Арпаклен (Татарстан).

За рубежом известны крупные месторождения в Акмолинской области (Казахстан), штате Оклахома (США), Бельгии, Эйне и Верхней Савойе (Франция), Северной Англии, Германии (месторождения Гарца и Тюрингии), Узбекистане (Хайдаркан), Северной Шотланди, Хокуть на Тайване, Чиатуры (Грузия).

Применение. Основной источник Ва и его соединений; широко используется в резиновой и бумажной промышленности как наполнитель и утяжелитель, для изготовления высококачественных красок (белил), специальной баритовой штукатурки, защищающей от радиации, медицине.

2.3.7. Класс фосфатов

Этот класс минералов представлен солями фосфорной кислоты H3PO4. В качестве катионов Са, Fe, Al, Mn и др. Наиболее распространенным минералом этого класса является апатит.

Фосфаты составляют не более 0,1 % земной коры. Блеск у фосфатов неметаллический, они не царапают стекло, цвет непостоянный, черта непостоянная, не реагируют с разбавленной соляной кислотой. Фосфаты можно спутать с сульфатами и карбонатами. Отличие от сульфатов – по черте (у сульфатов – постоянная белая), от карбонатов – по поведению с разбавленной соляной кислотой (карбонаты реагируют).

Образуется при всех эндогенных процессах. Наиболее практическое значение имеют месторождения апатита магматического происхождения. В экзогенных условиях апатит образует натечные агрегаты, конкреции, сплошные массы, представляющие механическую смесь с минералами глин, обломками кварца и др. Такие экзогенные образования носят названия фосфоритов.

Основное применение фосфатов – сырье для получения фосфорных удобрений, фосфора, фосфорной кислоты и других соединений фосфора.

Апатит Ca5[PО4]3(F, Cl, OH)

Химические свойства. Cостав очень сложный. В нем постоянно присутствуют изоморфные примеси Mn, Fe, Sr, Mg, Al, K, Na, Ca, Th. Растворяется в соляной и азотной кислотах. Солянокислый раствор при прибавлении аммиака дает белый студневидный осадок.

Физические свойства. Сингония гексагональная. Сплошные зернистые массы, вкрапления и шестиугольные призматические или таблитчатые кристаллы, друзы. Мелкие кристаллы игольчатые. Кристаллы вросшие или наросшие. Цвет зеленый, голубовато-зеленый, синевато-зеленый, также бурый, голубой, фиолетовый, редко бесцветный, белый, иногда зеленый

83

с серыми пятнами. Черта белая. Блеск стеклянный, иногда жирноватый. Спайность слабо выражена. Очень хрупкий. Твердость – 5. Плотность – 3, 2.

Диагностические признаки. Для апатита характерны неметаллический блеск, средняя твердость, белая черта, слабо выраженная спайность, зернистое строение, шестиугольная призматическая форма кристаллов, хрупкость. Апатит от сходных с ним минералов (берилл, аквамарин и др.) отличается меньшей твердостью – не царапает стекло.

Разновидности. М о р о к с и т – густо синевато-зеленого цвета. Спутники. В магматических породах: нефелин, ильменит, магнезит.

В жилах: кварц, полевой шпат, слюды, касситерит, берилл. В контактах: кальцит, магнезит, флогопит.

Происхождение. Образуется апатит в результате магматической дифференциации и по происхождению связан со щелочными магматическими породами (нефелиновые сиениты). Крупные кристаллы образуются пневматолитовым путем. Месторождения контактового типа также имеют пневматолитовое происхождение и представляют результат метасоматических воздействий летучих компонентов магмы на контактируемые с ней известняки.

Месторождения. Мировые запасы апатитов сосредоточены в месторождениях Хибинских тундр (Кольский полуостров). В Бурятии находятся Ошурковское и Белозиминское месторождения, в Якутии (Селигдарское, Нерянджинское, Улхан-Меленкинское). На Урале (Ильменские горы) апатит сосредоточен в щелочных глубинных магматических породах и пневматолитовых образованиях. Крупные кристаллы апатита контактового происхождения встречаются в Прибайкалье (река Слюдянка).

Из зарубежных можно отметить месторождения в Кокчетавской, Целиноградской и Кустанайской областях (Казахстан), а также Лао-Кай (Вьетнам).

Применение. Апатит называют «хлебным» камнем, применяется он для получения удобрений (суперфосфатов). Фосфатные минералы находят применение в литейном деле (придают литью большую текучесть и, таким образом, литье хорошо заполняет формы), в химической (для получения фосфора, фосфорной кислоты и других соединений) и керамической промышленности (для получения «костяного фарфора»). Из отходов производства фосфорных удобрений изготовляют так называемое фосфорное стекло, пропускающее ультрафиолетовые лучи. Получают также сорта стекол, задерживающих инфракрасные тепловые лучи. Применение фосфорного стекла дает возможность принимать солнечные ванны в помещении, наблюдать доменный процесс. Некоторые сорта фосфорного стекла выдерживают нагревание до 800 °C.

Фосфор, фосфорная кислота и соединения фосфора применяются в спичечной, керамической, текстильной, пищевой промышленностях, военном деле, медицине. Насчитывается более 100 отраслей народного хозяйства, где используются эти вещества.

2.3.8. Класс вольфраматов

84

В этот класс входят соли вольфрамовой кислоты H2WO4. В качестве катионов выступают Mn, Fe2+, Са, Сu, Mo. Содержание вольфраматов в земной коре незначительно.

Физические свойства минералов резко отличаются друг от друга. В генетическом отношении вольфраматы представлены эндогенными образованиями.

Вольфрамит образуется гидротермальным, а шеелит – гидротермальным и контактово-метасоматическим путями. Минералы этого класса являются единственным источником вольфрама.

Вольфрамит (Fe, Mn)WО4

Химические свойства. Содержит примеси CaO, (Nb, Ta)2O5, CuO, FeO, MnO. При нагревании в крепкой соляной кислоте порошок разлагается с выделением желтого осадка WО3, растворимого в аммиаке. Солянокислый и сернокислый растворы, содержащие вольфрам, от прибавления кусочка цинка принимают синюю окраску.

Физические свойства. Сингония моноклинная. Крупные призматические, таблитчатые иногда игольчатые кристаллы и вытянутые призмы в кварце, радиально-лучистые, пластинчатые, игольчатые агрегаты. Цвет буровато-черный. Черта бурая, почти черная. Блеск металловидный, стеклянный (зеркальный). Спайность совершенная в одном направлении, излом неровный. Твердость – 5. Плотность – 6,7–7,5.

Диагностические признаки. Для вольфрамита характерны бурый до черного цвет, бурая, почти черная черта, совершенная спайность в одном направлении, большая плотность. Вольфрамит похож на сфалерит и касситерит. Отличается от сфалерита большой плотностью (вольфрамит тяжелый), наличием совершенной спайности в одном направлении (у сфалерита совершенная спайность в нескольких направлениях). Касситерит отличается отсутствием спайности и более светлой чертой.

Спутники. В пневматолитовых образованиях: кварц, касситерит, молибденит, топаз, берилл, апатит. В рудных жилах: кварц, пирит, халькопирит, галенит, сфалерит.

Происхождение. Преимущественно пневматолитовое, в грейзеновых и высокотемпературных гидротермальных месторождениях, связанных с кислыми магматическими породами.

Месторождения. Основные ресурсы вольфрамовой руды в России сосредоточены на месторождении Тырны-Ауз (Кабардино-Балкария), в Приморском крае (Лермонтовское), Читинской области (Бом-Горхонское, Букука, Белуха), Бурятии (Инкурское, Джидинское).

За рубежом крупные месторождения находятся в Китае (Та-ю, Китань, Пань Янь), Казахстане (Караоба, Акчатауское), Ньямне (Мавчи, Херменгии), Боливии (Серро-Рико-де-Потоси), Японии (Акеноби).

85

Применение. Вольфрам – «звездный металл» – единственный металл, сохраняющий свои качества при высоких температурах, поэтому его используют при создании космических кораблей и космических аппаратов. Вольфрам находит применение в металлургии. Он также применяется для получения особых сортов твердой стали, входит в состав сплавов: стеллит, победит, видиа, воломит и др. Сплав вольфрама с рением обладает тугоплавкостью, эластичностью, податливостью к обработке. Из него делают гибкую фольгу. Вольфрам используется также для изготовления вольфрамовых нитей электрических ламп.

Шеелит Ca[WО4]

Химические свойства. В шеелите обнаружены примеси МоО3, F,

Н2O, Сr2O3, CuO.

Физические свойства. Cингония тетрагональная. Кристаллы характерного дипирамидального, псевдооктаэдрического облика, реже таблитчатые. Известны плотные, различной зернистости, сплошные массы, изредка натечные агрегаты. Установлены структуры распада с повеллитом, псевдоморфозы по вольфрамиту. Шеелит чаще всего бесцветный до белого, желтоватобелый, бледно-желтый, серый; реже коричневый, черный, зеленый, оранжевый. Иногда прозрачен. Черта белая. Блеск жирный до алмазного. Спайность средняя. Хрупкий. Излом неровный до полураковистого. Твердость – 4,5–5,0. Плотность – 6,1. Большинство шеелитов сильно люминесцируют в ультрафиолетовых лучах голубовато-белым до белого и желтовато-белого цветов.

Диагностические признаки. Легко узнается по форме кристаллов, высокой плотности, блеску, низкой твердости, свечению при облучении ультрафиолетовым светом.

Спутники. Гранат, диопсид, геденбергит, тремолит, эпидот, везувиан, молибденит, флюорит, касситерит, пирротин.

Происхождение. Самые типичные и наиболее крупные скопления шеелита связаны с месторождениями скарнового типа. Шеелит является обычным минералом высокотемпературных Sn–W грейзенов и рудных жил. В небольших количествах он известен в гранитных пегматитах.

Месторождения. В России шеелит добывают на месторождении Тырны-Ауз, (Северный Кавказ), Лермонтовском (Приморский край), Читинской области (Бом-Горхонское, Букука, Белуха), Бурятии (Инкурское, Джидинское), Полярном Урале.

За рубежом крупные месторождения находятся в Китае (Та-ю, Китань, Пань Янь), Казахстане (Караоба, Акчатауское), Ньямне (Мавчи, Херменгии), Боливии (Серро-Рико-де-Потоси), Японии (Акеноби), ЧорухДайрон (Таджикистан), США (Ореана, Невада; Ледвилл, Колорадо).

Применение. Важнейшая руда на вольфрам. В последнее время все в больших масштабах выращивают монокристаллы шеелита, интересующие физиков как матрица для рабочих тел оптических квантовых генераторов и других современных устройств.

86

2.3.9. Класс силикатов и алюмосиликатов

Это наиболее распространенный класс минералов. К силикатам относится около 1/3 от общего числа минералов, а по весовому количеству они составляют 3/4 земной коры. Только минералы группы полевых шпатов слагают 50 % веса земной коры. К этой группе принадлежат почти все главнейшие породообразующие минералы. В составе минералов этого класса принимает участие Na, K, Li, Mg, Ca, Ti, Fe, Mn и др. Они могут быть катионами, образуя силикаты алюминия (дистен Al2[SiO4]O), или же входить в состав анионной группы, образуя алюмосиликаты (ортоклаз K[AlSi3O8]). Широким распространением среди минералов этого класса пользуются изоморфные смеси различного состава. Силикаты кристаллизуются преимущественно в низших сингониях. Минералы часто образуют кристаллы. Все силикаты обладают блеском, исключение составляет лишь циркон и сфен, имеющие алмазный блеск, твердость в основном более 5. Удельный вес колеблется в пределах 2,2–3,5 (циркон – 4,0). У большинства минералов хорошо выражена спайность. Окраска силикатов зависит от наличия в их составе элементов хромофоров. Широким распространением пользуются бесцветные, белые и светлоокрашенные минералы. Минералы, содержащие хромофоры, имеют темную до черной окраску. Черта у большинства минералов бесцветная. В основе структуры силикатов лежит кремнекислородный или алюмокремнекислородный тетраэдр (рис. 2.5).

В соответствии с тем, каким образом комбинируется этот структурный элемент, в классе силикатов выделяются следующие подклассы: островные, кольцевые, цепочечные, листоватые, слоистые и каркасные силикаты. Происхождение силикатов различное, но преимущественно магматическое.

Большинство силикатов и алюмосиликатов глубинного происхождения. В поверхностных условиях они, как правило, представляют соединения неустойчивые, в той или иной мере подвергающиеся химическим разрушениям и образующие новые минералы, устойчивые в поверхностных условиях.

Силикаты в основной своей массе представляют породообразующие минералы, некоторые из них используются в качестве драгоценных камней, служат рудой для извлечения металлов и представляют нерудные полезные ископаемые. Силикаты используются в керамическом и огнеупорном производствах (каолинит, полевые шпаты, асбест, оливин), в ювелирном деле (топаз, берилл, аквамарин), в строительстве (лабрадорит), сельском хозяйстве как удобрение (нефелин), электротехнике (слюда) и других производствах.

87

а		б

в

г

д

е

Рис. 2.5. Типы соединения кремнекислородных тетраэдров: а – изолированный кремнекислородный тетраэдр; б – группа из двух сдвоенных тетраэдров; в – группа из шести и четырех тетраэдров; г – цепочка тетраэдров; д – лента тетраэдров;

е – слой (лист) тетраэдров

88

Безводные силикаты и алюмосиликаты, напоминающие по некоторым внешним особенностям (по цвету блеску, спайности) карбонаты, сульфаты, фосфаты, отличаются от последних большей твердостью и тем, что не дают черты.

Подкласс 1 – островные силикаты с изолированными тетраэдрами

Оливин (Mg, Fe)2[SiО4]

Химические свойства. Из примесей отмечены СaO, NiO, CoO, F, Al2O3, Fe2O3, Cr2O3, TiO2, H2O, ZnO, MgO, CO2. Порошок разлагается сер-

ной и соляной кислотами и выделяет студневидный кремнезем. Физические свойства. Сингония ромбическая. Сплошные зернистые

массы или кристаллы и зерна, включенные в породу. Кристаллы редки. Цвет оливково-зеленый. Черты не дает. Блеск стеклянный. Спайности нет. Твердость – 6,5–7,0. Плотность – 3,2–4,4.

Диагностические признаки. Для оливина характерны неметаллический блеск, большая твердость (оставляет царапину на стекле), оливковозеленый цвет, местонахождение в темноокрашенных магматических породах и то, что оливин, разрушаясь, переходит в серпентин (змеевик). От сходных с ним минералов отличается отсутствием черты.

Разновидности. Х р и з о л и т – цвет оливково-зеленый с золотистым оттенком, прозрачный. П е р и д о т – оливин ювелирного качества.

Спутники. В магматических породах: гиперстен, основной плагиоклаз, хромит, магнетит, платина. В контактах: кальцит, доломит, флогопит. Продукты химического изменения: серпантин, асбест, тальк, хлорит, магнетит, гематит, лимонит, опал.

Происхождение. Магматическое. Он является породообразующим минералом ультраосновных (дуниты, перидотиты) и основных (габбро, базальты, диабазы и т. п.) магматических пород. Образуется в результате дифференциации магм и выделяется одним из первых. Под действием горячих водных растворов, идущих из магматических очагов, оливин переходит в серпентин или тальк. Эти процессы называются серпентинизацией. На поверхности Земли оливин подвергается химическому выветриванию и также часто переходит в серпентин, магнезит, лимонит, опал.

Месторождения. Оливиновые породы широко распространены на Северном и Среднем Урале. Хризолит встречается близ Свердловска и на Таймыре.

За рубежом месторождения хризолита имеются в Египте, Бразилии, Индии.

89

Применение. Хризолит и перидот используются в ювелирном деле. Оливин применяется для изготовления огнеупорных кирпичей и как магнезиальное удобрение.

Топаз Аl2[SiО4](F, OH)2

Химические свойства. Примеси представлены FeO, Fe2O3, Cr2O3,

MgO, TiO2, V2O3.

Физические свойства. Сингония ромбическая. Отдельные наросшие, реже вросшие кристаллы, друзы, сплошные зернистые и плотные массы. Кристалл топаза имеет форму семигранной призмы. Грани призмы покрыты продольной штриховкой. Цвет винно-желтый, нежно-голубой, синий, зеленоватый, розоватый, красный, многоцветный; иногда бесцветный. Прозрачный. Черты не дает. Блеск стеклянный, на плоскостях спайности перламутровый. Спайность совершенная в одном направлении. Хрупкий. Излом ступенчатый до раковистого. Очень твердый – 8. Плотность – 3,4–3,6.

Диагностические признаки. Для топаза характерны неметаллический блеск, очень высокая твердость (оставляет царапину на горном хрустале), прозрачность, совершенная спайность в одном направлении и форма кристаллов. Бесцветный топаз похож на горный хрусталь. В отличие от горного хрусталя спайность у него совершенная, в одном направлении.

Спутники. Кварц, ортоклаз, амазонит, слюды, апатит, реже касситерит, вольфрамит.

Происхождение. Встречается топаз в пегматитовых жилах, связанных по происхождению с кислыми глубинными магматическими породами, богатыми летучими компонентами (F, В и др.). Благодаря большой твердости и химической стойкости встречается топаз и в россыпях.

Месторождения. В России его добывают на месторождении Шерловая гора (Забайкалье), Ильменские горы (Урал). В Кочкарском районе (Южный Урал), находят в россыпях розовый топаз.

За рубежом месторождения топаза имеются в Волынской области (Украина), богатые самоцветами, и в Полесье (Белоруссия). Здесь был найден крупный топаз массой 86 кг. Месторождения топаза имеются и за рубежом в Бразилии и Шри-Ланке. В Бразилии найден кристалл топаза массой 117 кг.

Применение. Используется как драгоценный камень, шлифовальный порошок, а также в качестве опорных камней в точных приборах.

Группа гранатов:

Пироп Mg3Al2[SiО4]s

Альмандин Fe3Al2[SiО4]3 Спессартин Mn3Al2[SiО4]3 Гроссуляр Са3Аl2 [SiО4]3 Андрадит Ca3Fe2lSiО4]3 Уваровит Са3Сг2[SiО4]3

90