Третьи вопросы

№1 Самородные элементы

Самородные элементы, химические элементы, встречающиеся в природе в виде более или менее устойчивых минералов. Среди С. э. различают: неметаллы (полиморфные модификации углерода — алмаз и графит, самородные S, Se, Te), полуметаллы (самородные As, Sb) и металлы (самородные Au, Ag, Сu, Pt, Pd, lr, Fe, Ta, Pb, Zn, Sn, Hg, Bi). Обычно вместе с самородными металлами рассматриваются тесно связанные с ними (минералогически и генетически) их твёрдые растворы, а иногда и интерметаллические соединения. Например, минералы группы платины наряду с редкой собственно платиной включают ферроплатину, поликсен и др. (см. Платина самородная). В самородном состоянии в природных условиях существует также ряд газов: азот, кислород, водород, аргон, гелий, криптон, ксенон, радон.

Большинство С. э. встречается редко и лишь в особых условиях образует крупные скопления (месторождения). Важное промышленное значение из металлов имеют золото самородное и элементы группы платины, меньшее — медь самородная, входящая в состав руд некоторых типов месторождений, ещё меньшее — серебро самородное; из неметаллов большое значение имеют алмаз, графит, сера. В лунных породах и метеоритах распространены самородное железо и железо-никель, редко встречающиеся в земной коре.

Для некоторых минералов класса С. э. типичны полиморфные модификации (см. Полиморфизм). С. э., как и все минералы, характеризуются наличием примесей и разнообразием форм проявления, отражающими условия образования С. э. в природе. Происхождение С. э. определяется магматическими, гидротермальными, метаморфическими и гипергенными процессами; многие С. э. встречаются в россыпях.

№2 Фосфаты и вольфраматы

К классу о́кислы относят минералы, представляющие собой соединения металла с кислородом.

ВОЛЬФРАМАТЫ, соли вольфрамовых к-т. Различают нормальные вольфраматы (простые вольфраматы, моновольфраматы), содержащие анион WO42. ольфраматы M2WO4 плавятся в интервале 600-1000 °С без разложения, моновольфраматы щелочных металлов, Mg и Т1(1) хорошо раствольфраматы в воде (моновольфраматы остальных металлов - плохо); выделяются из р-ров в виде кристаллогидратовольфраматы Получают моновольфраматы взаимод. р-ров солей металлов с р-рами вольфраматы щелочных металлов или нагреванием стехиометрич. кол-в оксида металла с WO3 при 600-800 °С. Моновольфраматы встречаются в природе в виде минералов шеелита CaWO4, вольфрамита (Fe, Mn)WO4 и др.

Вольфрамит, - минерал состава (Fe, Mn) [WO4]

Шеелит (назв. по фамилии шведского химика Карла Шееле, первооткрывателя именно в шеелите вольфрамовой кислоты) - минерал состава Ca[WO4]. Может

Фосфорная кислота имеет химическую формулу Н3РО4. Соли фосфорной кислоты называются фосфатами. Простейшими из них являются фосфат калия — К3Р04, трехкальциевый фосфат — Са3 (РО4)2, фосфат алюминия АlРО4, фосфат окиси железа — FеРО4. К ним относятся также апатит, фосфаты фосфоритов и вивианит.

Содержание фосфора в фосфатах выражают в процентах, обычно пересчитанных на фосфорный ангидрид — Р2O5. Этот ангидрид нередко называют фосфорной кислотой, хотя это и неправильно. Так, например, когда говорят, что в фосфорите содержится 30 % фосфорной кислоты, это не значит, что в нём заключена жидкая фосфорная кислота, а подразумевается, что находящийся в нём фосфор условно выражен в форме Р2O5, содержание которого равно 30%.

Минералы, как и всякие другие химические соединения, характеризуются определенным химическим составом и определенными физическими свойствами. Горные породы — это закономерные природные сочетания определенных минералов. Некоторые горные породы состоят из кристалликов одного минерала — например, кварцит из кварца, каолин из каолинита, мрамор из кальцита.

Апатит и вивианит — это минералы, а фосфорит - горная порода, состоящая из микрозернистого или аморфного фосфата кальция с примесью других веществ. Апатитовая и вивианитовая горные породы также являются природными минеральными сочетаниями, но с преобладанием апатита или вивианита.

В природе известно свыше 120 фосфатных минералов, но лишь несколько десятков из них встречаются часто или относительно часто.

Апатит

Бирюза

№3 Сульфиды меди, железа, никеля, молибдена

Сульфиды — природные сернистые соединения металлов и некоторых неметаллов. В химическом отношении рассматриваются как соли сероводородной кислоты H2S. Ряд элементов образует с серой полисульфиды, являющиеся солями полисернистой кислоты H2Sх. Главнейшие элементы образующие сульфиды — Fe, Zn, Cu, Mo, Ag, Hg, Pb, Bi, Ni, Co, Mn, V, Ga, Ge, As, Sb.

Свойства

Кристаллическая структура сульфидов обусловлена плотнейшей кубической и гексагональной упаковкой ионов S, между которыми располагаются ионы металлов. основные структуры представлены кординационными (галенит, сфалерит), островными (пирит), цепочечными (антимонит) и слоистыми (молибденит) типами.

Характерны следующие общие физические свойства: металлический блеск, высокая и средняя отражающая способность, сравнительно низкая твёрдость и большой удельный вес.

Происхождение (генезис)

Широко распространены в природе, составляя около 0,15 % от массы земной коры. Происхождение преимущественно гидротермальное, некоторые сульфиды образуются и при экзогенных процессах в условиях восстановительной среды. Являются рудами многих металлов — Cu, Ag, Hg, Zn, Pb, Sb, Co, Ni и др. К классу сульфидов относят близкие к ним по свойствам антимониды, арсениды, селениды и теллуриды.

Меди сульфиды,

соединения меди с серой, Cu2S и CuS. Из них Cu2S встречается в виде минерала халькозина.

Железа сульфиды,

соединения железа с серой: FeS, FeS2 и др. Природные Ж. с. (пирит и марказит FeS2, пирротин Fe7S8) широко распространены в земной коре.

Сульфиды никеля

Соединения никеля с серой NiS. Петландит.

Сульфиды Молибдена: Молебденит MoS2.

№4 Сульфиды свинца, цинка, висмута, сурьмы, мышьяка, ртути

Сульфид свинца: галенит.

Сульфид цинка: сфалерит.

Сульфид висмута: висмутин.

Сульфид сурьмы: антимонит.

Сульфиды мышьяка: реальгар, арсенопирит, кобальтин.

Сульфид ртути: киноварь.

№5 Островные силикаты с добавочными анионами (без диортосиликатов)

Силикаты природные (от лат. silex — кремень), класс наиболее распространённых минералов; природные химические соединения с комплексным кремнекислородным радикалом. С. слагают более 75% земной коры (а вместе с кварцем около 87%) и более 95% изверженных горных пород. С. включают около 500 минеральных видов, в том числе важнейшие породообразующие — полевые шпаты, пироксены, амфиболы, слюды и др.

Островные силикаты, т.е. силикаты с изолированными тетраэдрами [SiO4]4- и изолированными группами тетраэдров: а) силикаты с изолированными кремнекислородными тетраэдрами (См. схему, а). Их радикал [SiO4]4-, т.к. каждый их четырёх кислородов имеет одну валентность. Между собой эти тетраэдры непосредственно не связаны, связь происходит через катионы; б) Островные силикаты с добавочными анионами О2-, ОН1-, F1- и др. в) Силикаты со сдвоенными тетраэдрами. Отличаются обособленными парами кремнекислородных тетраэдров [Si2O7]6-. Один из атомов кислорода у них общий (см. Схему, б), остальные связаны с катионами. г) Кольцевые силикаты. Характеризуются обособлением трёх, четырёх или шести групп кремнекислородных тетраэдров, образующих кроме простых колец (см. Схему в,г), также и "двухэтажные". Радикалы их [Si3O9]6-, [Si4O12]8-, [Si6O18]2-, [Si12O30]18-. Представители: оливины, гранаты, циркон, титанит, топаз, дистен, андалузит, ставролит, везувиан, каламин, эпидот,цоизит, ортит, родонит, берилл, кордиерит, турмалин и др.

Во всех подклассах С. выделяются группы с добавочными анионами (O2-, F-, CI-, OH-,S2-)

(Al2[SiO4](F, OH)2) топаз.

№6 Дисульфиды, арсениды

Кроме того, распространены простые соединения типа А[Х2] — дисульфиды, которые В. И. Вернадский относит к производным H2S2. Сравнивая с окислами, он считает их аналогами перекисей (персульфидами). Действительно, дисульфиды при нагревании легко отдают часть серы, подобно перекисям, теряющим часть кислорода.

Арсениды и антимониды (простые соединения металлов с мышьяком и сурьмой) существенно отличаются по химической природе от сернистых соединений. Ни мышьяк, ни сурьма не могут являться изоморфными заместителями серы, как это принималось в старое время. К таким соединениям относятся, например, NiAs, NiSb, Fe[As2], Co4[As4]3 и др. К персульфидам и диарсенидам очень близки по химическим и физическим свойствам также сульфоарсениды (Fe[AsS] и др.) и сульфоантимониты (Ni[SbS] и др.).

Многие соединения из рассматриваемого класса образуют друг с другом твердые растворы в виде непрерывных рядов или с ограниченной смесимостью в твердом состоянии. К ним, например, можно отнести ряды: HgS — HgSe, Co[As2] — Ni[As2] — Fe[As2] и многие другие. Наконец, широко распространены полиморфные и политипные модификации.

Многие соединения из рассматриваемого класса образуют друг с другом твердые растворы в виде непрерывных рядов или с ограниченной смесимостью в твердом состоянии. К ним, например, можно отнести ряды: HgS — HgSe, Co[As2] — Ni[As2] — Fe[As2] и многие другие.

№7 Островные силикаты без добавочных анионов

Островные силикаты, т.е. силикаты с изолированными тетраэдрами [SiO4]4- и изолированными группами тетраэдров: а) силикаты с изолированными кремнекислородными тетраэдрами (См. схему, а). Их радикал [SiO4]4-, т.к. каждый их четырёх кислородов имеет одну валентность. Между собой эти тетраэдры непосредственно не связаны, связь происходит через катионы; б) Островные силикаты с добавочными анионами О2-, ОН1-, F1- и др. в) Силикаты со сдвоенными тетраэдрами. Отличаются обособленными парами кремнекислородных тетраэдров [Si2O7]6-. Один из атомов кислорода у них общий (см. Схему, б), остальные связаны с катионами. г) Кольцевые силикаты. Характеризуются обособлением трёх, четырёх или шести групп кремнекислородных тетраэдров, образующих кроме простых колец (см. Схему в,г), также и "двухэтажные". Радикалы их [Si3O9]6-, [Si4O12]8-, [Si6O18]2-, [Si12O30]18-. Представители: оливины, гранаты, циркон, титанит, топаз, дистен, андалузит, ставролит, везувиан, каламин, эпидот,цоизит, ортит, родонит, берилл, кордиерит, турмалин и др.

№8 Ленточные силикаты

Ленточные силикаты, это силикаты с непрерывными обособленными лентами или поясами из кремнекислородных тетраэдров (см. Схему, ж). Они имеют вид сдвоенных, не связанных друг с другом цепочек, лент или поясов. Радикал структуры [Si4O11]6-. Представители: тремолит, актинолит, жадеит, роговая обманка.

№9 Листовые силикаты (кроме слюд)

Листовые силикаты, это силикаты с непрерывными слоями кремнекислородных тетраэдров. (см. Схему, з). Радикал структуры [Si2O5]2-. Слои кремнекислородных тетраэдров обособлены друг от друга и связаны катионами. Представители: тальк, серпентин, хризотил-асбест, ревдинскит, полыгорскит, хлориты (пеннит, клинохлор и др), минералы глин (каолинит, хризоколла, гарниерит и др.), мурманит.

№10 Каркасные силикаты (фельдшпатиды)

Фельдшпатиды (от нем. Feldspat – полевой шпат и греч. eidos – вид), группа щелочных породообразующих минералов (алюмосиликатов), недосыщенных по сравнению с полевыми шпатами кремнекислотой. Для Ф. характерно вхождение в структуру добавочных анионов (Cl-, CO32-, SO42-, S2-, иногда H2O).

В щелочных и некоторых основных горных породах играют роль заместителей полевых шпатов. Главные минералы: нефелин, лейцит, содалит, нозеан, гаюин, канкринит, анальцим.

№11 Каркасные силикаты (полевые шпаты)

Полевы́е шпа́ты - группа широко распространённых, в частности — породообразующих минералов из класса силикатов (Feldspat — от нем. «фельд» — поле и греч. «спате» — пластина, из-за способности раскалываться на пластины по спайности).

В группе Полевые шпаты выделяются две серии твердых растворов: KAISi3О8 — NaAISi3О8 ( или щелочные, Полевые шпаты и NaAISi308 — CaAI2Si2O8 — плагиоклазы).

Общие свойства:

Полевые шпаты относятся к силикатам с кристаллической структурой каркасного типа, это ажурные постройки из кремнекислородных тетраэдров, в которых кремний иногда замещён алюминием. Они образуют довольно однообразные кристаллы моноклинной или триклинной сингоний, в виде немногочисленных комбинаций ромбических призм и пинакоидов. Характерны простые или, в особенности, полисинтетические двойники. Спайность совершенная в двух направлениях, по (001) и (010). Кристаллы без примесей белые или бесцветные, от просвечиваюших до полупрозрачных и прозрачных. Но чаще содержат много примесей и включений, придающих им любые окраски.Твёрдость 6.

Калиевые полевые шпаты:

Калиевые полевые шпаты часто в совокупности попросту называют «КПШ»:

Ортоклаз (KAlSi3O8)

Микроклин (KAlSi3O8)

Все 2 минерала соответствуют одной химической формуле, отличаясь друг от друга только степенью упорядоченности их кристаллических решеток.

Структурные особенности и номенклатура:

Микроклин — триклинной сингонии, а ортоклаз, также строго моноклинный, имеет частично упорядоченную структуру К(А1,Si)Si2O8 . В составе ортоклазов почти постоянно присутствует некоторое количество Nа2О, промежуточные члены между ортоклазом и альбитом называются анортоклазами. Ряд ортоклаз—альбит обычно устойчив при высоких температурах, понижение температуры ведет к выделению альбита в ортоклазе или ортоклаза в альбите, низкотемпературный ортоклаз со слабо развитыми гранями, иногда опалесцирует и используется как полудрагоценный камень (лунный камень). Амазонит — светло - зелёный микроклин. Кристаллографические формы псевдомоноклинных триклинных представителей (микроклин и некоторые адуляры) аналогичны формам ортоклаза. Ортоклаз характеризуется прямым углом между плоскостями спайности.

Происхождение:

Калиевые полевые шпаты — главные породообразующие минералы кислых магматических пород (граниты, сиениты, гранодиориты и др.), а также некоторых широко распространённых метаморфических пород (гнейсы).

Ортоклаз и микроклин вместе с кварцем и мусковитом являются главными минералами пегматитов. Если в них присутствует берилл, микроклин может быть обогащён бериллием, который, как и алюминий, способен замещать атомы кремния. Для пегматитов характерны прорастания ортоклаза (микроклина) с кварцем, известные как «письменный гранит» и являющиеся продуктом раскристаллизации эвтектического магматического расплава.

По сравнению с плагиоклазами, калиевые полевые шпаты более устойчивы к разрушению, но они могут замещаться альбитом. В гидротермальных условиях и при выветривании они изменяются в минералы группы каолинита.

№12 Цепочечные силикаты

Цепочечные силикаты, силикаты с непрерывными цепочками из кремнекислородных тетраэдров(см. Схему, д,е). Тетраэдры сочленяются в виде непрорывных обособленных цепочек. Их радикалы [Si2O6]4- и [Si3O9]6-. Представители: пироксены ромбические (энстатит, гиперстен) и моноклинные (диопсид, салит, геденбергит, авгит, эгирин, сподумен, волластонит, силлиманит).

№13 Простые оксиды

Простые окислы — это соединения одного элемента с кислородом. Широко распространены окислы двух-, трёх-, четырехвалентных элементов. Редки окислы с формулами А2О3, А2О4. Катион чаще всего представлен H, Si, Al, Fe, Ti, Mn, Sn, Pb, Mg, As, Sb, Bi, Cu, U и редко другими элементами.

Структура таких окислов очень проста. Координационные числа катионов обычно 4 или 6. Физические и оптические свойства простых окислов варьируются в широких пределах. Ряд простых окислов характерен для зон окисления, осадочных месторождений, эндогенных месторождений. Такие окислы как корунд, гематит и др., чаще всего встречаются в метаморфогенных месторождениях.

№14 Сложные оксиды

Сложные окислы — представляют собой соединения с кислородом двух или более металлов различной валентности. Поскольку окислы некоторых металлов, входящих в сложные окислы, являются ангидритами, эти сложные окислы могут рассматриваться как соли соответствующих кислот: Алюминаты, антимонаты, антимониты, титанаты, ниобаты, танталаты и т.п. Среди сложных окислов различного состава распространены окислы с формулой АВ2О4, в которых А = Mg, Fe2+, Zn, Mn2+, Ni, Be, Cu; В = Al, Fe3+, Cr, Mg3+. К ним относятся минералы рядов шпинели, магнетита, хромита и других. Весьма важные сложные окислы содержат Nb, Ta, Ti, U, Th, TR.

Сложные окислы обычно имеют твёрдость по шкале мооса 4—8, повышенный удельный вес и высокий показатель преломления. Некоторые из них непрозрачны. Образуются они при различных процессах , однако, наиболее характерны для эндогенных, частично магматических, скарновых и высокотемпературных гидротермальных месторождений.

№15 Гидроксиды

Гидроокислы - представляют собой соединения металлов с гидроксильной группой [OH]-, полностью или частично замещающую ионы кислорода в окислах. Выделяют простые и сложные гидроокислы.

Простые гидроокислы. В них представлены катионы Fe3+, Al, Mg, Mn, Са, В, W и некоторых других металлов.

Сложные гидроокислы. Преобладают катионы Al, Mg, Cr, Fe, Ba, Mn, и присутствует дополнительный анион [CO3]2-.

Большинство гидроокислов имеют слоистую структуру, характеризующуюся гексагональной или близкой к ней плотнейшей упаковкой ионов [OH]-. Большая часть гидроокислов образует пластинчатые кристаллы с совершенной спайностью, параллельной слоям структуры. Твердость по шкале Мооса 2—5, удельный вес малый. Образуются при низких температурах. Наиболее характерны для экзогенных месторождений и зон окисления.

№16 Сульфаты

Сульфаты — минералы, соли серной кислоты H2SO4. В кристаллической структуре их обособляются комплексные анионы SO42-. Наибоее характерны сульфаты сильных двухвалентных оснований, особенно Ba2+, а также Sr2+ и Ca2+. Более слабые основания образуют основные соли, часто весьма неустойчивые (например сульфаты окисного железа), более сильные основания — двойные соли и кристаллогидраты.

№17 Слюды

Слюды, группа минералов — алюмосиликатов слоистой структуры с общей формулой R1R2-3 [AISi3O10](OH, F)2, где R1 = К, Na; R2 = Al, Mg, Fe, Li.

Структура:

Основной элемент структуры слюды представлен трёхслойным пакетом из двух тетраэдрических слоёв [AlSi3O10] с находящимся между ними октаэдрическим слоем, состоящим из катионов R2. Два из шести атомов кислорода октаэдров замещены гидроксильными группами (ОН) или фтором. Пакеты связываются в непрерывную структуру через ионы К+ (или Na+) с координационным числом 12. По числу октаэдрических катионов в химической формуле различаются диоктаэдрические и триоктаэдрические слюды: катионы Al+ занимают два из трёх октаэдров, оставляя один пустым, тогда как катионы Mg2+, Fe2+ и Li+ с Al+ занимают все октаэдры. Слюды кристаллизуются в моноклинной (псевдотригональной) системе. Относительное расположение шестиугольных ячеек поверхностей трёхслойных пакетов обусловлено их поворотами вокруг оси с на различные углы, кратные 60°, в сочетании со сдвигом вдоль осей а и в элементарной ячейки. Это определяет существование полиморфных модификаций (политипов) слюды, различаемых рентгенографически. Обычны политипы моноклинной симметрии.

Классификация:

По химическому составу выделяют следующие группы слюды:

1. Алюминиевые слюды:

мусковит KAl2[AISi3O10](OH)2,

парагонит NaAl2[CAISi3O10](OH)2,

2. магнезиально — железистые слюды:

флогопит KMg3[AISi3O10](OH, F)2,

биотит K (Mg, Fe)3 [AISi3O10](OH, F)2,

лепидомелан KFe3[AlSi3O10](OH, F)2;

3. литиевые слюды:

лепидолит KLi2-xAl1+x [Al2xSi4-2xO10](OH, F)2,

циннвальдит KLiFeAl [AISi3O10](OH, F)2

тайниолит KLiMg2[Si4O10](OH, F)2

Разновидности:

Встречаются ванадиевая слюда — роскоэлит KV2AISi3O10](OH)2, хромовая слюда — хромовый мусковит, или фуксит, и др. В слюде широко проявляются изоморфные замещения: К+ замещается Na+, Ca2+, Ba2+, Rb+, Cs+ и др.; Mg2+ и Fe2+ октаэдрического слоя — Li+, Sc2+, Jn2+ и др.; Al3+ замещается V3+, Cr3+, Ti4+, Ga3+ и др.

Изоморфизм:

В слюдах наблюдаются совершенный изоморфизм между Mg2+ и Fe2+ (непрерывные твёрдые растворы флогопит — биотит) и ограниченный изоморфизм между Mg2+- Li+ и Al3+-Li+, а также переменное соотношение окисного и закисного железа. В тетраэдрических слоях Si4+ может замещаться Al3+, а ионы Fe3+ могут замещать тетраэдрический Al3+; гидроксильная группа (OH) замещается фтором. С. часто содержат различные редкие элементы (Be, В, Sn, Nb, Ta, Ti, Mo, W, U, Th, Y, TR, Bi); часто эти элементы находятся в виде субмикроскопических минералов-примесей: колумбита, вольфрамита, касситерита, турмалина и др. При замене К+ на Ca2+ образуются минералы группы т. н. хрупких слюд — маргарит CaAl2[Si2Al2O10](OH)2 и др., более твёрдые и менее упругие, чем собственно С. При замещении межслоевых катионов К+ на H2O наблюдается переход к гидрослюдам, являющимся существенными компонентами глинистых минералов. Следствия слоистой структуры слюды и слабой связи между пакетами: пластинчатый облик минералов, совершенная (базальная) спайность, способность расщепляться на чрезвычайно тонкие листочки, сохраняющие гибкость, упругость и прочность. Кристаллы слюды могут быть сдвойникованы по «слюдяному закону» с плоскостью срастания (001); часто имеют псевдогексагональные очертания. твёрдость по минералогической шкале 2,5-3; плотность 2770 кг/м³ (мусковит), 2200 кг/м³ (флогопит), 3300 кг/м³ (биотит). Мусковит и флогопит бесцветны и в тонких пластинках прозрачны; оттенки бурого, розового, зелёного цветов обусловлены примесями Fe2+, Мg2+, Cr2+ и др. Железистые слюды — бурые, коричневые, тёмно-зелёные и чёрные в зависимости от содержания и соотношения Fe2+ и Fe3+.

Применение:

Слюда — один из наиболее распространённых породообразующих минералов интрузивных, метаморфических и осадочных горных пород, а также важное полезное ископаемое.

Слюда в древнем мире:

С давних пор слюда интересовала людей - прежде всего из-за возможности ращеплять её на очень тонкие почти прозрачные листочки. Слюда была известна в Древнем Египте, в Греческой и Римской цивилизации, Китае, у ацтеков.

До того времени, пока стекло не вытеснило слюду из строительства, из неё делали окна в домах.

Применение слюды в современной технике

Различают 3 вида промышленных слюд: листовая слюда; мелкая слюда и скрап (отходы от производства листовой слюды); вспучивающаяся слюда (например, вермикулит). Промышленные месторождения листовой слюды (мусковит и флогопит) высокого качества редки. Промышленные требования к листовой слюде сводятся к совершенству кристаллов и их размерам; к мелкой слюде — чистота слюдяного материала. Крупные кристаллы мусковита встречаются в гранитных пегматитах (Мамско-Чуйский район Иркутской области, Чупино-Лоухский район Карелии, Енско-Кольский район Мурманской обл. — в России, месторождения Индии, Бразилии, США). Месторождения флогопита приурочены к массивам ультраосновных и щелочных пород (Ковдорское на Кольском полуострове) или к глубоко метаморфизованным докембрийским породам первично карбонатного (доломитового) состава (Алданский слюдоносный район Якутии, Слюдянский район на Байкале), а также к гнейсам (Канада и Малагасийская Республика). Мусковит и флогопит являются высококачественным электроизоляционным материалом, незаменимым в электро- , радио- и авиатехнике. Месторождения лепидолита, одного из основных промышленных минералов литиевых руд, связаны с гранитными, пегматитами натрово-литиевого типа. В стекольной промышленности из лепидолита изготавливают специальные оптические стекла.

Добыча слюды:

Слюда разрабатывается подземным или открытым способами с применением буровзрывных работ. Кристаллы слюды выбирают из горной массы вручную. Разработаны методы промышленного синтеза слюды. Большие листы, получаемые путём склеивания пластин слюды (миканиты), используются как высококачественный электро- и теплоизоляционный материал. Из скрапа и мелкой слюды получают молотую слюду, потребляемую в строительной, цементной, резиновой промышленности, при производстве красок, пластмасс и т. д. Особенно широко используется мелкая слюда в США.

№18 Карбонаты

Карбона́ты и ги́дрокарбонаты — соли и эфиры угольной кислоты (H2CO3). Среди солей известны нормальные карбонаты (с анионом СО32−) и кислые или гидрокарбонаты (с анионом НСО3−).

КАРБОНАТЫ

Карбонаты относятся к широко распространенным минералам земной коры, хотя известно немногим более 80 минералов этого класса. Карбонаты - это соли угольной кислоты, главным образом Сa2+, Mg2+, Ba2+, Mn2+, Fe2+, Zn2+, Na+, Cu 2+ и редких земель. В состав карбонатов часто входят добавочные анионы ОН-, F-, реже Сl-. Изоморфизм в карбонатах ограничивается преимущественно изовалентными замещениями типа Fе2+ = Mg2+; Mn2+ = Fe2+; Ca2+ = Sr2+. В основе структуры карбонатов лежит анионный радикал [CO3]2-, форма которого равносторонний треугольник (рис. 1). Анионный радикал [СО3]2- не способен к поликонденсации, и все карбонаты по анионному мотиву являются островными минералами. Для карбонатов характерны смешанные связи: ковалентная связь в анионном радикале [CO3]2- и ионная связь между катионом и анионом. В карбонатах с добавочным анионом OH- развиты также водородные связи.

Большинство карбонатов имеет совершенную спайность. На гранях кристаллов и плоскостях спайности характерный стеклянный блеск. Средняя твердость составляет около 3, колеблясь от 1-1,5 (сода) до 3,5-4 (доломит). Основная масса карбонатов бесцветные или белого цвета минералы. Окраска определяется вхождением в состав минералов того или иного иона - хромофора, (Cu-содержащие карбонаты зеленого или синего цвета, Fе - содержащие - светло-желтые до бурого цвета). Наибольшее разнообразие окрасок связано с механическими включениями в карбонаты других веществ и минералов: черный кальцит - включения битума; зеленый - включения хлорита; красный - включения гематита и т.д.

Карбонаты отличаются высокой растворимостью в соляной кислоте с выделением СО2. Обычно легко при нормальных условиях растворяются кальцит, арагонит, малахит, азурит. Большинство же реагируют с HCl только при нагревании или в порошке.

Карбонаты являются составной частью как магматических (кальцит), так и флюидо-гидротермально-метасоматических карбонатитов (доломит, сидерит). Это обычные жильные минералы гидротермальных жил средних и низких температур (в ассоциации с сульфидами). Часто встречаются в скарновых месторождениях. Образуются в осадочных процессах, как органогенных, так и хемогенных (кальцит).

Карбонаты - это обычные минералы кор выветривания силикатных пород в условиях сухого и жаркого климата (магнезит). Карбонаты Zn, Pb, Сu,- характерны для зон окисления рудных сульфидных месторождений (малахит, азурит). Метаморфические процессы ведут к образованию кальцитовых и доломитовых мраморов. Карбонаты легко выщелачиваются, в результате чего появляются различные формы растворения вплоть до громадных карстовых пещер. Карбонаты Fе2+ и Мn2+ легко окисляются с образованием оксидов и гидроксидов.

В настоящем курсе мы рассмотрим островные безводные карбонаты:

• без добавочных анионов

• с добавочными анионами

кальцит Ca[CO3] триг. исландский шпат

магнезит Mg[CO3] триг. (форфоровидный)

сидерит Fe[CO3]

доломит CaMg[CO3]2 триг.

арагонит Ca[CO3] ромб. малахит Cu2[CO3](OH)2 мон.

азурит Cu3[CO3]2(OH)2 мон.

сода Na2[CO3]*10H2O мон.

№19 Кольцевые силикаты

Кольцевые силикаты. Характеризуются обособлением трёх, четырёх или шести групп кремнекислородных тетраэдров, образующих кроме простых колец, также и "двухэтажные". Радикалы их [Si3O9]6-, [Si4O12]8-, [Si6O18]2-, [Si12O30]18-. Представители: оливины, гранаты, циркон, титанит, топаз, дистен, андалузит, ставролит, везувиан, каламин, эпидот, цоизит, ортит, родонит, берилл, кордиерит, турмалин и др.

№20 Островные силикаты

Островные силикаты, т.е. силикаты с изолированными тетраэдрами [SiO4]4- и изолированными группами тетраэдров: а) силикаты с изолированными кремнекислородными тетраэдрами (См. схему, а). Их радикал [SiO4]4-, т.к. каждый их четырёх кислородов имеет одну валентность. Между собой эти тетраэдры непосредственно не связаны, связь происходит через катионы; б) Островные силикаты с добавочными анионами О2-, ОН1-, F1- и др. в) Силикаты со сдвоенными тетраэдрами. Отличаются обособленными парами кремнекислородных тетраэдров [Si2O7]6-. Один из атомов кислорода у них общий (см. Схему, б), остальные связаны с катионами. г) Кольцевые силикаты. Характеризуются обособлением трёх, четырёх или шести групп кремнекислородных тетраэдров, образующих кроме простых колец (см. Схему в,г), также и "двухэтажные". Радикалы их [Si3O9]6-, [Si4O12]8-, [Si6O18]2-, [Si12O30]18-. Представители: оливины, гранаты, циркон, титанит, топаз, дистен, андалузит, ставролит, везувиан, каламин, эпидот,цоизит, ортит, родонит, берилл, кордиерит, турмалин и др.

к диортосиликатам — группы бертрандита Be4[Si2O7j (OH)2, ильваита CaFe3×[Si2O7] O (OH) и др.; к ортодиортосиликатам относятся группы везувиана Ca19 Mg3Al10[Si2O7]4×[SiO4]10O2(OH)6, эпидота Са, Ce, Fe3+, Fe2+, Al2[Si2O7]× [SiO4] O×(OH) и др.