Булах А.Г. Общая минералогия

Подождите немного. Документ загружается.

Рис.

206.

Структура отенита.

гита является хорошим поисковым признаком

на

арсениды никеля.

Урановые слюдки.

Это

минералы торбернит

Си(иОг)2(Р04)2

•

8Н

0, отенит

Ca(U0

)2(P0

•

8Н

(рис. 206),

карнотит

(U0

)2(V0

•

ЗН

и др.

Образуются

в зоне окисления урановых месторождений

виде землистых, порошковатых масс

или

хороших пластинчатых слюдоподобных кристаллов. Характерны яркие окраски (жел-

тая,

желтовато-зеленая, зеленая), слюдоподобная спайность

перламутровый блеск

на

ней.

Сильно радиоактивны.

СУЛЬФАТЫ

Минералы-сульфаты являются природными солями серной кислоты, есть среди

них

кислые, основные, средние соли

кристаллогидраты (табл.

43). Во

всех этих

ми-

нералах

в их

кристаллической структуре имеются обособленные сложные анионы

—

тетраэдры

(S04)

(см. рис. 207).

Вообще сульфатов

природе мало, больше всего

сульфатов железа, натрия, калия, алюминия, кальция, бария. Самыми распростра-

ненными являются гипс, ангидрит, барит, алунит, тенардит, мирабилит. Почти

все

сульфаты

— это

экзогенные минералы, исключение составляют барит, алунит.

Группа барита.

В нее

входят

два

изоструктурных минерала

—

барит

Ba(S04) и

целестин Sr(S04)—и

их

промежуточные

по

составу разновидности. Сингония ромби-

ческая. Кристаллы ромбо-призматического облика

(см. рис. 207) или

таблитчатые,

часто прозрачные. Цвет белый, желтый, коричневый

(от

включений лимонита),

го-

лубой. Блеск стеклянный, жирный. Хорошо заметна

(по

трещинкам

ступенчатым

сколам) совершенная спайность

трех направлениях

(по

двум граням призмы

и пи-

накоиду). Твердость

3,5.

Высокая плотность

—

около

4,5

г/см

261

Таблица

43.

Главные минералы-сульфаты

Группа Минерал

Син-

гония

Твердость

Барита Барит

Ba(S0

)

Ромб.

3-3,5

Целестин

Sr(S0

) 3-3,5

Ангидрита Ангидрит

Ca(S0

) 3-3,5

Англезит

Pb(S0

)

2,5-3

Гипса Гипс

Ca(S0

)

-2Н

Мон.

1,5

Купоросов Эпсомит

Mg(S0

)

•

7Н

Ромб.

2-2,5

Мелантерит

Fe(S0

)

•

7Н

Мон.

Халькантит

Cu(S0

)

•

5Н

0 Трикл.

2,5

Тенардита Тенардит

(S0

)

Ромб.

2-3

Мирабилита Мирабилит

(S0

)

• 10Н

Мон.

1,5-2

Астраханита Астраханит

Mg(S0

)

-4Н

0 »

2,5-3

Полигалита Полигалит

Mg(S0

)

• 2Н

0 Трикл.

2,5 - 3

Алунита Алунит

KAl

(S0

)

(OH)

Триг.

3,5-4

Ярозит

KFe

(S0

)

(OH)

2,5-3,5

Брошантит

(S0

)(OH)e

Мон.

3,5-4

Кроме одиночных кристаллов

эти

минералы встречаются

в их

щетках, друзах

в зернистых массах. Барит образуется

гидротермальных средне-

низкотемпера-

турных месторождениях, целестин встречается

виде секреций

осадочных горных

породах.

Минералы группы барита узнаются

по вы-

сокой плотности, спайности. Друг

от

друга от-

личаются

по

условиям

их

нахождения

при-

роде.

Барит используется

для

изготовления кра-

сок,

химической, резиновой, бумажной про-

мышленности,

для

утяжеления бурового рас-

твора

целью увеличения

его

давления

на

нефтегазоносные пласты

затруднения

вы-

бросов нефти

газа при бурении скважин.

Це-

лестин применяется

при

производстве сахара,

Рис.

207.

Форма кристаллов барита.

пиротехнике, ХИМИЧеСКОЙ промышленности

и фармацевтике.

Ангидрит

Ca(SC>4).

Типичный минерал хемогенных осадков (эвапоритов). Слагает

в толще осадочных горных пород зернистые сплошные мраморовидные

(но не

вскипа-

ющие

от

соляной кислоты) прослои разной мощности (иногда

до 1000 м),

ассоциирует

них с

гипсом

(см.

рис.

92).

Обнаружен

во

многих гидротермальных среднетемпера-

турных месторождениях сульфидных

руд в

виде крупных зерен

кристаллов белого,

серого, сиреневого цвета

хорошей спайностью

по

трем взаимно перпендикулярным

пинакоидам. Также обнаружен

некоторых метаморфических горных породах.

Ис-

пользуется

как

сырье

для

изготовления цемента

и как

поделочный камень.

Англезит

Pb(S04).

Распространенный продукт окисления галенита. Образует

плотные зернистые

натечные агрегаты, друзы, кристаллические корки. Кристаллы

призматические таблитчатые. Бесцветный, белый, серый.

Гипс

Ca(S04)

•

2Н2О.

Сингония моноклинная. Образует уплощенные

призмати-

ческие кристаллы

совершенной спайностью

по

пинакоиду. Характерны двойники,

так называемые ласточкины хвосты (рис.

209).

Кристаллы бесцветные, прозрачные.

Блеск стеклянный

перламутровый.

агрегатах белый, полупрозрачный, непрозрач-

ный. Твердость

кристаллах

1,5-2, в

зернистых массах

до 3.

262

Гипс образуется как низкотемпературный гидротермальный минерал, кристаллизу-

ется из подземных вод в песчаниках (см. рис. 49, 50) и глинах, но чаще всего выпадает

в виде гидрохимических осадков на дне усыхающих водоемов (пластов, чередующихся

со слоями ангидрита и каменной соли, см. рис. 92). По мере пересыщения раствора

сначала осаждается гипс, затем ангидрит, потом галит (см. рис.91).

Осадочные гипсы — это мелкозернистые массивные горные породы. В них в ходе

перекристаллизации образуются жилы, гнезда, жеоды хороших кристаллов гипса и

его жилки параллельно-волокнистого строения. Кристаллы легко подвергаются при-

родной пластической деформации (рис. 210). Гипс может вырастать и на поверхно-

сти усыхающих, растрескивающихся глин в виде хорошо оформленных кристаллов

(их можно собирать как грибы), при своем росте они отталкиваются, приподнимают

глину, а сами вырастают чистыми.

Рис. 210. Деформированный кристалл гипса из пустот в осадочной гипсовой толще.

Используется для производства цемента, в медицине, как скульптурный камень

(алебастр).

Легко узнается по форме кристаллов и их двойников, спайности, мягкости.

Мирабилит

Na2(S04)

•

IOH2O.

Типичный минерал в составе осадков, выпадаю-

щих зимой из усыхающих морских лагун и озер и вновь частично растворяющихся

летом. Образует землистые, порошковатые массы, налеты слабого горько-соленого

263

вкуса, бесцветные, желтоватые, зеленоватые. Легкий — плотность около 1,5 г/см

Алунит КА1з(8С>4)2(ОН)б. Встречается как продукт гидротермальной переработки

кислых эффузивов. Его образование объясняют воздействием на эффузивы гидротер-

мальных сернокислых растворов. Полевые шпаты, например, переходят в алунит по

реакции

3K(AlSi

)

2S0

+ 6Н+ = KA1

(S0

)2(0H)

+ 9Si0

+ 2К+.

Алунит встречается в виде сплошных плотных халцедоновидных масс пестрой окраски

(желтые, бежевые пятна алунита в буро-красной массе других минералов), рыхлых

масс, замещающих эффузивы. Твердость этих агрегатов разная — от 7 до 3. Разраба-

тывается как алюминиевая руда и для попутного получения поташа.

Ярозит KFe

(S04)2(OH)6- Минерал зоны окисления сульфидов железа. Встреча-

ется в сплошных, порошковатых, зернистых массах охристо-желтого цвета. На ощупь

более жирный, чем лимонит, в этом их отличие.

ВОЛЬФРАМАТЫ

К этому классу относится около 20 минералов (собственно вольфраматов и их

аналогов — молибдатов). Среди вольфраматов есть типичные соли с тетраэдрами

(WO4)

в их структуре (рис. 211). Главные из

них шеелит

Ca(W04),

вульфенит РЬ(Мо04), по-

веллит

Са(МоС>4).

Другие имеют цепочечную

структуру.

Шеелит

Ca(W04).

Отмечается изоморфная

примесь Мо. Сингония тетрагональная, кристаллы

дипирамидального облика, округлые зерна, не-

правильные выделения в кварце, кальците, дио-

псиде. Цвет белый, кремово-желтый, зеленова-

тый. Блеск жирный. Твердость 4,5. Спайность

есть, но обычно заметна плохо. Большая плот-

ность— около б г/см

Минерал образуется в высокотемпературных

кварцевых жилах и скарнах. Разрабатывается

как руда на вольфрам. Узнается с трудом. Мож-

но спутать с кварцем по жирному блеску и цвету,

но шеелит мягче и имеет спайность. От кальцита

отличается по жирному блеску, худшей спайно-

сти и отсутствию реакции с соляной кислотой.

Помогает диагностировать шеелит его свойство

Структура шеелита.

светиться в ультрафиолетовых лучах.

ХРОМАТЫ

К классу хроматов относится около 10 минералов. Это соли хромовой кислоты с

тетраэдром (Сг0

)

в их структуре.

Крокоит РЬ(Сг04). Это главный минерал этого класса. Он образуется в зоне оки-

сления свинцовых руд, извлекая хром из вмещающих руду горных пород, и встречается

в виде сверкающих алмазным блеском ярких оранжево-красных призматических кри-

сталлов с продольной штриховкой, а также в виде примазок по трещинкам в рудах и

окружающих горных породах.

264

БОРАТЫ

К классу боратов относится более

100

минералов разнообразной структуры,

но

по-

чти всегда сходного состава.

Это

главным образом кальциевые

магниевые соли

(кислые, средние; водные

безводные) борных кислот

Н3ВО3, НВО2, Н2В4О7.

Рис.

212. Некоторые типы анионных группировок в боратах.

В боратах известны треугольные анионные группы типа (ВОз)

тетраэдры типа

(ВО4)

•

них, во-первых, кислород может замещаться гидроксилом ОН

, во-вторых,

они могут образовывать сложные группировки (рис. 212). Структуры боратов подобно

структурам силикатов могут быть островными, цепочечными, ленточными, кольце-

выми, слоистыми

зависимости

от

степени полимеризации анионных групп.

В природе наиболее распространены бораты кальция, магния, натрия — иньоит

Са(В

В0

(ОН)

) -4Н

0, ашарит Mg

OH)(OH), колеманит Са(В

(ОН)

)

•

пандермит Са

(В4ВОг(ОН)5) -НгО, гидроборацит CaMg(B2B04(OH)3)

-ЗН

0, улексит

^Са(В

Об(ОН)б)

•

бНгО. Они образуются как гидрохимические осадки

составе гип-

соносных

ангидритовых толщ (см. рис. 91). При выветривании этих толщ сульфаты

выносятся,

бораты остаются. Такие месторождения имеют промышленное значение

как источник сырья для получения бора

его соединений. Известны, кроме того, эн-

догенные минералы бора, образующиеся

скарнах, — людвигит (Mg,

Fe)

Fe(B03)0

др.,

вулканических возгонах — сассолин.

Н3ВО3.

Все перечисленные минералы бора, кроме людвигита, белого цвета или бесцветны.

Колеманит образует шестоватые полупрозрачные кристаллы

со

спайностью вдоль

удлинения и со стеклянным блеском, гидроборацит обычен

виде радиально-лучистых

агрегатов, улексит образует игольчатые массы. Пандермит

ашарит встречаются

265

виде белых тонкозернистых плотных (пандермит)

или

порошковатых (ашарит) агре-

гатов.

Иньоит часто образует полупрозрачные ромбоэдрические кристаллы,

изломе

похожие

на

лимонную кислоту.

Все

эти

минералы обычно встречаются совместно.

Людвигит имеет черный цвет, образует радиально-лучистые агрегаты, часто чуть при-

порошенные белым порошком вторичного ашарита.

КАРБОНАТЫ

К минералам класса карбонатов относятся соли угольной кислоты, чаще всего

это

соли кальция, магния, натрия, меди (табл.

44).

Всего

этом классе известно около

100 минералов. Некоторые

из них

очень широко распространены

природе, например

кальцит

доломит.

Таблица

44.

Главные минералы-карбонаты

Группа Минерал

Сингония

Твердость

Кальцита

Кальцит СаСОз

Триг.

Родохрозит МпСОз

3,5-4,5

Магнезит

MgC0

4-4,5

Сидерит РеСОз

3,5-4,5

Смитсонит

ZnC0

Доломита Доломит

CaMg(C0

)

3,5-4

Арагонита Арагонит СаСОз

Ромб.

3,5-4

Витерит ВаСОз

- 3,5

Стронцианит

SrC0

3,5-4

Церуссит РЬСОз

3-3,5

Малахита

Малахит Си

(С0

)(ОН)

Мон.

3,5-4

Азурит Си

(С0

)

(ОН)

3,5-4

Редкоземельных Бастнезит

Ce(C0

Триг.

4 - 4,5

карбонатов

Паризит

CeCe

(C0

4,5

Соды Натрит

Мон.

—

Нахколит

NaHC0

2,5

Натрон

• 10Н

1 - 1,5

Шортита Шортит

(C0

)

Ромб.

Ниеререита Ниеререит

Ca(C0

)

кислород

Рис.

213.

Схема строения радикала

(С0

)

кальците

(Kornelius, Harlut,

1993).

В структурах всех карбонатов четко выделяется обособленный треугольный ради-

кал (СОз)

(рис. 213),

известны также минералы

добавочными анионами

ОН

С1

Особыми соединениями являются минералы смешанного состава (карбона-

тосульфаты, карбонатофосфаты), например тихит

NaeMg

(S04)(C03)4.

Многие

из

широко распространенных карбонатов,

особенности

же

кальцит, маг-

незит, сидерит, доломит, имеют сходные черты морфологии кристаллов, близкие

фи-

зические свойства, встречаются

одинаковых агрегатах

часто имеют переменный

химический состав

(см.

рис. 99).

Поэтому бывает трудно,

порой невозможно раз-

личить

их по

внешним признакам, твердости, спайности. Издавна используется про-

стой прием диагностики карбонатов

по

характеру

их

реакции

соляной кислотой.

266

Для этого наносят каплю разбавленной (1 : 10) кислоты на зерно карбоната. Каль-

цит реагирует активно, и капля раствора вскипает от выделяющихся пузырьков СОг,

доломит реагирует слабо, только в порошке, а магнезит — при нагревании. Более на-

дежные результаты дают следующие лабораторные исследования: точное определение

их показателей преломления; проведение микрохимических реакций на отполирован-

ных пластинках пород с реактивами, красящими разные минералы в различные цвета;

термический анализ (определение температуры разложения минерала, у каждого кар-

боната она своя); рентгеновские исследования.

Кальцит СаСОз. Изоморфные примеси Mg, Fe, Mn. Поэтому более полная фор-

мула (Са, Mg, Мп)СОз, пределы изоморфной смесимости видны на рис. 99. Синго-

ния минерала тригональная. Главные особенности кристаллической структуры можно

изобразить на модели в виде ромбоэдра — как бы сжатого по оси L3 куба (рис. 214).

Рис. 2Ц. Схема структуры кальцита.

В вершинах и центрах граней размещается кальций, посередине ребер и в центре ром-

боэдра— плоские радикалы (С0

)

~. Все анионные группировки ориентированы па-

раллельно друг другу, обусловливая резкую анизотропию строения кристаллической

решетки минерала и его оптических свойств. Проходя через такую структуру пер-

пендикулярно к оси L3, свет максимально поляризуется и распадается на два луча с

разной скоростью их распространения в кристалле и, значит, с разным показателем

преломления. По сравнению с другими минералами это свойство выражено в кальците

наиболее сильно, так что даже его тонкие пластинки отчетливо раздваивают изобра-

жение (см. рис. 62). Но есть одно направление в кристалле кальцита — его оптическая

ось,

вдоль которой не происходит двойного лучепреломления. Это ось

£3.

267

215. Кристаллы кальцита.

Кальцит встречается в дру-

зах и одиночных кристаллах

разной формы — ромбоэдри-

ческих, призматических, пла-

стинчатых и более сложных

(рис.

215, 216, см. также рис.96,

97). Он обычен и в сплошных

массивных зернистых массах,

в виде зернистых прожилков,

гнезд и отдельных бесформен-

ных вкраплений. Кристаллы

и зерна прозрачные, полупро-

зрачные. Цвет белый, изредка

розоватый (от изоморфных

примесей марганца), голубова-

тый (от изоморфных примесей

стронция), а при загрязнении

другими минералами—серый,

ржавый, черный и т.п. Совер-

шенная спайность в трех на-

правлениях (по ромбоэдру,

рис.

217). Блеск стеклянный,

матовый, иногда (на плоскос-

тях спайности) перламутровый.

Твердость эталонная — 3.

Рис.

216. Агрегат скаленоэдрических кристаллов

кальцита.

Рис.

217. Характер спайно-

сти в кальците.

Главные массы кальцита образуются в известняках хемогенным (рис. 218, см. также

рис.

91) или биогенным (рис.219) путем. Иногда хемогенный кальцит, выпавший в те-

268

Рис. 218. Карта распределения кальцита в донных осадках.

1, 2, 3— распределение СаСОз в донных осадках (1 — 25%,

2—25

— 75%,

3—75%);

4 — срединно-океанические хребты.

плых морях, является магнезиаль-

ным. Нередко таким же высокомаг-

незиальным является вещество

СаСОз в твердой ткани некоторых

организмов; при диагенетическом

преобразовании и эпигенезе оно пре-

вращается в магнезиальный кальцит.

Как видно, кальцит в известняках

может быть разным по составу. При

региональном метаморфизме извест-

няк превращается в мрамор. Кроме

того,

кальцит образуется в скарнах,

в средне- и низкотемпературных ги-

дротермальных месторождениях.

Известняки и мраморы использу-

ются как строительный материал,

для известкования почв, получения

извести, как статуарный камень.

Прозрачные кристаллы кальцита

(исландский шпат) являются ценней-

шим оптическим сырьем.

Родохрозит МпСОз. Обычно

встречается в зернистых массах и

сферолитовых агрегатах, изредка —

в ромбоэдрических кристаллах. Диа-

Рис. 219. Окаменелые остатки третичных водо-

рослей, целиком сложенные кальцитом.

269

гностируется по светло-розовому цвету, но нередко имеет белый, серый, зеленовато-

серый цвет и тогда трудно отличим от кальцита и доломита. Образуется как минерал

осадочных месторождений марганца и некоторых гидротермальных месторождений.

Магнезит MgC03. Крайний член изоморфного ряда магнезит — сидерит. Встреча-

ется в перекристаллизованных, переработанных гидротермальными растворами доло-

митах в виде сплошных масс зернистого сложения с пятнистой бело-серой окраской.

Также образуется в гнездах и прожилках в серпентинитах в виде белых плотных фар-

форовидных масс. Твердость 4. Используется как руда на магний и как огнеупорный

материал. Узнается с трудом. Нужен навык для его верной диагностики.

Сидерит РеСОз. Крайний член изоморфного ряда сидерит — магнезит. Встре-

чается в виде коричнево-бурых ромбоэдрических (чечевицеобразных) кристаллов с

сильным стеклянным (металловидным) блеском и в виде зернистых масс в гидротер-

мальных среднетемпературных месторождениях. Основная масса сидерита образуется

хемогенным путем в осадочных породах, а на стадиях позднего эпигенеза сидерит пе-

рекристаллизовывается с образованием конкреций. Является рудой на железо.

Легко узнается по ржавому цвету (но неокисленные зерна и кристаллы белые),

плотности.

Смитсонит ZnC03. Вторичный минерал, продукт окисления сфалеритовых руд

(см.

рис. 130). Встречается в натечных, почковидных землистых массах, реже в кри-

сталлах белого, зеленоватого, бурого цвета.

Доломит Ca(Mg,

Ре)(СОз)2-

Двойная соль кальция и магния с изоморфной приме-

сью железа в позициях магния, вплоть до образования минерала состава CaFe(C0

)2-

Встречается в виде ромбоэдрических, иногда искривленных кристаллов и сплошных

зернистых масс. Цвет белый, коричневато-серый, ржавый. Твердость 4. Спайность и

блеск, как у кальцита.

Образуется в средне- и низкотемпературных гидротермальных месторождениях, в

осадочных толщах. В осадочных породах он является первичным минералом лишь

в редких случаях его кристаллизации из высокосоленых (более 15%) вод в лагунных

водоемах. Чаще образуется за счет поздней эпигенетический перекристаллизации маг-

незиального кальцита с распадом его на две фазы—доломит и кальцит, например, по

такой схеме:

10(Ca

8Mg

0(2

)(CO

)

= 2CaMg(C0

)

+ 6СаС0

Доломитовые породы используются как флюс, огнеупорный материал, строитель-

ный камень и в сельском хозяйстве для известкования кислых почв доломитовой му-

кой.

Узнается с трудом. Даже при большом навыке часто его невозможно визуально от-

личить от кальцита, магнезита, сидерита. В этих случаях выполняются специальные

лабораторные исследования.

Церуссит РЬСОз- Вторичный минерал, продукт окисления свинцовых руд (см.

рис.

130). Образует тонкозернистые, плотные, тяжелые массы серого, полосчато-

серого цвета, а также встречается в виде отдельных кристаллов и их двойниковых

сростков. Кристаллы полупрозрачные, серовато-белые, с алмазным блеском на гра-

нях и жирным в изломе. Излом обычно неровный или раковистый. Руда на свинец.

Арагонит СаСОз. Сингония минерала ромбическая. Одиночные кристаллы та-

блитчатые или призматические, но они почти всегда образуют тройниковые сростки

правильных шестиугольных очертаний с входящими углами и свилями по стыкам кри-

сталлов (рис. 220). Встречается также в виде оолитов (гороховый, икряной камень),

стеблевидных агрегатов (рис. 221) (железные цветы), натечных масс. Цвет белый,

желтовато-белый, серый. Блеск стеклянный, жирный.

270