Лабораторная работа № 3. Окислы и гидроокислы

 

Данная лабораторная работа представляет простейшие соединения металлов и металлоидов с кислородом и гидроксилом. Кислородные соединения как в виде простых окислов, так и в виде разнообразных кислородных солей в земной коре резко преобладают. Среднее весовое содержание кислорода в земной коре составляет 49, 13 %.

В простейшие соединения с кислородом в том или ином виде входит около 40 элементов. Общее весовое количество свободных окислов в литосфере (за исключением гидросферы и атмосферы) составляет около 17 %. Из них на долю одного только кремнезема приходится 12, 6%. Окислы и гидроокислы железа составляют 3, 9 %. Из остальных наибольшее значение имеют окислы и гидроокислы алюминия, марганца, титана и хрома.

В атмосфере из окислов распространены углекислый газ и водяные пары, предел распространения которых находится на высоте 12 км от поверхности земли. В гидросфере главнейшей составной частью является вода. Основная масса разнообразных по составу окислов и гидроокислов сосредоточена в самых верхних частях земной коры — на границе ее с атмосферой, содержащей свободный кислород. Глубина проникновения свободного кислорода в земную кору контролируется в основном уровнем грунтовых вод. Кора выветривания горных пород вместе с зонами окисления рудных месторождений является главной ареной химических реакций, приводящих к новообразованиям, среди кото­рых доминирующую роль играют окислы и гидроокислы металлов.

Весьма существенное значение при этом имеют не только свободный кислород воздуха, проникающий с поверхности в земную оболочку, но и дождевые просачивающиеся воды с растворенным в них кислородом и углекислым газом. Установлено, что в дождевой воде, насыщенной воздухом, на литр воды в среднем приходится 25—30см³ газа, в составе которого около 30 % кислорода, 60 % азота и 10 % углекислоты. Если мы сравним эти данные с составом воздуха, то увидим, что дождевая вода значительно обогащена кислородом и особенно углекислотой. По мере того как дождевая вода спускается к уровню грунтовых вод, ее окисляющее действие постепенно ослабевает. Свободный кислород по пути просачивания дождевой воды расходуется на окислительные реакции. Особенно сильно расход проявляется при окислении сульфидов и им подобных соединений с образованием на первой стадии сернокислых, мышьяковокислых и прочих солей.

Сравнительно легко подвергаются окислению также такие кислородные соединения, входящие в состав горных пород и руд, которые в своем составе содержат металлы в низших степенях валентности, например Fe², Mn², V³и др. В процессе окисления эти металлы переходят в ионы высших валентностей, вследствие чего силы связей в кристаллических решетках ослабляются. Это приводит к полному разрушению окисляющихся кристаллических веществ с образованием новых, как растворимых, так и нерастворимых в воде соединений.

Образующиеся первоначально при этих процессах соли (сульфаты, карбонаты и др.) с той или иной скоростью вступают в реакцию с водой, подвергаясь разложению (гидролизу), в результате чего ряд катионов металлов выпадает в виде трудно растворимых в воде гидроокислов.

Другой областью распространения гидроокислов металлов (главным образом железа и марганца) являются некоторые водные бассейны: болотные, озерные и морские. В целом ряде современных пресноводных озер северных областей (Карелия, Финляндия, Швеция, Канада) в прибрежных мелководных участках наблюдаются скопления железо-марганцевых и марганцевых гидроокислов в виде рассеянных конкреций различных размеров и форм: шаровидных, эллипсоидальных, лепешковидных, дископодобных или неправильной формы масс. Они состоят из богатых водой гидроокислов Fe и Мn и почти всегда содержат гумусовые вещества. Рассеянные железо-марганцевые конкреции встречаются и на дне некоторых морей. Однако в современных морях мы нигде не знаем столь мощных месторождений железа и марганца, какие известны в ископаемых прибреж-ных морских осадках древних геологических периодов. По геологическим данным, источником этих химических осадков должны были служить приносившиеся с суши растворы.

Особенности кристаллического строения. Почти все относящиеся к данному разделу соединения обладают кристаллическими структурами, для которых характерна ионная связь между структурными единицами.

В строении кристаллических решеток из анионов принимают участие: О²(в окислах) и (ОН) (в гидроокислах). Размеры ионных радиусов того и другого примерно одинаковы: 1, 32 и 1, 33 Å (соответственно). Следовательно, все разнообразие структур кристаллов должно находиться главным образом в зависимости от размеров катионов, их зарядов и их поляризационных свойств.

В кристаллических структурах этих соединений катионы всегда находятся в окружении анионов кислорода (или гидроксила), и координационные числа кристаллических решеток являются важной характеристикой этих минералов.

Гидроокислы, содержащие гидроксильные группы (ОН), например, Mg(OH)₂, а также окислы, содержащие в качестве катиона водород, например НАlOз, по своему строению весьма существенно отличаются от типичных окислов. Замена ионов О² дипольными анионами (ОН) приводит к образованию типичных слоистых решеток с ионной связью в слоях и вандерваальсовской связью между слоями. При этом снижается симметрия кристаллической решетки. Так, например, MgO кристаллизуется в кубической решетке типа NaCI, тогда как Mg(OH)₂—в гексагональной слоистой решетке. Точно так же А1₂0_з кристаллизуется в тригональной сингонии, а А1(ОН)з—в моноклинной и т. д.

Все эти особенности кристаллических структур окислов сказываются и на физических свойствах минералов. Соединения, характеризующиеся ионной связью, обладают прочным кристаллическим строением, в целом несравненно более прочным, чем это наблюдается для галогенидов и сульфидов. В этом проявляется сильное химическое сродство к кислороду металлов, образующих подобные окислы. Прочность кристаллических построек выражается в высокой твердости этих окислов (6, 7, 8 и 9 по шкале Мооса), в высокой химической стойкости, трудноплавкости, очень низкой растворимости и т. д. Гидраты, обладающие слоистыми кристаллическими решетками, ввиду слабых связей между слоями характеризуются значительно менее прочными решетками. Замечательна их способность легко расщепляться по базальной спайности на тонкие листочки. Твердость гидратов двухвалентных металлов низкая; при замене их катионами трехвалентных металлов она увеличивается и особенно возрастает при наличии в решетках ионных групп [ОНО]³ (диаспор).

Окраска минералов также характеризуется своими особенностями. Соединения, в которых участвуют ионы типа благородных газов (Mg_, Al и другие), как правило, бесцветны или имеют аллохроматическую окраску. Однако подавляющее число минералов, в которых роль катионов играют ионы несимметричного строения (Fe, Mn, Сг и др.), интенсивно окрашены в темные цвета. Особенно широко распространены черные окраски. Многие из этих минералов непрозрачны или просвечивают в тонких осколках и шлифах, причем по преимуществу обнаруживают бурые или красные оттенки. В соответствии с этим находятся и полуметаллические блески этих минералов. Явно повышены также и магнитные свойства минералов.

Выше отмечалась большая роль минералов этого класса в составе окисленных руд.

Ощутимые концентрации оксидов Si - кварца, халцедона или опала - свойственны возвышенным в рельефе контактным участкам окисления руд с перекрывающими их маломощными породами, местам развития ярозита, а также горизонтам гипсовых сыпучек, что особенно характерно для полиметаллических и медно-колчеданных месторождений, зоны гипергенеза которых формировались в аридных климатических условиях (Росляков, 1970; Шадлун, 1948). Развитие опала нередко происходит и в низах зоны гипергенеза колчеданных месторождений, в условиях значительного накопления растворов серной кислоты и воздействия их на вмещающие силикатные породы (Майкаин в Ц. Казахстане).

Оксиды и гидроксиды Fe являются обычными минералами зоны гипергенеза магнетит-гематитовых, медно-никелевых (пирротин-халькопирит-пентландитовых), пирит-пирротиновых, медно-колчеданных, вольфрамитовых, пирит-арсенопиритовых, сульфидно-касситеритовых, сидеритовых месторождений. Здесь они образуют не только отдельные гнезда различных размеров, корки, примазки, но и мощные скопления, обычно венчающие разрез окисленных руд и называемые железными " шляпами".

Гидроксиды железа в зоне гипергенеза окисленных рудных месторождений обычно образуют смеси друг с другом и прочими гипергенными минералами (сульфатами, фосфатами, карбонатами, кварцем, силикатами), которые принято называть лимонитом. Определение минеральной природы лимонита требует комплексного использования методов изучения, так как в большинстве случаев минералы в составе лимонита (в том числе и гидроксиды Fe) тонкодисперсны. Примеси других минералов сильно затрудняют диагностирование собственно гидроксидов железа. Внешний вид лимонита и его физические признаки изменчивы. Это могут быть натечно-почковидные агрегаты типа " стеклянной головы", рыхлые или комковатые скопления, плотные массы, корочки игольчатого и радиально-лучистого строения, чешуйчатые агрегаты, образования типа " железных роз" и др. Окраска лимонита меняется в зависимости от состава: от бурой до вишневой, буро-красноватой, буро-желтой. Так же переменна твердость.

Оксиды и гидроксиды железа, известные в зоне гипергенеза рудных месторождений, принадлежат к четырем рядам минералов:

-фазы - магнетит, гематит, гидрогематит, ферригидрит, гётит и гидрогётит;

-фазы - акаганеит;

-фазы - маггемит, лепидокрокит, гидролепидокрокит;

-фазы - ферроксигит.

Преобладающий элемент структуры оксидов-гидроксидов Fe - октаэдр Fe и его одиночные и двойные цепочки. Минералы из группы -фаз являются более устойчивыми и распространенными. Прочие фазы, как правило, обладают менее упорядоченными, дефектными структурами с большим числом незаполненных октаэдров.

Магнетит в зоне гипергенеза рудных месторождений - большая редкость. Отдельные его находки в виде кристаллических корочек известны в месторождении Туранглы (Средняя Азия), где магнетит образовался при окислении пирит-магнетитовой руды.

Процесс лимонитизации осуществляется практически на всех стадиях формирования зоны гипергенеза. Меняются лишь минералы - механические примеси в лимонитах. На начальной стадии это преимущественно сульфаты (ярозит, купоросы, бедантит, биверит), на средней - карбонаты, арсенаты, фосфаты, на конечной - силикаты, кварц, опал, гидроксиды марганца.

Образование тех или иных гидроксидов определяется конкретной обстановкой в зоне гипергенеза, в частности влажностью климата, величиной рН вод, их химическим составом.

Оксиды и гидроксиды Mn в рудных месторождениях как гипергенные минералы своим образованием в первую очередь обязаны окислению карбонатного материала - родохрозита и марганецсодержащих анкерита и сидерита, ряда рудных минералов (сульфидов и арсенидов Co и Ni), а также некоторых минералов вмещающих пород - гранатов, пироксенов и др. На вольфрамовых месторождениях главным источником гипергенного марганца является вольфрамит. Миграция марганца совершается в форме сульфатных или бикарбонатных комплексных ионов, при гидролизе которых образуются марганцевые гидроксиды, легко обнаруживаемые благодаря постоянно черной окраске.

Марганцевые оксиды-гидроксиды выделяются в виде тонкодисперсных корок, налетов и дендритов. Их вид и устойчивость могут быть сравнимы с гидроксидами железа. Иногда происходит совместное образование тех и других в виде марганцево-железистых " шляп", которые служат показателем сидеритового и полиметаллического оруденения.

Диагностика марганцевых оксидов и гидроксидов затруднена в связи с распространенным тонкодисперсным состоянием минералов, их большим сходством друг с другом и с наличием смесей между собой и с прочими минералами. Как и при исследовании лимонита, требуется применение комплекса различных методов.

В зонах окисления месторождений с сурьмяной первичной минерализацией (месторождения Киргизии, Якутии, Закавказья с антимонитом, тетраэдритом, бурнонитом, джемсонитом, буланжеритом и другими сульфосолями в первичной руде) образуются в составе окисленных руд " сурьмяные охры", представленные прежде всего простыми оксидами и гидроксидами Sb3+ (сенармонтит, валентинит, кокандит), Sb³⁺ и Sb⁵⁺ (сервантит, гидросервантит, стибиконит), и их смеси с простым сульфоксидом - кермезитом, с флюоритом и кальцитом. Обычно эти охры образуют псевдоморфозы по первичным сурьмяным минералам (Сонора в Мексике, Перета в Италии, Хайдаркан в Киргизии, Горная Рача в Грузии, Тургайское и Успенское в Казахстане). Среди них ауроантимонат известен в месторождениях Au-Sb-ных руд (В. Якутия), где обнаружен в составе " горчичного золота" в виде оливковых червеобразных микрозерен на золотинах. Близкий к стибикониту бисмутостибиконит обнаружен в отвалах рудника в Шварцвальде в форме землистых желто-зеленых корочек с твердостью 4-5. Характерны его сростки с бейеритом и ателестином. Окраска их белая и кремовая, с прибавлением примеси кермезита и сервантита - красная или ярко-желтая.

В группе сложных оксидов Sb³⁺, Sb⁵⁺, Cu²⁺ и Fe²⁺ известны редкие минералы с повышенной твердостью (4-6). Это голубовато-зеленый таблитчатый триппкеит (Чили) и волокнистый красновато-бурый шафарцикит (месторождение Пернек в Словакии), оливково-зеленый партцит и зеленовато-желтый или темно-бурый, мелкозернистый, с твердостью около 6 трипугиит. Мопунгит из группы стоттита (железо-германиевый гидроксид) обнаружен в виде псевдоморфоз по антимониту в месторождении Мопунг-Хиллс (шт. Невада). Представлен бесцветными полупрозрачными кристалликами с твердостью 3 без спайности. Ассоциируется с сенармонтитом, стибиконитом и ромеитом.

На месторождениях с висмутовой первичной минерализацией (висмутин, висмутовые сульфосоли - козалит, устарасит, рецбаниит и др.) в числе гипергенных минералов распространены " висмутовые охры" - смеси из оксидов висмута (бисмит и силленит), в состав которых нередко входят и карбонаты Bi (бисмутит). При содержании в первичной руде сурьмяных сульфидов или сульфосолей в висмутовых охрах может присутствовать бисмутостибиконит - оксид Bi, Sb³⁺ и Fe³⁺.

Мышьяк в зоне гипергенеза может также фиксироваться в форме оксидов. Наиболее распространен простой оксид мышьяка - арсенолит, который в виде белых тонкокристаллических корочек и налетов обычно образуется в начальную стадию окисления шмальтин-хлоантита, никелина и раммельсбергита. Минерал отлагается непосредственно на поверхности арсенидов. Наличие арсенолита свидетельствует о низком окислительном потенциале среды минералообразования (Еh около 0, 1 В) и кислой среде (рН< 6). Известны также находки этого минерала, образованные по самородному мышьяку, а также в связи с окислением арсенопирита (месторождение Гульшад в Казахстане).

Оксиды, характерные для зоны гипергенеза медных месторождений, в рудах которых присутствуют богатые медью сульфиды (борнит, халькозин, ковеллин, блеклые руды, энаргит), представлены купритом, тенаритом, мердокитом и др. Гидроксиды Co, характерны для конечного этапа окисления руд кобальтовых месторождений, в первичном составе которых распространены саффлорит, шмальтин, кобальтин. Представлены порошковатыми налетами и дендритовидными агрегатами гетерогенита.

Классификация окислов по кристаллохимическому принципу:

I Класс – ПРОСТЫЕ И СЛОЖНЫЕ ОКИСЛЫ.

А. Соединения типа А₂О

1. Группа льда.

2. Группа куприта.

Б. Соединения типа АО

3. Группа периклаза — цинкита:

В. Соединения типа А₂О₃ и ABO₃

4. Группа корунда—ильменита.

5. Группа перовскита:

6. Группа пирохлора:

7. Группа браунита:

8. Группа арсенолита.

9. Группа кричтонита

Г. Соединения типа АВО.

10. Группа шпинели:

Д. Соединения типа А₂О, АВО₄, АО₄ и др.

11. Группа рутила:

12. Группа уранинита:

13. Группа кварца:

14. Группа углекислоты.

II Класс - ГИДРООКИСЛЫ

15. Группа псиломелана.

16. Группа брукита.

17. Группа гётита

18. Группа лепидокрокита.

Группа куприта.

Куприт Сu₂О.

Название происходит от лат. “купрум” — медь. Синоним — красная медная руда.

Химический состав — содержание (в %): Сu — 88, 8; О—11, 2; отмечаются механические примеси самородной меди и гематита.
Цвет — кирпично-красный, темно-красный, красно-бурый до почти черного с синеватым оттенком.
Черта — буровато-красная.
Блеск — от алмазного до полуметаллического.
Прозрачность — прозрачный, просвечивающий.
Твердость — 3, 5—4; хрупкий.
Плотность — 6, 2 г/см ³. Рис.16. Кристалл куприта

Излом — неровный до раковистого.
Сингония — кубическая, пентагон-триоктаэдриче-ский вид симметрии.
Спайность — ясная по (111).

Встречается в виде мелких кристаллов кубического, октаэдрического, ромбододекаэдрического габитуса с развитыми простыми формами {111}, {110}, (100), (112), (122). Известны эпитаксиальные срастания с самородной медью, халькопиритом, вростки в барите, а также псевдоморфозы по самородной меди. Наиболее характерны сплошные зернистые и порошковатые массы.

Типичный гипергенный минерал, образующийся в зоне окисления медно-сульфидных месторождений вместе с самородной медью, малахитом, азуритом или гидроксидами железа.

Коллекционным материалом могут быть щетки хорошо ограненных сравнительно крупных (до нескольких сантиметров) кристаллов (Гумешевское, Турьинское месторождения на Урале, Джезказган в Казахстане). За рубежом уникальные кристаллы куприта известны на месторождениях Шесси близ Лиона во Франции и Онганья в Намибии.

Группа периклаза — цинкита

 

Периклаз MgO.

Название от греч. пери – вокруг; класис – трещина, за совершенную спайность по кубу.

Химический состав. Иногда содержит примеси Ре, Мп и Zn.

Цвет. серовато-белый, желтый, черный, темнозеленый.
Блеск. стеклянный.

Прозрачность. Прозрачен, до просвечивающего, V=1.73.

Черта белая

Твердость. 5.5.

Плотность. 3.5—3.6.

Сингония. Кубич. с.

Форма кристаллов. Кристаллическая решетка типа NaCl. Встречается в кубических и октаэдрических кристаллах и неправильной формы зернах.

Спайность. по (100) совершенная.

Агрегаты. Тонкозернистые, сливные массы.
Поведение в кислотах Растворяется с трудом.

Сопутствующие минералы. Брусит, форстерит (Mg₂SiО₄), магнезит. Легко изменяетсяв брусит и гидромагнезит.

Происхождение. Образуется при высоких температурах при недостатке SiO₂, Al₂O₃ и H₂O. В противном случае возникают силикаты магния, шпинели или брусит.

Месторождения. Встречается в контактово-пневматолитовых образованиях среди известняков на гope Сомме, на Везувии в ассоциации с форстеритом —магнетитом, а также в доломитах в марганцевых месторождениях Нордмарк (Швеция), в месторождении Крестмор, Калифорния (США) в контактовых образованиях (содержит мельчайшие ориентирован-ные кристаллики магнетита).

Бунзенит NiO

Название в честь немецкого химика р.Бунзена

Химический состав.

Цвет. зеленый до буровато-черного.
Блеск. алмазный.

Прозрачность. прозрачный

Черта. Коричнево-черная.

Твердость. 5.5. Уд. вес 6.9

Плотность. 6, 4

Сингония. Кубич. с.

Форма кристаллов. Кристаллическая решетка типаNaCl. Кристаллизуется в октаэдрах.

Класс симметрии. Призматический—2/m.
Спайность. Совершенная по (100)

Агрегаты. Плотные, тонкозернистые, сливные.
П. тр. Не плавится

Поведение в кислотах В кислотах почти не растворяется.

Сопутствующие минералы. Висмут, арсенаты никеля и кобальта

Сходные минералы.

Практическое значение.

Происхождение. Встречен вместе с никелевыми минералами и самородным висмутом в урановых жилах а (Саксония) в зоне окисления.

Месторождения. Иоганнгеоргенштадт; о.Гренландия.

 

Бромеллит ВеО.

Название в честь шведского физика и минералога Бромелля.

Химический состав. Содержание Be 36.0%.

Цвет. белый.
Блеск. стеклянный. Оптически положительный.

Прозрачность. прозрачный

Черта. нет

Твердость. 9

Плотность. 3.02.

Сингония. Гексаг. с

Форма кристаллов. Кристаллы имеют призматический облик.

Класс симметрии. дигексагонально-пирамидальный Крист. решетка типа вюртцита.

Спайность. по (1010) заметная.

Агрегаты. Плотные, тонкозернистые, сливные.
П. тр. не плавится.

Поведение в кислотах Медленно растворяется в НС1 (конц.), быстреев H₂SO₄ (конц.). Сопутствующие минералы. кальцит

Сходные минералы. цинкит

Происхождение. Встречен в виде мелких кристаллов в кальцитовых жилах и богатых гематитомскарнах в марганцевом месторождении Лонгбан в Швеции в ассоциации с сведенборгитом, рихтеритом и манганофиллитом.

Месторождения. Лонгбан ( Швеция), Урал (Россия).

 

Известь СаО

Цвет. белый
Блеск. матовый

Прозрачность. нет

Черта. белая

Твердость. 3.5

Плотность. 3.3

Сингония. Кубич. с

Форма кристаллов.

Класс симметрии. Кубический.

Спайность. Совершенная по (100).

Агрегаты. Плотные, тонкозернистые, сливные.
Поведение в кислотах Растворяется легко.

Происхождение. Имеются указания на находки этого минерала в известковистых породах, включенных в лавы Везувия. В скарнированных известняках санидиновой фации (высокая температура, низкое давление, приповерхностные условия, в которых обломки известняка попадают в базальтовую лаву). Минерал очень неустойчив. Искусственно полученная известь кристаллизуется в кубической сингонии.

Месторождения. Ксенолиты известняков в лавах Везувия.

 

Вюсцит FeO.

Название В честь немецкого геолога Э.Вюста.

Цвет. желтоватый
Сингония. Кубическая.

Форма кристаллов. Кристаллическая решетка типа NaCl.

Спайность. Совершенная.

Агрегаты. Плотные.
Практическое значение. Предположительно главный минерал нижней мантии Земли.

Происхождение. Встречен в виде черных кристаллов в железистых лавах Везувия. Образуется в резко восстановительных условиях.

Месторождения. Вюртемберг (Германия).

 

Глёт РbO.

При нагревании около 530° переходит в массикот. Обычно окаймляет зерна массикота. Массикот кристаллизуется в ромбической сингонии и оптически положителен.

Цвет. лимонно- или оранжевожелтый
Блеск. Алмазный, оптически отрицательный.

Прозрачность. Не прозрачен.

Твердость. 2.

Плотность. 9, 14

Сингония. Тетраг.

Форма кристаллов.

Класс симметрии. Призматический—2/m.
Спайность. Совершенная по (100)

Агрегаты. чешуйчатые.
П. тр. Легко плавится в желтое стекло.

Поведение в кислотах Растворяется в кислотах.

Сопутствующие минералы. Самородный свинец и ледгиллит.

Практическое значение. Наблюдался в параморфозах по массикоту.

Происхождение. Продукт окисления во многих свинцоворудных месторождениях.

Месторождения. Встречен в Кюкамонга Пик, Калифорния, в районе Минерал-Хилл, Айдао (США), в окрестностях Попокатепетль (Мексика).

 

Сурик РbзO₄

Цвет. ярко красный или буровато-красный.
Блеск. алмазный, жирный или матовый. Оптически анизотропный.

Прозрачность. Не прорачен

Черта. оранжево-желтая.

Твердость. 2, 5

Плотность. 8, 9—9, 2

Сингония. тетрагональная

Класс симметрии. Дитетрагональный-дипирамидальный.

Спайность. Отсутствует.

Излом. Землистый.

Агрегаты. Встречается в массивных, землистых и порошковатых массах

П. тр. Легко плавится.

Поведение в кислотах Растворяется.

Сопутствующие минералы. с самородным свинцом и галенитом, Лонгбан (Швеция) с самородным свинцом, Санта Фэ (Мексика).

Практическое значение. Краска; в химической промышленности.

Происхождение. В очень небольших количествах встречается как продукт разложения галенита или церуссита.

Месторождения. Новый Южный Уэлс (Австралия), Джей Галд, Айдао (США), Баден (Германия).

 

Цинкит ZnO

Название

Химический состав. Zn 80.3%.

Цвет. оранжево-желтый или темнокрасный
Блеск. алмазный.

Прозрачность. Полупрозрачный.Оптически положительный

Черта. оранжево-желтая

Твердость. 4

Плотность. 5.66

Сингония. Гексаг.

Форма кристаллов. Кристаллы очень редки и наблюдаются только в более поздних кальцитовых жилах.

Класс симметрии. Кристаллическая структура типа вюртцита.

Спайность. по (1010)средняя.

Агрегаты. Наблюдался в виде вкрапленных зерен и сплошных масс

П. тр. не плавится.

Поведение в кислотах Растворяется.

Сопутствующие минералы. В ассоциации с виллемитом, франклинитом в кальцитовых массах.

Происхождение. В значительных скоплениях встречается в известном контактово-метасоматическом месторождении Франклин, Нью-Джерси (США).

Месторождения. свинцово-цинковое месторождение Олькуш (Польша), близ Саравецца, Тоскана (Италия), близ Патерна, Альмерия(Испания), Хизлевуд (Тасмания).

 

Группа корунда—ильменита.

Ильменит FеТiOз.

Название по Ильменским горам (наУрале).Синоним — титанистый железняк.

Химический состав—содержание (в %): Fe — 36, 8; Ti — 31, 6; О — 31, 6; обычны примесимагния, марганца.
Цвет. Черный.
Черта.Черная до красно-бурой.
Блеск. Полуметаллический жирный.
Прозрачность. Непрозрачен.
Твердость — 6.
Плотность. 4, 5—5 г/см³
Излом. раковистый до полураковистого.
Сингония — тригональная, ромбоэдрическийвид симметрии.
Спайность. Отсутствует.Обычно представлен вкрапленными зернами неправильной формы или сплошными зернистыми массами, реже уплощенными таблитчатыми кристаллами с гранями (0001), (1011), (1120), (1010), (0221) и др., похожими на кристаллы гематита; отмечаются двойники по (1011).

Сходные минералы. Иногда похож на гематит, отличаетсяпо форме кристаллов ( нет граней скаленоэдров и дипирамид)и по темнойчерте.

Практическое значение. В случае крупных скоплений может являться рудой на титан, используемой в виде TiO₂ в качестве белой краски (титановых белил) с высокой кроющей способностью, а также для сплавов с железом—ферротитана, содержащего 10—15% Ti, для изготовления особых сортов стали.

Происхождение в основном магматическое. Образует вкрапленники и сегрегации в габброанортозитах и других основных породах, иногда наблюдается в пегматитах и кварцевых жилах.

Коллекционным материалом являются крупные таблитчатые кристаллы ильменита с сильным металлическим блеском, встречающиеся в виде отдельных вростков в щелочных пегматитах (Ильменские горы, Алтай и др.). Крупные кристаллы ильменита массой до 10 кг известны на норвежских месторождениях Экерзунд и Крагерё в норитах.

 

Гематит Fе₂O₃

Название происходит от греч. “гематикос” — кровавый (по цвету в тонком сколе).

Химический состав—содержание (в %): Fe— 70; О — 30; отмечаются примеси алюминия, титана (титаногематит), магния и др

Цвет — от черного в крупнокристаллических агрегатах до ярко-красного в плотных разностях.

Черта — вишнево-красная.

Блеск — от металлическогодо тусклого; иногда синеватая побежалость.

Прозрачность — просвечивает в тонких пластинах.

Твердость — 5—6.

Плотность — 5, 3 г/см³. Рис.17. Кристалл гематита.

Излом — полураковистый.

Сингония — тригональная, дитригонально-скаленоэдрический вид симметрии.

Спайность — отсутствует.

Встречается в виде кристаллов таблятчатого, пластинчатого, ромбоэдрического_ облика. Главные простые формы: (0001), (1011), (1120), (0112), (1014} и др. Известны двойники прорастания и нарастания по (0001) и (1011), сростки изогнутых пластинчатых кристаллов типа “железной розы”. Характерны также листоватые и чешуйчатые (железный блеск — спекулярит), зернистые плотные и скрытокристаллические (красный железняк), натечные почковидные (красная стеклянная голова), землистые (гидрогематит), оолитовые агрегаты.

Образует псевдоморфозы по магнетиту (мартит), пириту, ярозиту, кальциту. Происхождение.метаморфическое, гидротермальное, экзогенное в корах выветривания и хемогенно-осадочное.

Практическое значение. Почковидный гематит с тонким волокнистым строением является сырьем для ювелирной промышленности (Кровавик). Выделения почковидного гематита с гладкими блестящими поверхностями выглядят весьма декоративно и отбираются в качестве коллекционного сырья. Такой материал формируется в пустотах гидротермальных гематитовых (Кишкенесор в Казахстане, Россия), оловорудных (Альтенберг, ГДР) и редкометальных (Яхимов, ЧССР) жил. Прекрасные блестящие штуфы минерала встречаются в элювиальных россыпях красной стеклянной головы на месторождениях КМА. Коллекционным материалом служат также крупные кристаллы гематита толстотаблитчатого габитуса с совершенной огранкой. В Россия подобный материал известен на Шабровском месторождении благородного талька на Урале, а за рубежом на о-ве Эльба (Италия), в Альпах (Сен-Готард, Швейцария) и в других местах.

 

 

Корунд Аl₂О₃.

Название, возможно, происходит от тамильского “курундам” или от санскритского “курувинда” рубин.

Химический состав содержание (в %): Al— 53, 2; О — 48, 8; отмечаются незначительные примеси хрома, железа, марганца, титана.
Цвет синевато- или желтовато-серый, фиолетовый, зеленый, розоватый; прозрачная разность красного цвета — рубин; синего, желтого, зеленого, фиолетового — сапфир.
Черта, белая.
Блеск стеклянный до алмазного, перламутрового.
Прозрачность просвечивает в осколках; драгоценные разности прозрачны.
Твердость 9; хрупкий.

Плотность 4 г/см³. Рис.18. Кристалл сапфира
Излом неровный до раковистого.
Сингония тригональная, тригонально-скаленоэдрический вид симметрии.
Спайность. отсутствует.

Встречается в виде кристаллов бочонковидного, дипирамидального, призматического, пластинчатого облика. Главные простые формы: (0001), (1010), (1120), (1011), (2241), (2243) и др. Часто наблюдаются полисинтетические двойники по (1011) и (0001). Кристаллы во многих случаях деформированы. Грани призм, дипирамид и пинакоида покрыты косой штриховкой. Иногда отмечаются горизонтальная отдельность и штриховка вследствие двойникования по пинакоиду.

Корунд — полигенный минерал, образующийся из высокоглиноземистых базальтовых и щелочных магм, а также гидротермально-метасоматическим путем (скарны, вторичные кварциты и т. п.) и при региональном метаморфизме гранулитовой фации.

Окрашенные прозрачные разновидности корунда — рубин я сапфир — относятся к наиболее дорогостоящим самоцветам благодаря великолепной окраске и очень высокой твердости.Непрозрачные и слабо просвечивающие из-за мелкой трещиноватости или минеральных включений кристаллы рубина и сапфира используются как коллекционный материал. Большой интерес представляют крупные (до 10 см в поперечнике) кристаллы вишнево-красного корунда в биотит-флогопитовых плагиоклазитах (месторождение Макар-Рузь на Полярном Урале), а также штуфы белых мраморов с вкрапленными призматическими кристаллами рубина ярко-малинового цвета, развитые на месторождениях в кальцифирах и скарнах (Могок, Бирма; Хунза, Пакистан. Не менее декоративны образцы базальтовых пород, содержащие вкрапленники василькового, синего, зеленого, желтого и фиолетового сапфира (сапфироносные базальты Индокитая и Австралии). Декоративный корунд встречается также в высокоглиноземистых гнейсах и щелочных пегматитах (Карелия, Кольский полуостров). Он характеризуется хорошей огранкой, сравнительно крупными размерами (до 5 см в длину и 3 см в поперечнике) и привлекательной розовой, фиолетовой, зеленовато-желтой окраской с заметно выраженным дихроизмом.

Ювелирами и коллекционерами высоко ценятся звездчатые корунды с хорошо выраженным астеризмом (эффектом опалесценции в виде трех- или многолучевой звезды), возникающимзасчет закономерно ориентированных микровключений.

Главный диагностический признак корунда — высокая твердость; от похожей шпинели отличается по форме кристаллов.

 

Группа перовскита:

Сам перовскит—по химической формуле является вполне тождественным минералом ранее рассмотренной подгруппы ильменита, кристаллизующимся в решетке корунда. Однако он существенно отличается от них по сингонии. Это обусловлено тем, что ион Са обладает значительно большим радиусом, чем ионы Mg и Fe и потому возникает совсем другая кристаллическая структура, это обстоятельство отражается и на ассоциации элементов, входящих в минералы группы перовскита. Прежде всего, в виде изоморфных примесей к Са в некоторых минералах встречаются редкие земли: Се, La, а также Y.

Перовскит CaTiO₃,

Название в честь Л. А. Перовского.

Химический состав. СаО 41.1%, TiO₃ 58.9%. В незначительных количествах в виде приме-си присутствуют Fe (до 2%), иногда Сг, Al и TR

Цвет. серовато-черный, красновато-бурый, оранжевожелтый и светложелтый
Блеск. алмазный. N = 2.34

Черта. белая или серовато-желтая

Твердость. 5, 5—6.

Плотность. 3.97—4.04.

Сингония. по внешним формам кубическая. Однако оптически обычно анизотропен и характеризуется двойниковым строением, что свидетельствует о полиморфном его превращении в более низкотемпературную ромбическую модификацию.

Форма кристаллов. Нередко встречающиеся кристаллы, иногда довольно крупные, имеют кубический облик. На гранях куба наблюдаются штриховки параллельно ребрам куба.

Класс симметрии. Призматический—2/m.
Спайность. по кубу ясная.

Агрегаты. Встречается в почковидных образованиях, в которых различимы мелкие кубики.

П. тр. не плавится.

Поведение в кислотах Разлагается только кипящей серной кислотой.

Практическое значение. Практического значения не имеет.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: