Страницы Список страниц 10 11 12 13 14 · · ·  21

 ОПИСАНИЕ МИНЕРАЛОВ

РАЗДЕЛ III

Классификация минералов

Все известные минералы сгруппированы в определенные классы. В основу современной классификации минералов обычно кладут два основных признака: химический состав и структуру минерала. Именно с этими признаками связаны важнейшие физические и химические свойства минералов. С изменением химического состава и структуры минерала меняются его свойства.
Минералы, известные в природе и искусственно получаемые, можно подразделить на природные образования и искусственные соединения. В свою очередь среди природных образований выделяют две самостоятельные группы: неорганические минералы (сюда относят все природные соединения, за исключением органических) и органические минералы, представленные различными соединениями углерода. Неорганические минералы подразделяются по химическому составу на следующие основные группы и классы, в пределах которых выделяются подклассы по характеру химической связи, составу и структурным особенностям минералов. Приводимая ниже классификация минералов является упрощенной схемой.
Классификация неорганических минералов.
I. Самородные элементы.
II. Сернистые и близкие к ним соединения (сульфиды, селениды, арсениды, антимониды и др.). III. Галогениды. IV. Окислы и гидроокислы.
V Соли кислородных кислот: 1) нитраты; 2) карбонаты; 3) сульфаты; 4) хроматы; 5) молибдаты и вольфраматы; 6) фосфаты, арсенаты, ванадаты; 7) бораты 8)силикаты. В описательной части приводится характеристика.
Каждой из выделенных пяти групп и главнейших классов минералов. Ниже приведено описание наиболее распространенных и важных в промышленном отношении минералов.

Самородные элементы

В самородном состоянии в природе встречается около 80 химических элементов. Это твердые (алмаз, золото,
платина), газообразные (благородные газы) и жидкие элементы (ртуть, амальгама). На долю самородных
элементов в толще земной коры приходится 0,1 % от всей массы земной коры. Некоторые из химических элементов встречаются главным образом как самородные. Они называются благородными элементами. К ним относятся: благородные газы — — гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, радон и благородные металлырутений, родий, палладий, серебро, иридий, платина, золото.

Все самородные элементы можно подразделить на 4 группы:
1) газообразные — кислород, азот, водород, благородные газы; 2) жидкие — ртуть, амальгамы золота и серебра; 3) самородные металлызолото, серебро, медь, железо, платина, висмут, сурьма, мышьяк и др.; 4) неметаллы — сера, алмаз, графит.

Самородные элементы имеют различное происхождение. Многие из них образуются вблизи земной поверхности при участии органических веществ, другие являются магматическими, метаморфическими и гидротермальными образованиями. Из самородных элементов будут рассмотрены металлы (золото, серебро, медь, платина) и неметаллы (алмаз, графит, сера).
Металлы самородных элементов характеризуются атомными структурами с металлическим типом связи. Это обусловливает их высокую электро- и теплопроводность, сильный металлический блеск, ковкость, большой удельный вес (плотность).
Кристаллохимические структуры рассматриваемых самородных неметаллов весьма своеобразны. Алмаз, например, характеризуется атомной (гомеополярной) связью и тетраэдрической координацией атомов (см. рис. 2). В силу этого минерал обладает высокой твердостью, устойчивостью к высоким температурам и давлениям, большим удельным весом и высоким показателем преломления. Графит обладает слоистым типом структу-ры, при котором отмечается прочная связь между атомами углерода в одном слое и очень слабая — между слоями (см. рис. 6), удаленными друг от друга на значительные расстояния. Эти особенности в строении обусловливают весьма совершенную спайность у графита, ильную оптическую анизотропию, низкую твердость. Графит обладает химической связью, близкой к атомной. Некоторые особенности в кристаллохимической структуре графита сближают его с минералами, обладающими металлической связью. Этим объясняется полуметаллический блеск и высокая электро- и теплопроводность графита.

Среди разбираемых ниже неметаллов сера характеризуется молекулярным типом связи. Слабые ван-дер-ваальсовы связи кристаллохимической структуры серы обусловливают ее хрупкость, летучесть, низкую твердость, невысокую температуру плавления.

Золото — Аu

Название, по-видимому, происходит от корня «сол» и связано с обозначением Солнца. Содержит часто примеси серебра, меди, железа, теллура и других элементов. Сингония кубическая. Твердость 2—3. Уд. вес от 15 до 19 (колеблется в зависимости от примесей). Морфология. Встречается в виде неправильных зерен, дендрнтов, пленок, реже кристаллов. Формы кристаллов — октаэдры (см. рис. 22, 3), реже — ромбододекаэдры (см. рис. 22, 4), иногда — кубы {100} .Спайность отсутствует. Излом крючковатый. Блеск металлический. Цвет и черта в зависимости от содержания серебра от золотисто-желтого до серебряно-белого; присутствие меди окрашивает черту в розоватый оттенок. Разновидности: электрум (содержание серебра до медистое золото (до 20% меди), висмутистое золото (содержание висмута до 4%), палладистое золото (содержание палладия 5—11%) и др. Особые свойства. Ковко и тягуче. Легко расплющивается в тонкие листочки. Из одного грамма золота можно получить пластину в 27 м2 или 3 км проволоки. Непрозрачно, в тонких листочках просвечивает синим и зеленым цветом. Тугоплавко, т. пл. 1063° С. Кислоты не действуют. Растворяется в царской водке (1 часть азотной кислоты и 3 части соляной кислоты), в растворе цианистого калия, со ртутью дает белую амальгаму. Обладает высокой тепло- и электропроводностью. Происхождение. Основная масса золота приурочена к гидротермальным месторождениям, связанным с кислыми (до средних) интрузивными, реже эффузивными горными породами . Месторождения золота встречаются коренные и россыпные. В коренных месторождениях золото главным образом встречается в кварцевых жилах в виде зерен и включений, часто микроскопически мелких, различимых только под микроскопом в аншлифах.

В россыпях золото встречается в виде неправильных, часто окатанных зерен и в форме самородков весом от нескольких граммов до нескольких десятков килограммов. В СССР собрана крупнейшая в мире коллекция самородков золота. Самый крупный из них называется «Большой треугольник». Он найден на Урале, в Миассе в 1837 г. и весит 36,2 кг. Самый крупный в мире самородок найден в Австралии в 1872 г. Он весил 275 кг и имел длину 144 см. Золото бывает и гипергенного происхождения. Оно накапливается в зоне окисления сульфидных месторождений, где образуется за счет разрушения сульфидов, содержащих золото. Гипергенное золото представлено пленками, мелкими кристалликами и так называемым горчичным золотом — в виде тонкокристаллических масс рыхлого или плотного сложения, похожих на порошок горчицы. Парагенезис. Золото ассоциирует с кварцем, пиритом, арсенопиритом, блеклыми рудами, галенитом, а также с сурьмянистыми, мышьяковистыми, теллуристыми соединениями металлов. Из нерудных минералов с золотом часто встречаются барит, карбонаты, хлорит, серицит и др. Иногда золото находится в связанном тонкодисперсном состоянии в сульфидах и устанавливается только в результате химических анализов. Месторождения. В СССР много месторождений как коренного, так и россыпного типа: Урал (Березовское, Кочкарское), Казахстан (Степняк, Бакырчик), Средняя Азия (Мурунтау в Узбекской ССР, Школьное в Таджикистане и др.), Забайкалье (Дарасун, Балей), Северо-Восток СССР (Алдан, Колыма, Лена и др.) и т. д. Из зарубежных крупных месторождений следует отметить Витватерсранд (Трансвааль, ЮАР), Аляску и Калифорнию (США). Известен и ряд других месторождений золота в Австралии, Канаде, Индии и Гане. Минимальное промышленное содержание золота составляет от 1 до 10 г/т. т.е. 0,001% Для коренных и не менее 0,1г/т. Для россыпных месторождений. Применение. Добывается как драгоценный металл. Является главным валютным металлом. Используется в ювелирном деле, в химической промышленности, в зубоврачебном деле.

Серебро — Ag

Название происходит от славянского слова серп (серп Луны). В природе встречается реже, чем золото. Часто содержит примеси золота, меди, ртути, сурьмы, висмута. Сингония кубическая. Твердость 2,5—3. У д. вес 10,1—11,1. Морфология. Встречается в виде дендритов, волосовидных образований, нередко скрученных и изогнутых. Характерны проволочные формы, неправильные зерна и самородки до нескольких сотен килограммов весом. Кристаллы редки. Их форма — куб, октаэдр. Встречаются параллельные сростки и двойники. Спайность отсутствует. Излом крючковатый. Блеск металлический. Непрозрачно. Цвет в свежем изломе серебряно-белый. С поверхности часто покрыто темно-серым или черным налетом. Цвет черты — белый, блестящий. Разновидности: кюстелит — золотосодержащее серебро (10% и более золота), конгсбергит (до 5% ртути), бордозит (до 30,7% ртути), анимикит (до 11% сурьмы), чиленит (до 5% висмута), медистое серебро (десятые доли % меди). Особые свойства: ковко, тягуче, расплющивается в тонкие листочки.

Хороший проводник теплоты и электричества, т. пл. 960° С. Растворяется в азотной кислоте. От прибавления к раствору соляной кислоты выпадает осадок белого цвета — хлористое серебро. При действии раствора иода в спирте на поверхности образуется белый налет йодистого серебра. Происхождение. Встречается в гидротермальных жильных месторождениях и как гипергенное в зонах окисления сульфидных месторождений. В россыпях наблюдается в виде зерен и самородков. Парагенезис. Серебро ассоциирует с другими серебросодержащими минералами (аргентитом, пруститом), с арсенидами никеля и кобальта, иногда с урановой смолкой. Из нерудных минералов с ними встречаются кварц, кальцит, флюорит, альбит и др. Месторождения. В СССР: Урал (самородки в Турьинских рудниках), Рудный Алтай, Казахстан, Таджикистан. За рубежом: Мексика, Боливия, Чили, Перу, Норвегия, Канада. Значение. Серебро используется в сплавах с медью в ювелирной промышленности. Чистое серебро — для чеканных и поделочных работ, для изготовления тиглей, для реактивов, в фотопромышленности.

Медь — Сu

В природе встречается химически чистая медь и с примесями железа (до 2,5%), серебра, золота (до 2—3%), свинца, висмута и других элементов. Сингония кубическая. Твердость 2,5—3. Уд. вес 8,4—8,9. Морфология. Медь встречается в виде дендритов, нитевидных и проволочных выделений, тонких пластинок, порошковатых скоплений и сплошных масс в несколько тонн весом. Кристаллы редки. Главные формы кристаллов: куб {100}, октаэдр {111}, ромбододекаэдр {110}. Спайность отсутствует. Излом занозистый, крючковатый. Блеск металлический. Непрозрачна. Цвет на свежем изломе светло-розовый, затем темнеющий, переходящий в темно-красный и коричневый. Черта — медно-красная, блестящая. Разновидности: золотистая медь (2—3% золота), серебристая медь (3—4% серебра). Особые свойства. Очень ковка и тягуча. Электро- и теплопроводна, т. пл. 1083° С. На изломе часто дает желтую и пеструю побежалость.

Легко растворяется в слабой азотной кислоте. В водном растворе аммиака растворяется, окрашивая его в синий цвет. Происхождение. Гидротермалыюе. Гипергенное — при выветривании медьсодержащих минералов в зоне окисления сульфидных месторождений. Парагенезис. Встречается совместно с халькозином, купритом, кальцитом, борнитом, гидрогётитом. Часто наблюдаются псевдоморфозы самородной меди по халькозину, куприту, по органическим остаткам. В качестве вторичных минералов с медью часто ассоциируют малахит и азурит. Месторождения. В СССР известны следующие месторождения меди: Джезказган (Казахстан), Белоусов-ское, Зыряновское (Рудный Алтай), медистые песчаники Урала, Киргизии и др. За рубежом известны крупные месторождения меди в США (Верхнее озеро, Тинтик), в Чили и Боливии. Значение. Является составной частью медных руд. Используется в электротехнике, машиностроении и других отраслях народного хозяйства.

Платина — Pt

Название происходит от испанского слова «плата» — серебро. Платина — уменьшительный термин. Химически чистая наблюдается редко. Обычно примеси железа, палладия, иридия, осмия, меди и др. Сингониякубическая. Твердость 4—4,5. Уд. вес 14—20. Морфология. Встречается в виде неправильных зерен, концентраций, сталактитовых форм с радиально-лучистым строением, самородков. Спайность отсутствует. Излом неровный, крючковатый. Блеск метал-литический. Цвет белый, стально-серый. Черта стально-серая. Разновидности: поликсен (содержит 9-11% железа), палладистая платина (содержит 7—40% палладия), иридистая платина (6—7% иридия) и др. Особые свойства. Ковка. Хорошо проводит электричество. Иногда магнитна (ферроплатина). Тугоплавка, т. пл. от 1755° до 2360° С (в зависимости от примесей). Растворяется только в царской водке. Химически стойка. Происхождение и парагенезис. Магматическое—главное. Связана с основными и ультраосновными горными породами, где ассоциирует с хром-шпинелидами, оливином, гранатом. Гидротермальное — выделяется с сульфидами: пирротином, халькопиритом, пентландитом. Образует россыпи. Месторождения. Урал (основные и ультраосновные горные породы). За рубежом: Канада, Норвегия, Ю. Африка. Значение. Используется в химической промышленности, в приборостроении, в ювелирном деле.

Алмаз — С

Название происходит от греческого слова «адамас» — непобедимый, непреодолимый, вследствие его большой твердости и стойкости. Присутствуют примеси: кремний, алюминий, кальций, магний, железо, титан, медь, хром и др. С присутствием хрома связывают голубую окраску, желтую — с алюминием. Сингония кубическая. Твердость 10. Абсолютная твердость в 150 раз больше абсолютной твердости корунда. Уд. вес 3,5. Морфология. Встречается в виде кристаллов и их сростков (см. рис. 22,8). Характерные формы: {111}, {100} и {110}. Грани крчсталлов иногда бывают выпуклыми и неровными. Крупнейшие кристаллы: Куллинан — 3106 карат (621,2 г), Эксцельсиор — 995,3 Iкарата, Шах — 87 карат. Спайность по {111} совершенная. Излом — раковистый, занозистый. Блеск алмазный до жирного. Прозрачен, иногда просвечивает или непрозрачен. Цвет. Бесцветный, голубой, желтый, коричневатый, красноватый, серый, черный. Разновидности: борт — сростки серого или черного цвета, баллас — шаровидные агрегаты лучистого строения, карбонадо — тонкозернистые плотные или пористые образования серого или черного цвета. Особые свойства. Химически стоек. В атмосфере сгорает при 850° С, в кислороде— при 720° С. При температуре 1500°С переходит в графит. При облучении радием становится зеленым.

Люминесцирует в ультрафиолетовых лучах голубовато-синим и зеленым цветом. Плохой проводник электричества. Хрупок. Происхождение. Магматическое при высоких температурах и давлениях. Возникает в диатре-мах — трубках взрыва, вулканах особого вида, извергавшихся лишь один раз. Диатремы представляют собой цилиндрическое жерло, заполненное обломками раздробленных ультраосновных горных пород — кимберлитов, имеющее диаметр в несколько сотен метров, уходящее на сотни метров вглубь. Встречается в россыпях. Парагенезис. Наблюдается в ассоциации с гранатом (пиропом), ильменитом, магнетитом, хромдиопсидом, оливином и др. Месторождения. Якутия (коренные и россыпи), Урал (россыпи), Ю. Африка (Конго, Гана, Трансвааль), Индия, Бразилия, Австралия (в последних трех странах — только россыпные месторождения). Значение. Используется в металлообрабатывающей промышленности, при бурении как абразивный материал и в ювелирном деле. Ограненные прозрачные алмазы называются бриллиантами.

Графит — С

Название происходит от греческого слова «графо» — пишу. В своем составе часто содержит газы— водород, азот, двуокись углерода и др., а также воду. Сингония гексагональная. Твердость 1. Уд. вес 2,2—2,3. Морфология. Тонкочешуйчатые, землистые агрегаты. Пластинки и сферические радиаль-но-лучистые образования. Спайность совершенная. Излом зернистый, ровный. Блеск сильный, металловидный, матовый. Цвет темно-серый, железно-черный. Черта темно-свинцово-серая. Разновидности: шунгит (Карелия, Якутия) — промежуточный продукт между аморфным углеродом и графитом. Особые свойства. Тепло- и электропроводен. Огнеупорен, т. пл. 3550° С. Кислотоупорен. Жирный на ощупь. От сходного с ним молибденита отличается более темным железно-черным цветом и менее интенсивным блеском. Происхождение. Магматическое, метаморфическое. Парагенезис. Встречается с микроклином, альбитом, кальцитом, эгирин-авгитом. Месторождения. Бурятская АССР, Украина, Сибирь (Курейка). За рубежом: Цейлон, Чехословакия, США, Мадагаскар. Значение, Используется. в металлургии (тигли, литье), в электротехнике, как смазочный материал, в полиграфической промышленности, в производстве карандашей.

Сера — S

Обычно химически чиста. Иногда содержит примеси мышьяка, селена, теллура, включения газов и жидкости. Сингония. В природе известно несколько полиморфных модификаций серы — ромбическая, две — моноклинной сингонии. Устойчивой является сера ромбической сингонии. Твердость 1—2. Уд. вес 2. Морфология. Сплошные массы, натечные, шаровидные, почковидные и Сталактитовые образования. Налеты, кристаллы дипирамидалыюго и толстотаблитчатого вида. Иногда —двойники. Спайность несовершенная. Излом раковистый и неровный. Блеск—алмазный (на гранях), жирный и смолистый (на изломе). Прозрачна. Цвет серно-желтый, медово-желтый, красноватый, серый, зеленоватый, черный (примесь битумов). Черта бесцветная. Разновидности — селенистая сера (до 5,2% селена). Особые свойства. Горит при температуре 270° С синим пламенем, выделяя сернистый газ, т. пл. 112,8° С. Электро и теплопроводность очень слабые. Хороший изолятор. При трении электризуется отрицательно. Хрупка.

Происхождение. Наблюдается только в верхних горизонтах земной коры. Возникает при вулканических процессах из газов и горячих растворов, биохимическим путем образуется в осадочных породах, при разложении гипсоносных толщ, в зоне окисления сульфидов. Парагенезис. Встречается в ассоциации с арагонитом, кальцитом, целестином, гипсом, опалом, халцедоном. Часто — с нефтью и озокеритом. Месторождения. Шор-Су (Узбекская ССР), Каракумы, Поволжье, Камчатка, Курильские острова. За рубежом: Италия (о. Сицилия), Польша, США, Испания, Япония. Значение. Используется в серно-кислотном, бумажно-целлюлозном, резиновом, красочном, кожевенном и других производствах, в сельском хозяйстве — для борьбы с вредителями на плантациях чая, винограда, табака, хлопка, свеклы и других культур.

12

11 13