Страницы Список страниц 14 15 16 17 18 · · ·  21

Соли кислородных кислот

К данной группе относится большое количество минералов (около двух третей всех известных минералов), являющихся солями различных кислородных кислот. Главенствуют среди них силикаты. Многочисленны сульфаты, карбонаты и фосфаты. Все эти минералы встречаются в земной коре только в твердом состоянии и возникают в различных условиях. Характерная особенность кислородных солей — наличие у них в кристаллохимиче-ской структуре комплексных анионов — кислотных радикалов: [СО3]2-, [SO4]2-, [РO4]3- и т. д. Катионы, находящиеся в центре этих групп, обладают малыми размера-ми ионных радиусов и высокими зарядами. Комплексные анионы — очень прочные ионные группировки, они не разрушаются даже при растворении соединений. Анионы в кристаллохимической структуре играют роль самостоятельных структурных единиц.

Установлено, что среди солей кислородных кислот наиболее устойчивыми являются соединения с крупными катионами. Такие соединения труднорастворимы, высокоплавки и труднолетучи. Например, минералы барит BaSО4, англезит PbSО4, циркон Zr[SiO4], У всех этих минералов катионы Ва2+, Рb2+, Zr4+ крупные. То же можно сказать о минерале монаците, являющимся устойчивым фосфатом редких земель церия и лантана. Известно, что этот минерал, так же как и циркон, при разрушении горных пород, содержащих их, переходит в россыпи.
Катионы с малыми ионными радиусами обычно образуют водные соединения. Они, как правило, легко растворимы, неустойчивы, обезвоживаются. Например, водные соединения сульфатов, фосфатов и др.
Среди минералов, относящихся к солям кислородных кислот, выделяются следующие классы: 1) нитраты; 2) карбонаты; 3) сульфаты; 4) хроматы; 5) молибдаты и вольфраматы; 6) фосфаты, арсенаты и ванадаты; 7) бораты; 8) силикаты. Рассмотрим наиболее распространенные из них.

Карбонаты

К этому классу относятся минералы — соли угольной кислоты. На долю карбонатов в земной коре приходится около 2% от ее веса, причем 1,5% из этой части приходится на долю широко распространенного карбоната — кальцита. Общее количество карбонатов — более 60. Карбонаты слагают мощные толщи осадочных и метаморфических горных пород — известняки, доломиты, мел, мрамор и др. Для карбонатов характерна небольшая твердость (3—4), стеклянный блеск. Многие карбонаты обладают способностью «вскипать» при взаимодействии с соляной кислотой с выделением двуокиси углерода.

СаСO3 + 2НСl= СаСl2 + Н2O + СO2

Среди карбонатов выделяют две подгруппы: карбонаты с крупными катионами (с радиусом больше 1 Å), кристаллизующиеся в ромбической сингонии, и карбонаты с малыми катионами (<1 Å), кристаллизующиеся в тригональной сингонии. Карбонат кальция, у которого ионный радиус катиона кальция составляет 1,05 Å, занимает промежуточное положение и является диморфным, т. е. может кристаллизоваться в той и другой сингониях. Кроме того, выделяют сложные карбонаты — малахит и азурит — моноклинной сингонии.

Кальцит (известковый шпат) — СаСO3

Название дано по составу. Химический состав: СаО — 56%, СO2—44%. Отмечаются примеси магния, железа, марганца (до 8%), реже — стронция и цинка. Сингония тригональная. Твердо сть 3. Уд. вес 2,7—2,9. Морфология. Зернистые агрегаты, натеки в виде сталактитов и сталагмитов, кристаллические массы, друзы, жеоды. Облик кристаллов — разнообразный (см. рис. 9). Нередко наблюдаются выколки в виде ромбоэдра (см. рис. 8). Спайность совершенная в трех направлениях по ромбоэдру. Блеск стеклянный. Цвет бесцветный, молочно-белый, желтый, розовый, голубой, бурый, черный (с примесью органического вещества). Разновидности. Исландский шпат — прозрачный, бесцветный. Бумажный шпат — листоватые, пластинчатые агрегаты. Антраконит — черный, с примесью битумов. Особые свойства. Обладает двойным лучепреломлением, вскипает в холодной разбавленной соляной кислоте. Происхождение и парагенезис. Гидротермальное — с кварцем, флюоритом, баритом, доломитом, сульфидами. Осадочное — слагает мощные толщи карбонатных пород (известняков, мела и др.). При процессах выветривания. Месторождения. Урал, Средняя Азия, Кавказ, Нижняя Тунгуска, Италия, Исландия. Значение. Исландский шпат используется в оптических приборах. Известняки — в химической, металлургической (флюсы) и строительной промышленности, в сельском хозяйстве для известкования кислых почв. Мрамор — облицовочный материал.

Арагонит — СаСO3

Назван по местности Арагония в Испании. Химический состав: СаО — 56.0%, СO2 — 44,0%. Часто содержит примеси стронция (до 5,6%), магния, железа и цинка. Является полиморфной разновидностью кальцита. Сингония ромбическая. Твердость 3,5—4. Уд. вес 2,9—3,0. Морфология. Натечные, радиально-лучистые, оолитовые образования (рис. 59). Игольчатые и призматические кристаллы. Иногда двойники и тройники. Спайность несовершенная. Излом раковистый. Блеск стеклянный, в изломе жирный. Цвет бесцветный, белый, желтый, светло-зеленый. Разновидности. Перламутр. Жемчуг. Гороховый камень — оолитового строения. Особые свойства. Вскипает в разбавленной соляной холодной кислоте. В горячем растворе азотнокислого кобальта приобретает фиолетовую окраску. Хрупок.

Натечные образования арагонита

Рис. 59. Натечные образования арагонита

Происхождение и парагенезис. Гидротермальное — в ассоциации с сульфидами, целестином. Биогенное — жемчуг, перламутр. Экзогенное — в сочетании с гипсом, доломитом, гидрогётитом, малахитом, кальцитом, серой. Месторождения. Урал, Алтай, Узбекистан (Шор-Су), Чехословакия (Карловы Вары). Значение. Поделочный камень.

Магнезит (магнезиальный шпат) —MgCО3

Название происходит от области Магнезия в Греции. Химический состав: MgO —47,6%, СО2 —52,4%. Изоморфные примеси: железо, марганец, кальций, никель, кобальт. Сингония тригональная. Твердость 3,5— 4,5. Уд. вес 2,9—3,1. Морфология. Крупнозернистые агрегаты, метаколлоидные фарфоровидные массы, кристаллы ромбоэдрического облика. Спайность совершенная по ромбоэдру. Излом раковистый (для плотных разностей). Блеск стеклянный. Цвет белый, желтоватый. Разновидности. По морфологии можно выделить кристаллически-зернистый и метаколлоибный (фарфоровидный), скрытокристаллический магнезит. Особые свойства.

Растворяется в горячей соляной кислоте с выделением СО2. Иногда при. ударе молотком светится желтым цветом. Происхождение и парагенезис. Метасоматическое — при замещении известняков магнезиальными растворами, в ассоциации с доломитом. Экзогенное — при процессах выветривания ультраосновных пород в ассоциации с доломитом и опалом. Месторождения. Саткинское (Ю. Урал), Савинское (Иркутская обл.), КНР, Чехословакия, Австрия. Значение. Для изготовления огнеупорных кирпичей, в строительстве (штукатурка), цементном производстве, для производства электроизоляторов и др.

Доломит (горький шпат) — CaMg[CО3]2

Xимический состав: СаО —30,4%, MgO —21,7%, СO2 — 47,9%. Содержит -изоморфные примеси железа, марганца, иногда цинка, никеля, кобальта. Сингония тригональная. Твердость 3,5—4. Уд. вес 2,8—2,9. Морфология. Кристаллически-зернистые массы. Пористые и мучнистые образования. Облик кристаллов ромбоэдрический. Часто грани искривлены. Спайность совершенная по ромбоэдру. Блеск  стеклянный. Цвет белый, серый, желтый. Разновидности. Выделяют кристаллическую (серо-белого и светло-коричневого цвета) и мучнистую (ярко-желтого цвета) разности.. Особые свойства. В катодных лучах светится оранжево-красным цветом. Реагирует с соляной кислотой только в тонком порошке. Происхождение и парагенезис. Основная масса доломита образуется осадочным и метасоматическим путем (за счет преобразования известняков магнезиальными растворами). Ассоциирует с гипсом, ангидритом, флюоритом, опалом, халцедоном. Гидротермальное в ассоциации с магнезитом, кальцитом, сульфидами и кварцем. Месторождения. Урал, Донбасс, Поволжье, Подмосковье. Значение. Используется как флюс и огнеупор в металлургии, как стройматериал, в сельском хозяйстве (доломитовая мука).

Сидерит (железный шпат) — FeCО3

Название от «си-дерос» — железо (греч.). Химический состав: FeO —62,1% (Fe —48,3%), СО2 —37,9%. Изоморфные примеси — магний и марганец, иногда цинк и кобальт. Сингония триклинная. твёрдость 4-4,5. Удельный вес 3,5 3,9, Морфология. Кристаллически-зернистые агрегаты. Шаровые конкреции (сферосидериты). Оолиты. Кристаллы ромбоэдрические. Спайность совершенная. Блеск стеклянный. Цвет желтовато-бурый, темно-бурый, серый. Черта светло-коричневая. Разновидности. Сферосидерит (шаровые образования, часто с радиально-лучистым строением), олигонит (содержит до 40% МnСО3). Особые свойства. При взаимодействии с холодной соляной кислотой не вскипает, образуется зеленовато-желтое пятно FeCl3. Происхождение и парагенезис. Гидротермальное — в ассоциации с пирротином, халькопиритом и хлоритом. Метасоматическое — при замещении известняков в ассоциации с магнетитом и гематитом. Осадочное — в лагунах с восстановительными условиями. Месторождения, Бакальское (Ю. Урал), Керчь, Великобритания. Значение. Важная руда на железо.

Малахит (.медная зелень) — Сu[СO3](ОН)2 или CuCO3xСu(ОН)2

Название происходит от греческого слова «малахе» — мальва (очевидно, назван по цвету зелени этого растения). Химический состав: СuО — 71,9% (Сu —57,4%), СO2—19,9%, Н2O —8,2%. Отмечены примеси СаО, Fе2О3, SiO2 и др. Сингония моноклинная. Твердость 3,5—4. Уд. вес 4. Морфология. Натечные формы, корки, почки с концентрически-зональным строением, землистые массы. Кристаллы призматические, очень редки. Спайность по {001} средняя. Излом раковистый. Блеск стеклянный, алмазный, шелковистый, матовый. Цвет зеленый. Черта светло-зеленая. Особые свойства. В НСl бурно выделяет СО2. Смоченный НCl окрашивает пламя в голубой цвет. При добавлении аммиака к раствору малахита в НСl наблюдается посинение. Происхождение и парагенезис. Образуется экзогенным путем в зонах окисления медных сульфидных месторождений в парагенезисе с азуритом, самородной медью, купритом, гидрогётитом, гипсом и др. Месторождения. Урал, Алтай. Значение. Руда на медь, поделочный камень.

Азурит — Сu3[СO3]2(ОН)2 или 2CuCO3xСu(ОН)2 (медная синь, медная лазурь)

Название происходит от французского слова «азур» или арабского «лазавард» — голубой камень, лазурь. Химический состав: СuО—69,2%, СO2 —25,6%, Н2O —5,2%. Обычно химически чистый. Иногда— примеси золота. Сингония моноклинная. Твердость 3,5—4. Уд. вес 3,7-3,9. Морфология. Налеты, землистые массы (медная синь). Корочки, зернистые массы с мелкими таблитчатыми и призматическими кристаллами, друзы мелких кристаллов, радиально-лучистые агрегаты. Спайность средняя. Блеск стеклянный. Цвет синий, голубой. Черта голубая. Особые свойства. Бурно реагирует с НСl. Растворяется в аммиаке, окрашивая раствор в голубой цвет. Происхождение, парагенезис и месторождения те же, что и у малахита. Значение. Руда на медь. Для изготовления синей краски.

Сульфаты

Минералы данного класса являются солями серной кислоты. Сульфаты составляют около 0,5% от веса земной коры. Их насчитывается более 130. Сульфаты разнообразны по своему происхождению и свойствам. Основная масса сульфатов имеет экзогенное происхождение — это химические морские и озерные осадки, иногда — как вторичные минералы в зоне окисления сульфидных месторождений. Некоторые сульфаты образуются гадротер-мальным путем (барит, иногда целестин). Сульфаты в большинстве своем имеют небольшую твердость 2—3,5, стеклянный блеск. Сульфаты возникают в условиях повышенной концентрации кислорода и при относительно низких температурах. Такие условия присущи близпо-верхностным горизонтам земной коры. Среди сульфатов выделяют безводные, водные и сложные с добавочным анионом ОН-.

Барит (тяжелый шпат) —BaSO4

Название дано от греческого слова «барос» — тяжелый (из-за большого удельного веса). Химический состав: ВаО — 65,7%, SO3 — 34,3%. Изоморфные примеси —стронций, кальций. Сингония ромбическая. Твердость 2,5— 3,5. Уд. вес 4,3—4,7. Морфология. Зернистые, плотные агрегаты. Кристаллы таблитчатой формы, реже — призматические, столбчатые. Спайность по {010} совершенная, по {201} средняя, по {001} несовершенная. Блеск стеклянный. Цвет бесцветный, желтый, серый, красный, бурый, голубой. Черта белая. Разновидности. Баритоцелестин (с повышенным содержанием стронция). Особые свойства. Большой удельный вес. Не растворяется в горячей соляной кислоте хорошее отличие от карбонатов. Происхождение и парагенезис. Гидротермальное в ассоциации с сидеритом, гематитом, кальцитом, флюоритом, кварцем, сульфидами. Экзогенное — как вторичный минерал в зоне железной шляпы. Месторождения. Грузия, Туркмения, Урал, Великобритания, США, ФРГ, Зн а ч ени е. Используется при бурении скважин в качестве утяжелителя глинистых растворов, в лакокрасочной, химической, резиновой и бумажной промышленности, В медицине и сельском хозяйстве (для борьбы с вредителями).

Целестин — SrSO4

Название дано по цвету. «Целестис» — небесный (лат.), так как кристаллы наредко имеют небесно-голубой цвет. Химический соет а в: SrO — 56,4%, SO3 —43,6%. Содержит примеси Са и Ва. Сингония ромбическая. Твердость 3—3,5. У д. вес 3,9—4,0. Морфология. Зернистые, натечные формы. Кристаллы таблитчатого, призматического, пирамидального облика. Спайность совершенная по {010}, по {201} — средняя. Блеск стеклянный, перламутровый. Цвет небесно-голубой, серый, иногда прозрачен. Особые свойства. Хрупок, после прокаливания и смачивания НСl окрашивает пламя в карминио-красный цвет (реакция на стронций). Происхождение и парагенезис. Осадочное в ассоциации с гипсом, кальцитом, баритом, самородной серой. Гидротермальное (редко) с галенитом, сфалеритом и другими сульфидами. Месторождения. Средняя Азия, Поволжье, Архангельская обл., Италия, ФРГ, Великобритания, США. Значение. Основная руда на стронций, используемый в пиротехнике (фейерверки), в сахарной, стекольной и керамической промышленности.

Ангидрит — CaSO4

Название минерала говорит об отсутствии в нем воды в отличие от гипса. Химический состав: СаО —41,2%, SO3 — 58,8%. Часто присутствует стронций. Сингония ромбическая. Твердость 3—3,5. Уд. вес 2,9—3,0. Морфология. Мелкозернистые, шестоватые агрегаты. Толстотаблитчатые и призматические кристаллы. Спайность совершенная по {001}. Блеск стеклянный, перламутровый. Цвет белый, серый, голубой, красноватый. Особые свойстве а. Переходит в гипс в присутствии воды и увеличивается в объеме до 30%. От гипса отличается по твердости (не царапается ногтем), от карбонатов — не вскипает в НСl. Происхождение и парагенезис. Осадочное — в ассоциации с гипсом, галитом, сильвином, карналлитом. Является важным породообразующим минералом. Месторождения. Украина (Артемовское), Урал, Индия, ФРГ, ГДР. Значение. Используется в производстве цемента, как удобрение, в химической промышленности. Поделочный камень.

Гипс (легкий шпат) — CaSО4х2H2О

Химически й состав: СаO-32,5%, SO3-46,6%, Н2O —20,9%. Химически обычно чист. Сингония моноклинная. Твердость 2. Уд. вес 2,3. Морфология. Зернистые и тонкокристаллические массы. Волокнистые агрегаты. Кристаллы таблитчатые, столбчатые, призматические. Двойники в форме ласточкина хвоста (см. рис. 4). Спайность весьма совершенная по {010}. Излом мелкозернистый, занозистый (у волокнистых разностей). Блеск стеклянный, перламутровый, шелковистый. Цвет белый. Отдельные кристаллы — водяно-прозрач-ные. Бывает окрашен в серый, желтый, розовый, голубой, бурый, черный цвета. Черта белая. Разновидности. Алебастр — мелкозернистый гипс. Селенит — волокнистые агрегаты. Крупнокристаллические, прозрачные кристаллы — шпатовый гипс. Происхождение и парагенезис. Основная масса гипса образуется осадочным путем в соленосных усыхающих бассейнах в ассоциации с ангидритом, галитом, сильвином, карналлитом. В зоне выветривания сульфидов встречается совместно с серой. Возникает также за счет гидратации ангидрита. Месторождения. Западное Приуралье, Поволжье, Средняя Азия, Кавказ, США, Канада, Италия, ФРГ, ГДР, Франция. Значение. Используется в строительном деле, медицине, бумажном производстве, для производства цемента. Поделочный камень (селенит) . Удобрение.

Мирабилит (глауберова соль) Na24х10Н2О

Назван немецким химиком Д. Р. Глаубером латинскими словами «сал мирабиле» — удивительная соль. Химический состав: Na2О -19,3%, SО3 — 24,8%, Н2О —55,9%. Сингония моноклинная. Твердость 1,5—2. Уд. вес 1,5. Морфология. Сплошные зернистые агрегаты, корки, цалеты, солевидные массы. Кристаллы корот-костолбчатые. Спайность совершенная. Излом раковистый. Блеск стеклянный. Цвет бесцветный, прозрачный, иногда мутный, белый, желтоватый. Особые свойства. В сухом воздухе постепенно обезвоживается, превращаясь в тенардит — Na24, становится белым порошком. Горько-соленый. В пробирке при нагревании растворяется в собственной кристаллизационной воде. Происхождение и парагенезис. Образуется в соляных озерах при испарении воды при температуре ниже 33° С, выше — выпадает тенардит. Если присутствует в растворе NaCl, тенардит выпадает при более низких температурах. Мирабилит ассоциирует с тенардитом, гипсом, галитом. Месторождения. Кара-Богаз-Гол (залив Каспийского моря), Кулунда, Поволжье, Грузия, США, Мексика, Аргентина. Значение. Используется в медицине, при стекловарении, в красочной и химической промышленности.

Вольфраматы и молибдаты

К данному классу относятся минералы, являющиеся солями вольфрамовой и молибденовой кислот. Их немного (около 15 минералов), но они используются как ценные руды на вольфрам и молибден. Здесь рассматривается только вольфрамит — важнейшая руда на вольфрам.

Вольфрамит (волчец—старое русское название) — (Мn, Fe)WO4

Название дано по составу. Волчец — название происходит от слов «волчья пена» — накипь, появлявшаяся при выплавке оловянных руд, когда минерал еще не был открыт. Минерал представляет собой смесь двух крайних членов изоморфного ряда: ферберита FeWO4 и гюбнерита MnWO4. Содержание WO3 в вольфрамите составляет 75%. Примеси: Mg, СаО, Та2O5, Nb2O5, SnO2 и др. Сингония моноклинная. Твердость 4,5—5,5. Уд. вес 6,7—7,5. Морфология. Отмечается в форме кристаллов толстотаблитчатого или призматического облика (см. рис. 27,9) и крупнозернистых агрегатов. Спайность совершенная. Блеск алмазный, полуметаллический (на плоскостях спайности), жирный (на изломе). Цвет буро-черный. Ферберит — черный. Гюбнерит имеет красноватый или фиолетовый оттенок. Черта буро-черная (ферберит), желтая, светло-бурая (гюбнерит). Особые свойства. Хрупок. Наблюдается штриховка. Происхождение и парагенезис. Гидротермальное — с касситеритом, молибденитом, арсенопиритом, кварцем, пиритом, халькопиритом и др. В грейзенах — с топазом, слюдой, турмалином, флюоритом, касситеритом, молибденитом.
Месторождения. Джидинское (Бурятия), Букука, Белуха (Читинская обл.), Караоба, Акчетаусское (Казахстан), КНР, Бирма, Боливия. Значение. Главная руда на вольфрам.

Фосфаты, арсенаты и ванадаты

Минералы этого класса являются солями фосфорной, мышьяковой и ванадиевой кислот. В данном классе трехвалентные анионы [РО4]3- [AsO4]3- и [VO4]3- сочетаются с трех- и двухвалентными сравнительно крупными катионами. Фосфаты и их аналоги слагают 0,75% по весу от земной коры и представлены более чем 300 минералами. Далее рассматриваются представители фосфатов, играющих огромную роль в жизнедеятельности растительных и животных организмов.

Апатит — Ca5[PO4]3(F, Сl, ОН)

Название происходит от греческого слова «апатао» — обманываю, за сходство с рядом минералов (бериллом, турмалином и др.). Состав минерала сложный. Ионы фтора, хлора и гидрокси-ла могут замещать друг друга вплоть до образования чистых членов ряда — фторапатита, хлорапатита, гидро-ксилапатита. Химический состав для фторапатита: СаО —55,5%, Р2O5 — 42,3°/о, F-3,8%; для хлорапатита — СаО — 53,8%, Р2O5 —41%, Сl —б,8%- Фторапатит пользуется большим распространением. Сингония гексагональная. Твердость 5. Уд. вес 3,2. Морфология. Зернистые, мелко- и крупнокристаллические массы. Широко распространены конкреционные образования апатита, так называемые фосфориты — в осадочных породах — с примесью посторонних минералов: кварца, кальцита, глауконита, глинистых частиц и др. Кристаллы апатита имеют облик шестигранных призм, иногда короткостолбчатых и таблитчатых форм (см. рис. 23,3,4). Спайность несовершенная. Излом неровный, раковистый. Блеск стеклянный (на гранях) и жирный (на изломе). Цвет голубой, зеленый, белый, розовый, бурый, черный, иногда — бесцветный. Разновидности. Фторапатит, хлорапатит и гидроксилапатит. Особые свойства. Порошок, смоченный H2SO4, окрашивает пламя в голубовато-зеленый цвет. При трении кусков фосфорита друг о друга — запах жженой кости. Происхождение и парагенезис. Магматическое, связанное с щелочными породами, в ассоциации с нефелином, цирконом и др. Здесь апатит наблюдается в виде мелкозернистых сахаровидных масс светло-зеленого и серого цвета.

Пегматитовое и контактово-метасоматическое — в виде крупных хорошо ограненных кристаллов голубого и голубовато-зеленого цвета в ассоциации с мусковитом, кальцитом, флогопитом. Осадочное — в форме желваков, конкреций и землистых масс в виде фосфоритов, возникших биохимическим путем; иногда — биогенное — в виде псевдоморфоз по вымершим организмам. Апатит встречается в россыпях. Месторождения. Хибины, Прибайкалье (Слюдянка), Урал. Многочисленны месторождения фосфоритов: Егорьевское (Московская обл.), Кара-Тау (Казахстан), Украина (Подольское), Пачкуно-Липовское (Урал). За рубежом — Алжир, Марокко, Тунис, США. Значение. Основная руда для получения фосфора и его соединений. Удобрения. Химическая промышленность.

16

15 17