Страницы Список страниц 18 19 20 21 22 · · ·  42                    

III группа. Окислы и гидроокислы

1 подгруппа. Окислы простые и сложные

Весьма важную в практическом отношении и достаточно широко распространенную группу представляют собой минералы, являющиеся с химической точки зрения кислородными,

иногда содержащими гидро-ксил («воду»), соединениями или окислами одного или нескольких металлических элементов.

Первые можно назвать простыми, вторые — сложными окислами.

Рядом общих свойств: кристаллографическая форма структуры и пр. обладает семейство корунда — гематита — ильменита.

Корунд.

Химический состав — Al2O3. Тв. 9. Уд. в. 3,9—4. Сингония тригональная.

Встречается в виде бочонкообразных или пластинчатых кристаллов (рис. 74) обычно неровных или округленных, а иногда в мелкозернистых сплошных массах, серого, голубовато-серого, синего и красного цвета. Спайности нет. Наблюдается отдельность по пинакоиду (0001) и ромбоэдру.

Синий прозрачный корунд называется сапфиром, а красный прозрачный — рубином. Мелкозернистые массы корунда в смеси с магнетитом, также с хлоригоидом, полевым шпатом и др. называются наждаком.

Формы кристаллов корунда

Рис. 74. Формы кристаллов корунда

Диагностика. Корунд отличается от других минералов исключительно высокой твердостью (дает черты на всех минералах, кроме алмаза).

Кристаллы корунда встречаются главным образом в метаморфических породах, также в пегматитовых жилах, и сиенитах, в зонах контакта магмы с основными породами (Кыштым) и в связи с порфиритами и кварцитами (Семиз-Бугу).

В россыпях корунд встречается в виде галек, обломков, глыб. В СССР корунд известен на Урале (Ильменские горы, Кыштым); важнейшие промышленные месторождения — в Казахстане (Семиз-Бугу) и в Якутии. Наждак известен на Урале (Сысертский горный округ).

Употребление. Корунд широко применяется в станкостроительной промышленности для шлифовки металлов; важную роль он играет также в обработке оптического стекла, в камнерезном деле и др. Употребляется он как в виде порошка, так и в форме точильных и шлифовальных кругов, брусков, листов и др.

В связи с ограниченными ресурсами природного корунда, в последние десятилетия развилось производство искусственной его разновидности — электрокорунда (алунда) путем электроплавки бокситов. Алунд применяется главным образом для изготовления шлифовальных кругов. Прозрачные разновидности — рубин и сапфир — также получаются искусственно и гранятся, как драгоценные камни.

Природные железные розы

Рис. 75. Природные железные розы

В лаборатории А. В. Шубникова разработан технологический метод промышленного получения искусственного корунда. В настоящее время главная масса рубинов, идущих на опорные камни часовых механизмов, изготовляется заводским путем.

Красный железняк (гематит).

Химический состав—Fe2О3. Иногда наблюдается примесь окиси титана, а также окиси магния. Тв. 5,5. Уд. в. 4,9—5,3. Сингония тригональная.

Цвет от красно-бурого до железочерного. Цвет черты порошка минерала вишнево-красный. Гематит образует плотные сланцеватые, а также оолитовые и натечные массы; часто встречается в виде вкраплений. Иногда бывает в виде чешуек (железная слюдка), розеток (железный блеск). Образует превосходные кристаллы и кристаллические сростки (рис. 75), выделяющиеся из горячих растворов или в метаморфических породах (Шабры, Урал; о. Эльба, Италия).

Диагностика. Красный железняк отличается от сходных минералов вишнево-красной чертой на фарфоровой пластинке. Для кристаллических разностей характерны: облик кристаллов,  пестрая побежалость и сильный блеск с синеватым отливом, как у закаленной стали.

Красный железняк встречается преимущественно в метаморфических породах — кварцитах, сланцах, мраморах и др. пластами и отдельными включениями. Осадочные породы, содержащие бурый железняк, подвергаясь давлению и высокой температуре, превращаются в сланцы и другие метаморфические породы, а бурый железняк в них — в гематит:

HFe3О2 · nН2O = nН2O + Fe2O3.

Значительно реже гематит образуется при окислении магнитного железняка, сохраняя при этом форму последнего («мартит»).

Наиболее богатые залежи красного железняка находятся на Украине по берегам pp. Саксагани и Ингульца, так называемые месторождения Кривого Рога. На базе этих месторождений «на юге СССР развилась крупная железоделательная промышленность. Криворожские месторождения тянутся более чем на 90 км. Кроме того, большие скопления гематита обнаружены в районе Курской магнитной аномалии близ Нового Оскола.

Употребление. Гематит — богатая, сравнительно легкоплавкая железная руда.

Ильменит (титанистый железняк)

От Ильменских гор на Южном Урале. Химический состав — FеTiO3. Часто содержит примесь Mg, Мn, Fe. Тв. 5,5. Уд. в. 4,5—5. Сингония тригональная.

Цвет железо-черный. Блеск металлический. Плотные массы, пластинки, включения, зерна. Кристаллизуется в виде табличатых кристаллов.

Диагностика. Для титанистого железняка характерны: толстопластинчатый облик кристаллов и слабо выраженная магнитность. Перед паяльной трубкой дает реакцию на титан.

Титанистый железняк встречается в связи с магматическими горными породами типа сиенита и нефелинового сиенита — миаскита. При разрушении коренных пород ильменит не изменяется и накапливается в песках вместе с кварцем и другими устойчивыми минералами.

В СССР ильменит встречается на Южном Урале.

Употребление. Титанистый железняк служит для получения двуокиси титана, применяемой как краска, а также для получения железа.

Весьма важными в практическом отношении являются сложные окислы семейства магпетша-хромита (шпинелиды — по минералу шпинель MgAl2O4). Все они кристаллизуются в кубической сингонии и чаще всего развиты в виде октаэдров.

Магнитный железняк (магнетит).

Химический состав — FeO·Fe2O3 или Fe2Fe32O4. Тв. 5,5. Уд. в. 4,9—5,2. Сингония кубическая.

В магнетите часто присутствует титан. Разновидности, содержащие окись пиана, носят название

т и т а н о-м а г н е т и т а. Они иногда содержат также и ванадий.

Цвет железо-черный. Блеск слабый металлический. Черта черная. Минерал совершенно непрозрачный даже в тончайших пластинках. Действует на магнитную стрелку (как кусок железа).

Магнетит природный магнит

Рис. 76. Магнетит— природный магнит

Некоторые разновидности обладают свойствами природного магнита (рис.76).

Часто встречаются прекрасные кристаллы магнетита в виде октаэдров и ромбододекаэдров, иногда с характерной штриховкой на гранях (рис. 77).

Диагностика. Магнитный железняк легко отличить от сходных минералов по твердости, черной черте и сильной маг-нитности. Изредка магнетит бывает полярно-магнитны м.

Магнетит — породообразующий минерал основных магматических пород, в особенности габбро и пироксенитов, в которых выделения магнетита большей частью сопровождаются соединениями титана (титано-магнститы Кусы и Копани на Южном Урале).

Генезис магнетита в природе связан с выделением из расплавленной магмы. Выходя из глубин земной коры вместе с магмой, магнетит образует в ней вкрапления,

а в других случаях мощные пластообразные массы — шлиры. К этому типу относится крупнейшее мировое месторождение  магнетита на севере Швеции — Кирунавара и некоторые месторождения Урала — гора Качканар и часть руд горы Благодати на Среднем Урале (рис. 78).

Формы кристаллов магнетита

Рис. 77. Формы кристаллов магнетита

Кроме того, магнетит образуется на контакте магмы с известняками при несомненном участии газообразных погонов хлорного железа; при этом на контакте со средними (сиенитами) и кислыми (гранитами) породами известняки превращаются в так называемые скарны — породы, богатые гранатами, эпидотом, диопсидом и другими силикатами кальция.

Контактовые месторождения магнетита часто имеют крупное промышленное значение. К ним принадлежат Магнитогорское месторождение на Южном Урале, рудная база Магнитогорского

завода, часть руд горы Высокой (рис. 79), горы Благодати на Урале (рис. 78) и др. В верхних зонах месторождений магнитный железняк медленно окисляется и превращается в мартит, отвечающий по составу красному железняку.

Разрез горы Благодать  на Урале

Рис. 78. Разрез горы Благодать  на Урале: М—магнетит; On — ортоклазовый порфир; Ск — скарн

Магнитный железняк в значительном количестве входит в состав метаморфических пород — железистых кварцитов («джеспилитов»), как это наблюдается в Курской области в районе Курской магнитной аномалии. После обогащения и агломерации концентратов они вполне пригодны для выплавки чугуна.

Употребление. Магнитный железняк — одна из важнейших железных руд.

Хромистый железняк (хромит).

Химический состав хромита — FeO · Cr2О3 или Fe2Cr2О4. Нередко содержит примеси Mg и Аl. Тв. 5,5. Уд. в. 4,3—4,6. Сингония кубическая.

Разрез месторождения магнетита у горы Высокой на Урале

Рис. 79. Разрез месторождения магнетита у горы Высокой на Урале:
 1—магнетит; 2-порфир; 3-гранато-эпидотоная порода (скарн); 4—сланец; 5 -разрушенная порфировая порода

Цвет железо-черный и коричнево-черный. Блеск от полуметаллического до металлического.

Черта слабо окрашенная, буровато-серая.

Диагностика. Хромит отличается от сходных минералов по твердости и цвету черты. Перед паяльной трубкой дает характерную реакцию на хром (зеленый перл буры).

Образуется при дифференциации магмы. Встречается в виде штоков, гнезд и шлиров среди ультраосновных оливиновых пород — перидотитов и дунитов, а также в серпентинитах, в которые превращаются оливиновые породы в процессе глубинногс пневматолиза.

В зависимости от состава различают богатые хромиты (металлургические) с содержанием Сr2O3 40% и выше (причем отношение Сr2O3 к FeO должно быть равно или больше 2,5) и бедные (химические) с меньшим содержанием Сr2O3.

Крупнейшее месторождение хромитов в СССР — Сарановское на Северном Урале. Кроме того, можно отметить Алапаев ское и Верблюжьегорское месторождения (Урал).

Важнейшее месторождение высококачественных металлургических хромитов — Южно-Кемпирсайское в Актюбинской области (Сев. Казахстан).

Употребление. Богатые хромиты — единственная руда для получения металлического хрома и его сплавов. Низкосортные хромиты применяются в химической промышленности для получения солей хрома и в металлургии, в качестве огнеупорного материала.

Из окислов других элементов наиболее важными в практическом отношении являются:

Оловянный камень (касситерит). Химический состав —SnО2. Тв. 6—7. Уд. в. 6,8—7. Сингония квадратная.

Цвет обычно темный или коричневый от примесей. В чистых разновидностях бесцветен. Тонко-зернистые и плотные массы с алмазным блеском. Часто в прекрасных кристаллах, друзах и двойниках.

Диагностика. Оловянный камень можно отличить от других минералов по высокому удельному весу, твердости и сильному алмазному блеску. Кристаллы оловянного камня образуют характерные коленчатые двойники.

Оловянный камень встречается в пегматитовых жилах среди гранитов; особенно часто он образуется в грейзенах путем пневматолиза при участии перегретых паров воды и летучих фтористых соединений. На это указывает парагенезис его с флюоритом, литиевой слюдой, топазом и турмалином.

Самые крупные месторождения оловянного камня связаны с выделениями его из горячих водных растворов вместе с кварцем. При разрушении массивных пород оловянный камень не изменяется и скопляется в россыпях.

Месторождения за границей —в Боливии (Южная Америка), на полуострове Малакка и о. Бангка (Индо-Китай). В последних двух месторождениях добывается из россыпей большая часть оловянного камня, поступающего на мировой рынок.

В СССР оловянный камень встречается в Восточном Забайкалье и других районах.

Употреблен не. Главная руда олова.

Уранинит (урановая смоляная рула).

Химический состав — UО2 с примесью UО3. Содержит примеси Рb и Не, как продукты радиоактивного распада. Тв. 6. Уд. в. до 10. Сингония кубическая. Обычно сплошные массы и натеки. Цвет смоляночерный. Блеск полуметаллический. Сильно радиоактивен.

Встречается в пегматитовых и гидротермальных жилах.

Крупнейшие месторождения за границей: Катанга в Бельгийском Конго, Большое Медвежье озеро в Канаде.

Употребление. Важнейшая руда на уран и радий.

Пиролюзит.

Химический состав —МnO2. Тв. 2—3. Уд. в. 4,7—4,8. Сингония ромбическая.

Встречается в черных землистых массах, иногда в тонко-пластинчатых кристаллах. Черта черная.

Часто наблюдается оолитовая структура. Пиролюзит сходен с псиломеланом, с которым он связан постепенными переходами.

Диагностика. Для пиролюзита характерны: цвет, излом, металловидный блеск и малая твердость (в чистых разностях).

Пиролюзит образуется в зоне выветривания из других марганцовых минералов. Встречается вместе с псиломеланом (стр. 129), обычно среди осадочных горных пород, в виде конкреций, желваков и оолитов. В наиболее известных месторождениях СССР пиролюзит является отложением третичного моря. На дне современных морей он встречается конкрециями в глубоководном иле (Баренцово море).

В СССР находится месторождение мирового значения в Чиатури (Закавказье). Другое крупное- месторождение — близ Никополя (УССР); на Урале — в Богословском округе и на Южном Урале в районе Белорецких заводов; в Западной Сибири известны Усинское и Мазульское месторождения.

Употребление. Важнейшая руда для получения ферро-мангана (сплав железа с марганцем, применяемый в сталелитейной промышленности) и других соединений и препаратов марганца.

Куприт.

Химический состав — Cu2O. Тв. 3,5. Уд. в. 5,8—6,2. Сингония кубическая.

Цвет от красного до красновато-черного. Иногда прозрачен. Блеск алмазный, полуметаллический. Встречается в кристаллах в виде небольших октаэдров и кубов; обычно — плотными массами и землистыми скоплениями («кирпичная руда»), а также тонковолосистыми агрегатами («халькотрихит»). ,

Встречается в верхних частях меднорудных месторождений вместе с малахитом, самородной медью, кварцем и другими минералами. Образуется при разложении колчеданистых медных руд В СССР встречается главным образом на Урале (Нижний Тагил и Гумешевский рудник).

Часто вместе с каким-либо элементом, входящим в состав кислородного соединения, в это соединение входит также и водород. При этом он далеко не всегда связан в молекулу воды, а часто образует  гидроксильные группы, связанные в структуре

кристалла более прочно, чем кристаллизационная или какая-либо иная «вода».

Минералы такого состава и строения объединяются в подгруппу, называемую гидроокислами.

2 подгруппа. Гидроокислы

Гидроокислы имеют в природе весьма широкое распространение, преимущественно в зоне выветривания. Многие из них являются весьма важными рулами железа, алюминия, марганца и пр.

К гидроокислам относится семейство диаспора-гётита. Все члены этого семейства имеют сходное строение и кристаллизуются в ромбической сингонии

Диаспор (бёмит).

Химический состав — АlOOН. Тв. 6,5—7. Уд. в. 3,3—3,5. Сингонии ромбическая.

Цвет бурый, иногда серовато-фиолетовый, желтоватый, серовато-белый. Спайность совершенная. Пластинчатые, удлиненные кристаллы, листоватые массы и топкие чешуйки с алмазным или перламутровым блеском на плоскостях спайности.

Диагностика, Для диаспора характерны листоватые агрегаты, обычно бурого или фиолетового цвета, и высокая твердость (отличие от сходных с ним по внешнему виду слюд и хлоритов).

Образуется в гидротермальных месторождениях и на контактах, также в поверхностных условиях (бёмит). Диаспор нередко встречается вместе с корундом и в этом случае, вероятно, является продуктом его видоизменения.

Диаспор (бёмит) является главной составной частью диаспо-ровых бокситов (см. ниже) —важнейшей руды на алюминий.

Месторождения: Урал, Свердловский район, близ дер. Косой Брод, а также Кыштымский округ.

Гётит.

Химический состав — НFe3O2. Тв. 5—5,5. Уд. в. 4,4. Сингония ромбическая. Цвет желтовато-бурый до черновато-коричневого. Блеск алмазный. Спайность совершенная. Образуется в гидротермальных жилах и в зоне выветривания.

Скрытокристаллические разности, образующие натеки, жеоды, конкреции, оолиты и землистые массы получили название лимонита.

Лимонит (гидрогётит)

Или бурый железняк. По составу отличается от гётита содержанием некоторого количества адсорбированной воды. Химический состав лимонитов выражается формулой HFe3O2 и nН2O, где п близко к 1,5. Очень часто формулу лимонита изображают так: 2Fe2O3 · 3Н2O, что не совсем правильно, так как б у р и й железняк не представляет собой определенного минерала, а является сложным минеральным агрегатом подобно бокситу и псиломелану.

Лимонит содержит обычно примеси кремнезема, марганца, иногда также фосфора и ванадия. Цвет лимонита ржаво-бурый, бурый и темнобурый. Черта желтовато-бурая и ржаво-бурая различных оттенков, иногда темнобурая.

В лимонит постепенно переходят все соединения железа на земной поверхности. По условиям образования лимонит никогда не бывает чистым.

Встречается в сплошных Массах темного или темнобурого цвета обычно ноздреватых. Часто образуются землистые массы охряно-желто-бурого цвета и массы, составленные из округлых зерен,— оолитовые руды. Наконец, встречаются плотные лучистого строения массы лимонита в виде натеков.

Отметим, кроме того, псевдоморфозы лимонита по пириту— кристаллы пирита, перешедшие в результате процессов окисления в лимонит, но сохранившие характерную для них форму.

Лимонит встречается в разнообразных формах — пластами и гнездами, от небольших примазок до огромнейших скоплений. Образуется в коре выветривания из других соединений железа. При выветривании рудных жил, содержащих различные сернистые минералыпирит, халькопирит и другие колчеданы, — лимонит образуется в больших количествах в верхней части месторождений в зоне, окисления, которая носит название «железной шляпы». Кроме того, лимонит образуется из сидерита при выветривании его на земной поверхности. Наконец, лимонит откладывается в виде зерен на дне болот и озер из растворов различных солей железа, иногда при посредстве особых железобактерий (болотные и озерные руды).

Бурый железняк — широко распространенная железная руда. Встречается во многих местах Европейской части РСФСР, в особенности в Подмосковном районе — Тульская обл., Липецк, а также близ г. Урюпинска в Нижневолжском крае — Хоперское месторождение. На Урале известен ряд месторождений лимонита. Самое важное из них — Бакальское, в 60 км от Златоуста; кроме того, месторождения известны в Алапаевском, Синаро-Ка-менском, Комарово-Зигазинском районах, также Халиловском районе, где бурые железняки содержат Ni и Сr, имеющие большое значение при выработке специальных сортов стали.

Мощные месторождения лимонита оолитового типа морского происхождения находятся близ Керчи в Крыму, на базе этих месторождений выстроен крупный Керченский металлургический завод.

В Западной Европе (Лотарингия и Люксембург) лимонито вые морские руды образуют крупнейшие скопления, имеющие огромное практическое значение.

Диагностика. Бурый железняк отличается от других минералов цветом черты, а также характером агрегатов. При нагревании в запаянной стеклянной трубке выделяет воду.

Манганит. Химический состав Мn2Мn4O2(ОН)2=МnO2Мn(ОН)2. Тв. 4. Уд. п. 4,2—4,4. Сингония ромбическая.

Цвет сталыю-серый. Черта бурая. В землистых образованиях манганит бурый. Часто образует призматические кристаллы.

Диагностика. Манганит в землистых разностях, обычно встречающихся в СССР, можно отличить от других минералов, по цвету и реакции на марганец перед паяльной трубкой (фиолетовый перл буры). При нагревании в запаянной стеклянной трубке манганит выделяет воду (отличие от пиролюзита).

Встречается вместе с пиролюзитом в Чиатури (Грузия) и в Никополе (Украина).

Употребление. Применяется как марганцовая руда.

Псиломелан. Часто с манганитом встречается сложный минеральный агрегат, в основном состоящий из водных соединений марганца и часто содержащий примеси железа, бария, калия, кобальта, реже лития. Этот агрегат долго считался минералом и получил название псиломелана. Тв. 4,0—6. Уд. в. 3,3—4,7.

Псиломелан черного и темносерого цвета. Встречается в натечных формах, часто сталактитообразных, вместе с пиролюзитом в тех же месторождениях на Кавказе и в УССР.

Диагностика. Псиломелан отличается от других минералов по характеру агрегатов (почковидные и натечные формы) и по цвету черни. Легче всего псиломелан смешать с пиролюзитом, с которым он связан постепенными переходами. В запаянной стеклянной трубке псиломелан выделяет воду (отличие от пиролюзита).

Более богатым водою по сравнению с диаспорой является другое не менее важное соединение алюминия, называемое ги-драргиллит.

Гидраргиллит (гиббеит). Химический состав — Аl(ОН)3. Тв. 2,5—3,5. Уд. в. 2,3—2,4. Сингония моноклинная. Образует мелкие кристаллы табличатон формы: оолиты, натеки и корки. Цвет белый или зеленовато-белый. Образуется при выветривании алюмо-силнкатов в условиях щелочной среды и в тропическом климате. Встречается также в пегматитовых и гидротермальных жилах.

Является, вместе с диаспорой, важнейшей составной частью бокситов, главных алюминиевых руд, описываемых в разделе «Петрография».

Встречаемся в различных частях Урала, Ильменских горах, Журавлинке и пр.

20

19 21