Минералы окислы и гидроокислы это минералы, сложные вещества, в состав которых входят вода или кислород, в некоторых соединениях они могут находиться вместе.
К окислам относятся около 200 минералов, что составляет около 17% от веса земной коры, самые распространенные окислы и гидроокислы кремния (12,6%) и железа (4%).
Примером может служить кварц, корунд, ильменит и другие.
Что такое минералы окислы и гидроокислы
Весьма важную в практическом отношении и достаточно широко распространенную группу представляют собой минералы, являющиеся с химической точки зрения кислородными.
Иногда содержащими гидроксил («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 корунда — Al2O3. Тв. 9. Уд. в. 3,9—4. Сингония тригональная.
Встречается в виде бочонко-образных или пластинчатых кристаллов (рис.) 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.
Диагностика, как определить. 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).
Месторождения. В россыпях корунд встречается в виде галек, обломков, глыб. В СНГ корунд известен на Урале (Ильменские горы, Кыштым).
Важнейшие промышленные месторождения — в Казахстане (Семиз-Бугу) и в Якутии. Наждак известен на Урале (Сысертский горный округ).
Применение. 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.
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 гематита — 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 железо-черного. 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. 2), выделяющиеся из горячих растворов или в метаморфических породах (Шабры, Урал; о. Эльба, Италия).
Диагностика, как определить. 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 СНГ 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 ильменита — 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, как определить. 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 СНГ 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 магнетита — 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 титано-магнетита. 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).
Некоторые разновидности обладают свойствами природного магнита (рис. 3).
Часто встречаются прекрасные кристаллы магнетита в виде октаэдров и ромбододекаэдров, иногда с характерной штриховкой на гранях (рис. 4).
Диагностика, как определить. Магнитный железняк легко отличить от сходных минералов по твердости, черной черте и сильной магнитности. Изредка магнетит бывает полярно-магнитным.
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).
Образование, месторождения. 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).
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. 6), горы Благодати на Урале (рис. 5) и др. В верхних зонах месторождений магнитный железняк медленно окисляется и превращается в мартит, отвечающий по составу красному железняку.
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.
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, как определить. 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.
Образование, месторождения. 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 глубиннос 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 СНГ — 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).
Применение. 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 касситерита —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, как определить. Оловянный камень можно отличить от других минералов по высокому удельному весу, твердости и сильному алмазному блеску. Кристаллы оловянного камня образуют характерные коленчатые двойники.
Месторождения, образование. 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 СНГ оловянный камень встречается в Восточном Забайкалье и других районах.
Употребление. Главная руда олова.
Уранинит (урановая смоляная рула)
Химический состав уранинита — 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 пиролюзита —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, как определить. 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, обычно среди осадочных горных пород, в виде конкреций, желваков и оолитов.
Месторождения, образование. В наиболее известных месторождениях СНГ пиролюзит является отложением третичного моря. На дне современных морей он встречается конкрециями в глубоководном иле (Баренцово море).
В СНГ находится месторождение мирового значения в Чиатури (Закавказье). Другое крупное- месторождение — близ Никополя (Украина).
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 куприта — 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 СНГ 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.
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 диаспора — 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, как определить. 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).
Месторождения, образование. 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 гётита — 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 бурий 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.
Образование. 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 минералы — пирит, 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 СНГ, 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-Каменском, 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.
Химический состав манганита Мn2Мn4O2(ОН)2 = МnO2Мn(ОН)2. Тв. 4. Уд. п. 4,2—4,4. Сингония ромбическая.
Цвет стално-серый. Черта бурая. В землистых образованиях манганит бурый. Часто образует призматические кристаллы.
Диагностика. Манганит в землистых разностях, обычно встречающихся в СНГ, 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.
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 Украина.
Диагностика, как определить. 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 гидраргиллит.
Гидраргиллит (гиббеит)
Химический состав гидраргиллита — Аl(ОН)3. Тв. 2,5—3,5. Уд. в. 2,3—2,4. Сингония моноклинная. Образует мелкие кристаллы табличатой формы: оолиты, натеки и корки. Цвет белый или зеленовато-белый.
Образуется при выветривании алюмосиликатов 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.
Статья на тему Минералы окислы и гидроокислы