Окислы алюминия

Корунд Аl₂О₃. «Корундум» - старинное индийское название минерала. Кристаллический минерал встречается в виде отдельных кристаллов, как бы вросших в породу и в виде сплошных зернистых масс. Цвет серовато-синий, серый, синий. Блеск стеклянный до алмазного; твердость 9; плотность 3,95…4,1; спайность отсутствует. Мелкозернистая разновидность серовато-черного цвета называется наждаком, прозрачные разновидности синего цвета - сапфиром, кроваво-красного - рубином. Корунд химически стоек. Происхождение эндогенное и метаморфическое (образуется при метаморфизме бокситов). Корунд и наждак используются как абразивный материал, рубин и сапфир - драгоценные камни. В настоящее время рубины в значительных количествах изготовляются искусственно.

Боксит. Название дано по деревне Бо в Провансе (Франция). Боксит, так же как и лимонит, не является минеральным видом. Условный химический состав его: Аl₂О₃•nН₂О. Он состоит из нескольких минералов, главным образом гидраргиллита А1(ОН)₃, диаспора HAIO₂ и бемита А1О (ОН), а также каолинита, кремнезема и окислов железа. Поэтому боксит надо рассматривать как горную породу осадочного происхождения. Аморфный, землистый. Цвет чаще красный, реже белый, розовый, коричневый и др. Блеск матовый. Твердость различная, у наиболее плотных разностей достигает 6. Бокситы - глиноподобные, иногда плотные породы, часто оолитового сложения (состоят из мелких шариков концентрически скорлуповатого строения). Происхождение бокситов экзогенное. Различают остаточные и осадочные бокситы. Остаточные бокситы представляют собой элювиальные образования латеритного типа, а осадочные образуются в результате переноса продуктов выветривания и отложения их в виде коллоидно-химических или механических осадков в различного рода водоемах. Бокситы, являются важнейшей рудой на алюминий.

ОКИСЛЫ МАРГАНЦА

Пиролюзит МnО₂. Название в переводе с греческого обозначает «смывающий огонь», так как этот минерал используется для обесцвечивания стекла. Распространен в сплошных кристаллических землистых массах. Цвет черный с синеватым оттенком (побежалость); черта черная; блеск полуметаллический. Твердость различная - от 2 у рыхлых землистых разностей до 5…6 у кристаллических, очень хрупок. Плотность 4,7…5,0. Происхождение экзогенное. В зоне окисления устойчив. Используется как марганцевая руда, микроудобрение, в сталелитейной промышленности как добавка к стали для придания твердости.

СОЛИ КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИХ КИСЛОТ

Это соли угольной кислоты (карбонаты), фосфорной (фосфаты), серной (сульфаты), различных кремниевых и алюмокремниевых кислот (силикаты и алюмосиликаты) и других кислот, которые содержат в своем составе кислород.

КАРБОНАТЫ

К классу карбонатов относятся соли угольной кислоты. Они широко распространены в природе, составляя 1,5…1,8% от массы земной коры. В подавляющем большинстве карбонаты экзогенного происхождения. Они слагают толщи известняков, могут быть источником получения важнейших металлов (магнезит). Карбонаты подразделяются на два подкласса: безводные и водные. К безводным относят кальцит CaCO₃, магнезит MgCO₃, доломит CaCO₃·MgCO₃, сидерит FeCO₃, арагонит CaCO₃ (полиморфная разновидность кальцита); к водным - малахит CuCO₃·Cu(OH)₂, азурит 2CuCO₃·Cu(OH)₂.

Кальцит (известковый шпат) СаСО₃. Встречается в виде различных зернистых, землистых агрегатов и натечных форм. Цвет молочно-белый, серый, желтый, розовый, голубой; блеск стеклянный; спайность совершенная в трёх направлениях по граням ромбоэдра; прозрачный; твердость 3, хрупок; плотность 2,7. Бурно реагирует с разбавленной соляной кислотой с выделением пузырьков углекислого газа. Прозрачные бесцветные разности кальцита, имеющие форму ромбоэдра, получили название исландского шпата. Они обладают сильным двойным лучепреломлением.

Кальцит является, типичным минералом экзогенного происхождения, а также образуется при низкотемпературном гидротермальном процессе. Экзогенное происхождение связано с процессом химического выветривания и деятельностью морских растений и беспозвоночных животных. При этом кальцит накапливается в виде толщи мелов и известняков мощностью в десятки и сотни метров. Кальцит в смеси с глинистым материалом образует мощные толщи мергелей. Грунтовые воды переносят значительные количества бикарбоната кальция, образуя в пещерах причудливые натечные формы кальцита в виде сталактитов и сталагмитов. При метаморфизме мелов, известняков и мергелей образуются толщи мрамора, состоящие в основном из кальцита. Известняки и мел используются очень широко в различных областях народного хозяйства: для известкования кислых почв, получения строительной извести, при производстве цемента; в химической промышленности - для получения соды, едкого натра; в металлургической промышленности - в качестве флюса. Мергель используется как основное сырье при производстве цемента. Мрамор - ценный облицовочный и статуарный материал. Исландский шпат применяют в оптических приборах.

Магнезит MgCO₃. Название происходит от Магнезии - области в Греции. Встречается в виде кристаллически-зернистых агрегатов и фарфоровидных плотных скрытокристаллических масс. Цвет серый, желтовато-белый, белый; блеск стеклянный или матовый; твердость 4…4,5; плотность 2,9…3,1; спайность совершенная по ромбоэдру; излом раковистый у аморфных магнезитов. С соляной кислотой реагирует только в порошке, и при подогревании. Кристаллический магнезит образуется при низкотемпературном гидротермальном процессе, а скрытокристаллический - экзогенным путем. Используется для изготовления огнеупорных кирпичей и как сырье для извлечения металлического магния.

Доломит CaMg[CО₃]₂. Название дано в честь французского минеролога Доломье. Образует чаще всего кристаллически-зернистые агрегаты. Цвет белый, серовато-белый, иногда с желтоватым оттенком; блеск стеклянный; твердость 3,5…4; плотность 2,9; спайность совершенная по ромбоэдру. С соляной кислотой реагирует только в порошке, но в отличие от магнезита без подогрева. Образуется экзогенным путем в водных бассейнах как продукт изменения кальцита под действием магнезиальных растворов. Применяется как каменный строительный материал, огнеупор и флюс в металлургии.

Сидерит (железный шпат) FеСО₃. Название происходит от греческого слова «сидерос» - железо. Встречается в мелкозернистых агрегатах, иногда в шаровидных конкрециях (сферосидерит) - со скрытокристаллическим или радиально-лучистым строением. Цвет серый, буровато-серый; блеск стеклянный или матовый; твердость 3,5…4, хрупок; плотность 4; спайность совершенная по ромбоэдру. С соляной кислотой реагирует только при подогреве. Образуется как при эндогенном процессе (спутник сульфидов), так и при экзогенных процессах (желваки и шаровидные конкреции в осадочных горных породах). При выветривании неустойчив, образует так называемые «железные шляпы», состоящие из гидроокислов трехвалентного железа. Используется как высококачественная руда на железо.

Малахит Си₂(ОН)₂[СО₃]. Название происходит от греческого слова «малахе» - мальва. Встречается в виде плотных масс натечной формы или землистых масс (медная зелень). Цвет ярко-зеленый. Блеск тусклый, стеклянный или матовый. Твердость 3,5. Бурно реагирует с соляной кислотой. Минерал типично экзогенного происхождения (образуется в основном в зоне окисления медьсодержащих сульфидных руд). Используется как прекрасный поделочный камень, а землистые разновидности идут на изготовление зеленой краски и как руда на медь.

ФОСФАТЫ

Минералы этого класса представляют собой соли ортофосфорной кислоты (H₃PO₄), составляя 0,75% от массы земной коры, довольно широко распространены в природе, хотя не являются породообразующими; присутствуют во многих магматических породах. Они являются важными агрономическими рудами. Фосфаты подразделяются на два подкласса: безводные (апатит в виде фторапатита, хлорапатита, гидроксилапатита; преобладает в природе фторапатит) и водные (фосфорит, вивианит). Чаще всего скопления апатита в осадочных породах называют фосфоритами. По составу они аналогичны апатиту, но содержат, кроме фтор- и хлорапатита, фосфатные коллоидальные гидроксилапатиты – курскит и коллофан, а также большое количество примесей (SiO₂, CaCO₃, Fe, Al), органические вещества, включения песка, глинистых минералов, представляя, таким образом, не однородный минерал, а горную породу. Происхождение фосфатов магматическое и осадочное морское, иногда континентальное. Главнейшими фосфатными минералами являются: хлорапатит Ca₅(PO₄)₃Cl, фторапатит Ca₅(PO₄)₃F, гидроксилапатит Ca₅(PO₄)₃OH, франколит Ca₁₀(PO₄)₆F₂(OH)₂(CO₃)O, курскит Ca₈(PO₄)₄CO₃·F₂, подолит, Ca₁₀(PO₄)₆CO₃, коллофан nCaOmP₂O₅·pH₂O, фосфорит Ca₅(PO₄)₃Cl Ca₅(PO₄)₃F, вивианит Fe₃(PO₄)₃·8H₂O.

Апатит Ca₅(F,Cl)[PО₄]₃. Название происходит от греческого слова «апатао» - обманываю, так как долгое время его принимали за другие материалы. Встречается в виде мелкозернистых сахаровидных масс, а также в виде крупных таблитчатых призматических кристаллов. Цвет желто-зеленый, голубой, белый, иногда бесцветен; блеск стеклянный, на изломе иногда жирный; твердость 5; плотность 3,2; спайность несовершенная. В воде не растворяется. Происхождение эндогенное. Стоек к процессу механического, выветривания. Является сырьем для производства различных фосфорных удобрений (суперфосфата, термофосфата). При этом нерастворимые фосфаты переводятся в растворимые обработкой апатита серной кислотой.

Фосфориты по составу аналогичны апатиту. Содержание P₂O₅ колеблется от 15 до 30 процентов. Кроме фосфата кальция содержат большое количество примесей в виде кварца, глинных минералов, кальцита, окислов и гидроокислов железа и алюминия, органических веществ. Поэтому фосфориты правильнее рассматривать как горшую породу осадочного происхождения, а не как минеральный вид. Залегают в форме конкреций, всевозможных псевдоморфоз по различным органическим остаткам, в виде желваков, плит, пластов. Строение аморфное. Физические свойства в связи с большой неоднородностью и непостоянством химического состава подвержены колебаниям. Цвет черный, темно-серый, серый, бурый, желтовато-бурый; блеск матовый. При трении свежих образцов друг о друга возникает запах жженой кости. Происхождение экзогенное. Используются фосфориты как фосфорное удобрение в виде фосфоритной муки.

Вивианит Fе₃(Р0₄)₂·8Н₂О. Название дано по фамилии Вивиэн. Встречается в виде землистых рыхлых масс. Иногда образует радиально-лучистые и призматические агрегаты. В свежем состоянии бесцветен. На воздухе чрезвычайно быстро окисляется (двухвалентное железо переходит в трехвалентное), меняя окраску на синюю, зеленую, а затем и бурую. Происхождение экзогенное, связанное с восстановительной средой. В болотных почвах, торфяниках часто залегает вместе с лимонитом. Используется совместно с торфом как удобрение, идет на изготовление синей краски.

СУЛЬФАТЫ

Минералы этого класса являются щелочными и щёлочноземельными солями серной кислоты. От массы земной коры составляют 0,1%, однако в толще многих осадочных пород их около 1%. Генетически сульфаты связаны с экзогенными и в меньшей мере с гидротермальными процессами. Некоторые из сульфатов (гипс, ангидрит) представляют собой агрономические руды. Они подразделяются на безводные: ангидрит CaSO₄, тенардит NaSO₄, барит BaSO₄; и водные: гипс CaSO₄·2H₂O, мирабилит NaSO₄·10H₂O, алунит [KAl₃(SO₄)₃OH₆], ярозит [KFe³⁺(SO₄)₂OH].

Гипс (легкий шпат) CaSО₄·2 H₂O. «Гипс» - старое греческое название минерала. Имеет многообразные кристаллические формы (зернистый, волокнистый, пластинчатый, таблитчатый). Волокнистые агрегаты гипса называются селенитом. Встречаются в виде мощных пластов, прослоек, конкреций. Цвет белый, серый, розовый или бесцветен; блеск стеклянный, у волокнистой разновидности – шелковистый; твердость 2 (легко царапается ногтем), хрупок; плотность 2,3; спайность весьма совершенная в одном направлении. При температуре 120…140^оС гипс переходит в полугидрат (CaSО₄·1/2 H₂O), так называемый штукатурный гипс - алебастр. По происхождению и нахождению в природе гипс тесно связан с ангидритом. Это типичный морской химический осадок, может образовываться и за счет гидратации ангидрита. Встречается также как продукт выветривания сульфидных минералов. Гипс применяется в сельском хозяйстве для мелиорации солонцовых почв. Используется как вяжущий стройматериал для внутренних работ (алебастр), идет как добавка в цемент, используется в медицине.

Ангидрит CaSО₄. встречается в виде сплошных зернистых масс. Цвет белый, голубоватый, серый; черта белая; блеск стеклянный; спайность совершенная в одном направлении и средняя в двух других. По многим признакам сходен с гипсом, но ногтем не царапается (твердость 3,5), плотность 3. В присутствии воды постепенно переходит в гипс.

Мирабилит (глауберова соль) Na₂SО₄·10H₂O. Немецкий врач и химик И. Р. Глаубер получил эту соль искусственно. «Мирабиле» по-латински - удивительная. Обычно встречается в сплошных зернистых массах, в виде корочек и выцветов. Цвет белый или бесцветный; блеск стеклянный; твердость 1,5…2; плотность 1,5. Вкус горько-соленый. В пробирке при нагревании растворяется в собственной кристаллизационной воде. На воздухе теряет воду, превращаясь в тенардит Na₂SO₄. Мирабилит образуется в соляных озерах, богатых сульфатом натрия, т.е. это типично экзогенный минерал. Мирабилит применяется в стекольной промышленности, для приготовления соды и в медицине.

НИТРАТЫ

Нитраты – производные солей азотной кислоты, в природе встречаются редко, так как очень хорошо растворяются в воде. Эти минералы называются селитрами. Наибольшее значение имеют месторождения натриевой (чилийской) селитры NaNO₃ и калиевой (индийской) селитры KNO₃. Пухлые селитряные солончаки встречаются в сухих, бессточных областях Казахстана. Источником селитр служит азот воздуха. Реакции окисления азота воздуха носят биогенный характер и связаны с микробиологическими процессами в почвах.

Натриевая селитра NaNO₃ и калиевая селитра KNO₃. Цвет селитр белый, жёлтый, красновато-бурый; цвет черты белый или отсутствует; твёрдость 1,5…2, хрупки; плотность 2,24…2,29; блеск стеклянный; легко растворяются в воде; вкус солоноватый, холодящий; обладают двойным лучепреломлением. Происхождение экзогенное. Залегают в сплошных зернистых массах в виде корочек или выцветов; кристаллики имеют вид ромбоэдров. Являются хорошим минеральным удобрением.

Силикаты

Минералы этого класса насчитывают около 800 минеральных видов, т. е. более 33% всех известных в природе минералов, и составляют 75% от массы земной коры. Большинство силикатов имеет эндогенное происхождение. Для силикатов характерно явление изоморфизма - замена атомов и групп атомов на другие атомы и группы атомов. Эти атомы пишутся в формулах через запятую. Многие силикаты являются важнейшими породообразующими минералами и полезными ископаемыми.

Классификация силикатов даётся по кристаллохимическим признакам, точнее по структурным мотивам пространственной решётки. Основной структурной единицей всех силикатов является кремнекислородный тетраэдр [SiO₄]^4-. Он состоит из четырёх больших ионов кислорода (ионный радиус 1,36Å), расположенных по вершинам тетраэдра и одного иона кремния в центре. Тетраэдр имеет четыре свободных валентных связи, которые связывают его с другими элементами через вершину в кристаллическую решётку.

Кремнекислородные тетраэдры в кристаллических решётках силикатов могут находиться либо в виде изолированных друг от друга структурных единиц [SiO₄]^4-, либо сочленяться друг с другом разными способами, образуя сложные комплексные анионные радикалы.

Сочленение происходит через вершины тетраэдров. Когда кремнекислородные тетраэдры изолированы друг от друга и удерживаются в решётке с помощью катионов других металлов, возникают островные силикаты (оливин имеет островной тип кристаллической структуры).

Дальнейшее усложнение строения силикатов получается путём сдвоения кремнекислородных тетраэдров или путём сцепления их в более сложные комплексы. Возникают кольцевые (берилл – кольцевой мотив) и цепочные (авгит – цепочный мотив) силикаты.

Последующее усложнение цепочного типа путём присоединения цепочек приводит к образованию бесконечных лент – ленточных силикатов (амфиболы). Присоединение лент в одном слое даёт слоистые силикаты (тальк, слюда - слоистый мотив). Пространственное сцепление через все четыре вершины создаёт каркас с группами [SiO₄]^4-. Возникают каркасные силикаты (ортоклаз – каркасный мотив).

7.1 Островные силикаты (радикал [SiО₄]^4-)

Островными эти силикаты называются потому, что ион кремния находится в центре, «на острове», окруженный четырьмя кислородами, а четыре свободных валентности замещаются различными катионами металлов Са, Mg, К, Na, А1 и другими. Однако они могут иметь и другие радикалы, когда объединяются между собой через кислород несколько тетраэдров. Островные силикаты: оливин (Mg,Fe)₂SiO₄, дистен Al₂[SiO₄]O, топаз Al₂[SiO₄](OН,F)₂, гранаты – большая группа изоморфных минералов с формулой A₃B₂[SiO₄]₃, где A=Mg²⁺, Fe²⁺, Mn²⁺, Ca²⁺; B=Al³⁺, Fe³⁺, Cr³⁺, Mn³⁺. Наиболее распространённые разновидности: альмандрин Fe₃Al₂[SiO₄]₃, пироп Mg₃Al₂[SiO₄]₃, спессартин Mn₃Al₂[SiO₄]₃, глоссуляр Ca₃Al₂[SiO₄]₃, андрадит Ca₃Fe₂[SiO₄]₃, уваровит Ca₃Cr₂[SiO₄]₃, эпидот Ca₂(Al,Fe)₃(OH)O[SiO₄] [SiO₇].

Оливин (Mg, Fe)₂[SiО₄]. Название происходит от оливково-зеленого цвета минерала. Синоним - перидот. Встречается в виде зернистых масс и в виде отдельных кристаллов, включенных в породу. Является самым распространенным островным силикатом. Цвет может изменяться в зависимости от состава от светло-желтого до темно-зеленого и черного; блеск стеклянный или жирный; твердость 6,5…7, хрупок; плотность 3,3…3,6. Происхождение эндогенное. В зоне окисления неустойчив и разлагается с образованием различных минералов: серпентина, асбеста, талька, окислов железа, гидрослюд, магнезита и др. Оливин является одним из главных минералов ультраосновных магматических горных пород (дуниты, перидотиты). Встречается также в основных магматических породах (габбро, диабазах и базальтах). Маложелезистые оливиновые породы используются как огнеупорное сырье.

Гранаты. Название происходит от латинского слова «гранум» - зерно, а также по сходству с зернышками плода граната. Под этим названием объединено значительное количество минералов, представляющих собой изоморфные смеси. Происхождение гранатов в основном метаморфическое, а также эндогенное. При выветривании гранаты, как химически стойкие минералы, переходят в россыпи. Особенно характерны гранаты для метаморфических пород - кристаллических сланцев и гнейсов. Встречаются в гранитах и в пегматитовых жилах. Применяется как абразивный (истирающий) материал. Прозрачные кристаллы используются в ювелирном деле как полудрагоценные камни. Наиболее распространенными гранатами являются альмандин и гроссуляр. Блеск гранатов на изломе жирный, на гранях кристаллов стеклянный; спайность отсутствует; излом неровный, раковистый; твёрдость 6,5…7,5; плотность 3,5…4,2. Химически устойчивы.

Альмандин Fе₃А1₂[SiО₄]₃. Название произошло от искаженного названия места его гранения - Алабанда. Обычно встречается в хорошо выраженных кристаллах, образует также оплошные зернистые массы. Цвет красный, коричневый, фиолетовый, чёрный;

Гроссуляр Са₃А1₂[SiO₄]₃. Гроссуляр - ботаническое название крыжовника, так как кристаллы формой и цветом (медово-жёлтый, светло-зеленый и зеленовато-бурый) напоминают ягоду крыжовника.

Топаз Al₂[SiO₄] (OH,F)₂. Название минерала происходит от названия острова Топазос в Красном море. Кристаллы призматические, различной величины, встречаются микрозернистые массы. Цвет желтый, дымчатый, голубой, розовый, часто бесцветен; блеск стеклянный; прозрачный; твердость 8; спайность совершенная (в отличие от кварца, не имеющего спайности). Происхождение эндогенное. Породообразующего значения не имеет. Используется как полудрагоценный камень.

Сфен (титанит) CaTi[SiО₄] О. По-гречески «сфен» - клин, так как кристаллы имеют клинообразную форму. Цвет коричневый, бурый, золотистый; блеск алмазный; твердость 5,5. Происхождение эндогенное и метаморфическое. Породообразующего значения не имеет. Используется как руда на титан.

7.2 Цепочечные силикаты (радикал [Si₂O₆]^4-)

Эти минералы называются пироксенами и составляют важную группу породообразующих минералов. Цепочечные силикаты – авгит Ca(Mg,Fe,Al)[(Si,Al)₂O₆], родонит (орлец) (Mn,Ca)[SiO₃] - широко распространённая группа минералов моноклинной и ромбической сингонии, среди которых очень развит изоморфизм.

Авгит Ca (Mg, Fe, А1) [(Si, Al)₂O₆]. Название происходит от греческого слова «авге» - блеск. Образует бочкообразные призматические кристаллы, вросшие в породу, таблитчатые агрегаты, сплошные зернистые массы. Цвет черный, зеленовато и буровато-черный; черта серая или серовато-зеленая; блеск стеклянный; твердость 5…6,5; плотность 3,1…3,6; спайность средняя по двум направления, пересекающимся под углом 88^о. Происхождение эндогенное. Является важным породообразующим минералом для основных и ультраосновных магматических горных пород. В зоне выветривания неустойчив. Продуктами разложения являются тальк, каолин, лимонит.

7.3 Ленточные силикаты (радикал [Si₄О₁₁]^6-)

Ленточные силикаты называются амфиболами. К ним относится большая группа породообразующих минералов. Состав и строение их еще более сложное, чем у пироксенов. Важнейшими из них являются роговая обманка, тремолит, актинолит. Вместе с цепочечными силикатами (пироксенами) они составляют 15% от массы земной коры.

Роговая обманка Са₂Na(Mg, Fe²⁺)₄,(Al, Fe³⁺) [(Si, А1)₄O₁₁]₂[ОН]₂. Кристаллы призматические, удлиненные; иногда агрегаты волокнистого или игольчатого строения. Цвет зеленый разных оттенков, от буро-зеленого до черного; черта белая с зеленоватым оттенком; блеск стеклянный; твердость 5,5…6; плотность 3,1…3,3; спайность наблюдается по двум направлениям под углом 124^о. Происхождение эндогенное и метаморфическое. Входит в большинство магматических горных пород и во многие метаморфические (сланцы, гнейсы, амфиболиты). В зоне выветривания неустойчива. Разлагается, превращаясь в карбонаты, лимонит, опал.

7.4 Листовые (слоевые) силикаты (радикал [Si₄O₁₀]^4-)

Минералы этой группы широко распространены и имеют большое значение в почвообразовании. Их кристаллическое строение обуславливает и их основные физические свойства: низкую твердость (от 1 до 3), способность легко расщепляться на тончайшие листочки, чешуйки, рыхлость, землистость строения. В состав листовых силикатов входят Si, O, Mg, Al, K, Na, а также вода в виде группы (ОН). В зависимости от химического состава, происхождения и строения они делятся на группы: тальк-серпентин, слюды, гидрослюды и глинные минералы.

Тальк-серпентин, тальк (жировик) Mg₃(ОН)₂[Si₄O₁₀]. Название происходит от арабского слова «тальг» - жировик. Чаще всего образует сплошные плотные массы. Цвет зеленый, белый, желтоватый, голубоватый; твердость 1; плотность 2,6; блеск жирный, на плоскостях спайности перламутровый; цвет черты – белый; жирный на ощупь; спайность весьма совершенная в одном направлении. Происхождение метаморфическое. Применяется в куске как огнеупорный материал, а в молотом виде используется в бумажной, текстильной, резиновой, кожевенной и других отраслях промышленности.

Серпентин (змеевик) Mg₆[Si₄O₁₀] (ОН)₈. Часть магния может быть замещена железом. Серпенс» в переводе с латинского – змея. Название «змеевик» дано по цвету, «Встречается в плотных скрытокристаллических агрегатах. Цвет желто-зеленый, темно-зеленый до буро-черного с желтыми пятнами, напоминающий цвет змеиной кожи. Блеск жирный, шелковистый, восковой; твердость 3…4; плотность 2,5…2,7; излом раковистый в сплошных массах и занозистый в волокнистых разновидностях. Очень вязкий, огнестоек. Горная порода, состоящая из серпентина, называется серпентинит. Происхождение метаморфическое. Образуется из оливина в результате воздействия гидротермальных растворов на ультраосновные и карбонатные горные породы (процесс серпентинизации). В зоне выветривания серпентин неустойчив, разлагается с образованием карбонатов и опала. Серпентизированные дуниты (оливиновые породы) используются для изготовления огнеупорного кирпича. Массивные серпентины употребляются как поделочный и облицовочный камень. Выветрелые рыхлые серпентины используются как агрономическая руда (магнезиальное удобрение).

Асбесты. Тонковолокнистый серпентин с шелковистым блеском называется асбестом (горный лен). «Асбест» по-гречески - негорючий. Встречается в виде прожилков, в которых волокна асбеста ориентированы строго перпендикулярно стенкам. Цвет желтовато-зелёный; блеск шелковистый; твёрдость 2…3. Огнестойкий, плохо проводит тепло, звук, электричество. Происхождение гидротермально-метаморфическое. Используется для изготовления теплоизоляционных материалов, тканей, шифера, фильтров.

7.5 Каркасные силикаты (радикал [Si_nAl_mО₂(n+m)]^m-)

Каркасные силикаты являются алюмосиликатами, так как алюминий входит в радикал. Исключение составляет кварц, который по химическому составу относится к окислам, а по кристаллическому строению - к каркасным силикатам. Каркасные силикаты являются самыми распространенными минералами в земной коре, составляя 50% от ее массы. Отличительной особенностью этих минералов является высокая твердость (6…6,5), спайность в двух направлениях под прямым углом и близким к нему и стеклянный блеск. Среди каркасных силикатов выделяют две группы: 1)полевые шпаты; 2) фельдшпатиды, которые по химическому составу представляют собой калиево-натриевые полевые шпаты, обедненные кремнекислотой.

Полевые шпаты - самая распространённая группа минералов в земной коре, составляет около 55% от её массы (по А.Г. Бетехтину). В магматических горных породах их содержится около 60%, в метаморфических - 30%, остальные в осадочных. По химическому составу их разделяют на калиевые полевые шпаты (ортоклаз K[AlSi₃O₈] и микроклин К[AlSi₃O₈]) и натриево-кальциевые – плагиоклазы. Выделяют подкласс минералов, которые называют заместителями полевых шпатов, так как они сходны с ними по химическому составу, но обеднены кремнекислотой (фельдшпатиды – нефелин Na[SiAlO₄] и лейцит K[Si₂AlO₆]), а также подкласс цеолитов – алюмосиликаты кальция и натрия, реже калия и бария. Они содержат цеолитную воду, выделяемую без разрушения кристаллической решётки.

Плотная упаковка ионов в кристаллической решётке каркасового типа препятствует механическому раздроблению минералов, вследствие чего благодаря устойчивости кристаллов полевые шпаты в виде зёрен часто встречаются в россыпях и почвах.

Ортоклаз К[AlSi₃О₈]. «Ортоклаз» по-гречески - прямоколющийся, так как имеет две плоскости спайности под прямым углом. Форма кристаллов призматическая, таблитчатая. Цвет розовый, красный, кремовый, голубовато-серый, белый; черта белая; блеск стеклянный, полупрозрачный; твердость 6…6,5; плотность 2,6; спайность совершенная по двум направлениям под углом 90^о. Происхождение эндогенное. При выветривании подвергается процессу каолинизации. Важный породообразующий минерал гранитов, сиенитов и других магматических пород. Входит в состав метаморфических пород – гнейсов и осадочных пород (аркозовые пески и песчаники).

Микроклин K[AlSi₃O₈]. «Микроклин» в переводе с греческого - незначительно отклоненный, так как угол между плоскостями спайности отличается от прямого на 20^о. Твердость 6…6,5; плотность 2,5…2,6. Окраска как у ортоклаза, но иногда появляется зелёная (амазонский камень). По физическим свойствам неотличим от ортоклаза. Ортоклаз и микроклин, главным образом из пегматитовых жил, служат сырьем для керамической и стекольной промышленности.

Плагиоклазы составляют до 50% от массы всей земной коры. Их кристаллохимическая структура представляют собой изоморфные смеси натриевой – альбит Na[AlSi₃O₈] и кальциевой – анортит Ca[Al₂Si₂O₈] молекул, образующие соединения в любой пропорции этих компонентов, и обозначаются символами Ab, An. Например, олигоклаз имеет символ Ab₈₀An₂₀, что указывает на содержание в этом минерале 80 % альбита и 20 % анортита.

Плагиоклазы обозначаются номерами (по Е.С. Фёдорову), характеризующими весовое содержание в

них кальциевого компонента – анортита (Ан). Чистый анортит по этой номенклатуре называют плагиоклазом №100, чистый альбит (Аб) – плагиоклазом №0. По относительному содержанию альбита и анортита условно выделяют следующие разновидности плагиоклазов (табл. 6).

Плагиоклазы, богатые кремнезёмом (SiO₂ – 68%), имеют номера 0…30 (альбит, олигоклаз) и называются кислыми; под номерами 30…60 – средними (SiO₂ – 53…43%), 60…100 – основными (SiO₂ – 43%).

Таблица 6 - Разновидности плагиоклазов

Разновидность плагиоклаза	Содержание анортита, %	Содержание альбита, %	По содержанию SiO2
Альбит	0-10	90-100	Кислые (68 %)
Олигоклаз	10-30	70-90
Андезин	30-50	50-70	Средние (53…43 %)
Лабрадор	50-70	30-50
Битовнит	70-90	10-30	Основные (43 %)
Анортит	90-100	10-0

Плагиоклазы наиболее распространены в кислых магматических породах и широко встречаются в почвах. В общем составе земной коры их около 40%. Кислые плагиоклазы являются основой гранитного слоя континентальной коры, а основные входят в состав пород базальтово-габброидного слоя астеносферы.

Самыми распространенными являются кислые плагиоклазы. Цвет плагиоклазов белый, зеленоватый, серый до чёрного, иногда с различными оттенками; блеск стеклянный; спайность совершенная; твердость 6…6,5. По внешним признакам удается распознать альбит, лабрадор и олигоклаз, а остальные - с помощью химического анализа и микроскопически. Плагиоклазы являются наиболее распространенными минералами магматических горных пород (от кислых до основных) и широко встречаются в почвах. Происхождение эндогенное и метаморфическое.

Альбит Nа[А1Si₃O₈] (натриевый плагиоклаз). Название происходит от латинского слова «альбус», что означает белый. Образует пластинчатые, листоватые агрегаты и сахаровидные зернистые массы. Цвет белый, буровато-жёлтый; твёрдость 6; плотность 2,6; блеск стеклянный; излом неровный; спайность совершенная по двум направлениям под косым углом. Разновидности альбита – лунный камень (кислый плагиоклаз с нежно-синеватым отливом), авантюрин, или солнечный камень (кристалл с искристо-золотистым отливом). Происхождение магматическое, метаморфическое. Встречается в гранитах, кварцевых порфирах, пегматитах. Используется как облицовочный и поделочный камень.

Анортит Са[Аl₂Si₂O₈] (кациевый плагиоклаз). «Анортос» - по-гречески - косой, т.е. кристаллизация в триклинной сингонии. Цвет белый, сероватый, красноватый; твёрдость 6…6,5; плотность 2,7…2,76; блеск стеклянный; спайность совершенная в двух направлениях; черта бесцветная. Микроскопически анортит сходен с альбитом и отличается в шлифах под микроскопом. Породообразующий минерал основных пород (габбро).

Лабрадор (кальциево-натриевый плпгиоклаз). Назван по полуострову Лабрадор в Северной Америке, где встречаются породы, почти целиком состоящие из лабрадора - лабрадориты. В породах образует мелкие и крупные таблитчатые кристаллы. Цвет серый различных оттенков до зеленовато-чёрного, с характерной иризацией (характерны синие отливы на плоскостях спайности); твёрдость 6; плотность 2,7; блеск стеклянный, перламутровый; спайность совершенная в двух направлениях. Является породообразующим минералом основных магматических горных пород. Применяется как облицовочный материал.

Фельдшпатиды. Фельдшпатиды являются заменителями полевых шпатов в бедных кремнеземом щелочных магматических горных породах. К ним относятся нефелин и лейцит.

Нефелин Na[SiA1О₄]. Название происходит от греческого слова «нефели» - облако, так как при разложении в крепких кислотах образует рыхлую массу аморфного кремнезема. Встречается в виде вкрапленников, а также сплошных масс с жирным блеском - элеолит, или масляный камень. Цвет серовато-белый, серый, красноватый, зеленоватый; блеск жирный на изломе, на гранях стеклянный; твердость 5,5…6, хрупок; плотность 2,6; спайность несовершенная; излом неровный. Происхождение эндогенное. Встречается в породах, бедных кремнекислотой и богатых натрием (в нефелиновых сиенитах и щелочных пегматитах). Не встречается в парагенезисе с кварцем. В зоне выветривания неустойчив. Применяется как агрономическая руда - калийное удобрение, так как нефелин содержит обычно в виде примесей до 20% К₂О. Является сырьем для керамической и стекольной промышленности. Важная руда на алюминий.

Лейцит K[AlSi₂O₆]. «Лейкос» по-гречески - светлый. Цвет белый с сероватым и желтоватым оттенком, пепельно-серый или бесцветный; блеск стеклянный, иногда жирный на изломе; твердость 5,5…6; плотность 2,5; спайность отсутствует; излом раковистый. Характерны белые, округлой формы кристаллы на темном фоне основной магматической горной породы. Происхождение эндогенное. Образуется в эффузивных породах, богатых калием и бедных кремнекислотой, поэтому вместе с кварцем не встречается. При значительном содержании лейцита в породе последняя может служить сырьем для получения алюминия и калийных удобрений.

ЦЕОЛИТЫ

Минералы этой группы объединяют около 30 минеральных видов. Главнейшими разновидностями природных цеолитов, имеющими практическое значение, являются клиноптилолит, шабозит, морденит, натролит и др.

Цеолиты являются водными алюмосиликатами щелочных и щелочно-земельных металлов, каркас кристаллической решетки которых построен из кремнекислородных тетраэдров, связанных в цепочки и кольца. При этом часть атомов кремния замещена алюминием. В результате такого строения во внутрикристаллическом пространстве цеолитов образуется система соединенных между собой микрополостей, в которых располагаются молекулы воды и обменные катионы.

Применяются в качестве мелиорантов, улучшают структуру почвы и увеличивают её водопроницаемость, что особенно важно для тяжёлых глинистых и суглинистых почв. Цеолиты являются адсорбентами основных элементов питания растений (NH₄⁺, K⁺, NH₃), которые они отдают во время роста. Несколько снижают кислотность почв за счёт ионного обмена; увеличивают водоудерживающую способность почв; сорбируют тяжёлые металлы и радионуклиды, снижая тем самым поступление их в растения; используются как кормовые добавки в животноводстве; способствуют сохранности мальков в рыбоводстве.

Слюды

Слюды являются очень распространенными минералами и составляют 3-4 % от массы земной коры. Входят в состав многих магматических и метаморфических горных пород, а также в состав осадочных горных пород в виде очень мелких тонких обломков, являющихся продуктом физического выветривания. Объединяются слюды общностью ряда физических свойств: листоватый облик, листочки упругие, весьма совершенная спайность (легко расщепляются ногтем на листочки с зеркальной поверхностью). Блеск стеклянный или перламутровый, прозрачны, твердость 2…3. Размеры кристаллов различные: от микроскопических до пластин в несколько квадратных метров и весом до нескольких сотен килограммов. В группу слюд входят: мусковит (калийная слюда, глиноземистая слюда) КAl₂[AlSi₃O₁₀](OH)₂, серицит - тонкочешуйчатая разновидность мусковита; биотит (железисто-магнезиальная слюда) K(Mg,Fe)₃[AlSi₃O₁₀](OH,F)₂, флогопит (магнезиальная слюда) KMg₃[AlSi₃O₁₀](OH,F)₂. Слюды составляют большую группу минералов сложного химического состава. Средний состав мусковита колеблется в пределах: SiO₂ 38,8…53,0 %; Al₂O₃ 23,5…46,2 %; Fe₂O₃ до 8,3 %; Fe0 до 6,5 %; CaO до 3,9 %; MgO до 8,9 %; MnO 2,5 %; Na₂O 0,03…4,3 %; K₂O 2,3…13,9 %; F 0,15…4,8 %; H₂O 2,0…10,0 %.

Мусковит KАl₂[Si₃AlO₁₀] (ОН)₂ (белая калиевая слюда). Название происходит от старинного итальянского названия г. Москвы - Муска (Московского государства), откуда в XVI - XVII вв. большие листы мусковита вывозились на запад под названием «московского стекла». Бесцветный или со слабым зеленоватым, желтоватым, сероватым или розоватым оттенком; твёрдость 2…3; плотность 2,7…3; блеск стеклянный, перламутровый; спайность весьма совершенная в одном направлении, расщепляется на тонкие листочки. Происхождение эндогенное и метаморфическое. Встречается в виде листочков в кислых гранитах и пегматитах. Применяется в электропромышленности, радиотехнике и приборостроении, где используются его диэлектрические свойства. Крупные пластины мусковита вставляют в окна металлургических и химических печей. Слюдяной порошок используется как огнестойкий кровельный материал, в производстве огнестойкой бумаги, красок.

Биотит (чёрная железо-магнезиальная слюда) K(Fe, А1, Mg)₃[Si₃А1О₁₀] (ОН, F)₂. Назван в честь Ж. Био. Цвет чёрный или чёрно-зелёный, в толстых пластинах непрозрачен; цвет черты белый или зеленоватый; твёрдость 2,5…3; плотность 3; блеск стеклянный, перламутровый; спайность весьма совершенная в одном направлении. Породообразующий минерал магматических и метаморфических горных пород. Применяют в ограниченных количествах. Он заменяет мусковит в некоторых электроизоляционных изделиях. При размоле в порошок даёт бронзовую окраску. Как диэлектрик использовать нельзя из-за содержания железа.

Флогопит КМg₃[Si₃А1О₁₀] (ОН, F)₂ (бурая магнезиальная слюда). Название происходит от слова «флагос» - огнеподобный. Цвет бурый, коричневый разных оттенков. Происхождение метаморфическое. Применение аналогично мусковиту.

Гидрослюды

Гидрослюды представляют собой измененные в процессе выветривания слюды и являются промежуточными образованиями между слюдами и минералами глин. Похожи на слюду, но имеют неупругие листочки.

Глауконит K(Fe, Al, Mg)₃ (OН)₂ [А1Si₃О₁₀]·n Н₂O («глауконос» по-гречески - синевато-зеленый), содержит много калия в пределах от 4 до 9,5°/о. Встречается в виде вкрапленных округленных зернышек в песчаных, глинистых и глинисто-карбонатных породах; цементирует песчинки в песчаниках, часто встречается в песках - глауконитовые пески. Цвет темно-зеленый, зеленовато-чёрный, оливково-зелёный; твёрдость 2…3, хрупкий; плотность 2,2…2,8; блеск матовый, у плотный разновидностей стеклянный, жирный; структура рыхлая. В процессе выветривания неустойчив и разлагается с образованием гидроокислов железа и кремнезема, высвобождая в доступных соединениях калий. Происхождение экзогенное. На территории Брянской области кварцево-глауконитовые пески являются распространенной породой. Глауконит может служить агрономической калийной рудой, идет для приготовления зеленой краски, как пермутит - поглотитель из воды растворенных в ней солей.

Глинные минералы. Глинные минералы широко распространены и составляют 1,5% от массы земной коры. Это типичные минералы экзогенного происхождения. К ним относятся каолинит, монтмориллонит, бейделлит, галлуазит и др.

Каолинит (каолин) Al₄[Si₄О₁₀]•(ОН)₈. Название происходит от горы Кау-Линг в Китае, где добывался впервые этот минерал. Залегает рыхлыми землистыми самостоятельными пластами мощностью до нескольких десятков метров (каолин – фарфоровая глина), а также входит в состав глин и суглинков, мергелей, глинистых сланцев. Цвет белый, при наличии примесей желтоватый или серый; блеск матовый, жирный; твердость 1; плотность 2,6; излом землистый; спайность весьма совершенная у пластинок в одном направлении. Жирный на ощупь, пачкает руки. Образуется при выветривании полевых шпатов (процесс каолинизации), слюд и других алюмосиликатов. В зоне выветривания устойчив. Каолиновые глины используются в строительном деле, электроизоляционной, керамической, бумажной промышленности, при производстве линолеума, красок и т. д.

Монтмориллонит (Al, Mg)₂ (ОН)₂ [Si₄О₁₀]nН₂О. Название происходит по месту нахождения в Монтмориллоне (Франция). Залегает сплошными землистыми массами (глины), распространен в глинистых осадочных горных породах. Цвет непостоянный (белый, розовый, серый) и зависит от примесей; твердость 1…2; плотность непостоянна. Глинистые породы и почвы, содержащие монтмориллонит, сильно набухают от воды и становятся жирными на ощупь. Образуется в процессе химического выветривания основных магматических горных пород, богатых Mg (габбро, базальтов), а также пеплов и туфов.

Между тончайшими листочками минерала адсорбируются молекулы воды, которые легко удаляются и вновь поглощаются с соответствующим уплотнением и сильным разбуханием пакетов. Вследствие различного содержания воды свойства монтмориллонита очень меняются. Глины, содержащие монтмориллонит, обладают высокой поглотительной способностью и используются в качестве адсорбентов в нефтяной, текстильной и других отраслях промышленности.

Дата добавления: 2015-12-07