Общая характеристика минералов группы сульфатов. Подробно ангидрит, барит, гипс.

Геохимия серы характеризуется своеобразными особенностями, не свойственными многим химическим элементам. Помимо того, что этот элемент способен давать электрически нейтральные 8 атомные молекулы S8,он образует различно заряженные положительные и отрицательные ионы. Как мы знаем, существуют отрицательно заряженные ионы S2-(аналог О2-) и [S2]2- как продукты электролитической диссоциации H2S. С этими анионами связано образование сульфидов. В окислительной обстановке сера может давать молекулярное соединение SO2(сернистый газ), а в растворах - комплексные анионы [SO3]2- и в более окислительной среде [SO4]2-, в которых участвуют катионы S4+ и S6+соответственно. Кристаллические образования, представляющие собой соединения металлов с этими анионами, называются сульфитами (широко распространены в природе).

Таким образом, возникновение сернокислых солей металлов может происходить лишь в условиях повышенной концентрации кислорода или, как говорят, при повышенном парциальном давлении кислорода в окружающей среде и при относительно низких температурах. Такие условия в земной коре, как известно, создаются вблизи земной поверхности, где и встречается подавляющая масса этих соединений как эндогенного, так и экзогенного происхождения. Для такого крупного комплексного аниона, каким является [SO4]2-, стойкие кристаллические структуры возможны лишь при сочетании этого аниона с крупными двухвалентными катионами. Действительно, как мы увидим, наиболее устойчивые сульфаты Ba, Sr и Pb. Катионы с меньшими ионными радиусами входят в состав сульфатов лишь в гидратированном состоянии, т.е. будучи одеты в «рубашку» из молекул воды. При этом, чем меньше катион, тем большее количество молекул воды способно с ним связаться. Для богатых водой сульфатов количество H2O для одного и того де типа соединения может меняться в зависимости от давления паров воды во внешней среде. Так, например, для сульфата закиси железа существуют соли с семью, шестью, пятью и одной молекулой волы. Все они отличаются друг от друга своими особенностями кристаллических структур.

Общие для минералов этого класса физические свойства. Прежде всего, обращает внимание, так же как и в карбонатах, отсутствие минералов с высокой твердостью. Среди сульфатов нет минералов с твердостью выше 3,5. Для богатых водой минеральных видов она снижается до 2.

Группа БАРИТА.

Сюда относятся сернокислые соединения Sr, Ba и Pb, не встречающиеся в природе в виде водных сульфатов. Безводный сульфат кальция (ангидрид) хотя кристаллизуется в той же ромбической сингонии, что и указанные сульфаты, но существенно отличается от них как по кристаллической структуре, так и по формам кристаллов, что связано с меньшей величиной радиуса иона Са2+.

БАРИТ (тяжелый шпат) Ba[SO4]

Сингония ромбическая. Спайность совершенная по {001},средняя по {210}.Кристаллы пластинчатые, таблитчатые. Агрегаты зернистые, радиально-лучистые. Твердость 3-3,5.Плотность 4,5. Цвет бесцветный, белый, серый, голубоватый. Диагностические признаки: прямой угол между плоскостями спайности, отсутствие реакции с HCl.

Эндогенное происхождение:

1. Гидротермальное низкотемпературное близ поверхностное в полиметаллических и др. месторождениях: сфалерит, галенит, халькопирит, пирит, гематит, карбонаты, киноварь, антимонит, кальцит, флюорит, халцедон.

Экзогенное происхождение:

2. Осадочное в морских бассейнах: пиролюзит, псиломелан, родохрозит, сидерит, гематит.

Изм. Химически устойчив в поверхностных условиях.

АНГИДРИТ (кубический шпат) Ca[SO4]

Сингония ромбическая. Спайность совершенная по {010}, средняя{100}и по {001}. Твердость 3,5.Плотность 2,8-3. Кристаллы толстотаблитчатые, призматические. Агрегаты сплошные зернистые, шестоватые. Цвет бесцветный, белый с голубоватым, сероватым. Диагностические признаки: проявление спайности по трем взаимоперпендикулярным направлениям, кубические выколки при ступенчатом изломе, отсутствие реакции с HCl.

Экзогенное происхождение:

1. Хемогенно-осадочное, осадконакопление в условиях галогенеза, образуется при более высоких температурах, чем гипс: галит, сильвин, карналлит, гипс.

Эндогенное происхождение:

2. Гидротермальное низкотемпературное в жильных и скарновых месторождениях.

Изм. В присутствии воды переходит в гипс.

ГИПС Ca[SO4]*2H2O

Разновидности: Селенит-параллельно волокнистые агрегаты; Пойкилитовый (репетекский) гипс- с большим количеством включенных песчинок. «Гипсовые розы»- друзы уплощенных кристаллов. Сингония моноклинная. Кристаллы таблитчатые, уплощенные, столбчатые. Агрегаты сплошные массы разной зернистости. Цвет бесцветный, молочно-белый, серый, голубоватый. Диагностические признаки: чертится ногтем, весьма совершенная спайность в одном направлении и средняя еще в трех, спайные выколки ромбической формы с углом 66⁰ и 114⁰,отсутствие реакции с HCl.

Экзогенное происхождение:

1. Хемогенно-осадочное в озерных и морских соленосных бассейнах при упаривании воды, соответствует начальным стадиям галогенеза, выделяясь одним из первых вслед за карбонатами Ca. Наблюдается чередование прослоек гипса и ангидрида. Отложение гипса по сравнению с ангидридом соответствует более низким температурам и более холодному времени года. Снизу вверх в соленосных отложениях происходит смена карбонатов Са сульфатами и далее галоидами (галит, сильвин, карналлит)

2. В корах выветривания по различным породам в условиях пустынь и полупустынь. В зонах окисления сульфидных месторождений, когда вмещающими являются карбонатные породы, на которые воздействуют сернокислые растворы.

3. Гидратация ангидрида при участии поверхностных вод в условиях пониженного внешнего давления

Эндогенное происхождение:

4. Гидротермальное низкотемпературное близ поверхностное (часто в сульфидных месторождениях): халькопирит, пирит, сфалерит, галенит, серицит, хлорит.

Изм. При повышении давления дегидратируется, переходя в ангидрит, поэтому сохраняется до глубин 100-150м. При участии микроорганизмов разлагается с выделением самородной серы. Слаборастворим в воде.