Общая характеристика минералов группы фосфатов. Подробно апатит и монацит.

К этому классу относится сравнительно большое число разнообразных по составу минеральных видов. Общее весовое количество их в земной коре, однако, относительно невелико. Трехвалентные анионы [РО4]3–  обладают сравнительно крупными размерами, поэтому наиболее устойчивые безводные соединения типа AXO4 можно ожидать в сочетании с трехвалентными крупными катионами. Такими катионами являются ионы редких земель и Bi. Соединения с малыми катионами, как общее правило для всех типичных кислородных солей, гораздо шире представлены водными нормальными солями (с гидратированными катионами). Из фосфатов двухвалентных металлов, но с дополнительными анионами (ОН, F, О, отчасти Cl) или в виде кислых соединений, наиболее устойчивыми являются соединения также с относительно крупными катионами (Са, Sr и отчасти Pb). Для кальция, кроме того, известныводные кислые соли.Катион Н1+, обладающий ничтожными размерами, будучи включен в кристаллическую структуру, практически не влияет на ее размеры. Что касается фосфатов двухвалентных малых катионов (Mg, Fe··, Ni, Co··, Cu··, Zn), то для них весьма характерны водные нормальные соли с восемью, четырьмя и тремя молекулами Н2О. Одновалентные металлы (Na, Li), как правило, образуют двойные соединения с Аl3+, а также ряд редких сложных водных солей. Исключительный интерес представляют явления гетеровалентного изоморфизма, нередко устанавливаемые в данном классе соединений. Особенно показательные примеры мы находим по изоморфному замещению анионных радикалов. Так, трехвалентный анион [РO4]3– может быть замещен одинаково построенными и равновеликими анионами: двухвалентными [SO4]2– и четырехвалентным [SiO4]4–. При этом могут иметь место разные случаи. 1. Изоморфное замещение в анионной части соединения происходит при сохранении состава и заряда в катионной части. В этом случае величина общего заряда анионов не должна меняться. Это достигается тем, что при замене трехвалентного аниона [РO4]3– четырехвалентным анионом [SiO4]4– одновременно в состав минерала входит двухвалентный анион [SO4]2–. Только при этом условии общий заряд аниона может быть сохранен. В этих случаях кристаллическая структура и физические свойства минеральных видов, естественно, сохраняются. К этому можно добавить, что и среди катионов возможна одновременная замена ионов Ca2+ равновеликими ионами Na1+, Y и TR (при сохранении состава и заряда в анионной части). 2. Изоморфное замещение в анионной части соединения может сопровождаться одновременным замещением в катионной части с переменой валентности. Так, в монаците, имеющем состав СеРО4, уже давно было замечено, что иногда в существенных количествах присутствует SiO2, т. е. анион [SiO4]4–, и одновременно с этим к Се3+ изоморфно примешивается в соответственном количестве катион Th4+, иногда U4+ и Zr4+. Надо указать, что при гетеровалентном изоморфизме не обязательно строгое совпадение количественных соотношений ионов в катионной и

анионной частях разных соединений. Важно, чтобы: 1) суммарные положительные и отрицательные заряды были равны; 2) размеры заменяющих ионов были одинаковыми или близкими; 3) общее число катионов и анионов сохранялось при замещении (за исключением тех случаев, когда в число катионов входит протон Н1+). Что касается условий образования относящихся к этому классу многочисленных минералов, то следует сказать, что подавляющее большинство их, особенно водных соединений, связано с экзогенными процессами минералообразования (в зонах окисления рудных месторождений и осадочных отложениях). К числу эндогенных минералов относятся почти исключительно фосфаты, причем большинство образуется в конечных стадиях магматических процессов, главным образом в пегматитах, иногда гидротермальных жилах. Для апатита (фосфата кальция) известны также магматические месторождения (в нефелиновых сиенитах). Поскольку среди солей данного класса широко представлены как безводные, так и водные соединения, то, в отличие от сульфатов, все относящиеся сюда минералы делятся на две большие группы: 1) безводные фосфаты; 2) водные фосфаты

МОНАЦИТЫ — (Се, La, Nd...)[PO4]. Сингония моноклинная; призматический в. с. Облик кристаллов обычно таблитчатый по {100}, реже призматический, изометрический и пирамидальный. Часто наблюдается штриховка. Двойники по (100) и по (001). Цвет монацита желтовато-бурый, коричневый, красный, изредка зеленый. Блеск сильный стеклянный, жирный. Твердость 5–5,5. Спайность иногда совершенная по {001}. Уд. Вес 4,9–5,5. Прочие свойства. Часто радиоактивный (присутствие ThO2). Происхождение. Обычно этот минерал встречается в пегматитах, иногда гранитах и гнейсах в парагенезисе с полевыми шпатами, цирконом (Zr[SiO4]), в некоторых случаях с магнетитом, ильменитом и другими минералами. Однако известны находки его в доломитовых прожилках гидротермального происхождения в ассоциации с магнетитом. При разрушении коренных месторождений монацит, как химически устойчивый минерал, переходит в россыпи (речные и морские).

Группа апатита. Группа апатита представлена соединениями типа A2[XO4]3Z, в которых роль катионов играют Ca2+, Pb2+ и в ряде изоморфных примесей иногда TR3+, Y3+, Mn2+ и Sr2+, а в качестве добавочных анионов участвуют F1–, Cl1–, [ОН]1–, O2– и [СO3]2–. Замечательной особенностью этой группы является также то, что комплексный анион [РО4]3– может быть частично замещен более слабым анионом [SiO4]4–, но в комбинации с более сильным анионом [SO4]2– (если при этом не происходит изменения валентностей в катионах). ФТОР и ХЛОРАПАТИТ — Ca5[PO4]3F и Са5[РО4]3Сl. Сингония гексагональная; дипирамидальный в. с. Облик кристаллов. Апатит часто встречается в виде хорошо образованных вросших или наросших в пустотах кристаллов в форме шестигранных призм и игл, изредка в виде короткостолбчатых или таблитчатых форм. Грани призм бывают покрыты вертикальными штрихами. Агрегаты. Широко распространен также в виде зернистых, плотных, тонкокристаллических, иногда поперечножилковатых и землистых масс. Цвет. Бесцветный (прозрачный), белый, чаще бледно-зеленый до Изумрудно-зеленого, голубой, желтый, бурый, фиолетовый, розовый до Сургучно-красного. Блеск стеклянный, а на поверхностях излома жирный. Твердость 5. Хрупок. Излом неровный, иногда раковистый. Спайность по {0001} несовершенная. Уд. вес 3,18–3,21. Происхождение. Как один из позднейших магматических минералов в виде микроскопических зерен присутствует во многих изверженных породах среди щелочных пород (нефелиновых сиенитов). Иногда в них апатит встречается в форме сплошных зернистых масс в ассоциации с силикатами (нефелином, титанитом, эгирином, иногда цирконом). В довольно крупных шестоватых или призматических кристаллах устанавливается во многих пегматитах кислых и щелочных изверженных пород. Иногда он встречается в контактово-метасоматических образованиях в парагенезисе с различными минералами. Встречается он и в некоторых гидротермальных жильных месторождениях, являясь спутником таких минералов, как касситерит, флюорит. В жилах альпийского типа наблюдаются короткостолбчатые и даже плоские формы кристаллов апатита. При процессах выветривания известняков, обогащенных фосфором, в карстах и пустотах от выщелачивания иногда образуются скопления бурых фосфоритов, обладающих, подобно агатам, концентрически-зональным строением. Многие крупные месторождения фосфатов кальция образуются в морских осадочных породах сложным биохимическим путем, будучи приурочены к определенным стратиграфическим горизонтам. Фосфориты представлены конкрециями или желваками самых различных форм, реже сплошными массами среди глинистых и глауконитовых песков и песчаников. Необходимо упомянуть также об образовании фосфоритов за счет экскрементов морских птиц и летучих мышей (гуано), населяющих пустынные места морских берегов и пещеры, сложенные известняками или другими кальцийсодержащими горными породами.