Вольфраматы и молибдаты

2015-11-11

1066

Обсуждений (0)

0.00 из 5.00 0 оценок

⇐ Предыдущая 4 5 6 7 8910 11 12 13 Следующая ⇒

Среди вольфраматов (солей вольфрамовой кислоты H₂WО₄) и молибдатов (солей молибденовой кислоты Н₂МоО₄) имеются минералы-аналоги (например, шеелит CaWО₄ и повеллит СаМоО₄), поэтому удобно рассматривать оба подкласса совместно, тем более что они не богаты видами. Вольфраматы железа, марганца и кальция преимущественно образуются в гидротермальных условиях, тогда как молибдаты – в зонах окисления гидротермальных месторождений, содержащих в первичных рудах молибденит.

Фосфаты, арсенаты и ванадаты.

Этот класс минералов объединяет соли фосфорной, мышьяковой и, в меньшей степени, ванадиевой кислот и насчитывает свыше 300 минералов.

Наиболее многочисленны среди них фосфаты. В природе известно свыше 230 фосфатов, среди которых выделяют:

простые (с одним) и сложные (с двумя и более видообразующими катионами);

кислые (типа CaHPO₄– монетит), средние и основные (с OH-группой), а также с другими дополнительными анионами – (F^-, Cl, O^2-, [AsO₄]^3-, [SiO₄]^3- и др.).

Из-за относительной сложности состава фосфатам более свойственны кристаллынизкой симметрии. Пространственное расположение катионов и дополнительных анионов, а также молекул воды определяет координационные, цепочечные, слоистые и каркасные мотивы в кристаллической структуре фосфатов.

Фосфаты иногда бесцветны, чаще интенсивно окрашены, например, для фосфатов алюминия и железа особенно характерен синий цвет различных оттенков. Многим фосфатам свойственна люминесценция.

Главные представители класса фосфатов:

апатит Ca₅(PО₄)₃(ОH,Cl,F); вивианит Fe₃(PО₄)₂^.8H₂О; бирюза СиА1₆(РО₄)₄(ОН)₈^.5Н₂О.

Апатит – наиболее распространенный минерал этого класса. Апатит может иметь как эндогенное, так и экзогенное происхождение. Перечисление в формуле апатита гидроксильной группы, хлора и фтора означает, что в этом минерале возможно изоморфное замещение указанных анионов. Причём самым распространённым является фторапатит, т.е. апатит, в котором фтор преобладает над хлором и гидроксилом.

Вивианит, бесцветный в восстановительных условиях и ярко- синий после окисления минерал, имеет исключительно экзогенное происхождение. Встречается на болотах, поскольку образуется при недостатке кислорода и избытке органического вещества.

Бирюза, красивый голубой или зеленый поделочный камень, также имеет только экзогенное происхождение

В природе фосфаты иногда встречаются в виде фосфоритов. Фосфориты – осадочные морские образования, близкие по составу к апатиту, содержащие примеси кварца, карбонатов, глауконита и глинистых частиц. Они обычно образуют радиально-лучистые и скрытокристаллические конкреции.

Почти для всех минералов рассматриваемого класса характерны землистые, колломорфные агрегаты, налеты, корки, плотные скрытокристаллические скопления.

Многие минералы этого класса выделяются яркой окраской, связанной с содержанием ионов-хромофоров. Уран содержащие имеют канареечно-желтый или изумрудно-зеленый цвет. Минералы, содержащие Cu, зеленые разных оттенков до зеленовато-голубого; Со – розовые до малиново-красного; Fе – бурые, желтые, синие; Mn – розовые.

Большинство фосфатов и их аналогов имеют низкую и среднюю твердость. Редко она доходит до 5.

Подавляющая часть минералов этого класса, включая все арсенаты и ванадаты, а также все водные соединения, являются минералами поверхностных процессов. Наиболее часто это зона окисления сульфидных месторождений, находящихся в странах с жарким, тропическим климатом. Значительные количества они образуют также в процессах осадконакопления (фосфори-ты, апатит, вивианит). Меньшее число минералов возникает в результате магматического или пегматитового процессов (апатит, мо-нацит). Апатит является минералом, возникающим практически во всех процессах минералообразования.

Яркая окраска некоторых уранил-фосфатов (урановые слюдки) используется в качестве поискового признака руд урана.

При значительных концентрациях фосфаты используются как руды редких земель, урана и других элементов, а также для получения фосфорных удобрений.

Бораты.

Бораты по составу являются солями ортоборной кислоты Н₃ВО₃.

Анион [ВО₃]³⁻ имеет вид плоского треугольника сравнительно малых размеров. Это благоприятствует образованию прочных кристаллических решёток с малыми катионами трехвалентных металлов Fe³⁺, Al³⁺, Mn³⁺ в сочетании с малыми двухвалентными катионами Mg²⁺, Fe²⁺, Mn²⁺. Для полиборатов весьма характерны ионы Mg²⁺ и более крупные – Ca²⁺, Na¹⁺.

Известно 85 природных боратов. Удельный вес в безводных боратах 2,6–3,4 г/см³ (редко больше). У водосодержащих боратов – меньше 2 г/см³. Твердость безводных по шкале Мооса 5–6, водных 2–4. Цвет: бесцветные, белые, серые, реже жёлтые или окрашенные в другие цвета.

Бораты слагают месторождения ряда генетических типов, главные из которых контактово-метасоматические, вулканогенно-осадочные и галогенные. Бораты встречаются в доломитах, в доломит-ангидритовых породах, в каменной соли и калийных солях. В галогенных горных породах нередко встречаются не только бораты, но и боросиликаты (данбурит).

Силикаты.

К классу силикатов относится наибольшее число минералов, входящих в состав земной коры. Третья часть известных минералов относится к классу силикатов и алюмосиликатов. Силикаты вместе с кварцем составляют около 95 % земной коры. Эти минералы слагают большинство горных пород. В табл. 3 представлено объемное содержание породообразующих силикатов в континентальной коре.

Таблица 3

Минерал	Содержание силикатов, %
Полевые шпаты Пироксены + амфиболы Кварц Слюды Оливин

Установлено, что во всех силикатах каждый ион кремния Si⁴⁺ находится в соединении с четырьмя ионами кислорода и может быть изображен формулой [SiO₄]^4-. Это соединение является основной структурной единицей силикатов и называется кремнекислородный тетраэдр. Кремнекислородный тетраэдр – группировка, состоящая из четырех больших ионов кислорода (ионный радиус 0,13 нм) и одного иона кремния (ионный радиус 0,04 нм). При этом центры ионов кислорода образуют четыре вершины тетраэдра, а ион кремния занимает центр такого тетраэдра (рис. 21).

а б в

Рис. 41. Кремнекислородный тетраэдр:

а, б, в – разные способы изображения

Кремнекислородный тетраэдр обладает четырьмя свободными валентными связями, за счет которых происходит присоединение других кремнекислородных тетраэдров и ионов других химических элементов.

В основу классификации силикатов положен способ соединения тетраэдров.

Кремнекислородные тетраэдры могут быть обособлены один от другого или соединяться посредством общих кислородных ионов через вершины тетраэдров, создавая сложные комплексно-анионные радикалы. В зависимости от способов сочленения кремнекислородных тетраэдров силикаты разделяется на следующие группы:

- островные;

- кольцевые;

- цепочечные;

- ленточные;

- листовые;

- каркасные.

Если четырехвалентный кремний в центрах тетраэдров частично замещается трехвалентным алюминием или в некоторых случаях железом, то возникает одна свободная валентность и образуются алюмосиликаты.

Островные силикаты. В структуре силикатов этой группы кремнекислородные тетраэдры не имеют общих вершин, т.е. общих ионов кислорода, и удерживаются в решетке ионами других элементов. Эти силикаты обладают большой твердостью и довольно высокой плотностью. Самым распространенным минералом этой группы является оливин (Mg,Fe)₂SiO₄. Существует изоморфный ряд от минерала форстерита (Mg₂SiО₄) до минерала фаялита (Fe₂SiО₄), однако чаще встречается промежуточный минерал оливин. Он характерен для ультраосновных и основных изверженных пород.

К более редким островным силикатам относятся топаз (Al₂SiО₄(F,ОH)₂) и циркон (ZrSiО₄). Последний минерал отличается крайне высокой устойчивостью к выветриванию, в результате чего в почти неизменном виде сохраняется в течение миллиардов лет; кроме того, часть циркония в нём изоморфно замещена торием и ураном, что позволяет проводить датировку цирконов изотопными методами.

В метаморфических преимущественно и реже в изверженных породах встречаются гранаты. В этой группе минералов катионная часть компенсирует совокупный заряд трёх кремнекислородных тетраэдров (но не соединённых вершинами). Общая формула граната Meⁿ₃Meⁿⁱ₂(SiО₄)₃.

Известно несколько разновидностей гранатов, из которых самым распространенным является альмандин Fe₃Al₂[SiO₄]₃ темно-красного или буроватого цвета; реже встречается розовато-красный пироп Mg₃Al₂[SiO₄]₃ и оранжевый, коричневый спессартин Mn₃Al₂(SiО₄)₃.

Наиболее редкими являются зеленые разновидности граната:

гроссуляр Ca₃Al₂[SiO₄]_3;

андрадит Ca₃Fe₂(SiО₄)₃(зеленовато-жёлтый),

уваровит Ca₃Cr₂(SiО₄)₃ (изумрудно-зелёный).

Близки по строению к островным силикатам и минералы, состоящие полностью или частично из сдвоенных кремнекислородных тетраэдров. Иногда их выделяют в отдельный класс, иногда же рассматривают как подкласс островных силикатов.

Наиболее распространена в этом подклассе группа эпидота, важного компонента метаморфических пород; базовая формула эпидотов Ca₂Al₃(SiО₄)(Si₂О₇)О(ОH), а отдельные минералы выделяются при изоморфном замещении алюминия железом, магнием или марганцем.

Кольцевые силикаты. Силикаты, структура которых образована из шести (значительно реже трёх или четырёх) кремнекислородных тетраэдров, соединенных в кольцо, называются кольцевыми (рис. 42). Представителем силикатов с кольцом из шести тетраэдров [Si₆O₁₈] является берилл Be₃Al₂[Si₆O₁₈], полупрозрачный и прозрачный минерал, образующий шестигранные призматические кристаллы. Из него добывается металл бериллий.

Зеленая разновидность берилла называется изумруд.

К этой же группе относится сложный бороалюмосиликат турмалин NaFe₃Al₆(ОH)₄(BО₃)₃Si₆О₁₈. Прозрачные разновидности турмалина используются как драгоценные камни. Некоторые разновидности турмалина применяются в радиотехнике.

Рис. 42. Структурное расположение кремнекислородных тетраэдров

в кольцевом силикате

Цепочечные силикаты. У минералов этой группы кремнекислородные тетраэдры соединены в бесконечные цепочки, в формуле обозначаемые как Si₂О₆⁴" (рис. 43).

Рис. 43. Структурное расположение кремнекислородных тетраэдров

в цепочечных (а) и ленточных (б) силикатах

В группу этих силикатов входят железомагнезиальные силикаты семейства пироксенов, среди которых различают моноклинные (кальцийсодержащие) и ромбические (бескальциевые).

Кальцийсодержащие пироксены образуют изоморфный ряд от геденбергита (CaFeSi₂О₆) до диопсида ( CaMgSi₂О₆). Один из самых распространённых промежуточных членов этого ряда – алюмосодержащий пироксен – авгит (Ca, Na) (Mg, Fe, Al) [(Si, Al)₂O₆], являющийся основным компонентом таких магматических пород, как базальт и габбро (рис. 44 а, б). В этом минерале осуществляется как изоморфное замещение магния на железо и алюминий в катионной группе, так и замещение кремния на алюминий в тетраэдрах. Авгит имеет кристаллы зеленовато-черного цвета с восьмиугольным сечением и блестящими гранями.

Бескальциевые пироксены образуют изоморфный ряд от ферросилита Mg₂[Si₂O₆]₆ до энстатита Mg₂[Si₂O₆]₆. В этом изоморфном ряду выделяется следующие индивидуальные минералы: энстатит (содержание Fe от суммы магния и железа 0–12 %), бронзит (Fe 12–30 %), гиперстен ( Fe 30–50 %), феррогиперстен (Fe 50–70 %), эулит (Fe 70–88 %) и ферросилит (Fe 88–100 %). Ферросилит встречается в природе редко, остальные же минералы этого ряда распространены широко, входя в состав основных и ультраосновных пород.

а б

Рис. 44. Авгит (а), кристаллы авгита (б)

Пироксены образуются в качестве первичных минералов из расплавов основного состава, весьма распространены в породах габбровой группы и в базальтах, реже встречаются в метаморфических породах, скарнах и в близких им типах пород. Их доля в составе земной коры достигает 6–8 %.

Ленточные силикаты. В ленточных силикатах бесконечные цепочки тетраэдров соединены попарно, что отражается в формуле как блок Si₄On⁶~ (рис. 43 б). В некоторых пособиях они объединяются в один класс с цепочечными силикатами.

Наиболее распространенными представителями этих силикатов являются амфиболы, которые входят в состав магматических и метаморфических горных пород. Амфиболы по цвету, облику кристаллов, твердости и плотности близки к пироксенам и визуально трудно от них отличимые. Однако существуют различия в характере блеска, форме кристаллов и спайности. В отличие от пироксенов у большинства амфиболов шелковистый блеск, вытянутые столбчатые, часто игольчатые кристаллы шестиугольного сечения, более совершенная спайность, плоскости которой пересекаются под углом 124°(56°), тогда как у пироксенов этот угол близок к прямому (87^о). Их химический состав непостоянен и сложен. Большинство амфиболов относится к группе роговой обманки. К ней относится ряд важнейших породообразующих минералов, имеющих переменный химический состав.

Роговая обманка – твердый раствор, в кристаллической структуре которого в различных пропорциях могут находиться атомы разных металлов: магния, железа, алюминия, марганца, титана; атомы кальция, натрия, калия; кремний может замещаться алюминием.
Состав роговой обманки может быть выражен формулой Ca₂Na(Mg, Fe)₄^.(Al, Fe)^.[(Si, Al)₄O₁₁]₂[OH]_2.. Роговая обманка имеет светло-темно-зеленый и буровато-черный цвет. От авгита отличается волокнистостью и шелковистым блеском вытянутых столбчатых кристаллов. Кроме собственно роговой обманки, у амфиболов выделяется изоморфный ряд тремолита (Ca₂Mg₅(Si₄O₁₁)₂(OH)₂) – актинолита (Ca₂Fe₅(Si₄O₁₁)₂(OH)₂) и группа щелочных амфиболов (с повы-шенным содержанием натрия). Нетрудно заметить, что формулы актинолита и тремолита являются частными случаями формулы роговой обманки, поэтому этот изоморфный ряд многие исследователи тоже включают в группу роговой обманки.

Актинолит – лучистый амфибол светло-зеленого цвета встречается в горных породах метаморфического происхождения. Для него типична игольчатая форма кристаллов (рис. 45 а).

В зернистых известняках и доломите встречается тремолит (грамматит): длинные, линейковидные и лучистые агрегаты от белого до серого цвета (рис. 45 б).

а б

Рис. 45. Актинолит (а), тремолит (б)

Слоистые силикаты. У слоистых силикатов кремнекислородные тетраэдры образуют бесконечные слои. Это определяет макроскопический облик минералов: они обычно имеют пластинчатое или чешуйчатое строение. Для минералов этой группы характерна весьма совершенная спайность в одном направлении и небольшая твердость.

Характерной особенностью слоистых силикатов является сочетание слоев, составленных кремнекислородными тетраэдрами с бесконечными же слоями, состоящими из октаэдров, в центре которых находится алюминий, магний или железо, а в вершинах – гидроксильные группы (рис. 46).

Рис. 46. Схематическое изображение алюминиевого октаэдра

Простейшая для слоистых силикатов структура отмечается для каолинита Al₄(OH)₈(Si₄О₁₀) и его магнезиального аналога серпентина (змеевика) Mg₆(OH)₈(Si₄O₁₀) (рис. 47 а, б).

а б

Рис. 47. Схематическое строение кристаллической решётки слоистых силикатов структуры 1:1 (проекция перпендикулярна бесконечному слою):

а – каолинит, б – серпентин

На один тетраэдрический слой приходится один октаэдрический; в этом случае говорят о структуре 1:1. В случае каолинита и серпентина заряд тетраэдров полностью компенсируется зарядом октаэдров.

Изоморфного ряда серпентин и каолинит не образуют. Однако у серпентина отмечается изоморфное замещение магния железом. Серпентин образует различные формы: массивная (лизардит), листоватая (антигорит) и волокнистая (хризотил, серпентин-асбест). Кроме того, встречается серпентин с высоким содержанием никеля (гарниерит). Горная порода, состоящая из минерала серпентина Mg₃(OH)₄[(Si₂O₅)] называется серпентинитом или змеевиком – по зеленой пятнистой окраске. Волокнистая разновидность серпенти-на – асбест. Серпентинит возникает в результате метаморфического изменения магматических, в основном оливиновых пород. Асбест используют для изготовления огнеупорных тканей. Каолинит Al₂(OH)₄[(Si₂O₅)] формируется при химическом выветривании алюмосиликатов магматических пород на поверхности Земли. Он входит в состав многих глин. Землистые рыхлые массы каолинита называются каолином. Употребляется в строительном деле, керамическом производстве, бумажной промышленности и как огнеупорный материал.

У слоистых силикатов, содержащих в октаэдрических позициях двухвалентные катионы (Mg²⁺, Fe²⁺), все октаэдрические позиции заполнены, а у содержащих трёхвалентные катионы (Al¹⁺, Fe¹⁺) – только две из трёх, а каждый третий октаэдр пустой. Поэтому минералы с железисто-магнезиальным октаэдрическим слоем называют триоктаэдрическими (три из трёх октаэдров заполнены), а с алюминиевым – диоктаэдрическими (два из трёх октаэдров заполнены).

Более сложное строение имеют минералы со структурой 2:1. Такая структура характерна для пирофиллита (Al₂(OH)₂(Si₄O₁₀) и талька (Mg₃(OH)₂(Si₄O1₁₀). Схематически она представлена на рис. 48 а, б.

а б

Рис. 48. Схематическое строение кристаллической решётки слоистых силикатов структуры 2:1 (проекция перпендикулярна бесконечному слою):

а – пирофиллит, б – тальк

Такое же строение имеют слюды: мусковит KAl₂[AlSi₃O₁₀] (OH)₂и биотит K(Mg, Fe)₃[Si₃AlO₁₀] (OH, P)₂. Слюды отличаются от пирофиллита и талька тем, что в их тетраэдрах часть четырёхвалентного кремния замещена на трёхвалентный алюминий. В результате на слое образуется отрицательный заряд, который компенсируется калием, закреплённым между слоями слюды. Поскольку калий имеет высокую поляризующую способность, слои слюды скреплены достаточно прочно.

Тальк – магнезиальный листовой силикат (рис. 49). Плотная разновидность талька называется жировиком, а горная порода, состоящая из талька, – горшечным камнем или талькитом. Образуется этот минерал в верхних частях земной коры в результате действия воды и углекислоты на ультраосновные и основные породы, богатые магнием (перидотиты, амфиболиты и др.). Тальк применяется в бумажной, резиновой, парфюмерной, фармацевтической, кожевенной и фарфоровой промышленности.

Рис. 49. Тальк

Слюды – листовые алюмосиликаты, входящие в состав многих магматических и метаморфических пород. Общее количество слюд в породах земной коры ≈ 4. Мусковит и биотит относятся к важнейшим породообразующим минералам. Мусковит KAl₂[AlSi₃O₁₀] (OH)₂– бесцветная или слабо окрашенная желтоватая, зеленоватая прозрачная калиевая слюда. Применяется как изоляционный материал, а его порошок (скрап) служит для изготовления огнестойких строительных материалов, бумаг, красок, автомобильных шин.

Биотит K(Mg, Fe)₃[Si₃AlO₁₀] (OH, P)₂– магнезиально-железистая слюда зеленовато или коричнево-черного цвета.

Бурая магнезиальная слюда, похожая на биотит, но не ломкая, называется флогопитом. Она широко используется в электротехнике.

Также к слоистым силикатам со структурой 2:1 относятся минералы группы гидрослюд (сходны со слюдами, но калий замещён на ион Н₃О⁺), вермикулитов (Mg⁺², Fe⁺², Fe⁺³)₃ [(AlSi)₄O₁₀]·(OH)₂·4H₂O (рис. 49) и смектитов ((Mg₃,Al₂)(Si₄O₁₀)(OH)₂^.nH₂O). Отличие минералов этих групп от слюд заключается в том, что у них кремний в меньшей степени замещён на алюминий в тетраэдрических позициях, и заряд на слое также меньше: уменьшение заряда на слое идёт в ряду слюды-гидрослюды-вермикулиты-смектиты. Уже гидрослюды не способны удерживать калий между слоями и гораздо менее прочны, чем слюды. У вермикулитов связь между слоями ещё более ослабевает, и межплоскостное расстояние равно не 1,0 нм, как у слюд и гидрослюд, а 1,4 нм. При нагревании вермикулиты сжимаются до 1,0 нм. В смектитах связь между слоями ещё слабее: при нагревании они сжимаются с 1,4 до 1,0 нм, а при насыщении водой или внедрении органических молекул межплоскостное расстояние увеличивается до 1,8 нм.

Рис.49. Вермикулит

Каждая из перечисленных групп включает множество индивидуальных минералов благодаря значительному изоморфному замещению в октаэдрических позициях. Например, в группе смектитов выделяется монтмориллонит (содержащий преимущественно алюминий и магний), бейделлит (содержащий преимущественно алюминий), нонтронит (содержащий Fe³⁺) и др.

Распространенной группой минералов экзогенного и метаморфического происхождения являются хлориты (рис. 50). Они имеют структуру 2:2, то есть в них присутствует дополнительный слой октаэдров.

Рис. 50. Хлорит

Хлориты – водные алюмосиликаты магния и железа. Название этим минералам дано по своеобразному зеленому цвету ("хлорос" – зеленый). Минералы данной группы представляют собой изоморфный ряд соединений состава Mg₅(OH)₈[Si₄O₁₀] и Mg₄Al₂(OH)₈[Al₂Si₂O₁₀], в которых Мg²⁺ и Al³⁺ могут замещаться соответотвенно Fe²⁺ и Fe³⁺. Благодаря сильно развитому изоморфному замещению в тетраэдрах и октаэдрах эта группа крайне разнообразна по химическому составу: в ней выделяется около двух десятков индивидуальных минералов. Хлориты развиты в основном в метаморфических породах, в которых они формируются за счет магнезиально-железистых силикатов. Некоторые из хлоритов содержат до 36 % железа и используются как железные руды (шамозит).

Глауконит K(Fe³⁺, Al, Fe²⁺, Mg)_2-3(OH)₂[AlSi₃O₁₀]_n H₂O относится к группе гидрослюд. Химический состав глауконита очень изменчивый. Он образуется в неглубоких морских бассейнах и широко распространен в песках, глинах, опоках, известняках и других осадочных породах, где встречается в виде скрытокристаллических зернышек округлой формы. Используется как калийное удобрение в сельском хозяйстве и для смягчения жесткости воды.

К слоистым силикатам относят обычно и аморфные минералы аллофон и имоголит, имеющие условную формулу mА₁₂О₃nSiO₂^.pH₂О и непостоянный состав. Аллофан имеет форму крохотных (размером около 5 нм) шариков, а имоголит – волокон длиной до 100 нм. Строго говоря, эти минералы должны выделяться в отдельный класс, поскольку не имеют кристаллической структуры, как слоистые силикаты, однако близки к ним по химическому составу и некоторым структурным особенностям. Аллофан полностью аморфен, а имоголит имеет зачатки структуры, напомина-ющей структуру каолинита. Впервые они были обнаружены как продукт изменения вулканических пеплов. Слоистые силикаты практически всегда присутствуют в значительных количествах в почвах и во многом определяют их химические свойства.

Каркасные силикаты.Минералы этого подкласса являются самыми распространёнными, составляя 65 % от массы земной коры. В их кристаллической решетке кремнекислородные тетраэдры соединены в единый каркас. Структурная ячейка каркасных силикатов имеет формулу Si₄О₈. Эта формула соответствует и кварцу; именно поэтому его иногда причисляют к каркасным силикатам. Заряд такой элементарной ячейки равен нулю, однако во всех каркасных силикатах часть кремния замещена на алюминий, благодаря чему образуется заряд, компенсируемый другими катионами. Главными представителями этой группы являются полевые шпаты. Для них характерны довольно высокая твердость (5–6), светлая окраска и плотность 2,5–2,7 г/см³. Полевые шпаты подразделяют на группу калъциево-натриевых полевых шпатов, или плагиоклазов, и на группу калий-натриевых, или просто калиевых КПШ – (щелочные полевые шпаты).

Плагиоклазы представляют из себя изоморфный ряд от чисто натриевой разности – альбита Na[AlS₃O₈] до чисто кальциевой анортита Ca[Al₂Si₂O₈]. В изоморфном ряду выделяется шесть минералов по относительному содержанию альбитовой и анортитовой составляющих. Минерал, содержащий от 0 до 10 % анортита, называется альбит, от 10 до 30 % – олигоклаз, от 30 до 50 % – андезин, от 50 до 70 % – лабрадор, от 70 до 90 % – битовнит, а от 90 до 100 % – анортит. Так как натриевые разности содержат кремния больше, чем кальциевые то, по аналогии с горными породами, альбит и олигоклаз называют кислыми плагиоклазами, андезин и лабрадор – средними, а битовнит и анортит – основными. По внешнему виду все разновидности плагиоклазов очень сходны друг с другом за исключением лабрадора, для которого характерна иризация (синие и зеленые переливы на плоскостях спайности). От калиевых полевых шпатов плагиоклазы отличаются белой, голубоватой или зеленовато-серой окраской, тонкой параллельной штриховкой на плоскостях спайности; последние образуют угол 67° (отсюда название: греч. "плагиоклаз" – косоколющийся).

Калиевые полевые шпаты имеют более постоянный химический состав. В них возможно только некоторое замещение калия на натрий. Калиевые полевые шпаты, имеющие формулу K(AlSi₃О₈), в зависимости от незначительных колебаний в строении кристаллической решетки, называются микроклин или ортоклаз. Эти минералы имеют желтовато-розовую и мясо-красную окраску. Ортоклаз образует прямоугольные сколы по спайности в двух направлениях. С этим свойством связано и название минерала – от греческого "ортоклаз" – прямоколющийся. Калиевый полевой шпат, имеющий формулу (Na,K)(AlSi₃О₈) называется анортоклазом.

Помимо полевых шпатов к подклассу каркасных силикатов относят группу фелъдшпатоидов (т. е. похожих на полевые шпаты). Фельдшпатоиды по химическому составу сходны с полевыми шпатами, но беднее их кремнекислотой. Они как бы замещают полевые шпаты в некоторых магматических породах, бедных кремнекислотой, но богатых щелочами, и поэтому играют существенную роль в составе щелочных пород. Альбиту (натриевому полевому шпату) соответствует фельдшпатоид нефелин KNa₃[AlSiO₄] по характерному жирному блеску называемый также элеолитом (масляным камнем). Он входит в состав бескварцевых щелочных магматических пород – нефелиновых сиенитов – и применяется в стекольной, керамической и химической промышленностях, а также для производства алюминия.

Преимущественно калиевый фельдшпатоид называется лейцитом[AlSi₂O₆] или К₂O^.Al₂O₃^.4SiO₂. Название происходит от греческого слова "лейкос" – светлый. Лейцит - породообразующий минерал в некоторых богатых щелочами и относительно бедных кремнеземом эффузивных породах (лейцитовых базальтах, фонолитах, трахитах и др.). Каркасные силикаты используют преимущественно как строительные материалы, сырьё для изготовления эмалей и керамики; некоторые полевые шпаты используются как поделочные и декоративные камни. На рис. 51 представлены наиболее распространенные каркасные силикаты.

а б

в г

Рис. 51. Альбит (а), лабрадор (б), ортоклаз (в), нефелин (г)

Задание 2. Определение главных породообразующих и рудных минералов.

Существует много специальных методов определения минералов, применяемых в минералогии: кристаллографический, рентгенометрический, химический, микроскопический и др. В данном курсе для диагностики минералов используется макроскопический метод. Этот метод, обычно применяемый и в полевых условиях, основан на изучении внешних физических свойств минералов, видимых невооруженным глазом, а также форм их нахождения в природе.

При макроскопическом определении минералов необходимо учитывать весь комплекс их физических и химических свойств. Следует также иметь в виду, что свойства наиболее отчетливо фиксируются в крупном кристалле или зерне минерала. В мелких вкрапленниках и в мелкозернистых агрегатах точное определение ряда свойств затруднено или вообще невозможно.
Таблица 4Простейшая схема макроскопического определения главных породо- и рудообразующих минералов

Твердость

Цвет

Цвет черты

Блеск

Спайность

Минерал и его формула

Дополнительные признаки

Очень мягкие 1,0

Серый, темно-серый

Серый

Полуметалли-ческий

Весьма совершенная по одному направлению

Графит С

Чешуйчатые агрегаты, плотные массы, жирные на ощупь

Бледно-зеленый

Белый

Стеклянный

То же

Тальк Mg₃(Si₄O₁₀)(OH)₂

То же

Белый

Матовый

То же, визуально не различима

Каолинит Al₂(Si₂O₅)(OH)₄

Землистые, порошковатые массы, легкие, впитывают влагу

Мягкие 1,5-2,5 Мягкие 1,5-2,5

Желтый

Светло-желтый

Жирный, алмазный

Несовершенная

Сера S

Канифолеподобные массы, гнезда, прожилки, друзы. Плавится и загорается в пламени спички

Бесцветный, белый

Белый

Стеклянный

Весьма совершенная по одному направлению

Гипс CaSO₄^.2H₂O

Таблитчатые индивиды, двойники, параллельно-волок-нистые агрегаты

Белый иногда

Белый

То же

Совершенная по трем направлениям

Галит NaCl

Зернистые массы, кубические кристаллы, вкус соленый

Красный

Белый

Стеклянный

То же

Сильвин KCl

Горько-соленый вкус

Бесцветный

Белый

Стеклянный

Весьма совершенная по одному направлению

Мусковит КAl₂(AlSi₃O₁₀)(OH,F)₂

Листоватые агрегаты, гибкие упругие листочки

Черный, бурый

Белый

Стеклянный

То же

Биотит K(Mg,Fe)₃(AlSi₃O₁₀)(OH,F)₂

То же

Зеленый

Белый

Стеклянный

То же

Хлорит Mg₆Al(AlSi₃O₁₀)(OH)₄

Листочки гибкие и неупругие

Зеленый

Белый

Матовый

Визуально не различима

Глауконит К(Мg,Al,Fe)(AlSi₃O₁₀)

Округлые зерна в осадочных породах

Желтовато-зеленый

Белый

Стеклянный

То же

Серпентин Mg₃(Si₂O₅)(OH)₄

Плотные массы, па-раллельно-волнис-тая разновидность – асбест

Серый

Металлический

Совершенная по трем направлениям

Галенит PbS

Зернистые агрегаты, кубические кристаллы, высокая плотность

Красный

То же

Несовершенная

Медь Cu

Дендриты, высокая плотность, ковкость, окисление

Средней твердости 3-5,5

Желтый, коричн., черный

Коричневый

Алмазный

Совершенная по шести направлениям

Сфалерит ZnS

Зернистые агрегаты, реакция с HCl

Латунно-желтый

Зелено-черный

Металлический

Несовершенная

Халькопирит CuFeS₂

Сплошные выделения, побежалость, окисление

Бесцветный, белый, желтый, розовый

Белый

Стеклянный

Совершенная по трем направлениям

Кальцит Са(СО₃)

Зернистые агрегаты, ромбоэдры, бурно реагируют с HCl в образце

То же

Белый

То же

Доломит Са, Mg(CO₃)₂

Реагирует с HCl в порошке

Белый, серо ватый, голу боватый, желтоватый

Белый

То же

Визуально плохо различима

Ангидрит CaSO₄

Зернистые агрегаты, переходит в гипс

То же

Белый

То же

Несовершенная

Опал SiO₂^.nH₂O

Натечные агрегаты с раковистым изломом

Зеленый, голубоватый, бесцветный

Белый

То же

Несовершенная

Апатит Са₅(РО₄)₃(F,Cl)

Зернистые массы, призматические кристаллы, гексагон в поперечном сечении

Твердые 5,5-7 Твердые 5,5-7

Светло-желтый

Черный

Металлический

Несовершенная

Пирит FeS₂

Кристаллы кубической и пентагондодекаэдрической формы, штриховка

Черный

Полуметаллический

Несовершенная

Магнетит FeFe₂O₄

Сильномагнитен, кристаллы октаэдрической формы или зернистые массы

Черный (у кристаллов) красный (у сплошных масс)

Красный

Полуметаллический

Несовершенная

Гематит Fe₂O₃

Таблитчатые кристаллы, натечные агрегаты, землистые массы

Бесцветный розовый, красный

Белый

Стеклянный

Совершенная по двум направлениям

Микроклин КAlSi₃O₈

Крупнозернистые агрегаты, пертитовые вростки

Белый

То же

Плагиоклаз алюмосиликат Са и Na

Двойниковая штриховка, иризация

Серый, зе-леный, красный

То же

Жирный

Несовершенная

Нефелин Na₃K(AlSiO₄)₄

Ассоциация с апатитом, эвдиалитом

Темно-зеленый, черный

То же

Стеклянный

Средняя по двум направлениям под углом 90^о

Авгит (Ca,Mg)(Al,Ti)Si₂O₆

Зернистые агрегаты, короткостолбчатые

То же

Эгирин NaFeSi₂O₆

Игольчатые ин

2015-11-11

1066

Обсуждений (0)

0.00 из 5.00 0 оценок

⇐ Предыдущая 4 5 6 7 8910 11 12 13 Следующая ⇒

Обсуждение в статье: Вольфраматы и молибдаты

Обсуждений еще не было, будьте первым... ↓↓↓