Лекция 14 простые оксиды и их главные представители

Известно около 150 минералов, представляющих собой окислы и гидроокислы металлов, реже – полуметаллов и маталлоидов. Они составляют примерно 5% от общего веса литосферы. Широкое распространение окислов связано с тем, что содержание кислорода в земной коре составляет более, чем 49%, ее веса или 91% ее объема.

Оксиды подразделяются на простые и сложные оксиды. К простым оксидам относятся минералы типа:

– хO₂ или хО, например CaO – известь;

– х₂О₃ – гематит – Fe₂O₃, корунд – Al₂O₃;

– хО2 – пиролюзит – MnO₂ рутил – TiO₂;

– хО3 – молибдит – MoO₃, уранинит – UO₃.

Сложные сульфиды – сульфиды в составе которых учавствуют катионы различных металлов: шпинель MgAl₂O₄, ильменит FeTiO₃, хризоберилл BeAl₂O₄, магнетит FeFe₂O₄ и др.

Окислы наиболее богаты кислородом, чем минералы других классов. Основная масса сосредоточена в верхних частях земной коры, где минералообразование происходило в условиях повышенного парциального давления кислорода. Особенно охотно идет образование окислов и гидроокислов в самой верхней части земной коры на границе ее с атмосферой, содержащей в изобилии свободный кислород. Глубина проникновения свободного кислорода в земную кору в основном контролируется уровнем грунтовых вод, а будучи растворенным в грунтовых водах и ниже этого уровня.

Куприт Cu₂О. Сингония кубическая. Кристаллы обычно мелки. Изредка наблюдаются игольчатые или волосистые индивиды. Чаще встречается в сплошных зернистых, иногда в землистых (в смеси с посторонними примесями) агрегатах. Цвет куприта красный до свинцово-серого (в тонкозернистых или скрытокристаллических агрегатах.) Черта коричнево-красная или буровато-красная (при растирании вторым бисквитом желтеет). Блеск кристаллов в изломе алмазный. В тонких осколках куприт полупрозрачен. Твердость 3,5-4. Хрупкий. Спайность несовершенная. Уд. вес 5,85-6,15.

Происхождение. Куприт образуется почти исключительно при экзогенных процессах окисления халькозиновых, реже борнитовых руд, распространенных в медных месторождениях в зоне вторичного сульфидного обогащения (ниже уровня грунтовых вод).

Практическое значение. Является одной из самых лучших медных руд.

Корунд А1₂О₃.

Разновидности: лейкосапфир – бесцветный; сапфир – синий; рубин – красный; восточный топаз – желтый, восточный аметист – фиолетовый, восточный изумруд – зеленый, звездчатый корунд.

Сингония тригональная. Обычно наблюдаются довольно хорошо образованные боченковидные, столбчатые, пирамидальные и пластинчатые кристаллы, достигающие иногда больших размеров (до дециметра в поперечнике). Цвет корунда обычно синевато- или желтовато-серый (для мутных полупрозрачных разностей). Встречаются прозрачные кристаллы различной окраски. Блеск стеклянный. Твердость 9. Спайность практически отсутствует.

Происхождение. Иногда встречается в богатых глиноземом и бедных кремнеземом глубинных магматических породах – корундовых сиенитах и анортозитах в ассоциации с полевыми шпатами, изредка в других породах (андезитах, базальтах и др.). Известны также корундсодержащие сиенитовые пегматиты, имеющие промышленное значение. Контактово-метасоматические месторождения корунда образуются в кристаллических известняках по соседству с изверженными породами. Здесь он часто бывает представлен драгоценными разновидностями (рубином, сапфиром и др.). В ряде случаев месторождения его возникают в связи с резким воздействием пневматолитических агентов на глиноземистые осадочные и изверженные породы. Корунд в этих случаях ассоциирует с такими минералами, как андалузит, силлиманит, а также рутил, диаспор и др. Являясь химически очень устойчивым минералом, он часто устанавливается в россыпях.

Практическое значение. Корунд, обладающий высокой твердостью, главное применение находит в качестве абразивного материала. С этой целью из него изготовляются точильные корундовые круги, диски, наждачные бумаги и порошки, используемые при шлифовании и полировке различных изделий (главным образом в металлообрабатывающей промышленности). Прозрачные окрашенные разности употребляются в качестве драгоценных камней в ювелирном деле.

Гематит α-Fe₂O₃. В природе известны две полиморфные модификации окиси железа: α-Fe₂O₃ – тригональная, устойчивая и γ-F₂O₃ – кубическая, неустойчивая. Сингония тригональная. Часто встречается в сплошных плотных скрытокристаллических массах, листоватых или чешуйчатых агрегатах. Цвет кристаллических разностей гематита железно-черный до стально-серого. В тончайших пластинках он просвечивает густокрасным цветом. Землистые, распыленные разности обладают яркокрасным цветом. Черта вишнево-красная. Блеск полуметаллический. Иногда наблюдается синеватая побежалость. Полупрозрачен только в очень тонких пластинках. Твердость 5,5-6. Хрупок. Спайность отсутствует. Уд. вес 5,0-5,3.

Происхождение. Гематит образуется в окислительных условиях в самых различных генетических типах месторождений и горных пород. Температуры образования могут колебаться в широких пределах, но при высоких температурах он не устойчив.

1. Как составная часть в очень незначительных количествах он иногда присутствует в изверженных породах, преимущественно кислых (в гранитах, сиенитах, андезитах и др.). Сравнительно редко встречается также в пегматитах как минерал, образовавшийся в гидротермальную фазу процесса.

2. В некоторых гидротермальных месторождениях он встречается в значительных массах в ассоциации с кварцем, баритом, иногда магнетитом, сидеритом, хлоритом и другими минералами. Явления позднейшего восстановления его до магнетита наблюдаются довольно часто. Однако в других местах устанавливается обратный процесс – превращение магнетита в гематит (процесс мартитизации).

3. Обычно в небольших количествах встречается в виде кристаллов и налетов на стенках кратеров вулканов и в трещинах лав.

4. В коре выветривания, в условиях сухого жаркого климата, гематит и гидрогематит возникают в результате дегидратации первоначально образующихся гидроокислов железа.

5. При процессах регионального метаморфизма, в условиях повышенной температуры и повышенного давления, гематит нередко в весьма больших массах возникает за счет осадочных месторождений бурых железняков путем их дегидратации. Таковы, в частности, оолитовые красные железняки, сланцы с железной слюдкой и железистые кварциты, состоящие из прослойков кварцита, перемежающихся с прослойками тонкочешуйчатого плотного гематита.

Практическое значение. Гематитовые руды принадлежат к числу важнейших железных руд, из которых выплавляются чугун и сталь. Чистые разности порошковатого гематита употребляются в качестве красок и для изготовления красных карандашей.

Касситерит SnO₂. Сингония тетрагональная. В виде хорошо образованных и сравнительно часто наблюдаемых кристаллов касситерит встречается в пустотах. Кристаллы обычно мелкие, но изредка достигают крупных размеров – до 10 см Сплошные зернистые массы встречаются редко. Обычно наблюдается в виде вкраплений кристалликов или неправильной формы зерен. В пустотах гидротермальных жил он иногда обнаруживается в виде друз хорошо образованных кристаллов. Примесями Fe, Nb, Та и Мn касситерит обычно окрашен в темно-бурые оттенки до смоляно-черного цвета, причем в тонких шлифах часто наблюдается кристаллически-зональное строение отдельных кристаллов и зерен, обусловленное чередованием зон с различной степенью интенсивности окраски. Совершенно бесцветные разности очень редки. Черта у темных разностей обычно слабо окрашенная в буроватые оттенки. Блеск алмазный, в изломе – смоляной, слегка жирный. Грани кристаллов иногда матовые. Непрозрачные черные разности обладают даже полуметаллическим блеском. Твердость 6-7. Хрупок. Спайность несовершенная иногда ясная. Излом часто раковистый. Уд. вес 6,8-7,0.

Происхождение. Месторождения касситерита генетически связаны с кислыми изверженными породами, преимущественно гранитами. В самих гранитах касситерит устанавливается очень редко, и то главным образом в грейзенизированных участках, т. е. превращенных под влиянием пневматолитовых агентов в слюдисто-полевошпато-кварцевую породу с топазом, флюоритом, лепидолитом (литиевой слюдой), турмалином и другими минералами. Очень неравномерно распространенные скопления касситерит образует в пегматитовых жилах, связанных с оловоносными интрузиями. В парагенезисе с ним присутствуют: кварц, слюды, альбит, турмалин, иногда колумбит, берилл, сподумен и т. д. Жильные гидротермальные месторождения касситерита являются гораздо более важными в промышленном отношении. Из них главное значение имеют типы жил: 1) кварцево-касситеритовые и 2) сульфидно-касситеритовые. В первом типе, кроме преобладающего кварца и касситерита, обычно присутствуют: турмалин, белая слюда, полевые шпаты, вольфрамит, в небольших количествах арсенопирит, пирит, иногда флюорит, топаз, берилл и другие минералы.

Практическое значение. Касситеритовые руды представляют собой единственный вид сырья, из которого в промышленных масштабах добывается олово. Последнее имеет следующие применения: 1) для производства белой жести; 2) для легкоплавких, трудноокисляемых сплавов с медью (бронзы), цинком, медью и свинцом (латуни), припоя (со свинцом) и др.; 3) для лужения медной посуды; 4) для изготовления оловянной фольги; 5) в керамика (для красок, эмали) и для других целей.