24) Типы структур сульфидов.

Островные, координационные, ленточные, слоистые.

Координационные структуры: На примере галенита- PbS (его структ. аналогична структуре NaCl).кч=6, крист. решетка гранецентрированная, в вершинах куба- S, на середине каждой грани-Pb. Свинец и сера взаимно окружают друг друга без образования каких-либо группировок.

Халькозин,пентландит,халькопирит,борнит.

Островные: аналогично структуре галенита, но в 2 вершинах кубич решетки- сдвоенные атомы серы, с ковалентной связью, обр. анионы ( )2- , заряд которых компенсируется за счет связями с атомами Ме. В двух других- атомы Fe.

Группа блеклых руд (тенантит-тетраэдрит).Пирит, кобальтин, марказит, арсенопирит, скутеррудит.

Ленточные: Типичны для стибнита и висмутина. Ленты состоят, например, из (Sb2S3) и ориентированы паралелльно друг другу, а между лентами слабые вандерваальсовые связи.

Слоистые: примером слоистых структур явл.структура молибденита: она состоит из трехслойных пакетов, где каждый средний слой- молибденовый, а два внешни- из серы.Общий заряд пакета -0. Между пакетами остаточные связи( вандаальсовые), внутри пакета- ионные.

25) Зависимость свойств сульфидов от их структурных особенностей

Облик кристаллов сульфидов зависит от структуры минерала. Сульфиды с координационной структурами, кубической сингонии (сфалерит, галенит) образуют кристаллы в виде тетраэдров, кубов, октаэдров. Они могут кристаллизоваться в других сингониях, но их кристаллы всё равно имеют изометричный облик и псевдокубическую внешнюю симметрию. Таковы и кристаллы пирита и халькопирита.

Ярко проявлена связь морфологии и структуры у цепочечных и слоистых сульфидов: кристаллы стибнита и молибденита. У первых – длиннопризматический облик (кристаллы удлиненны вдоль лент). У молибденита слоистая с шестичленными кольцевыми группировками атомов внутри слоев, как следствие – кристаллы имеют вид гексагональных пластинок. Сульфиды металлоподобны, что обусловлено смешанным, частично металлическим характером химических связей.

26) Группа кварца (общая характеристика, условия образования)

Главный минерал группы – кварц SiO2 (низкотемпературный альфа-кварц). Группа объединяет различные полиморфные модификации: кварц альфа и бета, тридимит (гексагональный), кристобалит (кубический), коэсит(моноклинный), стишовит (тетрагональный).

Связи между кислородом и кремнием смешанные ионно-ковалентные, тетраэдры соединены между собой вершинами (бесконечный трехмерный каркас). Разворот тетраэдров в пространстве друг относительно друга может быть разным, это обуславливает существенное разнообразие полиморфных модификаций SiO2.

Стишовит имеет принципиально другую структуру. Si окружен 6 атомами кислорода, имеет повышенную плотность, образуется при огромном давлении

(больше 6 гПа)-ударный метаморфизм.

АЛЬФА-КВАРЦ – 12 % земной коры (2ой минерал после полевых шпатов), имеет каркасную структуру, форма кристаллов – гексагональная призма, триклинная сингония. Энантиморфизм – существование правого и левого кварца.

Большая доля ковалентных связей и каркасное строение обеспечивают кварцу большую твердость(7) и отсутствие спайности. «Пористость» строения каркаса обеспечивает низкую плотность, прозрачность, невысокий показатель преломления, стеклянный блеск. Кварц – пьезоэлектрик(возникновение электрического заряда при механическом воздействии)-но не все! Имеется грубая горизонтальная штриховка на гранях призмы. Отмечается двойникование (установлено 6 видов). Наиболее распространенные: японские, бразильские, дофинейские. Кварц встречается в одиночных кристаллах и их сростках, зерновых массах, в виде галек и песчинок.

Особая разновидность кварца – халцедон – тонковолокнистый, скрытокристаллические агрегаты слоисто – концентрические, полосчатые, тонкопористого сложения.

Окраска кварца различна по цветам и своей природе. Бесцветный – горный хрусталь, Кварц с изоморфной примесью Fe3+ и катионами щелочных металлов – фиолетовый (аметист), буро-черный морион с примесью Al3+ b R-. Собственная окраска обусловлена его составом и структурой. Существуют ложные окраски – молочная и зеленая (актинолт), цетрин – желтый, раутопаз – коричневый.

Кварц образуется в различных условиях: как продукт кристаллизации кислых магм, гидротермальный минерал в скарнах, как составная часть метаморфической горной породы, как минерал осадочной горной породы. Промышленное значения имеют месторождения гранитных пегматитов, жилы горного хрусталя среди сланцев (альпийского типа).

27) Группа шпинели (структурные особенности, химический состав)

Относится к подклассу сложных оксидов. К группе относят следующие минералы: шпинель (MgAl2O4), хромит (FeCr2O4), Магнетит(FeFe2O4). Они имеют одинаковую структуру: кубическая сингония – кристаллы октаэдры и кубы.

1. Шпинель может иметь изоморфные примеси Fe2+,Fe3+,Mn,Cr,Zn и др. структура минерала близка к модели плотнейшей кубической упаковки кислорода, пустоты в которых заняты ионами Mg и Al. Кристаллы кубической, октаэдрической формы, вкрапленности, изометричные формы, высокая твердость(7,5 -8). Цвет разный (идиальное вещество – бесцветное. Благородная шпинель – розовая, красная (примеси хрома), зеленая(железо), черная – железистая шпинель. Блеск стеклянный. Образуется в метаморфических высокомагнезиальных породах:в мраморах, кальцефирах; гнейсах, сланцах. В ассоциации с кальцитом и магнезиальным силикатом диопсидом, форстеритом, флогопитом; в россыпях. Шпинель и кварц не могут встречаться вместе!

2. Магнетит – главная руда на железо. Всегда имеются изоморфные примеси Ti, Al, Mg, Cr, Si и др. катионы в структуре распределены по разным структурным позициям, что определяет его неустойчивость. Встречается в октаэдрических кристаллах, кубах, ромбододекаэдров, в виде зернистых вкраплений, жилок. Цвет черный, блеск полуметаллический. Сильно магнитен. Спайности нет, есть отдельность. Твердость 5,5 – 6.Месторождения: в интрузиях основного и ультроосновного состава (оливиниты, передотиты, габбро); скарны, карбонатиты; железстые кварциты(метаморфическая горная порода). При выветривании магнетит переходит в гематит.

3. Хромит (редко магнитен). Бывают изоморфные примеси Mg,Al и др. Кубичсекая сингония, октаэдрические кристаллы, изометричные вкрапленности в породе, сплошные зернистые массы. Цвет черный, буровато-черный(цвет черты-бурый), блеск полуметаллический, твердость 5-6(7,5). Месторождения: основные и ультроосновные породы с магнетитом, оливином, уваровитом(зеленым), серпентином, хромосодержащими хлоритами(фиолетовые); россыпи с платиной.

28) Группа вольфрамита

Вольфрамит - минерал состава (Fe, Mn) [WO4], принадлежит к изоморфному ряду, крайними членами которого являются гюбнерит Mn [WO4] и ферберит Fe [WO4].

Кристаллизуется в моноклинной сингонии. Обычны пластинчатые толстотаблитчатые, призматические кристаллы, мелкие пластинчатые зерна и крупнозернистые агрегаты. Цвет буровато-черный, у гюбнерита - красновато-коричневый, ферберита - черный. Блеск яркий металлический до алмазного. Твердость по шкале Мооса 5-5,5, плотность 6,7 г/см3 (гюбнерит) до 7,5 г/см3 (ферберит). Вольфрамит часто имеет примеси таких редкоземельных металлов, как магний, цинк, талий, ниобий и др. Окраска минерала бывает темно-коричневой, почти черной, красновато-коричневой. Блеск — полуметаллический.

Вольфрамит встречается в грейзенах, высокотемпературных гидротермальных кварцевых жилах в ассоциации с мусковитом, топазом, флюоритом, бериллом, висмутином, касситеритом, молибденитом, арсенопиритом, редко - c антимонитом. Вольфрамит иногда псевдоморфно замещается шеелитом. В зоне окисления вольфрамит частично замещается вольфрамовыми охрами (тунгститом, ферритунгститом).

29) Гидроксиды алюминия

Наиболее распространенные: гиббсит Al(OH)3, бемит AlO(OH), диаспор HAlO2.

Гиббсит имеет подобную бруситу слоистую структуру (см. рис. 154), но в каждом октаэдрическом слое атомы алюминия за­полняют лишь 2/3 октаэдрических пустот. Структуры двух полиморфов одного и того же состава — бёмита и диаспора — являются производными от плотнейшей гек­сагональной упаковки, но она сложена двумя анионами, О2- и ОН-, и не является идеальной. Кристаллические решетки как бы состоят из цепочек искаженных ок­таэдров А1(0,0Н)б, по-разному собранных в слои (рис. 155) и частично скрепленных гидроксильно-водородными связями в дополнение к ионным связям, преимущественно характерным для чисто кислородных плотнейших упаковок. В соответствии с особен­ностями их структур кристаллы бёмита и диаспора, как это видно в электронном микроскопе, удлиненно-пластинчатые. Твердость этих минералов выше, чем у гибб-сита, из-за определенной роли в их конституции водородных связей, при этом диаспор является самым твердым из этих трех минералов, очевидно, не только из-за наличия водородных связей, но и за счет большей компактности его структуры, чем у гиббсита и бёмита.

Гидроксиды алюминия в индивидуальных выделениях встречаются редко. Обычно все вместе они образуют смеси с гидроксидами и оксидами железа, каолинитом и другими минералами, называемые бокситами

Это плотные мелко- и тонкозернистые массы, каменистые, рыхлые или глиноподобные. Часто имеют оолитовую структуру. Цвет белый, серый, красный, темно-красный. Образуются, во-первых, как продукт поверхностного выветривания гранитов в тропических странах. В этом отно­шении бокситы стоят в одном генетическом ряду с латеритами, последние возникают за счет выветривания ультраосновных и основных горных пород, они беднее гидро­ксидами алюминия, однако богаче слоистыми силикатами, оксидами и гидроксидами железа, а иногда минералами никеля. Во-вторых, бокситы образуются как осадочные горные породы за счет перемыва месторождений первого типа. Они являются главной рудой для получения глинозема и металлического алюминия, огнеупоров, цементов.

Иногда отмечаются кристаллы гидроксидов алюминия — гиббсита и диаспора. Гиб­бсит наблюдается в виде бесцветных и белых пластиночек гексагональных очертаний и с совершенной спайностью по пинакоиду среди продуктов гидротермального изме­нения нефелина. Диаспор известен в пластинчатых с грубой штриховкой и сильным перламутровым блеском кристаллах сиреневого и бурого цвета. В таких кристаллах он встречается в метаморфических месторождениях

30) Силикаты и их аналоги

Главными катионами в силикатах и их аналогах являются калий, натрий, магний, железо. Во всех силикатах атомы кремния образуют с кислородом кремне - кислородные тетраэдры(ккт). Связи смешанные ионно-ковалентные. В позиции кремния может находиться алюминий(бор, бериллий, фосфор). Ккт могут быть одиночными, тогда в структуре минерала они соединяются катионами, а могут образовывать различные анионные группировки. Алюминий в силикатах может быть катионом (коалинит), а может входить в анионный радикал(микроклин)-силикаты алюминия и алюмосиликаты. Помимо кк анионных радикалов во многих силикатах и алюмосиликатах есть дополнительные анионы: (OH, CO3, SO4, BO3, F). Классификации силикатов строятся на структурном принципе. Выделяют островные, кольцевые, ленточные, цепочечные, слоистые и каркасные. Основные структурные типы анионных радикалов:

1. Островные. Изолированные ккт [SiO4]4- характерны например для группы гранатов, топаза, форстерита. В них тетраэдрические группы соединяются с помощью катионов

2. Островные. Сдвоенные ккт [Si2O7]6- Анионы соединяются через катионы (диоротосиликаты)

3. Кольцевые (кольца ккт) могут быть составлены из 3,4,6 и большего числа ккт с образованием замкнутых колец [Si6O18]12- наиболее обычен одноярусный анионный радикал (берилл) –метасиликаты.

4. Цепочечные (цепочки силикатов) Наибольшая часто встречается пироксеновая цепочка, период повторяемости – 2 ккт [Si2O6]4- диопсид

5. Ленточные. Наиболее распространена амфиболовая лента, состоящая из двух соединенных друг с другом пироксеновых цепочек. Пироксенова –одинарная, амфиболовая – двойная (тремолит) [Si4O11]6-

6. Слоистые (сетки тетраэдров). Наиболее важны коалинитовые слои. В них тетраэды лежат в одной плоскости, вершины развёрнуты в одну сторону. Многократно повторяющееся шестичленное кольцо [Si2O5]2-(каолинит, тальк)

7. Каркасные группировки ккт соединены всеми четырьмя вершинами с соседними. Внешне каркасы напоминают пчелиные соты. [SiO2]0. Если часть ткк каркаса занята алюминием, то появляется избыточный отрицательный заряд. Его компенсируют катионы, они занимают пространство внутри каркаса – алюмосиликаты (микроклин, анортит, нефелин)

31) Полевые шпатыПо химическому составу минералы группы полевых шпатов представляют собой изоморфные смеси следующих компонентов: К(AlSi₃O₈), Na(AlSi₃O₈), Ca(Al₂Si₂O₈). Все ПШ имеют однотипную крист-ую структуру – бесконечный каркас из связанных м/у собой ч/з вершины кремниевых и алюминиевых тетраэдров. От ¼ до 2/4 каркасов занято Al так появл. избыточный заряд. Он компенсируется зарядами катионов это явл. Проиллюстрировать схемами: (Si⁴⁺)←(Al³⁺)+Na⁺ (альбит); (Si⁴⁺)←(Al³⁺)+K⁺ (в микроклине); 2(Si⁴⁺)←2(Al³⁺)+Ca²⁺

КПШ. Структура. Восьмерка тетраэдров обрамляет атомы калия. Калий имеет девятерную координацию и нах-ся на разной высоте. Вертикальные каналы образованы из колец 4 тетраэдров вершины которых ориентированы вверх и вниз. В каждой четверке один тетраэдр занят 1 Al. В санидине Al может занять любой из тетраэдров. В ортоклазе в одном из двух. В микроклине только 1 тетраэдр.

Калиево-натриевые ПШ. Ряд мин-ов(в зависимости от полноты смесимости при разных t⁰ выделяют 3 ряда) 1)ряд санидина – кнпш моноклинной сингонии. Кристал-ь при t>800⁰ С. Состав с содержанием натриевого компонента 63% явл-ся крит-м. При < содерж. Мин-д крис-ся в моноклиной синг. при большем в триклин. 63-90% Na(AlSi₃O₈) наз-ся анортоклазом, 90-100 альбит, 50-63% натриевый санидин. 2)ряд ортоклаза t<800. Тчка 63% сохр-ся тв.р-ры средней части при понижении t распад-ся на 2 пш фазы. Их срастания наз-ся пертитами.3) ряд микроклина t<600 это триклинные кнпш смесимость отсутствует в ср.части. Морфологически кристаллы почти неотличимы др.от друга. Общ. Особенность кнпш – образование простых двойников срастания и прорастания. Спайность проходит по двум напр. Под углом 90⁰ по 3 пинакоиду(соверш.) и второму пинакоиду(менее соверш). Излом неровный. Тв.6. Блеск стеклянный на спайности и гранях, на изломе жирный.

КНПШ обр-ся магматическим и гидротерм. усл., при процессах метаморфизма и др. явл. Это гл. породообр-е мин-лы гранитов и их пегматитов. В гидротерм. усл. появл. чаще всего в высоко- и среднетемпературных мест-ях.

Кальциево-натриевые ПШ Na(AlSi₃O₈) – Ca(Al₂Si₂O₈). Ряд мин-ов меняющих состав от альбита до анортита – наз-ся плагиоклазами. изоморфизм по схеме Na⁺+(Si⁴⁺)←Ca²⁺+(⁽Al³⁺). Весь ряд условно разбит на альбит (0-10), олигоклаз (11-30), андезин (31-50), лабрадор (51-70), битовнит (71-90), анортит (91-100). Плагиоклазы явл-ся триклинными мин-лами. Гомогенные палгиоклазы непрерывного ряда возможно при высоких t. При понижении t обр-ся срастания нескольких разновидностей. Такие стр-ры наз-ся перистеритами. Хар-но обр-ние полисинтетических двойников. Спайность соверш. в 2ух напр под углом 86. Тв. 6-6,5. Блеск стекл. на спайн.,в изломе жирный, олигоклаз и лабрадор – радужные переливы по плоск. спайн. Плагиоклаз форм-ся как продукт магматической кристаллизации, в гидротерм. усл.(лишь альбит), при метаморфизме.