Раздел III

ОПИСАНИЕ МИНЕРАЛОВ

Классификация минералов

Все известные минералы сгруппированы п определен­ные классы. В основу современной классификации мине­ралов обычно кладут два основных признака: химический состав и структуру минерала. Именно с этими признака­ми связаны важнейшие физические и химические свой­ства минералов. С изменением химического состава и структуры минерала меняются его свойства.

Минералы, известные в природе и искусственно полу­чаемые, можно подразделить на природные образования и искусственные соединения. В свою очередь среди при­родных образований выделяют две самостоятельные группы: неорганические минералы (сюда относят все природные соединения, за исключением органических) и органические минералы, представленные различными соединениями углерода. Неорганические минералы под­разделяются по химическому составу на следующие основные группы и классы, в пределах которых выделя­ются подклассы по характеру химической связи, соста­ву и структурным особенностям минералов. Приводимая ниже классификация минералов является упрощенной схемой.

Классификация неорганических мине­ралов.

1. Самородные элементы.

2. Сернистые и близкие к ним соединения (сульфиды, селениды, арсениды, антимониды и др.).

3. Галогениды.

4. Окислы и гидроокислы.

5. Соли кислородных кислот: 1) нитраты; 2) карбонаты; 3) сульфаты; 4) хроматы;

5) молибдаты и вольфраматы; 6) фосфаты, арсенаты, ванадаты; 7) бораты; 8) силикаты.

В описательной части приводится характеристика каждой из выделенных пяти групп и главнейших классов минералов. Ниже приведено описание наиболее распро­страненных и важных в промышленном отношении ми­нералов.

Самородные элементы

В самородном состоянии в природе встречается около 80 химических элементов. Это твердые (алмаз, золото, платина), газообразные (благородные газы) и жидкие элементы (ртуть, амальгама). Па долю самородных элементов в толще земной коры приходится 0,1% от всей массы земной коры. Некоторые из химических элемен­тов встречаются главным образом как самородные. Они называются благородными элементами. К ним относятся: благородные газы- гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, радон и благородные металлы — рутений, родий, палла­дий, серебро, иридий, платина, золото.

Все самородные элементы можно подразделить на 4 группы:

1) газообразные--кислород, азот, водород, благо­родные газы; 2) жидкие — ртуть, амальгамы золота и серебра; 3) самородные металлы — золото, серебро, медь, железо, платина, висмут, сурьма, мышьяк и др.; 4) неметаллы - - сера, алмаз, графит.

Самородные элементы имеют различное происхожде­ние. Многие из них образуются вблизи земной поверх­ности при участии органических веществ, другие явля­ются магматическими, метаморфическими и гидротер­мальными образованиями. Из самородных элементов будут рассмотрены металлы (золото, серебро, медь, пла­тина) и неметаллы (алмаз, графит, сера).

Металлы самородных элементов характеризуются атомными структурами с металлическим типом связи. Это обусловливает их высокую электро- и теплопровод­ность, сильный металлический блеск, ковкость, большой удельный вес (плотность).

Кристаллохимические структуры рассматриваемых самородных неметаллов весьма своеобразны. Алмаз, на­пример, характеризуется атомной (гомеополярной) связью и тетраэдрической координацией атомов (см. рис. 2). В силу этого минерал обладает высокой твердо­стью, устойчивостью к высоким температурам и давле­ниям, большим удельным весом и высоким показателем преломления. Графит обладает слоистым типом структу­рі,!, при котором отмечается прочная связь, между атома­ми углерода в одном слое и очень слабая — между слоя­ми (см. рис. 6), удаленными друг от друга на значитель­ные расстояния. Эти особенности в строении обуславливают весьма совершенную спайность у графи­та, сильную оптическую анизотропию, низкую твердость. Графит обладает химической связью, близкой к атомной. Некоторые особенности в кристаллохимической структу­ре графита сближают его с минералами, обладающими металлической связью. Этим объясняется полуметаллический блеск и высокая электро- и теплопроводность графита.

Среди разбираемых ниже неметаллов сера характе­ризуется молекулярным типом связи. Слабые ван-дерваальсовы связи кристаллохимической структуры серы обусловливают ее хрупкость, летучесть, низкую твер­дость, невысокую температуру плавления.

Золото — Au. Название, по-видимому, происходит от корня «сол» и связано с обозначением Солнца. Содержит часто примеси серебра, меди, железа, теллура и других элементов. Сингония кубическая. Твердость 2—3. Уд. вес от 15 до 19 (колеблется в зависимости от при­месей). Морфология. Встречается в виде неправиль­ных зерен, дендритов, пленок, реже кристаллов. Формы кристаллов — октаэдры (см. рис. 22, 3), реже — ромбо­додекаэдры (см. рис. 22, 4), иногда - кубы {100}. Спайность отсутствует. Излом крючковатый. Блеск ме­таллический. Цвет и черта в зависимости от содержания серебра от золотисто-желтого до серебряно-белого; присутствие меди окрашивает черту в розоватый оттенок. Разновидности: электрум (содержание серебра до 38%), медистое золото (до 20% меди), висмутистое золото (содержание висмута до 4%), палладистое золото (содержание палладия 5- -11%) и др. Осо­бые свойства. Ковко и тягуче. Легко расплющива­ется в тонкие листочки. Из одного грамма золота можно получить пластину в 27 м² или 3 км проволоки. Непро­зрачно, в тонких листочках просвечивает синим и зеле­ным цветом. Тугоплавко, т. пл. 1003° С. Кислоты не действуют. Растворяется в царской водке (1 часть азот­ной кислоты и 3 части соляной кислоты), в растворе цианистого калия, со ртутью дает белую амальгаму. Обладает высокой тепло- и электропроводностью. Происхождение. Основная масса золота приурочена к гидротермальным месторождениям, связанным с кислы­ми (до средних) интрузивными, реже эффузивными гор­ными породами . Месторождения золота встречаются коренные и россыпные. В коренных месторождениях зо­лото главным образом встречается в кварцевых жилах в виде зерен и включений, часто микроскопически мел­ких, различимых только под микроскопом в аншлифах. В россыпях золото встречается к виде неправильных, часто окатанных зерен и в форме самородков весом от нескольких граммов до нескольких десятков килограм­мов. В СССР собрана крупнейшая в мире коллекция самородков золота. Самый крупный из них называется «Большой треугольник». Он найден па Урале, в Миассе в 1837 г. и весит 36.2 кг. Самый крупный в мире саморо­док найден в Австралии в 1872 г. Он весил 275 кг и имел длину 144 см. Золото бывает и гипергенного происхож­дения. Оно накапливается в зоне окисления сульфидных месторождений, где образуется за счет разрушения суль­фидов, содержащих золото. Гипергенное золото пред­ставлено пленками, мелкими кристалликами и так называемым горчичным золотом — в виде тонкокристаллических масс рыхлого или плотною сложения, похожих на порошок горчицы. Парагенезис. Золото ассоци­ирует с кварцем, пиритом, арсенопиритом, блеклыми рудами, галенитом, а также с сурьмянистыми, мышьяко­вистыми, теллуристыми соединениями металлов. Из не­рудных минералов с золотом часто встречаются барит, карбонаты, хлорит, серицит и др. Иногда золото находит­ся в связанном тонкодисперсном состоянии в сульфидах и устанавливается только в результате химических ана­лизов. Месторождения. В СССР много месторож­дений как коренного, так и россыпного типа: Урал (Березовское. Кочкарское). Казахстан (Слепняк, Бакырчнк), Средняя Азия (Мурунтау в Узбекской ССР, Школьное в Тгджикпстане и др.), Забайкалье (Дарасун, Балей), Северо-Восток СССР (Алдан. Колыма. Лена и др.) и т. д. Из зарубежных крупных месторождений следует отметить Витватерсранд (Трансвааль, ЮАР). Аляску и Калифорнию (США). Известен и ряд других месторождений золота в Австралии, Канаде, Индии и Гане. Мини­мальное промышленное содержание золота составляет от 1 до 10 г/т, т. с. 0.001% для коренных и не менее 0,1 г/т для россыпных месторождений. Применение. Добывается как драгоценный металл. Является главным валютным металлом. Используется в ювелирном деле, в химической промышленности, в зубоврачебном деле.

Серебро — Аg. Название происходит от славянского слова серп (серп Луны). В природе встречается реже, чем золото. Часто содержит примеси золота, меди, ртути, сурьмы, висмута. Сингония кубическая. Твердость 2,5—3. У д. вес 10.1 — 11.1. Морфология. Встречает­ся в виде дендритов, волосовидных образований, неред­ко скрученных и изогнутых. Характерны проволочные формы, неправильные зерна и самородки до нескольких сотен килограммов весом. Кристаллы редки. Их форма — куб, октаэдр. Встречаются параллельные сростки и двой­ники. Спайность отсутствует. Излом крючковатый. Блеск металлический. Непрозрачно. Цвет в свежем из­ломе серебряно-белый. С поверхности часто покрыто темно-серым или черным налетом. Цвет черты — бе­лый, блестящий. Разновидности: кюстелит — золо­тосодержащее серебро (10% и более, золота), конгсбергит (до 5% ртути), бордозит (до 30,7% ртути), инимикит (до 11% сурьмы), чиленит (до 5% висмута), медистое серебро (десятые доли % меди). Особые свойства: ковко, тягуче, расплющивается в тонкие листочки. Хороший проводник теплоты и электричества, т. пл. 960° С. Растворяется в азотной кислоте. От прибав­ления к раствору соляной кислоты выпадает осадок белого цвета -хлористое серебро. При действии раствора йода в спирте на поверхности образуется белый налет подпетого серебра. Происхождение. Встреча­ется в гидротермальных жильных месторождениях и как гипергенное в зонах окисления сульфидных месторожде­ний. В россыпях наблюдается в виде зерен и самородков. Парагенезис. Серебро ассоциирует с другими серебросодержащими минералами (аргентитом, пруститом), с арсенидами никеля и кобальта, иногда с урано­вой смолкой. Из нерудных минералов с ними встречаются кварц, кальцит, флюорит, альбит и др. Месторожде­ния. В СССР: Урал (самородки в Турьинских рудни­ках), Рудный Алтай, Казахстан, Таджикистан. За рубежом: Мексика, Боливия, Чили, Перу, Нор­вегия, Канада. Значение. Серебро используется в сплавах с медью в ювелирной промышленности. Чистое

серебро - для чеканных и поделочных работ, для изго­товления тиглей, для реактивов, в фотопромышленности.

Медь — Си. В природе встречается химически чистая медь и с примесями железа (до 2,5%), серебра, золота (до 2- 3%). свинца, висмута и других элементов. Сингония кубическая. Твердость 2,5—3. Уд. вес 8,4—8,9. Морфология. Медь встречается в виде дендритов, нитевидных и проволочных выделений, тонких Пластинок, порошковатых скоплений и сплошных масс в несколько тонн весом. Кристаллы редки. Главные фор­мы кристаллов: куб {100}, октаэдр {111}. ромбододека­эдр {ПО}. Спайность отсутствует. Излом занози­стый, крючковатый. Блеск металлический. Непрозрач­на. Цвет на свежем изломе светло-розовый, затем темнеющий, переходящий в темно-красный и коричневый. Черта медно-красная, блестящая. Разновидности: золотистая медь (2—3% золота), серебристая медь (3—4% серебра). Особые свойства. Очень ковка и тягуча. Электро- и теплопроводна, т. пл. 1083°С. На изломе часто даст желтую и пеструю побежалость. Легко растворяется в слабой азотной кислоте. В водном растворе аммиака растворяется, окрашивая его в синий цвет. Происхождение. Гидротермальное. Гиперген­ное — при выветривании медьсодержащих минералов в зоне окисления сульфидных месторождений. Параге­незис. Встречается совместно с халькозином, купритом, кальцитом, борнитом, гидрогётитом. Часто наблюдаются псевдоморфозы самородной меди но халькозину, купри­ту, по органическим остаткам. В качестве вторичных минералов с медью часто ассоциируют малахит и азурит. Месторождения. В СССР известны следующие ме­сторождения меди: Джезказган (Казахстан), Белоусов-скос. Зыряновское (Рудный Алтай), медистые песчаники Урала, Киргизии и др. За рубежом известны крупные месторождения меди в США (Верхнее озеро, Тинтик), в Чили и Боливии. Значение. Является составной час­тью медных руд. Используется в электротехнике, маши­ностроении и других отраслях народного хозяйства.

Платина — Pt. Название происходит от испанского слова «плата» — серебро. Платина - уменьшительный термин. Химически чистая наблюдается редко. Обычно Примеси железа, палладия, иридия, осмия, меди и др. Сингония кубическая. Твердость 4—4,5. Уд. вес 14—20. Морфология, Встречаетяя в виде неправиль­ных зерен, конкреций, сталактитовых форм с радиально-лучистым строением, самородков. Спайность отсут­ствует. Излом неровный, крючковатый. Блеск метал­лический. Цвет белый, стально-серый Черта стально-серая. Разновидности: поликсен (содержит 9—11% железа), палладистая платина (содержит 7—40% палладия), иридистая платина (6—7% иридия) и др. Особые свойства. Ковка. Хорошо проводит электричество. Иногда магнитна (ферроплатина). Туго­плавка, т. пл. от 1755° до 2360° С (в зависимости от при­месей). Растворяется только в царской водке. Химически стойка. Происхождение и парагенезис. Маг­матическое — главное. Связана с основными и ультраос­новными горными породами, где ассоциирует с хромшпинелидами, оливином, гранатом. Гидротермальное — выделяется с сульфидами: пирротином, халькопиритом, пентландитом. Образует россыпи. Месторождения. Урал (основные и ультраосновные горные породы). За рубежом: Канада. Норвегия, Ю. Африка. Значение. Используется в химической промышленности, в прибо­ростроении, ювелирном деле.

Алмаз — С. Название происходит от греческого сло­ва «адамас» — непобедимый, непреодолимый, вследствие его большой твердости и стойкости. Присутствуют при­меси: кремний, алюминий, кальций, магний, железо, ти­тан, медь, хром и др. С присутствием хрома связывают голубую окраску, желтую--с алюминием. Сингония кубическая. Твердость 10. Абсолютная твердость в 150 раз больше абсолютной твердости корунда. Уд. вес 3,5. Морфология. Встречается в виде кристаллов и их сростков (см. рис. 22, 8). Характерные формы: {111}, {100} и {110}. Грани кристаллов иногда бывают выпук­лыми и неровными. Крупнейшие кристаллы: Куллинан — 3106 карат (021,2 г), Эксцельсиор — 995,3 карата, Шах — 87 карат. Спайность по {111} совершенная. И з л о м — раковистый, занозистый. Блеск алмазный до жирного. Прозрачен, иногда просвечивает или непрозра­чен. Цвет. Бесцветный, голубой, желтый, коричневатый, красноватый, серый, черный. Разновидности: борт —сростки серого пли черного цвета, баллас — ша­ровидные агрегаты лучистого строения, карбонадо — тонкозернистые плотные или пористые образования се­рого или черного цвета. Особые свойства. Хими­чески стоек. В атмосфере сгорает при 850° С, в кислоро­де— при 720° С. При температуре 1500° С переходит в графит. При облучении радием становится зеленым. Люминесцирует в ультрафиолетовых лучах голубовато-синим и зеленым цветом. Плохой проводник электриче­ства. Хрупок. Происхождение. Магматическое при высоких температурах и давлениях. Возникает в диатремах - трубках взрыва, вулканах особого вида, извергав­шихся лишь один раз. Диатремы представляют собой цилиндрическое жерло, заполненное обломками раздроб­ленных ультраосновных горных пород — кимберлитов, имеющее диаметр в несколько сотен метров, уходящее на сотни метров вглубь. Встречается в россыпях. Пара­генезис. Наблюдается в ассоциации с гранатом (пиро­пом), ильменитом, магнетитом, хромдиопсидом, оливи­ном и др. Месторождения. Якутия (коренные и россыпи). Урал (россыпи), 10. Африка (Конго, Гана, Трансвааль), Индия, Бразилия, Австралия (в последних трех странах -только россыпные месторождения). Значение. Используется в металлообрабатывающей промышленности, при бурении как абразивный матери­ал и в ювелирном деле. Ограненные прозрачные алмазы называются бриллиантами.

Графит — С. Название происходит от греческого сло­ва «графо» — пишу. В споем составе часто содержит га­зы - водород, азот, двуокись углерода и др., а также воду. Сингония гексагональная. Твердость 1. Уд. пес 2,2-2,3. Морфология. Тонкочешуйчатые. землистые агрегаты. Пластинки и сферические радиально-лучистые образования. Спайность совершенная. Излом зернистый, ровный. Блеск сильный, металло­видный, матовый. Цвет темно-серый, железно-черный. Черта темно-свинцово-серая. Разновидности: шунгит (Карелия, Якутия) -промежуточный продукт между "аморфным углеродом и графитом. Особые Свойства. Тепло- и электропроводен. Огнеупорен, т. пл. 3550° С. Кислотоупорен. Жирный па ощупь. От сходного с ним молибденита отличается более темным железно-черным цветом и менее интенсивным блеском. Происхождение. Магматическое, метаморфическое. Парагенезис. Встречается с микроклином, альбитом, кальцитом, эгирин-ангитом. Месторождения. Бурятская АССР, Украина, Сибирь. За рубежом: Цейлон. Чехословакия. США. Мадагаскар. Значение. Используется в металлургии (тигли, литье), в электро­технике, как смазочный материал, в полиграфической промышленности, в производстве карандашей.

Сера — S. Обычно химически чиста. Иногда содержит примеси мышьяка, селена, теллура, включения газов и жидкости. Сингония. В природе известно несколько полиморфных модификаций серы — ромбическая, две моноклинной сингонии. Устойчивой является сера ромби­ческой сингонии. Твердость 1—2. Уд. вес 2. Мор­фология. Сплошные массы, натечные, шаровидные, почковидные и сталактитовые образования. Налеты, кристаллы дипирамидального и толстотаблитчатого вида. Иногда - двойники. Спайность несовершенная. Из­лом раковистый и неровный. Блеск — алмазный (на гранях), жирный и смолистый (па изломе). Прозрачна. Цвет серно-желтый, медово-желтый, красноватый, се­рый, зеленоватый, черный (примесь битумов). Черта бесцветная. Разновидности — селенистая сера (до 5,2% селена). Особые свойства. Горит при темпе­ратуре 270° С синим пламенем, выделяя сернистый газ, т. пл. 112,8° С. Электро- и теплопроводность очень сла­бые. Хороший изолятор. При трении электризуется отри­цательно. Хрупка. Происхождение. Наблюдается только в верхних горизонтах земной коры. Возникает при вулканических процессах из газов и горячих раство­ров, биохимическим путем образуется в осадочных поро­дах, при разложении гипсоносных толщ, в зоне окисления сульфидов. Парагенезис. Встречается в ассоциации с арагонитом, кальцитом, целестином, гипсом, опалом, халцедоном. Часто—с нефтью и озокеритом. Месторождения. Шор-Су (Узбекская ССР), Каракумы, По­волжье. Камчатка, Курильские острова. За рубежом: Италия (о. Сицилия), Польша, США. Испания, Япония. Значение. Используется в серно-кислотном, бумажно-целлюлозном, резиновом, красочном, кожевенном и дру­гих производствах, в сельском хозяйстве — для борьбы с вредителями на плантациях чая, винограда, табака, хлопки, свеклы и других культур.