4.​ Понятие о полях устойчивости минералов.

Поля устойчивости минералов и ионов

Соотношение между компонентами после достижения термодинамического равновесия, выраженное в форме Eh-pH-диаграмм, на которых по оси абсцисс откладывают pH, а по оси ординат Eh. В таких координатах чѐтко ограничиваются поля существования различных минералов и ионов. Для процессов растворения-осаждения макрокомпонентов составление Eh-pH-диаграмм вполне приемлемо, но для тяжѐлых металлов они не всегда отвечают действительности, так как параметры Eh и pH характеризуют равновесные условия и указывают лишь, в каком направлении пойдут реакции с участием тяжѐлых металлов (если они начнутся), а следовательно, и миграция ТМ. Однако известно, что состав вод, почв, минералов во многом определяется не равновесием, а главным образом кинетикой процессов. Тем не менее Eh и pH являются важнейшими геохимическими параметрами природных вод ландшафта и биосферы.

УСТОЙЧИВОСТЬ МИНЕРАЛОВ —способность м-лов противостоять внешним воздействиям — физ. и хим. — при процессах выветривания (и переноса); зависит от свойств среды, свойств м-лов и продолжительности воздействия на них среды. Различают физ. и хим.устойчивость м-лов. На основании наблюдений в природе и экспериментальных данных установлены ряды относительной устойчивости м-лов (Логвиненко, 1967) — см. таблицу.

5.​ Гидроксиды: гетит, диаспор, манганит, псиломелан.

Гётит (англ. Goethite) - минерал, a-Fе³⁺О(ОН), назван в честь великого немецкого поэта, философа, естествоиспытателя иколлекционера минералов И. В. Гёте. Устаревший синоним - "железная руда игольчатая". Сингония ромбическая, ромбо-дипирамидальный вид симметрии.

Свойства гётита

Цвет: желтый, охряно-желтый, желто-бурый, бурый. Блеск: от алмазного до тусклого, в волокнистых разностях - атласный, шелковистый. Непрозрачен, но в тонких сколах или игольчатых кристаллах просвечивает в краях. Цвет черты (цвет в порошке) - от охряно-жёлтого до буро-жёлтого. Твердость: 5 - 5,5. Хрупкий. Плотность 4,3. Спайность совершенная по (010), ясная по (100). Под паяльной трубкой плавится с трудом, чернеет и намагничивается. Растворим в соляной кислоте.

Формы нахождения

Кристаллы игольчатые, пластинчатые, столбчатые; землистые, порошкообразные массы; почковидные радиально-лучистые тонковолокнистые агрегаты («бурая стекляная голова»); ноздреватые конкреции, сферолитовые почковидные корки ипсевдосталактиты.

Сопутствующие минералы

Гематит, пирит, сидерит, лепидокрокит, ярозит, псиломелан, магнетит, кварц, халцедон, кальцит.

Происхождение и месторождения

Встречается в виде продукта выветривания; образуется в зоне гипергенеза при нормальных температуре и давлении из других железосодержащих минералов: сидерита, магнетита, пирита и др., либо как продукт осаждения в болотах и природных источниках. Основной компонент лимонита, входит в состав бурых железняков. Изредка встречается как гидротермальный минерал в виде игольчатых и столбчатых кристаллов. Часто находится в виде включений в кристаллах кварца, в халцедонах и в агатах, придавая им жёлтую окраску разных оттенков. Является основным красящим компонентом в составе природных охр. Гётит - конечный продукт выветривания железистых минералов. Железо, один из самых распространенных элементов литосферы, содержится в том или ином количестве в большинстве горных пород и руд в виде самых разных минералов. На земной поверхности он возникает, в частности, в верхних частях зон окисления сульфидных месторождений: растворимые продукты окисления мигрируют и вступают в новые реакции, а нерастворимый и не поддающийся дальнейшему окислению гётит остается на месте в виде лимонитовых скоплений - так называемых «железных шляп». На земной поверхности железо в двухвалентной форме медленно выщелачивается из горных пород почвенными и речными водами, содержащими растительные гумусовые кислоты. На лугах и других открытых местах, в насыщенной кислородом воде озё оно окисляется до трехвалентного и осаждается в виде нерастворимого гёита, образуя «озерные», «дерновые», «луговые» руды.

Распространён очень широко. Примеры месторождений: Пршибрам (Чехия); Брокен-Хилл (шт. Новый Южи. Уэльс, Австралия; Ноб-Лейк, Канада; Лотарингия, Франция; графство Корнуолл, Великобритания; пегматитовоеполе Володарск-Волынское (Украина), Ср. и Южн. Урал (Бакальское месторождение, Гайское м-ние и др.), Куркая Магнитная Аномалия и тд. 

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Цвет минерала	коричневато-черный, желто-коричневый, красновато-коричневый
Цвет черты	желтовато-коричневый, оранжево-желтый, охряно-желтый
Прозрачность	непрозрачный
Блеск	алмазный, шелковистый, металлический, тусклый
Спайность	совершенная по {010}, ясная по (100).
Твердость (шкала Мооса)	5 - 5.5
Микротвердость	VHN100=667 kg/mm2
Излом	неровный
Прочность	хрупкий
Плотность (измеренная)	4.27 - 4.29 g/cm3
Плотность (расчетная)	4.18 g/cm3
Радиоактивность (GRapi)	0

Диаспор - минерал, гидроксид алюминия из группы диаспора. Кристаллы обычно тонкие пластинчатые по {010} и удлинённые по [001]; часто столбчатые, иногда игольчатые по [001] или таблитчатые по {100}. Характерна вертикальнаяштриховка на гранях. Грани [010] с поперечно-полосчатой штриховкой по [010], грани [001] со штриховкой по [01^-2]. Агрегаты слоисто-листоватые, массивные, шестоватые, волокнистые, лучистые, вкрапленность в виде отдельных тонких чешуек. Разности зелёного цвета, окрашенные примесями хрома, могут обладать "александритовым эффектом".

Свойства

Под п. тр. не плавится. В кислотах и KOH не растворяется. В H₂SO₄ разлагается с трудом, лишь после сильного прокаливания. Характерной особенностью диаспора является то, что в пробирке при накаливании он распадается на множество мельчайших белых чешуек. Искусственно получается при старении гелей гидрата окиси алюминия в автоклаве при температурах 280-450° при высоком давлении пара.

Нахождение

Встречается в метаморфических, гидротермальных и метасоматических месторождениях. Преимущественно метаморфический, образуется при региональном и контактовом метаморфизме бокситов, иногда встречается в богатых глинозёмом кристаллических сланцах. Распространён также в осадочных месторождениях бокситов, в корах выветривания по кислым, щелочным и основным породам в условиях жаркого влажного климата. Встречается также в высокотемпературных гидротермальных жилах и во вторичных кварцитах. В больших массах в виде тонкочешуйчатых агрегатов распространен в экзогенных месторождениях бокситов, в парагенезисе с гидраргиллитом, бёмитом, лимонитом, окислами кремния и другими минералами. Часто встречается в метаморфических породах совместно с корундом, хлоритоидом и другими минералами. В месторождениях наждака как продукт метаморфизма бокситов, с гиббситом, корундом, пирофиллитом, андалузитом. Иногда в кристаллических сланцах, как породообразующий минерал в сопровождении кианита. В метаморфизованных известняках и других кристаллических породах среди мраморизованных известняков в ассоциации с корундом, мусковитом, гематитом, рутилом, [хлорит]]ом, кальцитом, иногда турмалином, сульфидами и другими минералами. Хорошо развитые кристаллы находят в отложениях наждака из Урале и в Честере, штат Массачусетс, также в каолинитах в Schemnitz, Венгрия. На м-нии Акташ (Узбекистан) в ассоциации с дюмортьеритом, пирофиллитом, алунитом и корундом.

Месторождения и проявления диаспора многочисленны и известны во многих странах. Наибольшей известностью пользуются прекрасные прозрачные кристаллы идвойники с месторождения Selcuk в Турции. В России диаспор распространён в месторождениях наждака на Урале, на Кольском п-ве, на Сарановскомместорождении хромитов в Пермском крае (редкая хромсодержащая разн. лилового цвета), отмечен на Синарском месторождениях и в Вишневых горах (Урал, Россия).

Впервые был описан в 1801 году из м-ния у дер. Косой Брод близ Екатеринбурга, Средний Урал, Россия. Прозрачные кристаллы встречаются на юге Якутии (Чайнытское м-ние). Прозрачные кристаллы диаспора ювелирного качества известны в Венгрии, Македонии, Словакии, Норвегии, Греции (о-в Наксос), в Азербайджане (Чиригадзор), Казахстане (Кайракты), Узбекистане (Акташ), на севере Китая (пров. Ляонин). Есть месторождения в ЮАР и на Мадагаскаре.

Практическое значение

Диаспор наряду с гиббситом и бёмитом являются основными компонентами бокситовых алюминиевых руд. Эффектный коллекционный минерал и редкийдрагоценный камень. В Анатолии (Турция) добывается ювелирная разновидность диаспора (известная под торговым брендом "Султанит"), из-за примеси хрома обладающая александритовым эффектом.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Цвет минерала	Белый, коричневый, бесцветный, бледно-жёлтый, серовато- зеленовато-серый, сиреневый, розоватый. Камни с высоким содержанием окиси марганца - розовые или красные (мангандиаспор); ионы хрома окрашивают минерал в зелёные тона.
Цвет черты	белый
Прозрачность	прозрачный, полупрозрачный
Блеск	стеклянный, перламутровый
Спайность	по {010} совершенная; по {110} несовершенная; по {100} весьма несовершенная
Твердость (шкала Мооса)	6.5 - 7
Излом	раковистый
Прочность	очень хрупкий
Плотность (измеренная)	3.2 - 3.5 g/cm3
Плотность (расчетная)	3.38 g/cm3
Радиоактивность (GRapi)	0

Манганит

Материал из GeoWiki - открытой энциклопедии по наукам о Земле.

Манганит - минерал, гидроксид марганца, близкий группе гётита. Сингония моноклинная; моноклинно-призматический вид симметрии 2/m (L²РС). Кристаллическая структура существенно отличается от структуры гётита и пока ещё не расшифрована. Облик кристаллов призматический псевдоромбический, столбчатый по оси с. Грани {110} сильно исштрихованы в вертикальном направлении. В пустотах гидротермальных месторождений нередко встречается в виде друз столбчатых кристаллов. В осадочных месторождениях широко распространены тонкокристаллические агрегаты. Наблюдается также в виде оолитов, изредка встречаютсясферолиты и псевдосталактиты.

Диагностические признаки

Кристаллы легко узнаются по столбчатому облику, характерной штриховке граней призмы и по бурой черте. Для колломорфных богатых водой разностей характерен бурый цвет самого минерала и черты. Для точной диагностики необходимы рентгенограммы. Под п. тр. не плавится. В закрытой стеклянной трубке обильно выделяет воду. Перл буры и фосфорной соли в окислительном пламени фиолетовый (присутствие марганца). В концентрированной HCL растворяется с выделением хлора.

Происхождение

Образуется преимущественно при недостатке кислорода. Встречается в виде друз кристаллов в некоторых гидротермальных месторождениях марганца как один из последних по времени выделения минералов в парагенезисе с баритом и кальцитом. В больших массах встречается в осадочных месторождениях в виде оолитов и сплошных масс, занимая промежуточное положение между фациями псиломелано-пиролюзитовых руд (соединений четырехвалентного марганца) и более удаленных от береговой линии карбонатных руд, содержащих двухвалентный марганец. В глинах обнаруживается иногда в виде желваков и конкреций с радиально-лучистым строением. Отмечен также в отложениях горячих источников. В зоне окисления неустойчив. Легко превращается в скрытокристаллический, почти безводный МnO₂, т. е. весь марганец окисляется до четырехвалентного состояния. Поэтому в марганцевых шляпах манганит встречается сравнительно редко.

Месторождения

В значительных массах манганит известен в Чиатурском месторождении (Грузия) в виде оолитовых руд бурого цвета. В шарообразных конкрециях черного цвета широко распространен также в Никопольском месторождении (Украина). В виде кристаллов, нередко крупных, он известен в гидротермальном месторождении Ильфельд в Гарце, Ильменау в Тюрингии (Германия) и в других местах.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Цвет минерала	серо-черный, черный
Цвет черты	красновато-коричневый переходящий в черный
Прозрачность	непрозрачный
Блеск	полуметаллический
Спайность	совершенная по {010}; по {110} и {001} менее совершенная.
Твердость (шкала Мооса)	4
Микротвердость	VHN100=630 - 743 kg/mm2
Излом	неровный
Прочность	хрупкий
Плотность (измеренная)	4.29 - 4.34 g/cm3
Плотность (расчетная)	4.38 g/cm3
Радиоактивность (GRapi)	0

Псиломелан

Материал из GeoWiki - открытой энциклопедии по наукам о Земле.

Псиломелан - минерал переменного состава mMnO*MnO₂*nH₂О. Не может быть охарактеризован определенной формулой. Название происходит от греч. "псилос" - лысый, и "мелас" - чёрный (по облику почковидных агрегатов). Син.: чёрная стеклянная голова. В американской литературе под этим термином предлагается подразумевать существенно бариевую разность, другими авторами называемую романешитом (в настоящее время - минеральный вид с формулой (Ва, Н₂О)(Мп⁴⁺, Мп³⁺)₅О₁₀). Основанием этому послужило то, что первые образцы, названные псиломеланом, как было установлено впоследствии, оказались богатыми барием. Однако наиболее широко распространённой из всех разностей группы псиломелана является бедная барием. В настоящее время термин "псиломелан" не имеет статуса видового названия, так как является собирательным названием и охватывает широкий круг минералов марганца и их смесей, обладающих высокой плотностью в отличие от рыхлого и мягкого вада.

Химический состав

Химический состав непостоянен. Соотношение МnО и МnО₂ колеблется в относительно широких пределах в зависимости от степени окисления низшего окисла марганца. Содержание МnО₂ обычно составляет 60-80 %, МnО сравнительно невелико 8-25 %, Н₂О 4-6 % (большая ее часть удаляется при температуре свыше 110°С). В небольших количествах часто присутствуют ВаО (до нескольких процентов), иногда щелочи, СаО, СоО, MgО, ZnО, а также SiО₂, Fе₂O₃, Аl₂O₃ в виде посторонних примесей. Изредка устанавливается WO₃ (до 1, а иногда до 5-8 %) - тунгомелан.

Морфология

Сингония не устанавливается однозначно, в большинстве псиломеланов велика доля ромбической составляющей. Обычно наблюдается в почковидных и гроздьевидных формах с концентрически-зональным строением или в тонкокристаллических агрегатах. Нередки дендритовидные налёты, иногда оолиты.

Свойства

Цвет псиломелана радикально-чёрный, чёрный, иногда буровато-чёрный. Черта обычно чёрная. Блеск полуметаллический до алмазного, у рыхлых разностей матовый. Твердость 4 - 6 (для плотных разностей), колеблется в зависимости от содержания воды и физического состояния. Хрупок. Плотность 4,4 - 4,7.  Диагностические признаки. Принадлежность к группе псиломелана устанавливается по формам агрегатов, чёрной черте и реакции на мартанец. Точная диагностика пока возможна лишь с помощью химического анализа. Под п. тр. не плавится. При растворении в соляной кислоте выделяется хлор. В закрытой трубке выделяет воду и кислород. С бурой и фосфорной солью в окислительном пламени даёт фиолетовый перл.

Вообще диагностика полиминеральных смесей, да и более или менее чистых оксидных марганцевых минералов, требует применения сложных методик, таких как электронная микроскопия и ИК-спектроскопия. В то же время при визуальной диагностике подобные образования заслуживают хоть какого-то предварительного заключения и обозначения с учётом легкоопределяемых свойств и характерной морфологии; именно в таких случаях может быть употреблено название "псиломелан".

Происхождение и месторождения

Подобно всем образованиям, объединяемым под названием псиломелана, образуется главным образом в экзогенных условиях: в зонах окисления месторождений марганцевых руд и в месторождениях осадочного происхождения. Как второстепенный минерал встречается также в рудах марганца гидротермального генезиса. В зонах окисления он образуется в основном за счёт таких минералов, как браунит, гаусманит, иногда силикатов и карбонатов марганца (совместно с вернадитом), а также самостоятельным путем при коагуляции гидроокислов марганца в виде натёчных форм в пустотах и в виде плотных масс. В осадочных месторождениях марганца псиломелан встречается в виде прослоев плотных руд или оолитов и шарообразных конкреций с концентрически-скорлуповатьгм строением.

При выветривании псиломелан подвергается окислению и дегидратации. При этом за счет его образуется пиролюзит, главным образом на поверхности пустот и пор, часто в виде чёрной сажистой массы.

К крупнейшим осадочным месторождениям марганца, в которых встречается псиломелан, принадлежат Чиатурское (Грузия) и Никопольское (Украина).

Практическое значение

Вместе с пиролюзитом и другими окисными минералами марганца является главной рудой, используемой в чёрной металлургии для выплавки ферромарганца. Более бедные марганцем руды используются для подшихтовки при выплавке из железных руд обыкновенных чугунов.