Безводные фосфаты

Монацит (Се, La...) [PO₄]. Фосфат церия Се и других редких земель, а также тория Th. Содержание ThO₂ обычно 5—10%.

Сингония моноклинная. Кристаллы преимущественно таблит­чатого вида, встречаются в виде одиночных вкрапленников в полевом шпате пегматитовых жил.

Цвет красновато-коричневый, желто-бурый. Блеск стеклянный. Спайность совершенная. Твердость 5—5,5. Плотность около 5. Радиоактивен.

Происхождение. Магматическое и пегматитовое. В гранитах встречается в виде мелких рассеянных зерен. В пегматитах одиноч­ные кристаллы достигают иногда нескольких сантиметров в длину. Парагенезис: полевой шпат, циркон, ильменит.

Промышленное значение монацит имеет в россыпях, образовав­шихся благодаря выветриванию монацитосодержащих гранитов и гнейсов.

Месторождения. Крупные морские россыпи с монацитом известны в Индии (Траванкор), на о. Шри Ланка и в Бразилии. Встречается в пегматитах Мадагаскара.

Применение. Монацит — руда на редкие земли и торий.

Апатит Ca₆[PO₄]₃(F, C1, ОН). Название происходит от греческого слова «апатао» — обманываю, так как этот минерал долгое время принимался за другие.

Химический состав апатитов сложен. По существу это группа минералов, состав которых благодаря изоморфным замещениям непостоянен. В общем виде формула минералов этой группы может быть записана так: A₅[PO₄]₃Z, где А — Са, РЬ, а также TR³⁺, Y³⁺, Mn²⁺, Sr²⁺, Ж - F¹-, Cl¹-, (OH)^1-, O²-. [CO₃]²-.

В связи с этим выделяют следующие разновидности апатитов:

1. фторапатит Са₅ [PO₄]₃F (преобладает в природе),

2. хлорапатит Са_а [РО₄]₃С1,

| 3)гидроксилапатит Са_ь [РО₄]₃(ОН), 4) оксиапатит Са₁₀[РО₄]„О.

196

Изоморфные замещения в апатитах могут быть как изовалентные. так и гетеровалентные (т. е. могут замещаться ионы разных ва­лентностей). При этом, если Са²⁺ замещается TR³⁺ то, с целью компенсации зарядов, в анионной части F^1- замещается на О²".

Сингония апатита гексагональная. Кристаллы обычно предста­вляют собой комбинации гексагональной призмы и дипирамиды

(рис. 145). Размер их от очень мел­ких, видимых только под микроско­пом, до гигантских массой в 50 кг. Также характерны сплошные зерни­стые сахаровидные массы.

Цвет желто-зеленый, белый, го­лубой, иногда бесцветен. Черта свет­лая. Блеск стеклянный. Спайность несовершенная. Излом неровный. Хрупок. Твердость 5. Плотность 3,2.

Происхождение. Магматическое — встречается в кислых извер­женных породах как акцессорный минерал, в щелочных породах — совместно с нефелином является одним из главных породообразу­ющих минералов (в нефелиновых сиенитах). Это важнейший промы­шленный тип месторождений апатита, последний представлен здесь светлыми, желто-зелеными мелкозернистыми массами.

Встречается в пегматитовых жилах с мусковитом. Типичен для некоторых контактово-метасоматических месторождений, откуда про­исходят хорошо ограненные крупные кристаллы голубого или голу­бовато-зеленого цвета. Ассоциирует с диопсидом, флогопитом, кальцитом, скаполитом, а также образует зернистые диопсид-апати-товые породы.

Месторождения. Крупнейшим в мире месторождением апатита является Хибинское. Апатитовые руды генетически связаны с ком­плексом щелочных пород Хибинского массива нефелиновых сиенитов (рис. 146). В Бурятии, около Улан-Удэ известно Ошурковское месторождение.

197

В Прибайкалье апатит встречается в крупных кристаллах в кон-тактово-метасоматическом месторождении Слюдянка.

Применение. Источник фосфора; основное сырье для получения различных фосфорных удобрений.

Фосфориты представляют собой осадочные образования, состоя­щие из фосфата кальция. По составу аналогичны апатиту. Встре­чаются в конкрециях (см. рис. 49), желваках и в виде землистых масс серого или бурого цвета.

Риг. 147. Прослой конкреций фосфоритов в песчаниках. Грозненская область

Происхождение. Биогенное — в результате жизнедеятельности организмов. Образуют пласты различной мощности среди глинистых пород, известняков и песчаников (рис. 147). Нередки псевдоморфозы фосфоритов по ископаемым остаткам (раковинам и костям животных).

Месторождения. В СССР: в Московской (Егорьевское), Киров­ской, Куйбышевской областях, на Украине, в Южном Казахстане (Каратау). За границей: в Алжире, Тунисе и Марокко.

Применение. Аналогичное апатиту.

Пироморфит Рb₅[РО₄]₃С1.

Сингония гексагональная. Характерны корочки сросшихся между собой кристаллов травяно-зеленого цвета. Кристаллы призматиче­ского вида с алмазным блеском. Твердость 3.5—4.0. Спайности нет. Характерна большая плотность 6,7—7,1.

Происхождение. Пироморфит образуется в зоне окисления свин­цовых месторождений. Ассоциирует с галенитом, англезитом и дру­гими минералами зоны окисления, иногда образует псевдоморфозы по галениту. Известны случаи находок пироморфита в низкотемпе-ратурных гидротермальных жилах.

198

Встречается в небольших количествах в зоне окисления многих месторождений (в Забайкалье, в Казахстане и других местах).

ВОДНЫЕ ФОСФАТЫ И ИХ АНАЛОГИ

Вивианит Fe₃ [PO₄]· 8H₂O.

Сингония моноклинная. Обычно образует радиальнолучистые, звездчатые агрегаты, встречается также в виде землистых масс («синяя земля»).

Цвет чистого кристаллического вивианита (неокисленного) — светло-зеленый, при окислении становится серовато-синим, синим до темно-синего. Блеск стеклянный. Твердость 1,5—2. Плотность 2,6.

Вивианит является экзогенным минералом, встречается в торфя­никах и железорудных месторождениях озерного или морского происхождения. Известен в торфяниках Московской области, в же­лезных рудах Керченского месторождения в Крыму.

Используется как синяя краска.

Эритрин Со₃ [ As О₄ ]₂ · 8H ₂О.

Распространен в виде землистых тонкопорошковатых масс розо­вого или малинового цвета. Является продуктом разрушения ко-бальтосодержащих минералов и характеризует зону окисления мышьяковых кобальтовых руд. Поисковый признак на кобальт.

Аннабергит Ni₃[As0₄]₂· 8Н₂О.

Образует налеты и землистые массы зеленого цвета. Вторичный минерал — образуется в зоне окисления руд, представленных арсе-нидами никеля. Поисковый признак на никель.

Скородит Fe[_AsO4]·2H₂O.

Обычно плотные или порошковатые землистые массы грязно-зеле­ного или серо-зеленого цвета, иногда мучнисто-белый. Образуется при разрушении арсенопирита и присутствует в зоне окисления во многих мышьяковых месторождениях.

Урановые слюдки. В эту группу входит около 20 различных водных фосфатов, арсенатов и ванадатов урана. Они относятся главным образом к тетрагональной и ромбической сингониям. Со слюдами их сближает листоватая форма кристаллов и совершен­ная спайность в одном направлении.

Урановые слюдки обычно образуют тонколистоватые и порошко­ватые скопления и налеты. Сильно радиоактивны. Цвет яркий, преи­мущественно желтый и зеленый. Блеск перламутровый. Твердость от 1 до 2,5. Плотность примерно 3—4,5.

Происхождение экзогенное — это минералы зоны окисления ура­новых месторождений. Ассоциируют с уранинитом и другими мине­ралами урана, ванадия, с карбонатами и баритом.

Важнейшие урановые слюдки следующие:

1) торбернит Cu(U0₂)₂[P0₄]_2·12H₂0 — медная урановая слюдка. Образует мелкие тонкие листочки тетрагонального вида. Цвет изумрудно-зеленый;

199

2. отунит Ca(UO₂)₂ [РО₄]₂ ·8З₂П. Наблюдается в виде тон­ кочешуйчатых или порошковатых налетов желтого цвета;

3. карнотит K.₂(UO₂)₂ [VO₄]₂·3H₂O. Образует порошкова- тые массы и налеты ярко-желтого цвета;

4. тюямунит Ca(UO₂)₂ [VO₄]₂ ·8З₂П. Тонкочешуйчатые и землистые массы зеленовато-желтого цвета.

Макроскопически три последних минерала почти неотличимы.

Распространены урановые слюдки во многих месторождениях СССР и за границей. Являются хорошим поисковым признаком на уран. При значительных скоплениях могут служить рудой на уран, радий и ванадий.

Контрольные вопросы

1. Дайте характеристику апатиту.

2. Чем отличается апатит от фосфоритов?

3. Каково происхождение апатита? Его месторождения и значение.

4. Какие Вы знаете арсенаты никеля и кобальта? Их цвет, происхождение и значение.

5. Какой минерал из группы фосфатов служит рудой на редкие земли и торий?

6. Приведите примеры минералов из группы урановых слюдок. Их цвет, происхождение и значение.

СУЛЬФАТЫ

Сульфаты — соли серной кислоты. Они имеют светлую окраску, небольшую твердость, многие из них растворимы в воде.

Основная масса сульфатов имеет осадочное происхождение — это химические морские и озерные осадки. Многие сульфаты явля­ются минералами зоны окисления, известны сульфаты и как продукты вулканической деятельности.

Различают сульфаты безводные, водные и сложные, содержащие кроме общего для всех анионного комплекса [SO₄]^2- также доба­вочные анионы (ОН)¹".

БЕЗВОДНЫЕ СУЛЬФАТЫ

Барит (тяжелый шпат) Ba[SO₄]. Название происходит от грече­ского слова «барос» — вес.

Сингония ромбическая. Кристаллы таблитчатые; агрегаты зер­нистые, плотные, листоватые, нередко встречаются в друзах (рис.148).

Бесцветный, иногда водяно-прозрачныи, чаще белый, серый, нередко окрашен примесями в красный, синеватый, бурый и другие цвета. Черта белая. Спайность совершенная по (001), в других направлениях менее совершенная. Блеск стеклянный, иногда перла­мутровый. Твердость 3—3,5. Плотность 4,5.

Происхождение. Гидротермальное — встречается в рудных жи­лах с галенитом, сфалеритом, пиритом, киноварью, флюоритом, часто образует самостоятельные баритовые жилы. Барит экзоген­ного происхождения образуется в зоне железной шляпы за счет реак-

200

ций растворимых солей бария с сульфатами других металлов или с H₂SO₄.

Месторождения. В Кутаисском районе в Грузии, в Туркмении в хребте Копетдаг, на Урале; попутно добывается на полиметал­лических месторождениях Алтая.

Применение. Употребляется в промышленности в чистом виде и в виде препаратов бария. Применяется при бурении скважин в качестве утяжелителя глинистых растворов, в лакокрасочной

промышленности (литопон), как утяжелитель при производстве обоев, клеенки, линолеума. Соли бария употребляются для борьбы с вредителями сельского хозяйства и в медицине.

Целестин Sr [SO₄].

Сингония ромбическая. Кристаллы таблитчатые, призматиче­ские, пирамидальные, иногда сильно вытянутые. Агрегаты шестова-тые, зернистые, плотные, нередко в друзах.

Цвет небесно-голубой, голубовато-белый, серый, иногда про­зрачен. Спайность совершенная по (001). Блеск стеклянный, на плоскостях спайности до перламутрового. Твердость 3—3,5. Плот­ность 4. После прокаливания и смачивания окрашивает пламя в карминово-красный цвет (реакция на стронций).

Происхождение. В основном осадочное, в парагенезисе с гипсом, кальцитом, баритом, самородной серой. Возможно низкотемпера­турное гидротермальное происхождение.

201

Месторождения. В Средней Азии: Лякканское на юге Ферган­ской долины, в Таджикистане, Туркмении, в Архангельской области и в Поволжье. За границей: в Джирдженти на острове Сицилия — с гипсом и серой, а также в Западной Германии, Англии и США.

Применение. Целестин является основной рудой на стронций.

Англезит Pb[SO₄] (РЬ 68,3%).

Сингония ромбическая. Образует·-мелкие тонкотаблитчатые, вы­тянутые кристаллы, а также зернистые, плотные массы.

Бесцветный до белого. Блеск алмазный. Твердость 2,5—3. Плот­ность 6,3.

Происхождение. В зоне окисления свинцовых месторождений в ассоциации с галенитом, церусситом и другими вторичными мине­ралами свинца. Известен на некоторых полиметаллических место­рождениях Забайкалья и Казахстана.

Применение. Англезит может идти в плавку вместе с другими окисленными рудами.

Ангидрит Са [ S О₄ ].

Сингония ромбическая. Кристаллы толстотаблитчатые, близкие к изометрическим. Обычно сильно развиты шшакоиды, по которым проходит совершенная спайность. Агрегаты сплошные, мелкозер­нистые.

Цвет белый, серый, голубоватый. Черта белая. Блеск стеклян­ный, иногда слабо перламутровый на плоскостях спайности. Твер­дость 3,5. Плотность 3,0.

Происхождение. Ангидрит важный породообразующий минерал, встречающийся вместе с гипсом и галитом в осадочных породах. Он выпадает в осадок из морской воды при температуре выше 42°. При более низкой температуре отлагается гипс Са [S0₄] ·2З₂П. В случае значительной концентрации солей (NaCl и особенно MgCl₂) ангидрит может отлагаться и при более низких температурах (20— 30°).

При нормальном давлении в присутствии воды ангидрит перехо­дит в гипс с большим увеличением объема (на 30%). Глубина зале­гания, на которой возможен такой переход, учитывая давление вышележащих пород, не превышает 100—150 м. Возможны и обрат­ные изменения: часть ангидрита, вероятно, образуется при дегидра­тации гипса.

Месторождения ангидрита связаны с месторождениями солей морского происхождения. В СССР: на Украине (Артемовское). За границей: в ГДР и ФРГ (Стассфуртское) и в Индии в провинции Пенджаб.

Применение. Используется в производстве цемента.

ВОДНЫЕ СУЛЬФАТЫ

Гипс (легкий шпат) Са [SO₄]· 2Н₂О.

Сингония моноклинная. Кристаллы толсто- и тонкотаблитчатые, иногда очень крупные; характерны двойники—«ласточкин хвост»

202

(см. рис. 38). Агрегаты плотные, зернистые, листоватые, волокни­стые (селенит).

Цвет белый, часто прозрачен, также серый и розовый от примесей. Черта белая. Блеск стеклянный, у волокнистых разностей шелко­вый. Спайность весьма совершенная но (010). По спайности можно отщеплять тонкие листочки. Твердость 2, чертится ногтем. Плотность 2,3.

Происхождение. По происхождению и нахождению в природе гипс тесно связан с ангидритом. Это типичный морской химический осадок. Среди осадочных пород образует пласты, часто ассоциируется с ангидритом, галитом, самородной серой, иногда нефтью, может образоваться при гидратации ангидрита. Гипс также образуется в зоне выветривания сульфидов и самородной серы, при этом воз­никают плотные или рыхлые массы, обычно загрязненные глини­стыми и другими примесями — так называемые гипсовые шляпы. Как и ангидрит, гипс встречается в продуктах фумарольной деятель­ности.

Месторождения. В СССР: в Архангельской, Вологодской и Вла­димирской областях, по Западному Приуралью, в Башкирии и Татар­ской АССР (пермского возраста); в Иркутской области, на Северном Кавказе, в Дагестане и Средней Азии (юрского возраста). За грани­цей: в США, Канаде, Италии, ФРГ, ГДР и Франции.

Применение. Гипс употребляется в сыром и обожженном виде. При нагревании до 120—140° переходит в полугидрат CaSO₄·¹/₂H₂O (полуобожженный гипс или алебастр), при более высоких темпера­турах получается обожженный гипс (строительный гипс). Обожжен­ный гипс применяется для лепных работ, в архитектуре, для штука­турки, в медицине, в цементной и бумажной промышленности. Сырой гипс используется при производстве портланд-цемента, для ваяния статуй и в качестве удобрения. Волокнистый гипс — селе­нит (особенно из района Кунгура на Урале) — широко применяется для поделок.

Мирабилит (глауберова соль) Na₂[S0₄l· 10Н₂О. Немецкий врач и химик И. Р. Глаубер получил эту соль искусственно, назвав ее удивительной солью (sal mirabile).

Сингония моноклинная. Обычно встречается в сплошных зер­нистых массах, в виде корочек и выцветов.

Бесцветный, белый. Блеск стеклянный. Вкус горько-соленый. Твердость 1,5—2. Плотность 1,5. В пробирке при нагревании растворяется в собственной кристаллизационной воде. На воздухе теряет воду, превращаясь в тенардит Na₂[SO₄].

Происхождение. Мирабилит образуется в соляных озерах, бога­тых сульфатом натрия, при температуре ниже 32° С (если нет дру­гих солей); при более высокой температуре выпадает тенардит. Если в растворе присутствуют другие соли (например, NaCl), тем­пература выпадения мирабилита значительно понижается.

Месторождения. Крупнейшее месторождение мирабилита — залив Кара-Богаз-Гол, где он выпадает при 6° С и в больших

203

количествах выносится прибоем на берег. Летом мирабилит в заливе снова растворяется, а выброшенный на берег переходит в тенардит. Запасы мирабилита в Кара-Богаз-Голе составляют около 4 млрд. т. Известен в озерах Кулундинской степи, в Поволжье, в Грузии, а также в виде выцветов почв во многих местах.

Применение. Мирабилит употребляется в стекольной промышлен­ности, для приготовления соды по методу Леблана и в медицине.

СЛОЖНЫЕ СУЛЬФАТЫ

Алунит KAl₃[SO₄]₂(OH)₆.

Сингония тригональная. Наблюдается в плотных, землистых и сплошных камнеподобных массах (рис. 149). Цвет белый, сероватый, желтоватый, красноватый. Твердость 3,5—4. Плотность 2,8.

Рис. 149. Алунит. Загликское месторождение, Азербайджан

Происхождение. Гидротермальное, в связи с вулканической дея­тельностью — образуется при переработке сернокислыми растворами эффузивных пород, богатых щелочами. Вместе с этим процессом (алунитизацией) происходит каолинизация и окремнение пород.

Месторождения. В СССР: Загликское (Азербайджан). За гра­ницей: Фаншан и Тайху (Чжецзян, Китай), Толфа и Чивитавеккья (Италия) и др.

Применение. Алунитовые породы используются для производства квасцов, возможно использование их и как руды на алюминий.

Ярозит KFe₃³⁺[SO₄]₂(OH)₆.

Наблюдается в виде сплошных зернистых или землистых масс, также в конкрециях охряно-желтого или буро-желтого цвета. Черта желтая, искрящаяся. Похож на бурый железняк.

Происхождение. Образуется в зоне окисления при разрушении сернистых соединений железа, в основном пирита.

Месторождения. В СССР известен в виде конкреций и желваков в зоне окисления золоторудного месторождения Майкаин в Северном Казахстане.

Применение. Используется как сырье для получения тонкого полировального порошка.

Контрольные вопросы

1. Каковы главные отличительные свойства барита? Его применение.

2. Чем характеризуется целестин?

3. Охарактеризуйте ангидрит и гипс.

4. Какое применение имеет гипс?

5. Какому минералу принадлежит формула Pb[SO₄]?

'6. Расскажите о мирабилите. При каких условиях он образуется, где на­ходятся его месторождения?

7. Что такое алунит? Его происхождение и применение.

ВОЛЬФ РАМАТЫ И МОЛИБДАТЫ

Эта группа содержит небольшое количество минеральных видов, но включает важнейшие руды на вольфрам. По составу минералы отвечают солям вольфрамовой и молибденовой кислот.

Вольфрамит (Fe, Мn) [WO₄] (WO₃ около 75%).

Сингония моноклинная. Вольфрамиты представляют изоморфную смесь с двумя крайними членами: ферберитом Fe [WO₄] и гюбнеритом Mn[WO₄]. Кристаллы пластинчатые, таблит­чатые.

Цвет черный, темно-бурый, красно-коричневый у гюбнерита. Черта темно-бурая, почти черная у железистых разностей и красно­вато-коричневая у гюбнерита. Блеск неметаллический. Спайность совершенная в одном направлении. Твердость около 5. Очень боль­шая плотность — 7,5.

Происхождение. Гидротермальное, высокотемпературное —встре­чается в кварцевых жилах (рис. 150) с касситеритом, молибденитом, висмутином, арсенопиритом, халькопиритом и другими сульфидами. Это главный промышленный тип. Также встречается в грейзенах с топазом, бериллом, касситеритом.

Месторождения. В СССР: в Бурятской АССР (Джидинское), в Читинской области (Букукинское, Белухинское),, в Казахстане (Акчетаусское, Караобинское). За границей: месторождения миро­вого значения находятся в провинциях Квантунь и Юнань в Южном Китае, крупные месторождения известны в Бирме и Боливии.

Применение. Вольфрамит — важнейшая руда на вольфрам. Воль­фрам входит в состав сверхтвердых сплавов и специальных сортов стали.

205

Шеелит Ca[WO₄](WO₃ 80,6%). В виде изоморфной примеси в шеелитах иногда устанавливается молибден (до 24% МоО₃).

Если количество МоО₃ более 1%, минерал может быть назван мо­ли бдошеелитом.

Сингония тетрагональная. Кристаллы в виде тетрагональных ди-

пирамид (рис. 151), чаще образует неправиль­ные вкрапленники в скарнах и кварцевых жилах.

Цвет белый, серый, желтый. Черта белая. Блеск жирный. Спайность средняя. Излом не­ровный. Твердость 4,5. Плотность около 6.

Шеелит, особенно в виде мелкой вкраплен­ности, легко спутать с другими светлыми мине­ралами (кварцем, полевым шпатом). Он узнается по жирному блеску, высокому удельному весу и голубоватому свечению в катодных и ультра­фиолетовых лучах. В НСl и HNO₃ разлагается с выделением желтого осадка WO₃; раствор при нагревании с металлическим оловом становится синим.

Происхождение. В основном скарновое (рис. 152.) Особенно ха­рактерна неправильная вкрапленность шеелита в пироксеновых,

206

пироксено-гранатовых и гранатовых скарнах. Важнейшие спутники: салит, геденбергит, андрадит, кальцит, кварц, молибденит. Шеелит известен и гидротермального происхождения в кварцевых жилах (рис. 153), иногда с золотом и сульфидами.

Месторождения. В СССР: скарновые в Средней Азии (Чорух-Дай-рон, Ингичке, Лянгар), в Хакассии, на Северном Кавказе (Тыр-ныауз —молибдошеелит); гидротермальное известно на Урале (Гум-бейка). За границей: шеелитоносные скарны известны в западных штатах США, в Бразилии и в Малайзии.

Рис. 152. Карта и разрез одного из уча стков шселитоносных скарнов Ингичкин-ского месторождения

Средней Азии 1 — доломит; 2 —· мра­мор; 3 — биотитовый гранит, i — лейкократо-вый гранит; 5 — скарн

Применение. Шеелит — важнейшая вольфрамовая руда.

Повеллит Са[МоО₄] (МоО₃ 72,0%).

Сингония тетрагональная. Обычно встречается в виде псевдомор­фоз по молибдениту; агрегаты пластинчатые, листоватые. Цвет белый, желтый, зеленовато-желтый. Блеск перламутровый, у зем­листых разностей матовый. Твердость 3,5. Редок.

Происхождение. Минерал вторичный, образуется в зоне окисления молибденовых месторождений за счет молибденита (Лянгар, в Самар­кандской области).

Ферримолибдит (молибденовая охра) Fe₂[MoO₄]₃· 7H₂O.

207

Встречается в виде тонковолокнистых скоплений землистых и по-рошковатых масс, образует налеты. Цвет серно-желтый или зелено­вато-желтый. Развивается в зоне окисления молибденовых месторо­ждений по молибдениту. Имеет важное поисковое значение на мо­либденит — пустоты от выщелачивания молибденита в кварцевых

Рис. 153. Кварц-шеели-товая жила в разведоч­ной траншее. Месторо­ждение Гумбейка, Юж­ный Урал

жилах нередко содержат ферримолибдит. Ферримолибдит встре­чается в месторождениях Казахстана, известен в Первомайском месторождении Бурятской АССР.

Контрольные вопросы

1. Каковы формы кристаллов, цвет и блеск вольфрамита?

2. Какое происхождение имеет вольфрамит и где находятся его месторожде­ ния?

3. Каков генезис и парагенезис шеелита?

4. Назовите месторождения и укажите применение шеелита.

5. Какое происхождение и значение имеют повеллит и ферримолибдит?