Минералы и горные породы. Учебное пособие

1.3. Классификация минералов и их описание

родная сера встречается исключительно в верхних частях земной коры и на ее поверхности и образуется различными путями.

Практическое значение самородных элементов, особенно благородных металлов, общеизвестно. Золото является главным валютным металлом и наряду с другими благородными металлами используется в ювелирном деле, приборостроении. Алмаз является драгоценным камнем первого класса. Графит и сера важны соответственно как ценное техническое и химическое сырье.

Ниже приводится краткая характеристика основных самородных элементов. Из металлов рассматриваются золото, серебро, медь, из неметаллов – сера и минералы углерода (алмаз и графит).

Общая характеристика физических свойств, форм выделения и главных диагностических признаков минералов этого и всех последу-

ющих классов приведены в прил. 2, 3.

Золото (Au). Химически чистое золото в природе почти не встречается. Обычно содержит примеси серебра (Ag), меди (Cu), реже – других металлов, с которыми образует твердые растворы.

В кристаллах встречается редко и большей частью образует мелкую вкрапленность в виде зерен и чешуек в кварце и сульфидах. Относительно часто встречается в виде дендритов и нитевидных агрегатов.

Цвет и черта золотисто-желтые. Блеск металлический. Твердость – 2–3. Плотность – 15–19, у чистого золота – 19,3. Спайность отсутствует. Излом крючковатый. Прочие свойства: ковкость, тягучесть, электропроводность, химическая стойкость (в кислотах, за исключе-

нием царской водки, не растворяется).

Разновидности: 1) электрум – золото, содержащее более 20 % серебра (чем больше примесь серебра, тем золото светлее); 2) купроаурит – содержит до 20 % меди (от примесей меди приобретает красноватый

оттенок).

Диагностика: узнается по цвету, блеску, блестящей черте, высокой

плотности и низкой твердости.

Происхождение: гидротермальное в кварцевых жилах (жильное золото). Благодаря химической стойкости золото накапливается в россыпях (россыпное золото) в виде округлых или сплющенных зерен и самородков.

21

Глава 1. МИНЕРАЛЫ

Применяется как драгоценный металл в ювелирном деле, прибо-

ростроении, медицине.

Серебро (Ag). Часто содержит примеси золота (Au), меди (Cu), ртути (Hg). Редкий минерал.

Кристаллы редки. Обычно встречается в виде дендритов, тонких пластинок, разнообразных проволочных и волосовидных форм.

Цвет и черта серебряно-белые, на поверхности иногда с черным налетом, блеск металлический. Твердость – 2–3. Плотность – 10–11. Спайность отсутствует. Излом крючковатый. Прочие свойства: ков-

кость, электропроводность.

Разновидности: 1) кюстелит – серебро, содержащее 1–2 % золота;

2) консбергит – содержит до 60 % ртути.

Диагностика: узнается по цвету, блеску, блестящей черте и боль-

шой плотности.

Происхождение: гидротермальное, экзогенное – в зоне окисления рудных месторождений.

Применяется как драгоценный металл, в производстве сплавов, приборостроении.

Медь (Cu). Встречается в виде дендритов, в крупных неправильных пластинках, в одиночных неправильных зернах.

Цвет и черта медно-красные. Блеск металлический. Твердость – 2,5–3. Плотность – 8,5–8,9. Спайность отсутствует. Излом крючкова-

тый. Прочие свойства: тягучесть, ковкость, электропроводность. Диагностика: узнается по красному цвету и блеску в изломе, сред-

ней твердости и большой плотности, обычно покрыта зеленоватыми,

черными и синими налетами окисленных минералов меди. Происхождение: гидротермальное, экзогенное – в зоне окисления

сульфидных руд, накапливается в россыпях.

Применяется в электротехнике, приборостроении, широко используются различные сплавы с медью (бронза, латунь, мельхиор).

Алмаз (C). Полиморфная октаэдрическая модификация углерода. Встречается в виде кристаллов преимущественно октаэдрического облика, плотных, мелкозернистых агрегатов.

Цвет различный, чистые разности бесцветны, водяно-прозрач- ны, иногда имеют оттенки коричневого, красного, желтого, зелено-

22

1.3. Классификация минералов и их описание

го, черного и других цветов. Отличается сильным, так называемым алмазным блеском. Твердость самая высокая среди минералов – 10. Плотность – 3,5. Спайность совершенная в четырех направлениях (по октаэдру). Излом раковистый. Прочие свойства: хрупкость, химическая стойкость; люминесцирует в ультрафиолетовых лучах голубова- то-синим цветом.

Измеряются алмазы в каратах. Один метрический карат равен 0,2 г. Кристаллы массой 100 и более каратов представляют исключи-

тельную редкость и известны по данным им именам. Разновидности: различают алмазы ювелирные и технические. Диагностика: высокая твердость, алмазный блеск.

Происхождение: магматическое (трубки взрыва). Накапливается в россыпях.

Применяется в технике в качестве сверхтвердого абразивного и режущего материала (до 80 % добываемых алмазов являются техническими). Чистые или равномерно окрашенные природные алмазы являются драгоценными камнями. Ограненные алмазы называются бриллиантами. В настоящее время алмазы получают искусственным путем (ювелирные – фианиты).

Графит (C). Полиморфная гексагональная модификация углерода. Образует мелкие пластинчатые шестиугольные кристаллы, чаще встречается в виде плотных, чешуйчатых, иногда сферических агрегатов.

Цвет стально-черный до черного. Черта черная блестящая. Блеск металловидный. Твердость – 1. Плотность – 2,2. Спайность совершенная в одном направлении. Излом неровный. Прочие свойства: элек-

тропроводность, термическая и химическая стойкость. Разновидности: шунгит – аморфная разновидность графита (пере-

ходная разность между каменным углем и графитом).

Диагностика: узнается по цвету, мягкости (пишет на бумаге),

жирности на ощупь, пачкает руки. Происхождение: метаморфическое.

Применяется в металлургии (тигли, литейное дело), для изготовления электродов и движущихся контактов в электротехнике, графитовых стержней в атомных реакторах, в химической промышленности для производства красок.

23

1.3. Классификация минералов и их описание

около 0,15 % веса земной коры, однако многие из них являются важнейшими рудами цветных, благородных и редких металлов.

Сульфиды встречаются в виде кристаллов и друз, чаще – в виде сплошных зернистых масс и вкрапленников.

Цвет минералов в большинстве случаев серый и желтый различной интенсивности и оттенков, а также коричневый и красный. Все сульфиды за небольшими исключениями имеют металлический блеск, большую плотность (как правило, выше 4) и невысокую твердость (2–4). За счет интенсивной окраски минералов и относительно невысокой твердости сульфиды дают на бисквите хорошую черту. Цвет черты является одним из диагностических признаков сульфидов.

Сульфиды имеют в основном гидротермальное происхождение. Кроме того, они образуются в метаморфических и иногда в экзогенных процессах. В поверхностных условиях сульфиды неустойчивы и разрушаются, переходя в различные вторичные минералы (оксиды, сульфаты, карбонаты и др.).

Ниже приводятся свойства наиболее распространенных минералов этого класса.

Галенит (PbS). Кристаллы преимущественно кубической формы, реже комбинации куба и октаэдра. Обычно образует зернистые, сплошные агрегаты. Характерна тесная ассоциация со сфалеритом и другими сульфидами.

Цвет свинцово-серый. Черта серовато-черная. Блеск металлический. Твердость – 2,5. Плотность – 7,5. Спайность совершенная в трех направлениях (по кубу). Прочие свойства: легко колется ступеньками

по трем взаимно перпендикулярным плоскостям. Разновидности: свинчак – плотный матовый галенит.

Диагностика: легко узнается по цвету, спайности, относительно

низкой твердости, высокой плотности и ассоциации минералов. Происхождение: 1) гидротермальное; 2) контактово-метаморфиче-

ское, скарновое; 3) осадочное – образует вкрапленность в карбонатных породах.

Является главной рудой на свинец, попутно извлекаются цинк, серебро, медь, редкие элементы.

25

Глава 1. МИНЕРАЛЫ

Сфалерит (ZnS). Кристаллы в форме тетраэдров. Обычно образует зернистые агрегаты, одиночные вкрапления изометричных зерен.

Цвет преимущественно коричневый, бурый до черного и желтый до бесцветного. Иногда прозрачен или просвечивает. Черта от свет- ло-желтой у бесцветного и желтого сфалерита до коричневой разных оттенков у разностей коричневого и черного цвета. Блеск алмазный. Твердость – 3,5–4. Плотность – 4. Спайность совершенная в шести на-

правлениях (по ромбододекаэдру).

Разновидности: клейофан – сфалерит светло-желтого цвета; мар-

матит – сфалерит черного цвета, содержащий железо.

Диагностика: узнается по совершенной спайности, сильному ал-

мазному блеску, коричневой черте, ассоциации с галенитом. Происхождение: 1) гидротермальное – встречается обычно вместе

с галенитом и другими сульфидными минералами; 2) осадочное. Является важнейшей рудой на цинк, попутно извлекаются редкие

и рассеянные элементы.

Пирит (FeS2). Самый распространенный в природе сульфид. Кристаллы преимущественно кубической формы, Обычно образует сплошные зернистые массы, вкрапленники.

Цвет соломенно-желтый, золотисто-желтый. Черта черная. Блеск металлический. Твердость – 6–6,5. Плотность – около 5. Спайность отсутствует. Излом неровный. Прочие свойства: взаимно перпендику-

лярная штриховка на гранях.

Диагностика: узнается по кубической форме кристаллов, золотистому цвету, высокой твердости. По этим признакам отличается от по-

хожего на него халькопирита.

Происхождение: образуется при различных геологических процессах, главными из которых являются магматический и гидротермальный. При окислении замещается лимонитом, часто встречаются псевдоморфозы лимонита по пириту.

Используется в основном для производства серной кислоты, по-

путно извлекаются примеси золота, меди, цинка и др.

Халькопирит (CuFeS2). Кристаллы тэтраэдрического вида, встречаются редко. Обычно образует зернистые, плотные агрегаты и вкрапленности.

26

1.3. Классификация минералов и их описание

Цвет латунно-желтый, с характерным для халькопирита зеленоватым оттенком. Черта черная или зеленовато-черная. Блеск металлический. Твердость – 3,5–4. Плотность – 4,2. Спайность отсутствует. Излом

неровный. Прочие свойства: наличие радужных пленок побежалости. Диагностика: узнается по неповторимому латунно-желтому цве-

ту, средней твердости и пестрой побежалости. По этим признакам от-

личается от похожего на него пирита.

Происхождение: 1) магматическое, гидротермальное; 2) метаморфическое, скарновое; 3) экзогенное – в осадочных породах. В зоне окисления за счет разрушения халькопирита образуются вторичные минералы: самородная медь, малахит и др.

Является важнейшей рудой на медь.

Киноварь (HgS). Встречается главным образом в виде зернистых вкрапленников, а также сплошных масс, налетов и примазок. Кристаллы ромбоэдрического и таблитчатого облика.

Цвет яркий малиново-красный. Черта красная. В тонких обломках прозрачная. Блеск алмазный. Твердость – 2–2,5. Плотность – 8. Спай-

ность совершенная.

Диагностика: узнается по цвету, черте и высокой плотности. Происхождение: гидротермальное.

Является рудой на ртуть и ценной природной краской.

1.3.3.Галогениды

Кклассу галогенидов относится около 170 минералов, представляющих собой соединения металлов с галогенами – фтором (F), хлором (Cl) и гораздо реже бромом (Br) и йодом (I) – фториды, хлориды и др. (Булах и др. , 2008). Основное значение из металлов в этих соединениях имеют натрий (Na), калий (К), магний (Mg), кальций (Са) и некоторые другие.

Роль галогенидов как породообразующих минералов невелика: широкое распространение имеют лишь хлориды и отдельные фториды, но они важны в общегеологическом и практическом отношении. Хлориды образуют мощные соленосные толщи, являющиеся ценным пищевым, химическим и агрономическим сырьем. Фториды используются преимущественно в металлургической промышленности.

27

Глава 1. МИНЕРАЛЫ

Галогениды, за редким исключением, встречаются в виде изометричных кристаллов и кристаллически-зернистых агрегатов.

Минералы в основном бесцветные, и лишь содержащие примеси окрашены в различные цвета, обычно светлые. Большая часть галогенидов прозрачна или просвечивает, имеет стеклянный блеск, низкую или среднюю твердость. Плотность небольшая. Обычна совершенная спайность. Хлориды легкорастворимы в воде и поэтому имеют вкус.

Хлориды образуются главным образом в осадочных процессах при испарении вод поверхностных бассейнов. Фториды связаны в основном с эндогенными процессами.

В этом классе рассмотрим только наиболее важные практически хлориды: галит (NaCl) и сильвин (KCl), а также фторид – флюорит (CaF2).

Галит (NaCl). Наиболее распространенный минерал этого класса. Кристаллы кубической формы. Обычно образует зернистые, массивные и слоистые агрегаты, реже корочки, налеты, выцветы.

Цвет белый, серый, часто бесцветный. Примесями может быть окрашен в различные цвета, обычно светлые. Черта белая до бесцветной. Блеск стеклянный, на выветрелых поверхностях жирный. Прозрачный или просвечивает. Твердость – 2. Плотность – 2. Спайность совершенная в трех направлениях (по кубу). Прочие свойства: с поверхности часто имеет оплывший вид (из-за гигроскопичности), при этом теряет стеклянный блеск, заменяющийся матовым или слабожир-

ным, спайность становится незаметной; характерен соленый вкус. Диагностика: узнается по кубической форме кристаллов, совер-

шенной спайности, низкой твердости, соленому вкусу. Похожий ми-

нерал – сильвин, но он горько-соленый на вкус.

Происхождение: осадочное, хемогенное в замкнутых заливах морей и соленосных озер. В незначительных количествах встречается как выцветы почв и как результат возгонов при вулканической деятельности.

Используется в пищевой промышленности и как сырье для производства соляной кислоты, хлора, соды, соединений натрия и пр., в

медицине.

Сильвин (KCl). Кристаллы кубической формы. Обычно образует сплошные зернистые массы в составе соляных отложений. Вместе с галитом образует соляную породу сильвинит. Цвет от бесцветного и

28

1.3. Классификация минералов и их описание

молочно-белого до грязно-бурого и красного. Черта бесцветная или белая. Блеск от стеклянного до жирного. Прозрачный или просвечивает. Спайность совершенная по кубу. Твердость – 2. Плотность – 2.

Прочие свойства: горько-соленый.

Диагностика: узнается по форме кристаллов, горько-соленому

вкусу, низкой твердости.

Происхождение: хемогенно-осадочное, как у галита. При усыхании озер выпадает в осадок последним.

Используется как сырье для получения калийных удобрений и различных калийных препаратов для медицины, парфюмерии и др.

Флюорит (CaF2). Кристаллы в виде октаэдров, кубооктаэдров и кубов. Часто образует друзы, щетки, сплошные зернистые массы, вкрапления отдельных зерен.

Цвет разнообразный – большей частью белый, фиолетовый, зеленый. Встречается полихромная окраска в одном кристалле. Черта белая. Блеск стеклянный. Твердость эталонная (по шкале Мооса) – 4. Плотность – 3.

Спайность совершенная в четырех направлениях (по октаэдру). Разновидности: оптический флюорит – прозрачные бесцветные раз-

ности флюорита; ратовкит – землистый, бледно-фиолетовый флюорит. Диагностика: узнается по своеобразной окраске, спайности, твер-

дости.

Происхождение: 1) магматическое, пегматитовое; 2) гидротермальное; 3) метаморфическое, скарновое. Ратовкит – осадочного происхождения.

Используется в основном в качестве флюса в металлургии и сырья для химической промышленности (получение фтористых соединений). Оптический флюорит – ценное оптическое сырье (изготовление линз).

1.3.4.Оксиды и гидроксиды

Кклассу оксидов и гидроксидов относятся важные и широко распространенные минералы, представляющие собой соединения различных элементов с кислородом (О) – оксиды, а также соединения с кислородом и гидроксильной группой (ОН) – гидроксиды. В настоящее время известно около 450 минералов класса оксидов и гидроксидов (Булах и др., 2008).

29

Глава 1. МИНЕРАЛЫ

Минералы класса оксидов и гидроксидов подразделяются на две группы: 1) оксиды и гидроксиды кремния (группа кварца); 2) оксиды и гидроксиды металлов.

Главными по распространенности являются минералы группы кварца (кварц, халцедон, опал), и прежде всего кварц – один из важнейших породообразующих минералов, входящий в состав почти всех генетических типов горных пород. Среди минералов второй группы наиболее распространенными являются оксиды и гидроксиды железа – гематит, магнетит, лимонит. Из остальных наибольшее значение имеют оксиды и гидроксиды марганца и алюминия.

В морфологическом отношении оксиды и гидроксиды обладают хорошо выраженной индивидуальностью кристаллов и их агрегатов, что для большинства минералов данного класса является важным диагностическим признаком.

Минералы оксидов, представленные большим разнообразием структур, образуют кристаллы всех морфологических типов: изометричного, удлиненного и уплощенного обликов. Минералы изометричного облика обычно образуют зернистые агрегаты (от крупно- и среднезернистых до мелко- и скрытокристаллических). Для минералов удлиненного облика характерны лучистые и игольчатые агрегаты, а для уплощенных – листовато-чешуйчатые.

Минералы гидроксидов в подавляющем большинстве не образуют различимых, заметных глазом кристаллов, и обычно их кристаллические очертания можно установить лишь под электронным микроскопом. Почти всегда они встречаются в виде порошковатых, землистых, натечных и оолитовых агрегатов. Некоторые оксиды встречаются как в виде кристаллов, так и в виде агрегатов.

Окраска оксидов и гидроксидов также характеризуется своими особенностями. Часть этих минералов бесцветна или слабоокрашена и имеет разнообразный неметаллический блеск. Однако подавляющее число минералов, содержащих железо и другие типичные элементыхромофоры, интенсивно окрашено в темные цвета. Особенно широко распространены черные и буро-черные окраски. В соответствии с этим находится и металлический или металловидный (полуметаллический) блеск этих минералов.

30