Betekhtin

делах Курской магнитной аномалии (КМА) в докембрийских железистых кварцитах, являющихся результатом регионального метаморфизма перво начально осадочных железистых толщ, многократно собранных в крутые складки. Руды этой формации имеются и в Кривом Роге (Украина).

Примером гидротермальных месторождений является Кутимское (Северный Урал), руды которого залегают в палеозойских доломитах и представлены кристаллическими массами крупнопластинчатого гемати та, местами превращенного в магнетит. Оолитовые красные железняки в виде пластовых залежей распространены на западном склоне Среднего Урала — в Кусье'Александровском и Пашийском районах. Мартитовые руды в существенных количествах встречаются в верхних зонах ряда круп ных магнетитовых месторождений Урала: на горах Магнитной, Высокой (у Нижнего Тагила) и др. Сростки типа «железных роз» отмечены в неко торых хрусталеносных жилах Приполярного Урала.

Из зарубежных месторождений отметим крупнейшие месторождения в докембрийских метаморфизованных толщах в районе Верхнего озера (США) и в Итабири (штат Минас Жерайс, Бразилия). Большой интерес в минера логическом отношении представляет конктактово пневматолитовое место рождение на о. Эльба, откуда происходят замечательные кристаллы желез ного блеска, экспонирующиеся во многих минералогических музеях. «Железные розы» встречаются в ряде мест в Альпах (Сен Готтард и др.).

Практическое значение. Гематитовые руды принадлежат к числу важ нейших железных руд, из которых выплавляются чугун и сталь. Значе ние их в народном хозяйстве и промышленности общеизвестно. Содер жание железа в сплошных гематитовых рудах обычно колеблется от 50 до 65 %. Чистые разности порошковатого гематита употребляются в ка честве красок и для изготовления красных карандашей.

ИЛЬМЕНИТ — FeTiO3, или FeO . TiO2. Название происходит от Иль менских гор (Южный Урал), где этот минерал впервые был установлен. Синоним: титанистый железняк.

Химический состав. Fe — 36,8 %, Ti — 31,6 % , О — 31,6 %. В качестве изоморфных примесей может содержать Mg, нередко в значительных ко личествах (пикроильменит), иногда Мn (до нескольких процентов), так же Cr, Al и V. Существуют непрерывный изоморфный ряд FeTiO3— MgTiO3 (гейкилит) и, вероятно, ряд FeTiO3—MnTiO3 (пирофанит), а при высоких температурах устанавливается ряд и с Fe2O3 (гемоильмениты).

Сингония тригональная; ромбоэдрический в. с. L63C. Пр. гp. R3 (C 23i). а0= 5,083; с0 = 14,04. Кристаллическая структура аналогична структуре корунда, с той лишь разницей, что места Аl через слой поочередно зани маются Fе2+и Тi4+. Такая замена разнородными ионами ведет к снижению симметрии структуры. Облик кристаллов толстотаблитчатый (рис. 149),

ромбоэдрический, иногда пластинчатый. Наиболее часто наблюдаются

– – –

следующие формы: пинакоид {0001}, ромбоэдры {1011}, {0221}, {2243}

минералов тоже как продукт распада твердых растворов.

Цвет ильменита железно черный или темный стально серый. Черта большей частью черная до темно серой, иногда бурая или буровато крас ная (для разностей, содержащих в виде включений гематит). Блеск по

луметаллический. Непрозрачен.

–

Твердость 5–6. Спайность несовершенная по ромбоэдру {1011}, из лом неровный и полураковистый. Уд. вес 4,72. Не ферромагнитен, гемо ильмениты слабо магнитны.

Диагностические признаки. Похож на гематит. В кристаллах отли чим по их формам (присутствуют только ромбоэдры, нет граней гексаго нальных дипирамид и скаленоэдров). В сплошных массах от гематита отличается по черте и более слабому блеску.

П. п. тр. не плавится. В восстановительном пламени становится явно магнитным. В порошке с трудом растворяется в концентрированной HCl

свыделением окиси титана. После плавления с КНSО4 при кипячении с оловом дает синевато фиолетовый раствор, при разбавлении водой розо вый (реакция на титан).

Происхождение и месторождения. В качестве вкрапленников в ким берлитах содержится пикроильменит, являющийся одним из минералов

— индикаторов, позволяющих обнаруживать коренные месторождения ал маза по ореолам механического рассеяния. В виде вкрапленности ильме нит встречается в основных изверженных породах (габбро, диабазах, пи роксенитах и др.), часто в ассоциации с магнетитом, а также в щелочных породах. В значительных количествах он иногда наблюдается в пегмати тах некоторых типов (сиенитовых) в парагенезисе с полевыми шпатами, биотитом, ильменорутилом и др.

Вгидротермально измененных изверженных породах ильменит, как правило, наблюдается в разложенном состоянии, будучи превращен в так называемый лейкоксен. Известны также случаи разложения ильменита

собразованием механической смеси гематита и рутила с сохранением внешней формы кристаллов ильменита.

ВРоссии кристаллы ильменита, иногда значительных размеров, встре чаются в пегматитах Ильменских и Вишневых гор около г. Миасса (Юж ный Урал) среди сиенито гнейсов. В виде включений в титаномагнети тах он широко распространен во многих месторождениях.

В поверхностных условиях ильменит относительно устойчив и мо жет, претерпевая дальнюю транспортировку, накапливаться в аллювиаль ных и особенно в прибрежно морских россыпях с рутилом, цирконом и др. (см. рис. 58).

Из иностранных месторождений отметим норвежские: Экерзунд'Зог' гендаль в виде жил в норитах (основная изверженная порода), Крагерё, где встречаются крупные кристаллы до 6–7 кг весом, и др.

Практическое значение. Является главной рудой на титан (большая часть добывается из россыпей), используемый в виде TiO2 в качестве бе лой краски (титановых белил с высокой кроющей способностью), а так же для сплавов с железом — ферротитана, содержащего 10–15 % Ti, для изготовления особых сортов стали и для других целей.

Способность металлического титана выдерживать высокие темпера туры, устойчивость к коррозии, способность свариваться и низкий удель ный вес делают его особенно ценным сырьем для авиационной промыш ленности.

5. Группа браунита

Сюда относятся окислы Mn, частью с Fe, существенно отличающиеся по кристаллическому строению от минералов группы корунда.

БРАУНИТ — Mn2+ Mn3+6 SiO12. Иногда пишут сокращенную формулу с другой стехиометрией: Мn2О3.

Химический состав. MnO — 44,8 %, MnO2 — 55,2 %. В брауните не редко устанавливается железо, иногда до 10 % и выше. Спектроскопически обнаруживается также присутствие B и Ba. Последний элемент, возмож но, связан с баритом, являющимся обычным спутником браунита.

Сингония тетрагональная; дитетрагонально дипирамидальный в. с. L44L25PC. Пр. гр. I4/acd(D204h). а0 = 13,44; с0 = 18,93. Структура координа ционная субслоистая. Может быть представлена в виде дефектной, силь но искаженной кубической плотнейшей упаковки кис лорода с послойным заполнением октаэдров одного

слоя катионами только Mn3+, а в другом слое наряду с октаэдрами Mn3+ имеются скрученные кубы Mn2+ и тет раэдры Si4+. Кристаллы имеют октаэдрический облик (рис. 150); тетрагональная дипирамида, приближающа яся по углам к октаэдру, находится иногда в комбина

ции с гранями призмы и пинакоида. Чаще наблюдается Рис. 150. Крис талл браунита

в зернистых агрегатах.

Цвет браунита черный до серого, с коричневым оттенком. Черта бу рая до коричневой. Блеск полуметаллический. Непрозрачен.

Твердость 6. Спайность заметная по {111}. Уд. вес 4,7–5,0. Немагнитен. Диагностические признаки. Похож на многие марганцевые черные ми нералы. Для него характерны высокая твердость, буровато черная черта.

С достоверностью может быть установлен в полированных шлифах под мик роскопом и рентгенометрическим путем.

П. п. тр. не плавится. С бурой дает реакцию на Mn. В HCl с трудом растворяется с выделением из раствора хлора и студенистого кремнезе ма. В HNO3 разлагается на MnO и MnO2 (в осадке).

Происхождение и месторождения. Возникает в восстановительных условиях, но устойчив в пределах определенных значений восстановитель но окислительного потенциала. В более восстановительной обстановке замещается гаусманитом MnMn2O4. Встречается в некоторых контакто' во'метасоматических месторождениях, а также в гидротермальных жилах

вассоциации с различными минералами марганца и железа баритом, квар цем и др. В значительных массах распространен в регионально'метамор' физованных осадочных месторождениях марганца (формация гондитов).

Взоне окисления браунит неустойчив: постепенно окисляясь до выс шей валентности Mn, превращается в псиломелан, а затем в более устой

чивый в присутствии кислорода пиролюзит (MnO2).

На Урале известно гидротермальное месторождение Сапальское (у Нижнего Тагила) в известняках, где браунит ассоциирует с гаусмани том, гематитом, магнетитом, якобситом, сульфидами Fe, Pb и др. Извес тен также на Поперечном месторождении (Хабаровский край). В больших массах находится в ряде метаморфизованных осадочных месторождений

вЦентральном Казахстане: Джезды в Карсакпайском районе, где он в виде сплошных зернистых агрегатов наблюдается также в небольших жилах гидротермального происхождения; Караджал в Атасуйском районе и др.

Из иностранных месторождений следует указать крупные метамор физованные месторождения Индии, Бразилии, Южной Африки (Пост масбург) и др.

Практическое значение. Браунитовые руды принадлежат к числу важнейших марганцевых руд, используемых в черной металлургии для выплавки ферромарганца, который идет в присадку при выплавке сталей

вмартеновских печах. Бедные марганцем руды употребляются для под шихтовки при выплавке обыкновенных чугунов в домнах.

6. Семейство шпинелидов

Минералы семейства шпинелидов с типовым составом RO . R2O3, со гласно данным рентгенометрии, должны рассматриваться как двойные окислы, а не как соли кислородных кислот, т. е. не как алюминаты, фер риты и др. В этой группе широко представлены изоморфные смеси. В ка честве трехвалентных металлов, замещающих друг друга, принимают уча стие: Fe3+, Аl3+, Сr3+, V3+, Аl3+ и Mn3+, а в качестве двухвалентных — главным образом Mg2+, Fe2+, иногда Zn2+, Мn2+ и изредка, обычно в небольших ко личествах, Cu2+, Ni2+ и Со2+; кроме того, в составе шпинелидов может при сутствовать Ti4+. Характерно, что двухвалентные ионы с большими ион

ными радиусами — Pb, Sr, Ca, Ba, а также одновалентные — Na и K — со вершенно не участвуют в составе минералов этой группы. В зависимости от сочетаний перечисленных элементов различают большое количество минеральных видов, имеющих много общих свойств в форме кристал лов, физических признаках и условиях образования (возникают преиму щественно при высоких температурах и давлениях).

Подавляющая их масса кристаллизуется в кубической сингонии, об разуя кристаллы преимущественно октаэдрического облика. Лишь неко торые принадлежат к тетрагональной сингонии, причем облик их крис таллов также октаэдрический. Особняком стоит соединение аналогичной химической формулы — хризоберилл. Ионный радиус Be2+ настолько мал, что это соединение имеет существенно отличную структуру, кристалли зуясь в ромбической сингонии.

Кристаллическая структура минералов группы шпинели довольно сложная. Кислородные ионы плотно упакованы в четырех плоскостях, параллельных граням октаэдра (кубическая плотнейшая упаковка). В структурном типе нормальной шпинели (n шпинель) двухвалентные ка тионы, (Mg2+, Fe2+ и др.) окружены четырьмя ионами кислорода в тетра эдрическом расположении, в то время как трехвалентные катионы (Аl3+, Fe3+, Cr3+ и др.) находятся в окружении шести ионов кислорода по вер шинам октаэдра. При этом каждый ион кислорода связан с одним двух

виде: АIVВVI2О4. В структуре инвертированной (обратной) i шпинели разме щение катионов по позициям отвечает следующей формуле: ВIV(АВ)VIО4.

Таким образом, структура характеризуется сочетанием изометричес ких «структурных единиц» — тетраэдров и октаэдров, причем каждая вер шина является общей для одного тетраэдра и трех октаэдров.

Эти особенности структуры хорошо объясняют такие свойства этих минералов, как оптическая изотропия, отсутствие спайности, химическая

и термическая стойкость соединений, довольно высокая твердость и про чие. Структурный тип шпинели допускает вариации параметров упаков ки анионов кислорода и размеров катионных позиций без нарушения сим метрии, что дает возможность принимать в этих позициях катионы с различными размерными характеристиками, обеспечивая высокую изоморфную емкость минералов этого семейства.

ШПИНЕЛЬ — MgAl2O4. Название происходит, вероятно, от лат. spinella — шип из за формы кристаллов. Прозрачные разности, красиво окрашенные в различные цвета (красный, розовый, зеленый, синий, фио летовый и др.), носят название благородной шпинели.

Химический состав. MgO — 28,2 %, Аl2О3 — 71,8 %. Наблюдаются при меси: Fe2O3, обусловливающая бутылочно зеленую окраску (хлорошпи нель); FeO, которая вместе с Fe2O3 вызывает коричневую или черную окраску; иногда ZnO, MnO, Сr2О3. Намечаются устойчивые даже при низких температурах изоморфные ряды с такими минеральными видами семейства, как ганит (ZnAl2O4), магнезиоферрит (Fe3+(MgFe3+)2O4), га' лаксит (MnAl2O4) и герцинит Fe2+Al2O4.

кристаллов и высокая твердость. Исследование порошка минерала в по ляризованном свете под микроскопом без труда дает возможность отли чить изотропную шпинель от двупреломляющих, аналогичных по окрас

ке и похожих по форме разновидностей корунда. От других минералов группы шпинели она отличается по наименьшему удельному весу.

П. п. тр. не плавится. Кислоты не действуют.

Происхождение и месторождения. Шпинели наиболее часто встре чаются в контактово'метасоматических образованиях среди доломитов и магнезиальных известняков в результате воздействия на них магмати ческих флюидов при высоких температурах. В парагенезисе с ними в об разующихся богатых карбонатами Ca и Mg магнезиальных скарнах — кальцифирах наблюдаются различные минералы того же происхождения: форстерит, пироксены (обычно диопсид или энстатит), амфиболы (тре молит), флогопит, фторсодержащие силикаты (группы гумита) и др.

Изредка встречается в пегматитах и магматических горных породах. Известны находки ее также в глубинных сильно метаморфизованных породах: гнейсах и кристаллических сланцах.

В поверхностных условиях шпинель совершенно устойчива и потому часто встречается в россыпях.

Сколько нибудь значительные месторождения благородной шпине ли в России пока не установлены. Отдельные экземпляры ее изумрудно зеленой окраски были обнаружены в россыпях по р. Каменке в Кочкар ском районе (Южный Урал); очевидно, она вместе с другими самоцветами образуется при разрушении распространенных в районе пегматитов. За тем были найдены шпинели розовой, синей и фиолетовой окраски в При байкалье в окрестностях Слюдянки. Изобильная вкрапленность крупных кристаллов черной шпинели (плеонаст) наблюдается с форстеритом и флогопитом в кальцифирах месторождений Гоновское, Канку и Каталах (Алдан, Якутия). Герцинит обнаружен в виде черных каемок вокруг си него корунда с содалитом, плагиоклазом и биотитом в районе Лопарского перевала в Хибинах (Кольский полуостров).

Крупное месторождение благородной розовой шпинели Кухи'Лал находится на Юго Западном Памире (Таджикистан, близ границы с Аф ганистаном). Крупнейшие месторождения благородной красной шпине ли известны на островах Цейлон и Борнео (в золотоносных россыпях), а также в Бирме, Таиланде, Афганистане и в других местах.

Практическое значение. В качестве драгоценных камней употреб ляются лишь совершенно прозрачные, лишенные трещиноватости кри сталлы. Добыча производится обычно попутно с добычей золота или самоцветов (рубина). В рубиновых копях Могок (Северная Бирма) бла городная шпинель ежегодно добывалась в количествах до 10 000 карат попутно с рубином (до 50 000 карат). Крупных скоплений в коренных породах неизвестно.

МАГНЕТИТ — Fe3+(Fe2+Fe3+)O4, применяются и сокращенные форму лы: Fe2+Fe3+2O4 или даже — Fe3O4. Происхождение названия минерала неяс но. Предполагают, что оно связано с местностью Магнезия (в Македонии)

318 Описательная часть

или с именем пастуха Магнеса, впервые нашедшего природный магнит ный камень, который притягивал к себе железный наконечник его палки и гвозди его сапог. Синоним: магнитный железняк.

Химический состав. FeO — 31 %, Fe2O3 — 69 %. Содержание Fe — 72,4 %. Обычно бывает сравнительно чистым по составу. Разновидности: титаномагнетит (правильнее было бы писать Ti магнетит, т. е. титанис тый магнетит) с содержанием TiO2 (до нескольких процентов), существу ющий при высоких температурах в виде твердого раствора ульвёшпинели Fe2+(Fe2+Ti4+)O4 в магнетите, ульвёшпинель и выпадает в магнетитовой матрице при распаде твердого раствора, окисляясь обычно в дальнейшем до ильменита. Для многих титаномагнетитов характерно присутствие существенной примеси кулсонита Fe2+V3+2O4, что делает такие разности промышленно важным источником ванадия. Известен Cr'магнетит с со держанием Сr2О3 (до нескольких процентов). Изредка встречаются раз ности, богатые MgO (в Mg магнетите до 10 %), Аl2О3 (15 %) и др. Здесь же следует упомянуть о сравнительно редко встречающейся в природе ферромагнитной окиси железа γ Fe2О3 кубической сингонии, получив шей название маггемита (начальные буквы слов магнетит и гематит).

Сингония кубическая; гексаоктаэдрический в. с. а0 = 8,374. Кристалj лическая структура является структурой инвертированной шпинели, что и отражено в формуле, приведенной выше.

Цвет магнетита железно черный, иногда с синеватой побежалостью на кристаллах. Черта черная. Блеск полуметаллический. Непрозрачен.

Твердость 5,5–6. Хрупок. Спайность отсутствует, однако у магнези альных магнетитов часто наблюдается отчетливая отдельность по {111}. Уд. вес 4,9–5,2. Прочие свойства. Сильно магнитен, иногда полярно. При красном калении (около 580 °С, так называемая точка Кюри) магнетизм внезапно исчезает, но по охлаждении снова обнаруживается.

Диагностические признаки. По магнитности и черной черте обычно легко узнается и отличается от сходных с ним по внешнему виду минера лов (гематита, гётита, гаусманита, хромита и др.), но не всегда легко от личим от реже встречающихся богатых закисью и окисью железа других

минеральных видов группы шпинели: хромита (Fe2+Cr3+2O4), якобсита (Fe3+(Mn2+Fe3+)O4) и др.

П. п. тр. не плавится. В окислительном пламени вначале превращает ся в маггемит (γ Fe2О3), затем в гематит, теряя магнитность. С бурой и фосфорной солью реагирует на железо (бутылочно зеленое стекло). В HCl в порошкообразном состоянии растворяется.

Происхождение и месторождения. Магнетит, в отличие от гематита, образуется в более восстановительных условиях и встречается в самых различных генетических типах месторождений и горных пород.

1.В магматических горных породах он обычно наблюдается в виде вкрапленности. С основными породами (габбро) нередко генетически связаны магматические месторождения титаномагнетита в виде непра вильной формы скоплений и жил.

2.В незначительных количествах он присутствует во многих пегмати' тах в парагенезисе с биотитом, сфеном, апатитом и другими минералами.

3.В контактово'метасоматических образованиях он часто играет весьма существенную роль, сопровождаясь гранатами, пироксенами, хло ритами, сульфидами, кальцитом и другими минералами. Известны круп ные месторождения, образовавшиеся на контакте известняков с гранита ми и сиенитами.

4.Как спутник магнетит встречается в гидротермальных месторожде ниях, главным образом в ассоциации с сульфидами (пирротином, пири том, халькопиритом и др.). Сравнительно редко он образует самостоя тельные месторождения в ассоциации с сульфидами, апатитом и другими минералами. Наиболее крупные месторождения этого типа в России из вестны в Ангаро Илимском районе Сибири.

5.В экзогенных условиях образование магнетита может происходить лишь в исключительных случаях. Присутствие магнетитовых зернышек

всовременном морском иле, как полагают, является результатом не толь ко сноса их с суши в виде обломочного материала, но также в виде ново образований на месте за счет гидроокислов железа под восстанавлива ющим влиянием разлагающихся органических веществ.

6.При региональном метаморфизме магнетит, так же как и гематит, воз никает при дегидратации гидроокислов железа, образовавшихся в осадоч ных породах при экзогенных процессах, но в восстановительных условиях (при недостатке кислорода). К такого рода образованиям относят многие крупные по размерам пластовые залежи гематито магнетитовых руд, встре чающиеся среди метаморфизованных осадочных толщ.

В зоне окисления он является сравнительно устойчивым минералом. При механическом разрушении горных пород он, освобождаясь от своих спутников, повсеместно переходит в россыпи. В черных шлихах, получа ющихся при промывке золотоносных песков, магнетит является главной частью.

При выветривании он с большим трудом поддается гидратации, т. е. превращению в гидроокислы железа. Этот процесс наблюдается редко и сравнительно в очень небольших размерах.

Явление мартитизации (образование псевдоморфоз гематита по магне титу) наблюдается в зонах жаркого климата. Локально проявляющаяся мар титизация магнетита устанавливается также в гидротермальных и метамор физованных месторождениях вне всякой связи с экзогенными процессами.

Из многочисленных месторождений России приведем лишь отдель ные примеры.

1.К числу магматических месторождений относится Кусинское место рождение титаномагнетита, содержащего также повышенное количество ванадия (на Урале в 18 км к северу от Златоуста). Это месторождение пред ставлено жилами сплошных руд, залегающими среди материнских изме ненных изверженных пород габбровой формации. Магнетит тесно ассоци ирует здесь с ильменитом и хлоритом. На Ю. Урале разрабатывается Копанское месторождение Ti магнетита.

2.Примером контактово метасоматических месторождений является известная гора Магнитная (Южный Урал). Мощные магнетитовые зале жи располагаются среди гранатовых, пироксено гранатовых и гранат эпи дотовых скарнов, образовавшихся при воздействии гранитной магмы на известняки. В некоторых участках рудных залежей магнетит ассоциирует

спервичным гематитом. Руды, залегающие ниже зоны окисления, содер жат вкрапленные сульфиды (пирит, изредка халькопирит, галенит и др.).

К числу таких же месторождений относятся на Урале: гора Высокая (у Нижнего Тагила), гора Благодать (в Кушвинском районе), Коршунов' ское (в Забайкалье), группа месторождений в Кустанайской области Ка захстана (Соколовское, Сарбайское, Куржункуль), а также Дашкесан (Азер байджан) и др.

3.Крупнейшее месторождение Кривой Рог (Украина) относится к числу регионально'метаморфизованных осадочных месторождений. В толще сло истых железистых кварцитов, кроме типичных пластовых залежей, сплош ные железные руды представлены также столбообразными залежами с лин зовидной формой в поперечном сечении, уходящими на значительную глубину. К числу аналогичных по генезису месторождений относятся: Кур' ская магнитная аномалия (к юго востоку от Курска). Глубоко метаморфи зованные железистые кварциты известны также в месторождениях на Коль ском полуострове (Оленегорское) и в Западной Карелии (Костомукша).

Из иностранных отметим крупнейшие месторождения Кирунаваара и Люоссаваара в Швеции, залегающие в виде мощных жилообразных за лежей в метаморфизованных толщах вулканитов; магнетит ассоциирует здесь с апатитом. Огромные месторождения магнетито гематитовых руд США располагаются в районе Верхнего озера среди древнейших метамор физованных сланцев, в Лабрадоре (Ньюфаундленд) и др.