Минералогия_2 / Бетехтин / betehtin_2

ВУЛЬФЕНИТ — Pb[МоО4]. Назван в честь австрийского минерало га Ф. Вюльфена (1728—1805), изучившего свинцовые руды Каринтии.

Химический состав: PbO — 61,4 %, МоО3 — 38,6 %. Иногда наблюда ются примеси CaO, CuO, MgO, WO3, изредка CrO3 и V2O5.

Сингония тетрагональная; дипирамидальный в. с. L4PC. Пр. гр. I41/a (C 64h). a0 = 5,42; с0 = 12,08. Кристаллическая структура изображена на рис. 252. Облик кристаллов. Часто наблюдается в виде квадратных табличек, реже в виде комбинаций тупых или острых пирамид (рис. 254). Сплошные кри сталлические агрегаты встречаются сравнительно редко.

Рис. 254. Кристаллы вульфенита

Цвет вульфенита восково или медово желтый, серый, бурый, иногда оранжевый и даже красный. Черта белая или весьма слабо окрашенная. Блеск алмазный, жирный в изломе. Nm = 2,40 и Nр = 2,28.

Твердость 3. Спайность по {111} ясная. Уд. вес 6,3–7,0.

Диагностические признаки. Для вульфенита обычно характерны медово желтый цвет, таблитчатый облик кристаллов, алмазный блеск, большой удель ный вес и парагенезис с другими свинцовыми минералами зоны окисления.

П. п. тр. плавится. С содой на угле дает королек свинца. С фосфорной солью в окислительном пламени дает желтовато зеленое, а в восстанови тельном — темно зеленое стекло (реакция на Мо). В HCl растворяется медленно, покрывается белой пленкой PbCl2.

Происхождение и месторождения. Как трудно растворимая в воде соль довольно часто встречается в зонах окисления свинцово цинковых месторождений. Источник молибдена может быть двояким: либо молиб деновая кислота может приноситься просачивающимися водами из бо ковых пород, либо образуется в результате окисления и концентрации за счет молибдена, рассеянного в сульфидах самого месторождения.

Обычно вульфенит наблюдается в виде мелких кристалликов и крис таллических корок на стенках пустот выщелачивания. Известны также случаи образования псевдоморфоз вульфенита по другим свинцовым минералам зоны окисления, в частности по церусситу. В этом случае он ассоциирует с церусситом, англезитом и галенитом.

Не исключена также возможность его нахождения в низкотемпера турных гидротермальных месторождениях свинцово цинковых руд.

Хорошие кристаллы встречаются в месторождениях Сиджак (Кирги зия), Кызыл Эспе и Сортуз (Казахстан). Прекрасные кристаллы извест ны из Лос Ламентос в Чиуауа (Мексика).

Практическое значение. В случае наличия существенных количеств это го минерала вместе с другими окисленными минералами свинца может слу жить объектом добычи для получения наряду со свинцом также и молибдена.

3. Водные молибдаты и вольфраматы

Здесь мы кратко опишем пока еще недостаточно изученные водные кислородсодержащие соединения трехвалентного железа с молибденом и вольфрамом.

ФЕРРИМОЛИБДИТ — Fe23+[MoO4]3 . 8Н2О. Сингония ромбическая. Наблюдается в волокнистых или чешуйчатых массах серно желтого и кана реечно желтого цвета. Ng = 1,935–2,05, Nm = 1,733–1,79 и Np = 1,720–1,78.

Твердость 1–2. Спайность по {001} средняя. Уд. вес 4,5. Легко пла вится. Растворяется в кислотах и разлагается NH4OH.

Является продуктом изменения молибденита. Встречается в зонах окисления рудных месторождений, был известен на Алексеевском руд нике (Минусинский район).

ФЕРРИТУНГСТИТ — (W,Fe3+)(O,OH)3. Сингония гексагональная. Наблюдается в микроскопических пластинках и чешуйчатых агрегатах светло желтого или буровато желтого цвета. Оптически отрицательный, Nm = 1,80; Np = 1,72. Уд. вес 5,57. Другие физические свойства не изуче ны. Разлагается в кислотах с выделением WO3 желтого цвета. Как про дукт окисления вольфрамита был установлен в руднике Германия на ме сторождении Дир Грейл в окр. Вашингтон (США) и в других местах.

КЛАСС 6. ФОСФАТЫ, АРСЕНАТЫ И ВАНАДАТЫ

Общие замечания. К этому классу относится сравнительно большое число разнообразных по составу минеральных видов. Общее весовое ко личество их в земной коре, однако, относительно невелико.

Трехвалентные анионы [РО4]3–, [AsO4]3– и [VO4]3– обладают сравни тельно крупными размерами, поэтому наиболее устойчивые безводные соединения типа AXO4 можно ожидать в сочетании с трехвалентными крупными катионами. Во введении к описанию кислородных солей ука зывалось, что такими катионами являются ионы редких земель и Bi. Со единения с малыми катионами, как общее правило для всех типичных кислородных солей, гораздо шире представлены водными нормальными солями (с гидратированными катионами).

Из фосфатов двухвалентных металлов, но с дополнительными аниона ми (ОН, F, О, отчасти Cl) или в виде кислых соединений, наиболее устойчи выми являются соединения также с относительно крупными катионами (Са,

Sr и отчасти Pb), а для арсенатов и ванадатов характерны соединения с Pb, причем добавочным анионом служит Сl, и, наконец, двойные соединения Pb или Са с Cu, Zn, Mg и отчасти с Mn··. Для кальция, кроме того, известны водные кислые соли.

В связи с этим уместно остановиться на сравнении двухводных солей — фосфата и арсената Са между собой и с сульфатом Са (гипсом). Эти со единения кристаллизуются в моноклинной сингонии и имеют много весьма сходных свойств (табл. 13).

Таблица 13

Сравнение свойств некоторых соединений Са

На этом примере мы еще раз наглядно убеждаемся в том, что катион Н1+, обладающий ничтожными размерами, будучи включен в кристалли ческую структуру, практически не влияет на ее размеры. Анионы [SO4]2– и [РО4]3–, как можно видеть из сопоставления приведенных данных, име ют совершенно одинаковые размеры, a [AsO4]3– — несколько больший. Соответственно анионам, показатели преломления в этих минералах воз растают от гипса к фармаколиту; однако двупреломление у всех этих ми нералов почти одинаковое. Удельные веса находятся в полном соответ ствии с атомными весами катионов в комплексных анионах (S3+, Р5+и As5+).

Что касается фосфатов и арсенатов двухвалентных малых катионов (Mg, Fe··, Ni, Co··, Cu··, Zn), то для них, как и следовало ожидать, весьма характерны водные нормальные соли с восемью, четырьмя и тремя моле кулами Н2О.

Одновалентные металлы (Na, Li), как правило, образуют двойные со единения с Аl3+, а также ряд редких сложных водных солей.

Особое положение по составу среди водных солей занимают так на зываемые «урановые слюдки» и сложные ванадаты.

Исключительный интерес представляют явления гетеровалентного изоморфизма, нередко устанавливаемые в данном классе соединений, в частности среди фосфатов. Особенно показательные примеры мы нахо дим по изоморфному замещению анионных радикалов.

Так, трехвалентный анион [РO4]3– может быть замещен одинаково построенными и равновеликими анионами: двухвалентными [SO4]2– и четырехвалентным [SiO4]4–. При этом могут иметь место разные случаи.

1.Изоморфное замещение в анионной части соединения происходит при сохранении состава и заряда в катионной части. В этом случае величина об щего заряда анионов не должна меняться. Это достигается тем, что при заме

не трехвалентного аниона [РO4]3– четырехвалентным анионом [SiO4]4– од новременно в состав минерала входит двухвалентный анион [SO4]2–. Только при этом условии общий заряд аниона может быть сохранен.

В этих случаях кристаллическая структура и физические свойства ми неральных видов, естественно, сохраняются. К этому можно добавить, что и среди катионов возможна одновременная замена ионов Ca2+ равновелики ми ионами Na1+, Y и TR (при сохранении состава и заряда в анионной части).

2.Изоморфное замещение в анионной части соединения может сопро вождаться одновременным замещением в катионной части с переменой ва

лентности. Так, в монаците, имеющем состав СеРО4, уже давно было заме чено, что иногда в существенных количествах присутствует SiO2, т. е. анион [SiO4]4–, и одновременно с этим к Се3+ изоморфно примешивается в соот ветственном количестве катион Th4+, иногда U4+ и Zr4+. В последнее время тонкими химическими анализами И. Д. Борнеман Старынкевич показала, что в некоторых монацитах изоморфная примесь Са2+ сопровождается

вхождением в состав анионной части двухвалентного аниона [SO4]2–.Та ким образом, общая химическая формула этих разновидностей монацита

должна быть написана в следующем виде: (Се,Th,Ca)[PO4,SiO4,SO4]; в слу чае доминировании кальция, при сохранении структурного типа монаци та, минерал получает видовое название чералит.

Надо указать, что при гетеровалентном изоморфизме не обязательно строгое совпадение количественных соотношений ионов в катионной и анионной частях разных соединений. Важно, чтобы: 1) суммарные поло жительные и отрицательные заряды были равны; 2) размеры заменяющих ионов были одинаковыми или близкими; 3) общее число катионов и ани онов сохранялось при замещении (за исключением тех случаев, когда в число катионов входит протон Н1+).

На общей характеристике физических свойств весьма разнообразных минералов данного класса мы останавливаться не будем. Они колеблют ся в широких пределах. Это более уместно сделать при описании отдель ных групп минералов.

Что касается условий образования относящихся к этому классу мно гочисленных минералов, то следует сказать, что подавляющее большин ство их, особенно водных соединений, связано с экзогенными процесса ми минералообразования (в зонах окисления рудных месторождений и осадочных отложениях). К числу эндогенных минералов относятся по чти исключительно фосфаты, причем большинство образуется в конеч ных стадиях магматических процессов, главным образом в пегматитах, иногда гидротермальных жилах. Для апатита (фосфата кальция) извест ны также магматические месторождения (в нефелиновых сиенитах).

Поскольку среди солей данного класса широко представлены как без водные, так и водные соединения, то, в отличие от сульфатов, все относя щиеся сюда минералы делятся на две большие группы:

1)безводные фосфаты, арсенаты и ванадаты;

2)водные фосфаты, арсенаты и ванадаты.

Безводные фосфаты, арсенаты и ванадаты

Безводные соединения данного класса в природе представлены срав нительно большим числом минералов. Кроме нормальных солей ортокис лот, известны редкие представители кислых солей. Гораздо шире распро странены основные соли.

1. Группа монацита

МОНАЦИТЫ — (Се, La, Nd...)[PO4]. «Монайзен» по гречески — быть уединенным. Встречаются обычно в виде единичных кристаллов.

Химический состав. Содержание окисей редких земель (главным об разом Ce, La и Nd, в зависимости от доминирования одного из которых монацит получает суффикс в скобках после названия) достигает 50—68 %; в виде изоморфной примеси присутствует Y2O3 (до 5 %). Содержание Р2O5 обычно колеблется в пределах 22—31,5 %. Довольно часто в виде изоморф ных примесей присутствует также ThO2 (до 5—10 %, в некоторых случа ях до 28 %), изредка ZrO2 (до 7 %) и наряду с ними SiO2 (до 6 %), а иногда CaO и наряду с ним SO3.

Таким образом, с кристаллохимической точки зрения мы здесь имеем замечательный пример гетеровалентного изоморфизма. Химическая фор мула таких разновидностей монацита должна, с использованием перемен

ных индексов, иметь следующий вид: (Се(1 x y)ThxCay)([PO4](1 x y 2z)

[SiO4](x+z)[SO4](y+z)).

В очень незначительных количествах содержится также MgO, MnO, PbO, Fe2O3, Al2O3 и Н2О.

килограммов.

Цвет монацита желтовато бурый, коричневый, красный, изредка зеленый. Блеск сильный стеклянный, жирный. Ng = 1,837, Nm = 1,787 и Np = 1,785.

Твердость 5–5,5. Спайность иногда совершенная по {001}. Уд. вес 4,9–5,5. Прочие свойства. Часто радиоактивный (присутствие ThO2).

Диагностические признаки. В пегматитах и гранитах обычно узнает ся по характерным таблитчатым формам непрозрачных кристаллов тем но желтой или красновато бурой окраски.

П. п. тр. почти не плавится. Порошок монацита, смоченный H2SO4, при прокаливании окрашивает пламя в зеленый цвет. В HCl с трудом растворяется, выделяя белый осадок. С бурой образует стекло, в горячем виде желтое или желтовато красное, по охлаждении бесцветное.

Происхождение и месторождения. Обычно этот минерал встречает ся в пегматитах, иногда гранитах и гнейсах в парагенезисе с полевыми шпатами, цирконом (Zr[SiO4]), в некоторых случаях с магнетитом, иль менитом и другими минералами. Однако известны находки его в доло митовых прожилках гидротермального происхождения в ассоциации с магнетитом.

При разрушении коренных месторождений монацит, как химически устойчивый минерал, переходит в россыпи (речные и морские).

В России монацит известен из гранитных пегматитов Черная Салма (в Северной) и Импилахти (в Южной Карелии), а также из россыпей

Мочалина Лога (Ю. Урал).

Из зарубежных месторождений монацита следует отметить пегмати ты Мадагаскара (в Анкацобе и на горе Волхамбохитра), где встречаются его кристаллы очень крупных размеров, а также большие речные и мор ские россыпи в Бразилии (Минас Жерайс, Байя), и в Траванкоре (Индия), где производится его специальная добыча.

Практическое значение. Как источник редких земель и тория мона цит представляет промышленный интерес. Добывается почти исключи тельно из россыпей путем промывки, при которой благодаря большому удельному весу накопляется в тяжелой фракции.

Применение редких земель, преимущественно церия, весьма разно образно. В настоящее время они главным образом используются при про изводстве пирофорных сплавов и цериевых углей для дуговых ламп в прожекторах. Применяются они также при изготовлении особых сортов стекол, пропускающих световые лучи, но отражающих ультрафиолето вые и большую часть тепловых лучей, затем в производстве прочных лег ких сплавов (например церия с магнием, алюминием и др.), в качестве катализаторов в различных отраслях химической промышленности, а также в качестве красителей и для многих других целей.

КСЕНОТИМ — Y[PO4]. От греч. ксенос — чужой, тими — честь (дол го принимали за другие минералы).

Химический состав. Содержание Y2O3 теоретически должно дости гать 63,1 %. Обычно в небольших количествах содержит прочие редкие земли (Er, Се и др.), иногда ThO2, UO2 (до 5 %), ZrO2 (до 3 %), SnO2, SiO2 (до 9 %) и др. Разновидность, называемая гуссакитом, содержит SO3 до 6 % (и, вероятно, CaO).

Сингония тетрагональная; дитетрагонально дипирамидальный в. с. L44L55PC. Облик кристаллов. Встречается в кристаллах призматическо го облика, похожих на кристаллы касситерита и циркона, а также в сплош ных массах. По кристаллической структуре аналогичен циркону. Крис таллы обычно представляют комбинацию {110}, {010} и {011}. Реже встречаются другие формы.

Цвет ксенотима желтовато бурый, коричневый до красного, серый. Черта светло бурая или красноватая. Блеск стеклянный, восковой или жирный. Ng = 1,815 и Nm = 1,720

Твердость 4–5. Излом неровный. Хрупкий. Наблюдается совершен ная спайность по {100}. Уд. вес 4,45–4,59. Прочие свойства. Часто ра диоактивен.

Диагностические признаки. От похожих на него циркона, рутила и касситерита легко отличается по более низкой твердости, а в тонких шлифах — по оптическим свойствам.

П. п. тр. не плавится. В обычно употребляемых кислотах не растворя ется. Будучи смочен H2SO4, окрашивает пламя в синевато зеленый цвет.

Происхождение и месторождения. Встречается в гранитах и пегма титах в виде мелких рассеянных кристалликов, нередко в ассоциации с цирконом, с которым иногда образует ориентированные срастания, с апа титом, алланитом, монацитом и др.

Ксенотим — относительно устойчивое соединение. При разрушении пород, в которых он присутствует, переходит в россыпи.

В гранитных пегматитах Северной Карелии ксенотим известен в ори ентированных сростках с Th,U цирконом из жилы острова Оленчик. От мечен в массиве Томтор на Анабарском плато (Западная Якутия). Наи большей известностью пользуются месторождения ксенотимсодержащих гранитных пегматитов и россыпей Бразилии (Минас Жерайс), Норве гии (Хиттерё близ Арендаля, Крагерё в Телемаркене), Швеции (Иттер бии близ Стокгольма) и др.

2. Группа апатита

Группа апатита представлена соединениями типа A2[XO4]3Z, в кото рых роль катионов играют Ca2+, Pb2+ и в ряде изоморфных примесей иног да TR3+, Y3+, Mn2+ и Sr2+, а в качестве добавочных анионов участвуют F1–, Cl1–, [ОН]1–, O2– и [СO3]2–.

Замечательной особенностью этой группы является также то, что ком плексный анион [РО4]3– может быть частично замещен более слабым ани оном [SiO4]4–, но в комбинации с более сильным анионом [SO4]2– (если при этом не происходит изменения валентностей в катионах).

ФТОР8 и ХЛОРАПАТИТ — Ca5[PO4]3F и Са5[РО4]3Сl. От греч. апа тао — обманываю. В прежнее время его часто ошибочно принимали за другие минералы призматического или шестоватого облика (берилл, ди опсид, турмалин и др.).

Рис. 257. Структура апатита в аксонометрической проекции.

Анионы фтора сосредоточены на шестерных винтовых осях (63), вокруг которых располагаются тригональные кальциевые призмы

Облик кристаллов. Апатит часто встречается в виде хорошо образо ванных вросших или наросших в пустотах кристаллов в форме шести

гранных призм и игл, изредка в виде короткостолбчатых или таблитча

–

тых форм (рис. 258). Из граней обычно представлены призмы {1010}

и {1120}, пинакоид {0001}, дипирамиды {1011}, {1121} и др. Грани призм

бывают покрыты вертикальными штрихами. Встречаются также трубча тые («полые» внутри) гексагональные кристаллы апатита в некоторых гидротермальных железорудных месторождениях и пегматитах. Агрега8 ты. Широко распространен также в виде зернистых, плотных, тонкокри сталлических, иногда поперечножилковатых и землистых масс. В осадоч ных породах большим распространением пользуются различные конкреционные формы скоплений апатита, обычно содержащих много численные включения песчинок посторонних минералов (кварца, глау конита, кальцита и др.). Эти скопления носят общее название фосфори тов. Встречаются также псевдоморфозы по костям животных и обломкам древесины, нередко с сохранением всех деталей строения, устанавлива емых под микроскопом.

Цвет. Бесцветный (прозрачный), белый, чаще бледно зеленый до изумрудно зеленого, голубой, желтый, бурый, фиолетовый, розовый до

сургучно красного. Блеск стеклянный, а на поверхностях излома жир ный. Для чистого фторапатита: Nm = 1,633 и Np = 1,629.

Твердость 5. Хрупок. Излом неровный, иногда раковистый. Спайность по {0001} несовершенная. Уд. вес 3,18–3,21.

Диагностические признаки. Для кристаллов апатита характерен ше стигранный призматический облик. От похожих на него кристаллов бе рилла и аквамарина отличается более низкой твердостью.

П. п. тр. трудно плавится, даже в тонких осколках. Порошок, смочен ный H2SO4, окрашивает пламя в голубовато зеленый цвет. В HNO3, HCl и H2SO4 растворяется. Азотнокислый раствор с молибденовокислым ам монием дает реакцию на фосфор.

Происхождение и месторождения. Как один из позднейших магма тических минералов в виде микроскопических зерен присутствует во многих изверженных породах среди щелочных пород (нефелиновых сие нитов). Иногда в них апатит встречается в форме сплошных зернистых масс в ассоциации с силикатами (нефелином, титанитом, эгирином, иног да цирконом и др.). Таково, например, уникальное по запасам Хибиногор ское месторождение на Кольском полуострове.

Апатит присутствует в карбонатитах Ковдорского массива, ассоции руясь с форстеритом, диопсидом, магнетитом и флогопитом.

В довольно крупных шестоватых или призматических кристаллах ус танавливается во многих пегматитах кислых и щелочных изверженных пород. Иногда он встречается в контактово метасоматических образова ниях в парагенезисе с различными минералами. Замечательными кристал лами апатита славится Слюдянское месторождение (у оз. Байкал), где он в ассоциации с флогопитом и диопсидом находится в кальцифирах.

Встречается он и в некоторых гидротермальных жильных месторож дениях, являясь спутником таких минералов, как касситерит, флюорит и др. В жилах альпийского типа наблюдаются короткостолбчатые и даже плоские формы кристаллов апатита.

При процессах выветривания известняков, обогащенных фосфором, в карстах и пустотах от выщелачивания иногда образуются скопления бурых фосфоритов, обладающих, подобно агатам, концентрически зо нальным строением.

Многие крупные месторождения фосфатов кальция образуются в мор ских осадочных породах сложным биохимическим путем, будучи приуроче ны к определенным стратиграфическим горизонтам. Фосфориты представ леныконкрециямиилижелвакамисамыхразличныхформ,режесплошными массами среди глинистых и глауконитовых песков и песчаников.

Необходимо упомянуть также об образовании фосфоритов за счет экскрементов морских птиц и летучих мышей (гуано), населяющих пус тынные места морских берегов и пещеры, сложенные известняками или другими кальцийсодержащими горными породами.