Минералогия_2 / Бетехтин / betehtin_1

твердых растворов с Pd и Pt, нередко вместе с Fe, Ni, Cu и др. Характерно также, что правые и левые пары элементов платиновой группы способны образовывать, правда, редкие природные химические соединения с S, As, Sb и отчасти с Те, для Rh и Ir подобных соединений известны единицы. Не менее показательно то, что минералы ряда Pd—Pt, как правило, кристал лизуются в кубической сингонии (с кристаллической структурой типа меди), тогда как минералы ряда Ru—Os явно индивидуализированы в виде соединений переменного состава, кристаллизующихся в гексагональной сингонии (в кристаллических структурах типа осмия).

Все это и заставляет разбить на две части минералы, образуемые хи мическими элементами платиновой группы. Одну часть рационально объединить с группой железа, а другую (осмия–рутения) выделить в са мостоятельную группу.

ЖЕЛЕЗО — α Fe. Синоним — феррит.

Химический состав. Согласно имеющимся данным химических ана лизов теллурическое железо является почти чистым железом с незначи тельными примесями: Ni — до 0,6, иногда до 2 %, редко больше; Со — до 0,3 %; Сu — до 0,4 %; Pt — до 0,1 %. Для метеоритного железа характерны заметные примеси Ni, в камасите около 7 %, а в тэните γ'(Fe,Ni), крис таллизующемся в структурном типе Cu и потому выделяющемся в от дельный минеральный вид, — от 24 до 48 %.

Сингония кубическая; гексаоктаэдрический в. с. 3L44L36L29PC. Пр. гр. Im3m(O9h). a0 = 2,8607.

В кристаллах, и притом очень мелких, встречается крайне редко. Обыч но наблюдается в виде мельчайших неправильной формы зерен, реже образует более крупные скопления. Кристаллическая структура. Для железа установлено несколько полиморфных модификаций, из которых высотемпературная модификация — γ'Fe (выше 906 °С) образует струк туру гранецентрированного куба типа Cu (a0 = 3,63), a низкотемператур ная — α Fe — структуру центрированного куба типа W (a0 = 2,86).

Цвет железа стально серый, в полированных шлифах металлически белый. Черта блестящая стально серая. Блеск в свежем изломе типич ный металлический.

Твердость 4–5. Обладает ковкостью. Спайность наблюдается по {100}. Уд. вес 7–7,8. Прочие свойства. Обладает резко выраженной магнитнос тью (тэнит, наоборот, лишь слабо магнитен).

Диагностические признаки. От самородной платины отличается ра створимостью в HNO3, меньшим удельным весом, сильной магнитнос тью и легкой окисляемостью на воздухе. Бедные никелем разности из раствора медного купороса высаживают на поверхности металлическую медь. Метеоритное железо на полированных поверхностях после травле ния обычно обнаруживает крупнорешетчатое строение (видманштетто вы фигуры), чего никогда не наблюдается в теллурическом железе.

Происхождение и месторождения. Редкие находки теллурического самородного железа приурочены к основным и ультраосновным извер женным породам. Более крупные выделения были встречены в базальтах в Овифаке (на о. Диско, у западного берега Гренландии) и вблизи г. Кас' селя (Германия). В обоих пунктах с ним ассоциируют троилит (FeS)

икогенит (Fe3C — карбид железа).

ВРоссии теллурическое железо известно в диабазах (метадолеритах) Хунгтукунского массива и горы Озерной на Севере Центральной Сибири. В микроскопических зернах оно не раз устанавливалось в измененных (серпентинизированных) ультраосновных породах также в парагенезисе с пирротином, иногда с магнетитом, за счет которых оно и возникает при восстановительных реакциях.

Имеются указания также на образование его экзогенным путем в виде вкраплений в кремнистых сланцах (о. Калимантан), в продуктах камен ноугольных пожаров, в «болотных рудах» и в торфяниках.

Практического значения все эти находки не имеют.

ПЛАТИНА — (Pt,Fe,Pd). Название пошло от исп. platina — уменьш. от plata (серебро), т. е. серебрецо, серебришко. Чистая платина встречается весьма редко, большинство образцов представлено железистой разновид ностью (поликсеном), а нередко и интерметаллидами: изоферроплатиной

(Pt,Fe)3Fe и тетраферроплатиной (Pt,Fe)Fe. Название поликсену дано по обилию изоморфных примесей (от греч. поли — много, ксенос — чужой). Платина, представленная поликсеном, является наиболее распространен ным в земной коре из минералов платиновой подгруппы.

Химический состав. Pt 80–88 %, постоянно присутствует Fe — до 9,2 % (в изоферроплатине), иногда снижается до 4–5 % (соответственно меня ется и содержание Pt). Из других изоморфных примесей устанавливают ся: Pd — 0,1–2,0 %, иногда до 21 % — палладистая платина; Ir — до 7 % — иридистая платина; Rh — 0,1–0,5 %, иногда до 4–5 % — родистая плати на; Cu — до 0,8 %; Ni — следы до десятых долей процента, иногда в весьма существенных количествах — никелистая платина.

Сингония кубическая; гексаоктаэдри

ческий в. с. 3L44L36L29PC. Пр. гр. Fm3m (O5h). a0 = 3,9158. Кристаллическая структура

плотноупакованная кубическая — атомы в узлах гранецентрированной кубической решетки (тип Cu). Облик кристаллов.

Обычно наблюдается в виде неправильной формы зерен. Редко встречающиеся мел кие кристаллы большей частью имеют ку бическую форму (рис. 72). В комбинациях граней, кроме господствующей формы

Рис. 72. Кристалл платины (Урал) {100}, наблюдаются {110}, {210}, {310} и не

Рис. 73. Скелетные кристаллы поликсена (Урал)

которые другие. Из двойников преимущественно развиты двойники про растания по (100) и срастания по (111). Известны кристаллы поликсена скелетного развития (рис. 73). Агрегаты. Отдельные зерна самородной платины, встречающиеся в рудах, часто группируются в мелкие кучки, иногда образуя сплошные массы — самородки. Самый крупный саморо док, встреченный в коренных месторождениях Урала, весил 427,5 г. Само родки, находимые в россыпях, достигали размера 10 × 18 см и веса 8–9 кг.

Цвет поликсена от серебряно белого до стально черного. Черта ме таллическая стально серая. Блеск типичный металлический.

Твердость 4–4,5, у богатых иридием разностей — до 6–7. Обладает ковкостью. Излом крючковатый. Спайность обычно отсутствует. Уд. вес — 15–19. Подмечена связь пониженного удельного веса с наличием пус тот, занятых природными газами, а также включениями посторонних минералов. Прочие свойства. Чистая платина немагнитна, но такие зер на крайне редки. Поликсен обладает магнитностью, тетраферроплати на сильно магнитна. Хорошо проводит электричество.

Диагностические признаки. По внешнему виду поликсен ближе все го напоминает самородное серебро и самородное железо. От первого от личается повышенной твердостью, удельным весом и тем, что не плавит ся п. п. тр. и не растворяется в кислотах (кроме царской водки). Нерастворимость в кислотах отличает его и от самородного железа.

Происхождение и месторождения. Минералы платиновой группы в большинстве случаев встречаются в типичных магматических место рождениях, генетически связанных с ультраосновными изверженными по родами. Эти минералы в рудных телах выделяются в числе последних (после силикатов и окислов) в моменты, отвечающие гидротермальной стадии магматического процесса.

Минералы платины, бедные палладием (поликсен, иридистая плати на и др.), встречаются в месторождениях среди дунитов — оливиновых бесполевошпатовых пород, богатых магнезией и бедных кремнеземом. При этом парагенетически они чрезвычайно тесно связаны с хромшпи нелидами — окислами сложного состава: (Fe,Mg)(Cr,Al,Fe)2O4.

Палладистая и никеле палладистая платина преимущественно распро странены в основных изверженных горных породах (норитах, габбро

норитах) и ассоциируют обычно с сульфидами: пирротином (Fe1–XS), халь копиритом (CuFeS2) и пентландитом — (Fe,Ni)9S8.

В экзогенных условиях в процессе разрушения коренных месторож дений и пород образуются платиноносные россыпи. Большинство мине ралов подгруппы в этих условиях химически стойко.

Платина, наряду с золотом, несомненно, была известна человеку еще

вглубокой древности. В Европе платина привлекла к себе внимание лишь

всередине XVIII в., после того как испанский математик Антонио де Ульоа, путешествовавший по Южной Америке, в 1735 г. привез из Ко лумбии металлические зерна, по цвету похожие на серебро, но сильно отличавшиеся от него по другим свойствам.

На Урале первые находки самородной платины, обратившие на себя внимание, относятся к 1819 г. Там она была открыта в виде примеси к рос сыпному золоту. Самостоятельные богатейшие платиноносные россыпи, пользующиеся мировой известностью, были открыты позднее. Они рас пространены на Среднем и Северном Урале и все пространственно приуро чены к выходам массивов ультраосновных пород (дунитов и пироксени тов). Многочисленные небольшие коренные месторождения были установлены в Нижне'Тагильском дунитовом массиве. Скопления самород ной платины (поликсена) приурочены главным образом к хромитовым рудным телам, состоящим преимущественно из хромшпинелидов с при месью силикатов (оливина и серпентина). Из гетерогенного ультраоснов ного массива Кондер в Хабаровском крае поступают кубического габитуса кристаллы платины около 1–2 см в ребре. Большое количество палладис той платины добывается из ликвационных сульфидных медно никелевых руд месторождений Норильской группы (Север Центральной Сибири). Пла тина может также извлекаться из связанных с основными породами позд немагматических титаномагнетитовых руд таких месторождений, как, на пример, Гусевогорское и Качканарское (Ср. Урал).

Крупное значение в платинодобывающей промышленности имеет аналог Норильска — известное месторождение Садбери в Канаде, из мед но никелевых руд которого платиновые металлы добываются попутно с никелем, медью и кобальтом.

Практическое значение. В первый период добычи самородная пла тина не находила надлежащего применения и даже считалась вредной примесью к россыпному золоту, с которым она улавливалась попутно. Вначале ее просто выбрасывали в отвал при промывке золота или приме няли вместо дроби при стрельбе. Затем производились попытки фальси фикации ее путем золочения и сдачи в таком виде скупщикам. В числе самых первых изделий из уральской самородной платины, хранившихся

вЛенинградском горном музее, были цепи, кольца, обручи для бочек и пр. Замечательные свойства металлов платиновой группы были откры ты несколько позднее.

Главнейшими ценными свойствами платиновых металлов являются трудноплавкость, электропроводность и химическая стойкость. Эти свой ства обусловливают использование металлов этой группы в химической промышленности (для изготовления лабораторной посуды, в производ стве серной кислоты и пр.), электротехнике и других отраслях промыш ленности. Значительные количества платины расходуются в ювелирном и зубоврачебном деле. Важнейшую роль платина играет в качестве мате риала поверхности катализаторов в переработке нефти.

Добываемая «сырая» платина поступает на аффинажные заводы, где производятся сложные химические процессы разделения ее на составля ющие чистые металлы.

3. Группа осмия–рутения (осмистого иридия)

Эти два элемента в менделеевской таблице располагаются в левой сто роне триад элементов платиновой группы (см. рис. 71). Весьма характер но, что они, изоморфно замещая друг друга, в природных условиях легко образуют твердые растворы с элементами, располагающимися в середи не этих триад, — с родием и особенно с иридием, но не с палладием и пла тиной. Наличие платины как элемента хотя и часто указывается в дан ных химических анализов минералов рассматриваемой группы, однако, по всей вероятности, она присутствует в виде механической примеси, как это иногда устанавливается в полированных шлифах под микроскопом. Таким образом, главными металлами в этой группе являются осмий и иридий, в меньшей степени — рутений и родий.

Минералы этой группы встречаются совместно с минералами желе зо платиновой группы, но по целому ряду свойств резко отличаются от них: 1) весьма характерен пластинчатый облик кристаллов; 2) большей частью отчетливо выражена оптическая анизотропия; 3) характерна явно повышенная твердость, благодаря чему пластинки осмистого иридия рельефно выделяются в полированных шлифах на фоне самородной пла тины; 4) относительно повышенными оказываются и удельные веса ми нералов; 5) минералы группы осмистого иридия обладают, наконец, ис ключительной химической устойчивостью (не растворяются даже в кипящей царской водке).

Главные минеральные виды принято различать по соотношению и содержанию в них иридия и осмия, с учетом изодиморфизма в этом ряду. Собственно иридий кубический (менее 20–25 % ат. Os), обычно содержа щий заметные примеси платины, встречается чрезвычайно редко — в пла тиновых россыпях Урала и Бразилии.

ОСМИРИД (Ir,Os). Назван по составу. Синоним — невьянскит, по месту нахождения: Невьянский район, к северу от Екатеринбурга (Урал). Является наиболее широко представленной в природе разновидностью из минералов данной группы.

Химический состав. Минералы, описанные под названием невьян скит, имели следующие колебания в содержании отдельных металлов (в %): Ir — 46,8–77,2, Os — 21,0–49,3, Ru — 0–0,5, Rh — 0,5–7,7, Pt — 0,1–5,5, Cu — 0–0,9, Fe — 0–1,4. Отношение Ir : Os колеблется в пределах от 3 : 1 до 1 : 1. В некоторых случаях в виде изоморфной примеси к ири дию обнаруживается в значительном количестве родий.

Сингония гексагональная; дигексагонально дипирамидальный

в. с. L66L27PC. Пр. гр. P63/mmc(D46h). а0 = 2,62; с0= 4,60.

Кристаллическая структура гексагональная, плотнейшей упаковки. Облик кристаллов. В противоположность минералам железоплатиновой группы, минеральные виды этой группы в кристаллографическом отно шении индивидуализированы очень хорошо. Кристаллы благодаря пре имущественному развитию пинакоида {0001} представлены обычно мел

кими шестиугольными пластинками или таблитчатыми зернами (рис. 74),

–

ограниченными–с боков гранями призмы {1010} и гексагональных дипи рамид, чаще {1011}. Встречаются кристаллы в виде неравносторонних ше стиугольников, по форме приближающихся к треугольнику. Нередки ске летные пластинчатые выделения наподобие каркаса (рис. 75).

Рис. 74. Кристаллы осмирида (Урал)

Цвет осмирида оловянно белый или светло серый. Блеск металлический. Оптически анизо тропен.

ленных (их количество в некоторых случаях достигает 17 % по объему). Диагностические признаки. Легко узнается по пластинчатому облику,

более светлой окраске (по сравнению с иридосмином) и высокой твердости.

П.п. тр. не плавится. Чрезвычайно кислотоупорен. При сплавлении

сселитрой выделяет пары осмиевого ангидрида OsO4, обладающие рез ким неприятным запахом гнилой редьки. При растворении этого сплава в воде выпадает черный порошок иридия.

Происхождение и месторождения. Минералы этой группы гене тически связаны главным образом с массивами изверженных ультра основных пород (дунитов и перидотитов), где они встречаются в тес

ной ассоциации с минералами группы платины, хромшпинелидами, иногда сульфидами меди. Встречаются и непосредственно в самих по родах, т. е. не сопровождаются другими рудными минералами.

Указывались находки их в гидротермальных золотоносных кварцевых жилах. Встречались сростки осмирида с золотом.

При выветривании и размыве месторождений осмирид благодаря хи мической стойкости вместе с минералами самородной платины и золо том переходит в россыпи.

Осмирид встречается в россыпях, приуроченных к выходам массивов ультраосновных изверженных пород. В России известен в Нижне'Тагиль' ских платиновых россыпях, в Гулинском щелочно ультраосновном масси ве (север Ср. Сибири), в Чирынайском перидотитовом массиве (Корякия). В незначительных количествах он присутствует в виде примесей во мно гих золотоносных россыпях Урала, Сибири, а также в Калифорнии и Орегоне (США). На о. Тасмания известны россыпи, в которых минералы группы осмистого иридия преобладают над платиновыми металлами. Попутно с золотом осмирид добывается также в крупнейшем месторож дении золота Витватерсранд (в Трансваале, Южная Африка).

Практическое значение. Более крупные кристаллы осмистого иридия (диаметром не меньше 1 мм) употребляются в сыром виде (т. е. без химичес кой обработки) при изготовлении приборов специального назначения (для этой цели необходимы зерна не менее 0,5 мм, предпочтительно овальной, а не пластинчатой формы). Мелкие зерна находят применение для кончиков вечных перьев, режущих частей хирургических инструментов и т. д.

ИРИДОСМИН (Os, Ir). Назван по составу. Синоним — сысертскит, по месту нахождения: Сысертский район (около Екатеринбурга) на Урале.

Химический состав. Содержание осмия преобладает над содержани ем иридия. Нередко в значительных количествах присутствует изоморф ная примесь Ru.

Сингония гексагональная; дигексагонально дипирамидальный в. с. Структура аналогична структуре осмирида. Наблюдался в виде шес тиугольных пластинчатых кристаллов, окатанных пластинок, обломков (при промывке платиноносных россыпей).

Цвет иридосмина стально серый до темно серого. Блеск металличе ский, тусклый.

Твердость около 6. Хрупок. Спайность по {0001} ясная. Уд. вес из менчивый: 17,8–22,5. Магнитные свойства не изучены.

Диагностические признаки. От осмирида отличается лишь по более темной окраске. В остальном определенных различий без химического анализа установить нельзя.

П. п. тр. не плавится. При сильном прокаливании в окислительном пламени становится черным и выделяет пары осмиевого ангидрида OsO4 с резким неприятным запахом (осмирид при прокаливании без селитры

обычно не выделяет паров OsO4). При сплавлении с селитрой образуется зеленая масса; при кипячении этот сплав выделяет черный порошок ири дия. По отношению к кислотам чрезвычайно устойчив.

Происхождение — см. невьянскит. Часто встречается совместно с невьянскитом как в россыпях, так и в коренных месторождениях пла тины.

4. Группа полуметаллов

В эту группу, кроме мышьяка, входят сурьма и висмут, т. е. элемен ты больших периодов V группы таблицы Менделеева. Все они в при родных условиях хотя и редко, но наблюдаются в самородном состоя нии, кристаллизуясь в одной сингонии и образуя однотипные кристаллические структуры. Однако, несмотря на это, они не встреча ются совместно и не дают в природе ни твердых растворов, ни опреде ленных соединений, за исключением мышьяка и сурьмы, которые при высоких температурах образуют твердые растворы во всех пропорци ях, а при низких — лишь устойчивое интерметаллическое соединение AsSb (аллемонтит).

Характерной особенностью структуры рассматриваемых полуметал лов является то, что каждый атом ковалентно связан с тремя из окружа ющих его шести атомов, образуя гофрированные слои тесно соединен ных между собой структурных единиц. Связи между такими слоями — вандерваальсовские, т. е. очень слабые, что обусловливает совершенную спайность по (0001), высокую оптическую анизотропию и пониженную твердость. Таким образом, кристаллические структуры минералов этой группы молекулярные, молекулами являются бесконечные слои.

МЫШЬЯК — As. Встречается сравнительно редко и обычно в неболь ших количествах1.

Химический состав. Содержание As — 84–98 %. Примеси: Sb — 1,7– 9,2 %, реже Ag, Fe, Ni, иногда Bi и V. Возможно, что содержание Ag, Ni, Fe и Bi обусловлено механическими включениями посторонних минералов (самородного висмута и арсенидов никеля и железа, с которыми само родный мышьяк встречается иногда в тесном срастании).

Сингония тригональная; дитригонально скаленоэдрический

3 2 – 5 α ′

в. с. L63L 3PC. Пр. гр. R3m(D3d). arh = 4,142; = 54° 07 . Кристалличесj кая структура может быть описана как искаженная примитивная ку

бическая упаковка атомов, при этом три межатомных расстояния уко рочены, три других — удлинены. Облик кристаллов. Кристаллы крайне редки, имеют ромбоэдрический (рис. 76) или псевдокубический об лик. Агрегаты. Обычно наблюдается в виде корок с натечной почко

1 Известно несколько синтезированных модификаций мышьяка, из которых наибо лее устойчива ромбоэдрическая.

(в свежем изломе); быстро тускнеет и становится матовым на окислив шейся, почерневшей с течением времени поверхности.

Твердость 3,5.–Хрупок. Спайность совершенная по {0001} и менее со вершенная по (0112). Излом зернистый. Уд. вес 5,63–5,78.

Диагностические признаки. Самородный мышьяк довольно легко узнается по форме выделений, почерневшей поверхности, значительно му удельному весу, сильному металлическому блеску в свежем изломе

исовершенной спайности.

П.п. тр. улетучивается, не плавясь (при температуре около 360 °С),

издавая характерный чесночный запах и образуя белый налет As2O3 на угле. В жидкое состояние переходит лишь при повышенном внешнем дав лении. В закрытой трубке образует зеркало мышьяка. При резком ударе молотком издает чесночный запах.

Происхождение и месторождения. Мышьяк встречается в гидротер' мальных месторождениях в виде скорлуповатых сферолитовых образо ваний в пустотах, образуясь, очевидно, в последние моменты гидротер мальной деятельности. В ассоциации с ним могут встречаться различные по составу мышьяковистые, сурьмянистые, реже сернистые соединения никеля, кобальта, серебра, свинца и др., а также нерудные минералы.

В литературе имеются указания на вторичное происхождение мышь яка в зонах выветривания месторождений мышьяковистых руд, что, во обще говоря, маловероятно, если учесть, что в этих условиях он очень неустойчив и, быстро окисляясь, разлагается полностью. Черные короч

ки состоят из тонкой смеси мышьяка и арсенолита (As2O3). В конце кон цов образуется чистый арсенолит.

На территории России самородный мышьяк был встречен в несколь ких месторождениях. Из них отметим Садонское гидротермальное свинцо во цинковое месторождение (Северная Осетия), где он неоднократно на блюдался в виде почковидных масс на кристаллическом кальците с галенитом и сфалеритом. Крупные почкообразные скопления самородно го мышьяка с концентрически скорлуповатым строением были встречены на левом берегу р. Чикой (Забайкалье). В парагенезисе с ним наблюдался лишь кальцит в виде оторочек на стенках тонких жил, секущих древние кристаллические сланцы. В виде обломков мышьяк был найден также

врайоне ст. Джалинда в отрогах Малого Хингана (Приамурье), и в других местах. В гидротермальных доломит анкеритовых жилах с никелином сфе ролиты мышьяка обнаружены на Белореченском месторождении в Красно дарском крае.

Вряде месторождений Саксонии (Фрайберг, Шнееберг, Аннаберг и др.) самородный мышьяк наблюдался в ассоциации с мышьяковистыми со единениями кобальта, никеля, серебра, самородным висмутом и др.

Все эти и другие находки этого минерала практического значения не имеют.

ВИСМУТ — Bi. Самородный висмут, хотя встречается значительно чаще, чем мышьяк и сурьма, все же принадлежит к числу довольно ред ких минералов и обычно не дает крупных скоплений.

Химический состав. Как правило, висмут почти чист. В виде приме сей к нему устанавливаются в очень незначительных количествах или

ввиде следов Fe, S, As и Sb.

структура аналогична структуре мышьяка, однако более близка к при митивной кубической упаковке: различия между тремя ближайшими и тремя последующими по величине межатомными расстояниями заметно меньше. В кристаллах висмут встречается крайне редко, причем его кри сталлы обычно плохо образованы. Чаще наблюдается в виде вкраплен ных зерен, иногда крупных, листоватых или зернистых агрегатов. Встре чаются также перистые дендриты.

Цвет висмута в свежем изломе серебряно белый с желтоватым оттен ком; с течением времени появляется характерная красноватая побежа лость. Черта серая. Блеск металлический, сильный.

Твердость 2,5. Слабо ковок. Спайность весьма совершенная по {0001} и средняя по {1011}. Уд. вес 9,70–9,83 (в жидком состоянии 10,03). Проj чие свойства. Температура плавления около 270 °С. Точка кипения око ло 1450 °С. Обладает диамагнитными свойствами.

Диагностические признаки. Висмут легко узнается по слабому жел товато красноватому оттенку побежалости, сильному металлическому блеску, совершенной спайности, относительно низкой твердости и отно сительно высокому удельному весу.

П. п. тр. очень легко плавится, при продолжительном дутье испаряет ся, образуя налеты на угле, которые вначале имеют белый цвет, потом окрашиваются в оранжево желтый, а по охлаждении — лимонно желтый цвет. При сплавлении с KJ и S образует на угле характерный налет с ярко красной каймой BiJ3 (реакция на Bi). Легко растворяется в HNO3,из ра створа после разбавления выпадает белый осадок.

Происхождение и месторождения. Почти все известные находки висмута приурочены к образованиям гидротермального происхождения.