ПРОСТЫЕ ОКСИДЫ И ИХ ГЛАВНЫЕ ПРЕДСТАВИТЕЛИ

Известно около 150 минералов, представляющих собой окислы и гидроокислы металлов, реже – полуметаллов и маталлоидов. Они составляют примерно 5% от общего веса литосферы. Широкое распространение окислов связано с тем, что содержание кислорода в земной коре составляет более, чем 49%, ее веса или 91% ее объема.

Оксиды подразделяются на простые и сложные оксиды. К простым оксидам относятся минералы типа:

– хO₂ или хО, например CaO – известь;

– х₂О₃ – гематит – Fe₂O₃, корунд – Al₂O₃;

– хО2 – пиролюзит – MnO₂ рутил – TiO₂;

– хО3 – молибдит – MoO₃, уранинит – UO₃.

Сложные сульфиды – сульфиды в составе которых учавствуют катионы различных металлов: шпинель MgAl₂O₄, ильменит FeTiO₃, хризоберилл BeAl₂O₄, магнетит FeFe₂O₄ и др.

Окислы наиболее богаты кислородом, чем минералы других классов. Основная масса сосредоточена в верхних частях земной коры, где минералообразование происходило в условиях повышенного парциального давления кислорода. Особенно охотно идет образование окислов и гидроокислов в самой верхней части земной коры на границе ее с атмосферой, содержащей в изобилии свободный кислород. Глубина проникновения свободного кислорода в земную кору в основном контролируется уровнем грунтовых вод, а будучи растворенным в грунтовых водах и ниже этого уровня.

Куприт Cu₂О. Сингония кубическая. Кристаллы обычно мелки. Изредка наблюдаются игольчатые или волосистые индивиды. Чаще встречается в сплошных зернистых, иногда в землистых (в смеси с посторонними примесями) агрегатах. Цвет куприта красный до свинцово-серого (в тонкозернистых или скрытокристаллических агрегатах.) Черта коричнево-красная или буровато-красная (при растирании вторым бисквитом желтеет). Блеск кристаллов в изломе алмазный. В тонких осколках куприт полупрозрачен. Твердость 3,5-4. Хрупкий. Спайность несовершенная. Уд. вес 5,85-6,15.

Происхождение. Куприт образуется почти исключительно при экзогенных процессах окисления халькозиновых, реже борнитовых руд, распространенных в медных месторождениях в зоне вторичного сульфидного обогащения (ниже уровня грунтовых вод).

Практическое значение. Является одной из самых лучших медных руд.

Корунд А1₂О₃.

Разновидности: лейкосапфир – бесцветный; сапфир – синий; рубин – красный; восточный топаз – желтый, восточный аметист – фиолетовый, восточный изумруд – зеленый, звездчатый корунд.

Сингония тригональная. Обычно наблюдаются довольно хорошо образованные боченковидные, столбчатые, пирамидальные и пластинчатые кристаллы, достигающие иногда больших размеров (до дециметра в поперечнике). Цвет корунда обычно синевато- или желтовато-серый (для мутных полупрозрачных разностей). Встречаются прозрачные кристаллы различной окраски. Блеск стеклянный. Твердость 9. Спайность практически отсутствует.

Происхождение. Иногда встречается в богатых глиноземом и бедных кремнеземом глубинных магматических породах – корундовых сиенитах и анортозитах в ассоциации с полевыми шпатами, изредка в других породах (андезитах, базальтах и др.). Известны также корундсодержащие сиенитовые пегматиты, имеющие промышленное значение. Контактово-метасоматические месторождения корунда образуются в кристаллических известняках по соседству с изверженными породами. Здесь он часто бывает представлен драгоценными разновидностями (рубином, сапфиром и др.). В ряде случаев месторождения его возникают в связи с резким воздействием пневматолитических агентов на глиноземистые осадочные и изверженные породы. Корунд в этих случаях ассоциирует с такими минералами, как андалузит, силлиманит, а также рутил, диаспор и др. Являясь химически очень устойчивым минералом, он часто устанавливается в россыпях.

Практическое значение. Корунд, обладающий высокой твердостью, главное применение находит в качестве абразивного материала. С этой целью из него изготовляются точильные корундовые круги, диски, наждачные бумаги и порошки, используемые при шлифовании и полировке различных изделий (главным образом в металлообрабатывающей промышленности). Прозрачные окрашенные разности употребляются в качестве драгоценных камней в ювелирном деле.

Гематит α-Fe₂O₃. В природе известны две полиморфные модификации окиси железа: α-Fe₂O₃ – тригональная, устойчивая и γ-F₂O₃ – кубическая, неустойчивая. Сингония тригональная. Часто встречается в сплошных плотных скрытокристаллических массах, листоватых или чешуйчатых агрегатах. Цвет кристаллических разностей гематита железно-черный до стально-серого. В тончайших пластинках он просвечивает густокрасным цветом. Землистые, распыленные разности обладают яркокрасным цветом. Черта вишнево-красная. Блеск полуметаллический. Иногда наблюдается синеватая побежалость. Полупрозрачен только в очень тонких пластинках. Твердость 5,5-6. Хрупок. Спайность отсутствует. Уд. вес 5,0-5,3.

Происхождение. Гематит образуется в окислительных условиях в самых различных генетических типах месторождений и горных пород. Температуры образования могут колебаться в широких пределах, но при высоких температурах он не устойчив.

1. Как составная часть в очень незначительных количествах он иногда присутствует в изверженных породах, преимущественно кислых (в гранитах, сиенитах, андезитах и др.). Сравнительно редко встречается также в пегматитах как минерал, образовавшийся в гидротермальную фазу процесса.

2. В некоторых гидротермальных месторождениях он встречается в значительных массах в ассоциации с кварцем, баритом, иногда магнетитом, сидеритом, хлоритом и другими минералами. Явления позднейшего восстановления его до магнетита наблюдаются довольно часто. Однако в других местах устанавливается обратный процесс – превращение магнетита в гематит (процесс мартитизации).

3. Обычно в небольших количествах встречается в виде кристаллов и налетов на стенках кратеров вулканов и в трещинах лав.

4. В коре выветривания, в условиях сухого жаркого климата, гематит и гидрогематит возникают в результате дегидратации первоначально образующихся гидроокислов железа.

5. При процессах регионального метаморфизма, в условиях повышенной температуры и повышенного давления, гематит нередко в весьма больших массах возникает за счет осадочных месторождений бурых железняков путем их дегидратации. Таковы, в частности, оолитовые красные железняки, сланцы с железной слюдкой и железистые кварциты, состоящие из прослойков кварцита, перемежающихся с прослойками тонкочешуйчатого плотного гематита.

Практическое значение. Гематитовые руды принадлежат к числу важнейших железных руд, из которых выплавляются чугун и сталь. Чистые разности порошковатого гематита употребляются в качестве красок и для изготовления красных карандашей.

Касситерит SnO₂. Сингония тетрагональная. В виде хорошо образованных и сравнительно часто наблюдаемых кристаллов касситерит встречается в пустотах. Кристаллы обычно мелкие, но изредка достигают крупных размеров – до 10 см Сплошные зернистые массы встречаются редко. Обычно наблюдается в виде вкраплений кристалликов или неправильной формы зерен. В пустотах гидротермальных жил он иногда обнаруживается в виде друз хорошо образованных кристаллов. Примесями Fe, Nb, Та и Мn касситерит обычно окрашен в темно-бурые оттенки до смоляно-черного цвета, причем в тонких шлифах часто наблюдается кристаллически-зональное строение отдельных кристаллов и зерен, обусловленное чередованием зон с различной степенью интенсивности окраски. Совершенно бесцветные разности очень редки. Черта у темных разностей обычно слабо окрашенная в буроватые оттенки. Блеск алмазный, в изломе – смоляной, слегка жирный. Грани кристаллов иногда матовые. Непрозрачные черные разности обладают даже полуметаллическим блеском. Твердость 6-7. Хрупок. Спайность несовершенная иногда ясная. Излом часто раковистый. Уд. вес 6,8-7,0.

Происхождение. Месторождения касситерита генетически связаны с кислыми изверженными породами, преимущественно гранитами. В самих гранитах касситерит устанавливается очень редко, и то главным образом в грейзенизированных участках, т. е. превращенных под влиянием пневматолитовых агентов в слюдисто-полевошпато-кварцевую породу с топазом, флюоритом, лепидолитом (литиевой слюдой), турмалином и другими минералами. Очень неравномерно распространенные скопления касситерит образует в пегматитовых жилах, связанных с оловоносными интрузиями. В парагенезисе с ним присутствуют: кварц, слюды, альбит, турмалин, иногда колумбит, берилл, сподумен и т. д. Жильные гидротермальные месторождения касситерита являются гораздо более важными в промышленном отношении. Из них главное значение имеют типы жил: 1) кварцево-касситеритовые и 2) сульфидно-касситеритовые. В первом типе, кроме преобладающего кварца и касситерита, обычно присутствуют: турмалин, белая слюда, полевые шпаты, вольфрамит, в небольших количествах арсенопирит, пирит, иногда флюорит, топаз, берилл и другие минералы.

Практическое значение. Касситеритовые руды представляют собой единственный вид сырья, из которого в промышленных масштабах добывается олово. Последнее имеет следующие применения: 1) для производства белой жести; 2) для легкоплавких, трудноокисляемых сплавов с медью (бронзы), цинком, медью и свинцом (латуни), припоя (со свинцом) и др.; 3) для лужения медной посуды; 4) для изготовления оловянной фольги; 5) в керамика (для красок, эмали) и для других целей.

Лекция 15

СЛОЖНЫЕ ОКСИДЫ

Ильменит FeTiO₃. Сингония тригональная. Обычно встречается в виде вкрапленных зерен неправильной формы, редко в сплошных зернистых массах. Цвет ильменита железно-черный или стально-серый. Черта большей частью черная, иногда бурая или буровато-красная (для разностей, содержащих в виде включений гематит). Блеск полуметаллический. Непрозрачен. Твердость 5-6. Спайность весьма несовершенная. Уд. вес 4,72. Слабо магнитен.

Происхождение. В виде вкрапленности ильменит встречается в основных изверженных породах (габбро, диабазах, пироксенитах и др.), часто в ассоциации с магнетитом, а также в щелочных породах. В значительных количествах он иногда наблюдается в пегматитах некоторых типов (сиенитовых) в парагенезисе с полевыми шпатами, биотитом, ильменорутилом и др. В гидротермально измененных изверженных породах ильменит, как правило, наблюдается в разложенном состоянии, будучи превращен в так называемый лейкоксен. Известны также случаи разложения ильменита с образованием механической смеси гематита и рутила с сохранением внешней формы кристаллов ильменита.

Практическое значение. В случае крупных скоплений может являться рудой на титан, используемой в виде TiO₂ в качестве белой краски (титановых белил с высокой кроющей способностью), а также для сплавов с железом для изготовления особых сортов стали и для других целей.

Изоморфный ряд колумбит – танталит (Fe,Mn)Nb₂О₆ – (Fe,Mn)Ta₂O₆. Образуют непрерывный ряд изоморфных смесей. Танталиты встречаются либо почти чисто марганцовистые, либо чисто железистые (промежуточные разности редки). Сингония ромбическая. Цвет черный или буровато-черный. Черта красная или красновато-бурая до красновато-черной. Блеск полуметаллический. Непрозрачны. Твердость 6. Хрупкие. Спайность ясная. Уд. вес 5,15-8,20, увеличивается по мере увеличения содержания Та. По внешним признакам распознать колумбит и танталит очень трудно.

Происхождение. Обычно встречается в пегматитовых жилах в ассоциации с различными минералами, образующимися в более поздние стадии пегматитового процесса: альбитом, кварцем, мусковитом, турмалином, цирконом, вольфрамитом, касситеритом, иногда самарскитом, монацитом и другими. Будучи относительно устойчивыми в зоне окисления минералами, они встречаются в россыпях.

Практическое значение. В случае значительных скоплений этих минералов, они могут иметь промышленное значение как источник ниобия и тантала, используемых в производстве особых сортов сталей и для других целей.

Группа шпинели

В группе шпинели широко представлены изоморфные смеси. В зависимости от сочетаний элементов различают большое количество минеральных видов, имеющих много общих свойств в форме кристаллов, физических признаках и условиях образования. Подавляющая их масса кристаллизуется в кубической сингонии, образуя кристаллы преимущественно октаэдрического облика. Минералы этой группы обладают оптической изотропией, отсутствием спайности, химической и термической стойкостью соединений, довольно высокой твердости и др.

Шпинель MgAl₂O₄. Сингония кубическая. Бесцветные разности наблюдаются редко, большей частью шпинель окрашена в различные цвета. Блеск стеклянный. Оптически изотропна. Твердость 8. Примеси Fe₂O₃ и Сг₂О₃ понижают ее до 7,5-7. Спайность несовершенная. Уд. вес 3,5-3,7

Происхождение. Шпинели наиболее часто встречаются в контактово-метасоматических образованиях среди доломитов и магнезиальных известняков в результате воздействия на них пневматолитовых агентов магмы при высоких температурах. В парагенезисе с ними наблюдаются различные минералы того же происхождения: гранаты, пироксены, хлорсодержащие силикаты 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.

Практическое значение. В качестве драгоценных камней употребляются лишь совершенно прозрачные, лишенные трещиноватости кристаллы. Добыча производится обычно попутно с добычей золота или самоцветов (рубина).

Магнетит FeFe₂O₄. Сингония кубическая. Большей частью встречается в сплошных зернистых массах или в виде вкраплений в изверженных, преимущественно основных породах. В пустотах можно встретить друзы кристаллов. Цвет магнетита железно-черный, иногда с синеватой побежалостью на кристаллах. Черта черная. Блеск полуметаллический. Непрозрачен. Твердость 5,5-6. Хрупок. Спайность отсутствует. Уд. вес 4,9-5,2.

Происхождение. Магнетит образуется в 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 неправильной формы скоплений и жил.

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

3. В контактово-метасоматических образованиях он часто играет весьма существенную роль, сопровождаясь гранатами, пироксенами, хлоритами, сульфидами, кальцитом и другими минералами. Известны крупные месторождения, образовавшиеся на контакте известняков с гранитами и сиенитами.

4. Как спутник магнетит встречается в гидротермальных месторождениях, главным образом в ассоциации с сульфидами (пирротином, пиритом, халькопиритом и другими). Сравнительно редко он образует самостоятельные месторождения в ассоциации с сульфидами, апатитом и другими минералами.

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

6. При региональном метаморфизме магнетит возникает при дегидратации гидроокислов железа, образовавшихся в осадочных породах при экзогенных процессах, но в восстановительных условиях (при недостатке кислорода).

Практическое значение. Магнетитовые руды, содержащие нередко около 60% Fe, представляют собой важнейшее сырье для выплавки чугуна и стали.

Хромшпинелиды (Mg,Fe)(Cr,Al,Fe)₂O₄. Все относящиеся сюда минеральные виды в природе встречаются в одинаковых условиях и по внешним признакам настолько похожи друг на друга, что практически без химического анализа невозможно отличить разные по составу виды. В практике разведочного и горного дела все они называются просто «хромитами».

Разновидности: по составу различают следующие главные минеральные виды: собственно хромит – FeCr₂O₄ (встречается в метеоритах, в земной коре очень редок), магнохромит – (Mg,Fe)Cr₂O₄, алюмохромит – Fе(Сг,А1)₂О₄ и хромпикотит – (Mg,Fe)(Cr,Al)₂O₄.

Сингония кубическая. Обычно наблюдаются в округленных или не совсем правильной формы зернах и в сплошных зернистых агрегатах. Цвет хромшпинелидов черный. В тонких шлифах полупрозрачны или просвечивают густокрасным или коричнево-красным цветом. Лишь богатые FeO и Fe₂O₃ разности совершенно непрозрачны. Черта бурая. Блеск металловидный. Твердость 5,5-7,5. Спайность отсутствует. Уд. вес 4,0-4,8.

Происхождение. Хромшпинелиды встречаются почти исключительно в магматических ультраосновных породах как в виде вкрапленности, так и в виде сплошных скоплений большей частью неправильной гнездообразной, линзообразной и столбообразной формы. В ассоциации с ними постоянно наблюдаются зеленоватого цвета серпентин, оливин, хромсодержащие хлориты, иногда хромистые гранаты изумрудно-зеленого цвета и др. В некоторых массивах ультраосновных пород с ними парагенетически связаны минералы группы платины и осмистого иридия.

Практическое значение. Хромитовые руды являются единственным сырьем для выплавки феррохрома, используемого в качестве присадки при выплавке высококачественных специальных сортов хромовых и хромоникелевых сталей. Кроме того, в металлической промышленности имеет большое значение хромирование, т. е. покрытие металлическим хромом различных металлических изделий в целях борьбы с коррозией металла. Некоторая часть хромитовых руд идет в химическую промышленность для изготовления различных стойких красок, в кожевенном деле и в приготовлении химических препаратов

Лекция 16

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: