Главные породообразующие и некоторые рудные минералы

 

К настоящему времени известно около 4000 минеральных видов без разновидностей, из них около 50 имеют значение в образовании горных пород, слагающих земную кору.

Большая часть минералов образуется на поверхности земли в условиях взаимодействия внешней части твердой оболочки с атмосферой, гидросферой, биосферой. Почти 2000 минеральных видов содержат воду или гидроксил-ион. В магматическом процессе образуется около 200 минералов, в гидротермальном – около 500 (без очень редких).

Минералы подразделяются на классы по химическому составу, внутри классов подразделение на подклассы строится с учетом внутреннего строения – кристаллической структуры минералов.

Характеристика физических свойств перечисленных ниже минералов дается очень кратко с учетом того, что детальное описание минералов можно найти в любом учебнике по минералогии или справочнике по минералам.

1.3.1. Класс простые вещества или самородные элементы. Включает в себя: а) самородные металлы, полуметаллы, неметаллы; б) сплавы; в) интерметаллиды. Редкие минералы, суммарно слагают менее 1% земной коры, но образуют промышленные концентрации особо ценных металлов или минералов. Кристаллические структуры простых веществ, особенно металлов просты – кубическая и гексагональная плотнейшие упаковки. Для самородных элементов характерен полиморфизм.

Группа золота - Au, Ag, Cu. Происхождение гидротермальное и в зоне окисления сульфидных руд (кроме золота). В ряду Au-Ag-Cu образование самородных минералов соответствует снижению температуры гипогенных процессов и снижению активности серы, мышьяка, теллура. Максимальное количество изоморфных примесей может содержать золото, что согласуется с его наиболее высокой температурой отложения. В группе широко представлены интерметаллиды. Все минералы непрозрачны, имеют металлический блеск, низкую твердость и высокую плотность, кристаллы не характерны. Диагностическим признаком для каждого минерала является цвет.

Группа серы S. Желтый цвет со слабой желтой чертой. Твердость 1,5. Сингония ромбическая у a-серы и моноклинная у b- и g-серы, встречающихся редко. Кристаллы дипирамидальные или толстотаблитчатые, излом раковистый. Происхождение: продукт сублимации в районах современного вулканизма, в осадочных толщах вместе с сульфатами и органическим веществом, окисление сероводорода с образованием элементарной серы и воды.

Группа углерода.Графит С - гексагональные пластинки и листочки темно-серого, железо-черного цветов с металловидным блеском, спайность весьма совершенная в одном направлении, твердость 1; происхождение метаморфическое и магматическое.

1.3.2. Класс сернистые соединения. Сернистые соединения подразделяются: 1) на простые сульфиды – соли сероводородной кислоты (PbS) и многокомпонентные соли сероводородной кислоты (CuFeS₂); 2) соли тиокислот (сульфокислот, роль кислорода играет сера) – Ag₃(SbS₃) – прустит; 3) полисернистые соединения (персульфиды, от Н₂S₂ , с комплексным двухзарядным анионом серы (S₂)^2- - пирит FеS₂). Ближайшие аналоги сульфидов - арсениды и арсенидосульфиды; а также селениды и теллуриды. Для минералов характерны высокая симметрия, хорошо образованные кристаллы, металлический или полуметаллический блеск. Генезис: магматический, гидротермальный, из водных растворов в осадочных горных породах. Минералы представляют интерес как руды цветных металлов.

Галенит - PbS. Твердость 2,5; плотность 7,6. Цвет минерала и цвет черты свинцово-серый.

Сфалерит- ZnS. Цвет минерала и цвет черты от светло-желтого до темно-коричневого. Блеск смолистый до почти металлического. Твердость 3,5-4.

Киноварь - HgS. Цвет и черта от ярко-красного до коричневато-красного. Твердость 2-2,5. плотность 8.

Халькопирит - CuFeS₂ - твердость 3,5-4, излом неровный, латунно-желтый цвет, зеленовато-черная черта, побежалость.

Пирит- FeS₂ - твердость 6-6,5, раковистый излом, черта черная, иногда зеленовато-черная. Нередки хорошо образованные кристаллы.

1.3.3. Класс оксиды и гидроксиды. Соединения с кислородом или гидроксильной группой. Оксиды бывают простые (гематит) и двойные (ильменит, шпинель), но в них в отличие от солей нет устойчивых анионных группировок, комплексных ионов. Многие оксиды и гидроксиды имеют большую практическую значимость: абразивы – корунд; ювелирные камни – шпинель, рубин, сапфир; руда на железо и марганец. Оксиды устойчивы, слабо поддаются выветриванию. Гидроксиды – поверхностные минералы, наиболее распространены для Fe, Mn; они не образуют различимых глазом зерен, для них обычны порошковатые, натечные, землистые агрегаты.

Гематит Fe₂O₃. Блеск металлический у кристаллических разностей, до матового - у землистых разностей. Черта вишнево-красная. Твердость 5,5.

Магнетит Fe₂O₃ *FeO. (минерал из группы шпинели с общей формулой АВ₂Х₄, где А - один или несколько двухвалентных металлов: Mg, Fe, Zn, Mn, Ni, В - один или несколько трехвалентных металлов: Аl, Fe, Cr, Mn или Ti⁺⁴; Х – кислород). Магнитный, блеск металлический, черта черная. Твердость 5,5.

Гидроксиды железа FeO(ОН) или лимонит. Представляют собой смесь гетита и лепидокрокита – модификаций a и g; а также гидрогетита, гидролепидокрокита. Твердость 1-5 - в зависимости от физического состояния. Черта желтовато-бурая, ржаво-желтая.

Корунд Al₂O₃ (красный – рубин за счет изоморфной примеси хрома, синий – сапфир за счет изоморфных примесей железа и титана, темная мелкозернистая разность - наждак). Твердость 9, черты не дает.

1.3.4. Классфосфаты

Для минералов - солей кислородных кислот: боратов, фосфатов, арсенатов, сульфатов, вольфраматов, хроматов, карбонатов характерно наличие в структуре комплексных анионов с ковалентной связью по донорно-акцепторному механизму внутри комплекса. Они участвуют в структурах минералов как самостоятельные компактные группировки. Бывают соли нормальные, кислые (с Н⁺), основные (с ОН^- группой). В некоторых солях вместо гидроксильной группы может присутствовать F^-, Cl^-, O^2- - это соли с дополнительными анионами. Соли могут быть безводными и водными с молекулами конституционной (кристаллизационной) воды. Соли могут быть простые (кальцит), двойные (доломит), сложные.

Фосфаты принадлежат к довольно редким минералам. В их структурах присутствуют тетраэдры (PO₄)^3-.

Апатит Ca₅(PO₄)₃ (F, OH⁺, Cl). Гексагональный. Обычны мелкозернистые массы. Твердость 5. Бесцветный, зеленый, голубоватый. Блеск стеклянный, жирный. Встречается во всех типах пород, наиболее крупные кристаллы вырастают в гранитных пегматитах, промышленные концентрации образует в щелочных, осадочных и метаморфических породах.

Фосфорит. По составу близок к апатиту, но содержит примеси кварца, карбонатов, глинистых частиц. Кристаллов не образует, характерны конкреции радиально-лучистого строения. Генезис хемогенный, биогенный или биохемогенный. Встречаются карстовые фосфориты. Во всех фосфоритах апатит представлен разновидностью с гидроксилом.

1.3.5. Класс сульфаты. Природные соли серной кислоты, среди них бывают основные, средние, кислые, кристаллогидраты. Во всех минералах в структуре имеются обособленные сложные ионы – тетраэдры (SO₄)^2-. Для минералов характерна светлая окраска, небольшая твердость, низшие сингонии. Преимущественно экзогенные образования.

Гипс Ca(SO₄) *2H₂O. Сингония моноклинная. Спайность весьма совершенная в одном направлении; излом занозистый. Обычны двойники - «ласточкин хвост». Твердость 2. Генезис осадочный, а также низкотемпературный гидротермальный. Алебастр - сплошные тонкозернистые массы; селенит - длинностолбчатый, волокнистый, голубоватый гипс.

Ангидрит Ca(SO₄). Твердость 3-3,5. Сингония ромбическая. Спайность совершенная по трем взаимно перпендикулярным направлениям. Минерал эвапоритов – хемогенных осадков.

Барит BaSO₄. Тяжелый шпат. Ромбической сингонии, изостуктурен с целестином (сульфат стронция). Белый, желтый, коричневый (включения лимонита), красноватый. Твердость 3-3,5. Плотность 4,5.

Ярозит KFe₃(SO₄)₂(OH)₆ – Минерал зоны окисления сульфидов железа. Порошковатые, зернистые массы охристо-желтого цвета; на ощупь более жирный, чем лимонит.

1.3.6. Класс карбонаты. В структурах всех карбонатов выделяется обособленный треугольный анион-радикал (CO₃)^2-; имеются минералы с добавочными анионами (OH^-, F^-, Cl^-, O^2-), а также минералы смешанного состава – карбонатофосфаты, карбонатосульфаты. Карбонаты широко развиты в природе, некоторые из них слагают крупные скопления в толщах осадочных пород и среди метаморфизованных осадочных пород. Для карбонатов характерна повышенная растворимость в разбавленных кислотах (соляной), хорошая спайность, невысокая твердость.

Кальцит CaCO₃. Оптически прозрачный - исландский шпат. Черта белая. Спайность совершенная в трех направлениях по ромбоэдру. Твердость 3. Минерал известняков.

Магнезит MgCO₃. Спайность совершенная в крупных кристаллах. Чаще встречаются сплошные тонкозернистые массы, в которых наблюдается раковистый или землистый излом. Твердость 3,5-4,5. Встречается в перекристаллизованных, гидротермально переработанных доломитах в виде масс зернистого сложения с пятнистой бело-серой окраской; а также в гнездах и прожилках в серпентинитах.

Доломит CaMg(CO₃)₂. Цвет белый, желтый, серый; черта - белая. Спайность совершенная по ромбоэдру. Вскипает в порошке. Твердость 3,5-4.

Сидерит FeCO₃. Цвет серый, желтый, буроватый, до коричневого и красновато-коричневого (темные цвета вызваны частичным окислением двухвалентного железа до трехвалентного). Черта белая и желтоватая. Твердость 3,5. Разлагается в нагретой соляной кислоте, кислота желтеет в результате образования хлорного железа; в холодной соляной кислоте вскипает медленно. При нагревании становится магнитным.

Малахит Cu₂(CO₃)(OH)₂. Сегодня очень редок в России. Aзурит Cu₃(CO₃)₂(OH)₂. Оба минерала кристаллизуются в моноклинной сингонии. Твердость 3,5-4. Цвет для обоих минералов является диагностическим признаком. Вскипают с холодной разбавленной соляной кислотой. Находятся малахит и азурит обычно вместе, нередко с бурым железняком в зоне окисления сульфидов меди вблизи мраморов.

1.3.7. Галоидные соединения. Минералы кристаллизуются обычно в высшей сингонии, часто хорошо растворимы в воде. Среди галоидных соединений бывают двойные и тройные соли, а также кристаллогидраты.

Галит NaCl. Твердость 2,5. Белый или с бледными оттенками, иногда чернильно-синий за счет центров окраски.

Сильвин KCl. Твердость 2,5. Горько-соленый. Белый или светлых оттенков.

Флюорит CaF₂. От бесцветного и прозрачного до любого цвета и оттенка. Твердость 4. Гидротермальное происхождение; также встречается в пегматитах, известняках и мраморах.