Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow География arrow Гидрогеология и основы геологии

Кристаллохимическая классификация минералов

В природе минералы образуют закономерные скопления — горные породы. Отметим в начале темы, что в названиях минералов и мономинеральных пород возможно как совпадение, так и несовпадение, например, порода гипс состоит из минерала гипса, порода известняк состоит из кальцита. Минералы принято классифицировать по химическому составу и типу кристаллической решетки. Рассмотрим основные классы.

Силикаты — наиболее распространенные в природе минералы. Они занимают 85% земной коры, на них приходится примерно третья часть известных минералов. Они представляют собой либо чистые силикаты, либо алюмосиликаты и в зависимости от кристаллической решетки делятся на шесть видов — каркасные, слоевые, ленточные, цепочечные, островные и кольцевые. Эти названия хорошо отражают тип кристаллической решетки, а также зачастую внешний облик минералов. Основой структуры силикатов является кремнекислородный тетраэдр — равносторонняя пирамида, имеющая четыре вершины (рис. 3.5).

В центре кремнекислородного тэтраэдра располагается атом Si, а в вершинах — атомы кислорода, в итоге получаются радикалы [Si04]4-, которые могут по-разному сочетаться друг с другом.

Каркасные силикаты образуют в основном крупные кристаллы изометричной формы, т.е. с примерно с одинаковым размером по всем трем направлениям. Островные силикаты дают мелкие кристаллы в зернистых массах, слоевые — плоские, листоватые кристаллы, цепочечные и ленточные — удлиненные кристаллы часто с игольчатым изломом. Названные закономерности выполняются в большинстве случаев, но не всегда. Важное свойство силикатов — превращение в глинистые минералы (тоже силикаты) при химическом выветривании.

Рис. 3.5. Кремнекислородные тетраэдры и примеры их соединений [15]:

а — отдельный тетраэдр [Si04]4- (по одной отрицательной валентности ионы кислорода расходуют на связь с ионом Si4+, по одной остается свободной); 6 — схематично тетраэдр изображают в виде звезды (черным кружком показан ион Si4+, белыми — ионы О2’); в — четыре тетраэдра, собранные в кольцо; г — цепочка тетраэдров

Полевые шпаты — каркасные силикаты с крупными изомет- ричными кристаллами. Разновидности — ортоклаз, микроклин, адуляр, санидин, амазонит, плагиоклазы (альбит, олигоклаз, андезин, лабрадор, битовнит, анортит). Это наиболее распространенные в земной коре минералы, главная составная часть магматических и метаморфических пород. В качестве примера приведем формулу альбита: Na[AlSi308],

Нефелин — Na3K[AlSi04]4 — каркасный силикат, образующий мелкие призматические кристаллы и сплошные сливные массы с жирным блеском. Бесцветный, серый, красноватый. Породообразующий минерал магматических пород с повышенным содержанием натрия.

Оливин (Mg,Fe)2[Si04J — островной силикат. Распространен в виде мелкокристаллических масс, реже в виде небольших кристаллов, вкрапленных в породу. Цвет от черного до желто-зеленого.

Породообразующий минерал основных и ультраосновных магматических пород.

Пироксен имеет много разновидностей — цепочечные силикаты. Чаще других встречаются авгит и диопсид. Цвет черный, темнозеленый. Кристаллы короткопризматические, агрегаты сплошные, зернистые. Породообразующие минералы основных и ультраосновных магматических пород. Пример формулы авгита: Ca(Mg, Fe,Ti,Al)[(Si,Al)206].

Роговая обманка NaCa2(Mg,Fe)4(Al,Fe)(0H,F)2[Al2Si6022] — ленточный силикат. Цвет от темно-зеленого до черного. Характерен игольчатый излом и шелковистый блеск. Породообразующий минерал метаморфических и магматических пород (от кислых до основных).

Слюды — слоевые силикаты. Разновидности — биотит, мусковит, серицит и еще около десяти минералов, которые встречаются значительно реже. Составная часть многих магматических и метаморфических пород, в которых обычно составляет несколько процентов. В виде мелких частиц может присутствовать в песчано-глинистых породах. При выветривании превращаются в глинистые минералы. Пример формулы биотита: K(Mg,Fe)3(OH,F)2[AlSi3O10].

Глинистые минералы — слоевые силикаты с очень мелкими кристаллами-шестигранниками, похожими на слюды. Размеры кристаллов — тысячные доли миллиметра, отсюда коллоидные свойства глинистых пород — влагоемкость, водоупорность, пластичность при увлажнении и переход в твердую консистенцию при высыхании, набухание, липкость, усадка и др. Главные разновидности — каолинит, монтмориллонит, глауконит, гидрослюды и еще около десяти наименований. Входят в состав глин, суглинков, супесей, лёссов, морен. Пример формулы каолинита: Al4(OH)8[Si4O10]

Окислы и гидроокислы. К этой группе минералов относятся кварц, опал, халцедон, лимонит.

Кварц Si02 — наиболее распространенный на поверхности земли минерал, представленный в виде песков, песчаников или песчаной и пылеватой фракции в глинистых породах. Изначально имеет магматическое или метаморфическое происхождение, присутствует во многих разновидностях данных пород в виде отдельных зерен, кристаллических масс, кварцевых жил. Способен давать красивые удлиненные кристаллы-шестигранники, а также полудрагоценные камни — горный хрусталь, розовый и сиреневый аметист, черный морион, желтый цитрин, дымчатый и молочный раухтопаз, авантюрин с блестками.

Опал (Si02 • лН20) и халцедон (Si02) — аморфные окислы и гидроокислы кремния. Слагаемые породы — кремень, опока, трепел, диатомит, яшмы.

Лимонит, гётит, гидрогётит (Fe203 * яН20) — природные окислы и гидроокислы (из-за наличия или отсутствия молекул воды) железа. Слагаемая порода — бурый железняк, встречается довольно редко. В древней Руси использовался для получения первых железных изделий, назывался болотным железом. В настоящее время в качестве сырья не используется в связи с наличием более насыщенных железом руд — гематитов, магнетитов и джеспилитов.

Лимонит широко распространен как примесь, в рассеянном виде, в осадочных породах, залегающих на поверхности — в торфах, в карбонатных и глинистых породах, в песках. Суммарное содержание минерала небольшое — до нескольких процентов, но присутствие практически повсеместное. Придает песчано-глинистым породам характерный землистый цвет. Присутствие рассеянного лимонита обычно приводит к повышенному содержанию ионов железа Fe2+, Fe3+ в окружающих природных водах.

Карбонаты — соли угольной кислоты. Известно около 80 минералов. Распространенных минералов два — кальцит (СаСОэ) и доломит (Ca,Mg(C03)). Эти минералы слагают морские осадочные породы — известняки, доломиты, мергель, мел, а также мрамор, образующийся из пород-карбонатов при метаморфизации.

Кроме того, кальцит может присутствовать в качестве примеси в глинистых породах. В лёссах его содержание достигает 25%.

Сульфаты — соли серной кислоты. Распространенных минералов два — гипс (CaS04 • 2Н20) и безводный гипс — ангидрит (CaS04). Эти минералы образуют две породы с такими же названиями, как и минералы — гипс и ангидрит. Гипс может присутствовать как примесь в глинистых породах. В этом случае глины называют загипсованными. С присутствием сульфатных минералов неизбежно связано повышенное присутствие ионов SO|_, Са2+ и Mg2+ в окружающих природных водах, особенно в подземных водах.

Фосфаты — соли фосфорной кислоты. Распространенных минералов два — фосфорит и апатит (Ca5(P04)3(F,Cl,0H). Минералы обладают примерно одинаковым составом, но фосфорит имеет осадочное, а апатит магматическое происхождение. Минерал фосфорит может образовывать породу фосфорит и присутствовать в качестве небольших прослоев в глинистых породах.

Самородные элементы. Все минералы этого класса довольно редки. Металлы — золото (Аи), серебро (Ag), платина (Pt), медь (Си). Самородный углерод — графит и алмаз (С), самородная сера (S).

Сульфиды — соединения серы, преимущественно с металлами. Многие представляют собой полезные ископаемые — сырье для производства цветных металлов — CuS, Cu2S, (Fe,Ni)9S8, ZnS, PbS, HgS, C03S4 и др. При извлечении ценных металлов в проблему превращается удаление серы, которая просто выжигается и выбрасывается в заводскую трубу в виде ангидридов S02 и S03. Попутное производство серной кислоты не практикуется.

Пирит (FeS2) — единственный среди сульфидов широко распространенный минерал. Встречается в качестве примеси в различных породах, в том числе в глинистых.

Галоиды (галогениды) — хлористые, фтористые, йодистые и бромистые соединения. Самый распространенный минерал — галит (NaCl), образующий всем известную породу — каменную соль. Сильвин (КС1) — калийная соль.

Минералы других химических классов относятся преимущественно к надклассу солей кислородных кислот — вольфраматы, молибденаты, ниобаты, арсенаты, хроматы, марганаты, пермарга- наты, встречаются значительно реже.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
 
Популярные страницы