|
----------
Изучены следующие минералы:
. Сфалерит - ZnS. В данных образцах с
месторождения Тишинское сфалерит предстален в двух генерациях. В первой
генерации он мелкозернистый в основной массе с галенитом. Темно-коричневого
цвета до черного. Во второй генерации сфалерит представлен крупными
темно-коричневыми с красным оттенком кристаллами, с хорошими гранями и алмазным
блеском. В отдельных зернах наблюдается проявленная спайность. Черта желтая.
Название происходит от греческого слова сфалерос
- «обманчивый», очевидно потому, что по внешним признакам он совершенно не
похож на обычные сульфиды металлов. Синоним: цинковая обманка. Разновидности:
клейофан - светлоокрашенная или бесцветная разновидность (почти без примесей),
марматит - черная железистая разновидность сфалерита; прибрамит - (Zn, Сd)S,
богатая кадмием (Сd до 5%) разновидность сфалерита.
Химический состав сфалерита Zn 67.1%, 5 32.9%. В
качестве примесей чаще всего присутствует Fе (до 20%); такие разновидности под
микроскопом обнаруживают мельчайшие включения пирротина (FеS) как продукта
распада твердого раствора. Иногда в виде таких же включений присутствует
халькопирит - СuFеS2 и изредка станнин - Сu2FеSnS4, чем объясняется примесь в
сфалеритах меди и олова. Нередко в виде изоморфной примеси присутствуют Сd (до
десятых долей процента, редко до 2-5%), 1п (до сотых долей процента), Gа, Мn,
Нg и др. Сингония кубическая, гексатетраэдрический в. с. ЗL424L36P.
Кристаллическая структура похожа на структуру
алмаза, с той разницей, что центры малых кубов заняты иными атомами (ионами),
чем вершины и центры граней большого куба. Как показано на Рис. 3.1, вокруг
каждого иона S по вершинам тетраэдра располагаются 4 иона цинка. В элементарной
ячейке, показанной на этих рисунках, заключено четыре иона серы, занимающих
центры половинного числа малых кубов, причем друг относительно друга они
располагаются по вершинам тетраэдра. Ионы серы окружаются ионами цинка также в
тетраэдрическом расположении. Характерно, что все эти тетраэдры ориентированы
одинаково, что и приводит в целом к симметрии тетраэдра, а не куба. В отличие
от алмаза спайность в кристаллах сфалерита проходит не по плоскостям октаэдра,
а по плоскостям ромбического додекаэдра {110}, так как эти плоские решетки
одновременно содержат атомы 2n и 3 и притом в равных количествах. Явления
поляризации ионов в структурах типа сфалерита по сравнению с типом NaСl
существенно усиливаются. Эти структуры проявляются в случаях, когда катионами в
соединениях кубической сингонии типа АХ являются сильно поляризующие металлы с
18-электронной оболочкой (Сu, Zn, Сd и др.). Сам сфалерит по характеру связей
является промежуточным веществом между типичными гомополярными и ионными
соединениями. Этим объясняются такие свойства этого минерала, как прозрачность,
алмазный блеск и пр., не присущие большинству сульфидов.
Рис. 3.1 - Кристаллическая структура сфалерита
А-расположение центров ионов цилка (черные кружочки) и серы (светлые кружочки);
Б - та же решетка, изображенная в виде тетраэдров, внутри каждого из которых
располагаются центры ионов серы; С - кристаллическая структура, изображенная в
виде шаров
Несмотря на то, что ионный радиус железа меньше,
чем цинка, размеры элементарной ячейки сильно железистых сфалеритов, как мы
видим, сохраняются почти одинаковыми. Эти результаты согласуются с данными
микроскопических исследований богатых железом разновидностей сфалерита в
полированных шлифах: главная масса железа в сфалерите присутствует в виде
самостоятельного минерала - пирротина (FеS), выделившегося в мельчайших
зернышках, являющихся продуктом распада твердого раствора. Эти включения
устанавливаются даже в сфалеритах с содержанием железа 5-6°/о. Наличием этих
тонкодисперсных включений и объясняется черный цвет сфалерита. Характерно
также, что опубликованные анализы о, железистых сфалеритов не показывают
каких-либо правильных соотношений между серой и железом, как это
устанавливается для типичного пирротина. Облик кристаллов сфалерита часто
встречается в виде хорошо образованных кристаллов в друзовых пустотах. Облик
кристаллов чаще всего тетраэдрический (Рис 3.2), причем положительные и
отрицательные формы нередко отличаются характером блеска и фигурами травления.
В породе представлен сплошными массами сфалерита характеризуются явнозернистой
структурой, легко распознаваемой благодаря резко проявленной спайности в
отдельных зернах. Реже встречаются почковидные формы образований (Рис 3.3).
Рис 3.2 - Тетраэдрические кристаллы сфалерита
Рис. 3.3 - Метаколлоидный сфалерит
концентрически-зонального строения. Лишь первая и третья снизу серые полосы
сложены галенитом
Цвет сфалерита обычно бурый или коричневый;
часто черной (марматит), реже желтой, красной и зеленоватой окраски. Известны
совершенно бесцветные прозрачные разности (клейофан). Черта белая или
светлоокрашенная в желтые и бурые оттенки. Разности, богатые железом, дают
коричневую черту. Блеск алмазный. Твердость 3-4. Довольно хрупок. Спайность
весьма совершенная. Удельный вес 3.5-4.2.
Для сфалерита характерны изометрической формы
кристаллические зерна, обладающие спайностью по ромбододекаэдру, т. е. по шести
направлениям, отвечающим плоским сеткам в решетке, сложенным атомами цинка и
серы. Этим железистые разности сфалерита легко отличаются от весьма похожих на
них по цвету, твердости, блеску и по другим признакам вольфрамита- (Fе,Мn)Wo4 и
энаргита - Сu3АsS4, которые обладают призматическим обликом зерен и спайностью
в одном направлении.
П. п. тр. растрескивается, но почти не плавится.
В окислительном пламени на угле дает белый налет окиси цинка. В
концентрированной НNО3 растворяется с выделением серы.
Главная масса месторождений сфалерита, так же
как и галенита, с которым он почти постоянно ассоциирует, принадлежит к
гидротермальным месторождениям. В некоторых сульфидных месторождениях он
парагенетически бывает связан с халькопиритом.
В экзогенных условиях сфалерит образуется крайне
редко. Он был встречен в некоторых осадочных месторождениях угля.
При процессах окисления сфалерит разлагается
сравнительно быстро с образованием сульфата цинка, легко растворимого в водах,
вследствие чего зоны окисления бывают сильно обеднены цинком. Если боковые
породы месторождения представлены известняками, то в них образуются скопления
карбоната цинка - смитсонита.
Искусственно сфалерит получается действием Н2S
на слабо кислые и щелочные растворы солей цинка. Из кислых растворов выпадает
вюртцит.
Сфалерит является главной рудой цинка. Попутно с
цинком из сфалеритовых руд извлекаются ценные редкие металлы: Сd, In и Gа.
При обжиге и плавке полиметалических руд ZnS,
окисляясь в ZnО, в значительной мере улетучивается с отходящими газами. Поэтому
обычно прибегают к предварительному обогащению руд с разделением их на
свинцовый и цинковый концентраты. Последний после предварительного обжига в
особых печах с целью окисления цинка в дальнейшем подвергается
восстановительной плавке в закрытых ретортах с перегонкой цинка.
Металлический цинк, получаемый возгонкой, не
обладает чистотой и употребляется для изготовления оцинкованного железа.
Очистка сырого цинка производится путем электролиза. Электролитический цинк
употребляется для изготовления латуни, бронзы и других сплавов.
Кроме того, сфалерит в небольших количествах
непосредственно употребляется на изготовление цинковых белил, для изготовления
флюоресцирующих экранов и др.
Минимальное промышленное содержание цинка в
рудах выражается цифрой 7-8%.
. Галенит - PbS. В данном месторождение галенит
представлен в ассоциации со сфалеритом. Свинцово-цинкового цвета,
мелкозернистый, с металлическим блеском и с серовато-черной чертой.
Название происходит от латинского слова -
галена-«свинцовая руда». Синоним: свинцовый блеск. Разновидность: селенистый
галенит. Физическая разновидность, известная под названием «свинчак»,
представляет собой плотную матовую тонкозернистую массу.
Химический состав галенита Рb 86.6%, S 13.4%. Из
примесей чаще всего присутствуют: Аg до десятых долей процента, Сu, Zn, иногда
Sе (селенистый галенит), Вi, Fе, Аs, Sb, Мо, изредка Мn, U и др. В большинстве
случаев эти элементы бывают связаны с микроскопически мелкими включениями
посторонних минералов.
Сингония кубическая; гексаоктаэдрический.
Кристаллическая структура, в которой кристаллизуются сульфиды, селениды и
теллуриды группы галенита, принадлежит к типу NaCl (Рис 3.4). В основе ее лежит
кубическая гранецентрированная решетка, характеризующаяся тем, что ионы
располагаются в вершинах куба и в центре каждой грани. В отличие от нее в
структуре типа NaCl принимают участие два сорта ионов, располагающихся так же,
как и в простых гранецентрированных решетках, причем одна из них как бы
вставлена в другую, равномерно раздвинутую решетку (Рис 3.4б). Если
элементарную ячейку мы разобьем на малые кубы, то ионы каждого сорта будут
поочередно занимать их вершины. Координационное число для обоих сортов ионов 6.
На Рис 3.4 по углам большого куба и в центре граней помещены ионы серы, а ионы
свинца в промежутках. Но можно изобразить и наоборот: существо структуры при
этом не меняется. Облик кристаллов галенита большей частью кубический, иногда с
гранями октаэдра (Рис 3.5), реже октаэдрический. Двойники по (111). Кристаллы
галенита встречаются только в друзовых пустотах.
Рис. 3.4 - Кристаллическая структура галенита
А-расположение центров ионов (черные
кружочки-Рb, светлые-3); Б-кристаллическая структура, изображенная в виде шаров
в том же масштабе.
Рис. 3.5 - Кубические кристаллы галенита
Обычно же он наблюдается в виде зернистых масс
или вкрапленных выделений неправильной формы. Изредка наблюдались сталактитовые
формы метаколлоидных образований галенита. Цвет галенита свинцово-серый. Черта
серовато-черная. Блеск металлический. Твердость 2-3. Хрупок. Спайность весьма
совершенная по кубу. Удельный вес 7,4 - 7,6.
Галенит легко узнается по цвету, блеску,
характерной спайности по кубу, низкой твердости и удельному весу. В
скрытокристаллических массах, носящих название свинчака, отличается от похожих
на него сурьмянистых и мышьяковистых соединений по удельному весу, поведению
перед паяльной трубкой и химическим реакциям.
П. п. тр. легко плавится. С содой дает королек
свинца. Легко растворяется в НNО3, давая серу и белый осадок РbSО4 вследствие
частичного окисления его при растворении.
Галенит почти исключительно распространен в
гидротермальных месторождениях. Нередко он образует богатые скопления. Весьма
характерно, что он почти всегда встречается в парагенезисе с сфалеритом (ZnS),
по отношению к которому находится обычно в подчиненных количествах.
Гидротермальные свинцово-цинковые месторождения образуются либо в виде типичных
жил, либо в виде неправильных метасоматических залежей в известняках и
известковистых породах.
Из других минералов в ассоциации с галенитом
встречаются: пирит, халькопирит, блеклые руды, сульфосоли серебра, свинца,
меди, арсенопирит и др. Из нерудных минералов в этих рудах, кроме кварца и
кальцита, встречаются также различные карбонаты, барит (ВаS04), флюорит (СаF2)
и др.
При экзогенных процессах минералообразования
галенит образуется исключительно редко. Как редкий случай в литературе описаны
находки галенита в виде налетов и корок на конкрециях пирита и марказита в
месторождениях каменных углей (в Боровичском районе Ленинградской области) и
фосфорита, иногда в так называемых медистых песчаниках. Известны также
псевдоморфозы галенита по пироморфиту (Рb5[Р04]3Сl).
При окислении в процессе выветривания месторождений
галенит покрывается коркой англезита (РbS04), переходящего с поверхности в
церуссит (РbСОз). Эти трудно растворимые соединения образуют как бы плотную
рубашку вокруг центральных, нетронутых разрушением участков галенита, прекращая
доступ окисляющих агентов во внутрь. Поэтому не удивительно, что сплошные массы
галенита в виде желваков с такой рубашкой встречаются в зоне накопления
глинистых наносов и даже в россыпях. В отличие от сфалерита, за счет галенита в
зоне окисления, кроме англезита и церуссита, возникает и целый ряд других
труднорастворимых кислородных соединений: фосфаты, арсенаты, ванадаты,
молибдаты и др. Вследствие этого зоны окисления свинцово-цинковых месторождений
бывают, как правило, обогащены, свинцом.
Галенит искусственно легко получается различными
путями, например при действии сероводорода на растворы свинца, подкисленные
НNОз, из хлористых соединений свинца в струе сухого сероводородного газа в
накаленной трубке, при разложении сульфата свинца в атмосфере Н2 или СО, при
взаимодействии в воде сульфата свинца с гниющими органическими веществами
(сульфат помещался для этого в мешочек, опущенный в воду) и т.д. Хорошо
образованные кристаллы: и друзы на стенках сосуда были получены путем
медленного охлаждения накаленной тонкоизмельченной смеси сернистого свинца с
порошком мела в тигле. Очевидно, кристаллические образования возникли путем
возгонки в атмосфере углекислоты, освободившейся при прокаливании мела.
В практическом значении галенит представляет
собой важнейшую» свинцовую руду. Почти вся мировая продукция свинца связана с
добычей этого минерала.
Помимо выплавки металла, применение которого
общеизвестно, небольшая часть галенитовых руд перерабатывается на глет (РbО) с
целью получения свинцовых препаратов, в частности красок (белил, сурика, крона
и др.) и глазури. При плавке попутно со свинцом извлекаются также значительные
количества серебра, которое в виде ряда серебросодержащих минералов
парагенетически связано с галенитом, а в ряде случаев и висмут.
Промышленное содержание свинца в галенитовых
рудах определяется в 5-6%. При комплексном использовании руд оно может быть
снижено до 2-3%.
. Кварц(SiO2). На Тишенском месторождении кварц
выделяется в виде крупных жил, прожилок и отдельных гнезд. Имеет белую и
молочно-белую окраску, стеклянный блеск в прожилках и жирный в гнездах,
несовершенную спайность. Твердость его равна 7. В жилах и прожилках наблюдается
раковистый излом.
Кварц является одним из наиболее
распространенных в земной коре и лучше всего изученных минералов.
Химический состав. Теоретическому химическому
составу отвечают бесцветные прозрачные разновидности. Из числа изоморфных
примесей следует назвать А13+, Fе3+, Тi4+. Разности, окрашенные в молочно-белый
или другой цвет, в виде механических примесей в разных количествах могут
содержать газообразные, жидкие и твердые вещества: С02, Н20, углеводороды,
СаС03, в ряде случаев включения мельчайших кристалликов рутила, актинолита и
других минералов, видимых на глаз. Сингония гексагональная.
Кристаллическая структура кварца представлена на
рис.3.6. В каждом тетраэдре SiO2 два кислородных иона располагаются несколько
выше, а другие два - несколько ниже, чем ион кремния. Группы тетраэдров лежат в
трех слоях на различных высотах; их относительное положение над плоскостью
чертежа показано линиями разной жирности и цифрами при кружках.
 
Рис. 3.6
Как можно заметить на рисунке, тетраэдры
образуют спирали, каждая из которых закручивается в одну и ту же сторону. Так
называемые правые и левые кварцы тем и отличаются, что заворот этих спиралей
происходит в правую или в левую сторону. Поворот вокруг шестерной оси на 60° и
перенос на одну треть высоты элементарной ячейки вдоль оси с приводят к
совпадению с прежней позицией тетраэдров.
Кристаллы имеют облик гексагональной дипирамиды,
причем грани призмы сильно укорочены или отсутствуют вовсе. Низкотемпературный
кварц в хорошо образованных кристаллах встречается только в пустотах или рыхлых
средах. Формы кристаллов чрезвычайно характерны по присутствию граней призмы
часто с горизонтальной штриховкой, граней ромбоэдров, тригональной дипирамиды,
тригонального трапецоэдра.
В пустотах широко распространены друзы
кристаллов кварца, иногда в срастании с кристаллами других минералов. Сплошные
же массы кварца представляют зернистые агрегаты. Строение плотных агрегатов
легко устанавливается в тонких шлифах под микроскопом при скрещенных николях.
Халцедон, обладающий скрытоволокнистым строением, часто наблюдается в виде
корок, почковидных форм или сферолитов, но чаще в виде желваков, носящих
название кремней. Агаты (кремнистые жеоды) имеют концентрически-зональное
строение, обусловленное перемежаемостью различно окрашенных слоев халцедона,
иногда кварца. Центральные части жеод нередко сложены кристаллически-зернистым
кварцем, иногда в виде щеток кристаллов.
Цвет кварца может быть самый различный, но
обычно распространены бесцветные, молочно-белые и серые окраски. Прозрачные или
полупрозрачные красиво окрашенные разности носят особые названия: 1) горный
хрусталь - бесцветные водяно-прозрачные кристаллы; 2) аметист - фиолетовые
разности; 3) раухкварц (раухтопаз, уст.) - дымчатые прозрачные разности,
окрашенные в сероватые или буроватые тона; 4) морион - кристаллы кварца,
окрашенные в черный цвет; 5) цитрин - золотисто-желтые или лимонно-желтые
кристаллы. Розовый кварц, не имеющий специального названия, окрашен, по всей
вероятности, примесью телура.
Халцедон чаще, чем кристаллический кварц, бывает
окрашен в самые различные цвета и оттенки: молочно-серый, синевато-черный
(сапфирин). желтый, красный, оранжевый (сердолик), коричневый, бурый (сардер),
зеленый (плазма), яблочно-зеленый от соединений никеля (хризопраз), зеленый с
красными пятнышками (гелиотроп) и др.
Блеск кварца стеклянный, на изломе - слегка
жирный. Твердость 7. Спайность у большинства индивидов кварца отсутствует или
весьма несовершенная по ромбоэдру. Излом раковистый. Удельный вес 2,5-2,8.
Происхождение и месторождения кварца весьма
различно.
Во многих интрузивных и эффузивных кислых
изверженных породах он является существенной составной частью (в гранитах,
гнейсах, кварцевых породах и др.). Порфировые кристаллы кварца в кислых
эффузивных породах обладают кристаллически-зональным строением, часто содержат
включения вулканического стекла.
В крупных кристаллах (раухтопаз, морион, аметист
и др.) он встречается в пустотах среди пегматитов также в ассоциации с полевыми
шпатами, мусковитом, иногда топазом, бериллом, турмалином и другими минералами.
Часто наблюдаются закономерные срастания его с крупными индивидами калиевых
полевых шпатов - ортоклаза или микроклина, напоминающие в приполированных
штуфах еврейские письмена.
В гидротермальных месторождениях в ассоциации с
самыми различными минералами: касситеритом, вольфрамитом, золотом, молибденитом,
пиритом, халькопиритом, турмалином, кальцитом, хлоритами и др. Почти всегда
кварц содержит микроскопические включения газов, жидкостей и твердых
минеральных веществ.
. При экзогенных процессах кварц и халцедон в
виде тонкозернистых агрегатов образуются при просачивании и кристаллизации из
холодноводных растворов кремнезема. При этом известны случаи образования в
пустотах кристаллов кварца, например в трещинах среди окремненных
приповерхностных процессах тех или иных пород (известняков, серпентинитов и
др.).
. При метаморфических процессах кварц в
значительных массах образуется при обезвоживании опалсодержащих осадочных пород
с образованием так называемых яшм и слоистых роговиков (чрезвычайно
тонкозернистых кварцевых и кварцево-халцедоновых пород).
. При процессах выветривания кварц является
химически стойким минералом и потому накапливается в виде обломочных зерен в
россыпях и осадочных породах (песчаниках, кварцитах).
Практическое значение. Применение кварца и
халцедона разнообразно.
Прозрачные красиво окрашенные разности этих
минералов применяются в качестве поделочных камней для украшений.
Бесцветные горные хрустали употребляются для
изготовления оптических приборов.
В точной механике некоторые разности этих
минералов (особенно технический агат) широко используются для изготовления
подпятников в механизмах, опорных призм, часовых камней и т.д.
В радиотехнике для изготовления пьезокварцевых
пластинок как элементов стабилизаторов частот радиоволн, резонаторов и т.д.
употребляются совершенно однородные недвойникованные кристаллы, обладающие ярко
выраженными пьезоэлектрическими свойствами (моноблоки горного хрусталя); для
этих целей пригодны кристаллы размерами не менее 3,5 см между противоположными
гранями призмы. В настоящее время кристаллы пьезокварца в больших объемах
выращиваются искусственно из растворов в щелочах; в качестве шихты при
выращивании используется по возможности беспримесный природный кварц,
требования к такому сырью также чрезвычайно высоки.
Из плавленого кварца изготовляется химическая
посуда, отличающаяся огнеупорностью и кислотоупорностью, а также кварцевые
лампы, применяющиеся в медицине для лечения ультрафиолетовым светом, для
которого кварц (один из немногих минералов) прозрачен.
В стекольно-керамической промышленности для варки
стекла и выделки фарфора и фаянса применяются чистые маложелезистые (до 0,002
%) кварцевые пески.
. Тонкие кварцевые пески применяются в
пескоструйных аппаратах для полировки поверхностей металлических и каменных
изделий, а также для распиловки горных пород и ряда других целей.
. Песчаники. Состоящие из сцементированных
окатанных зерен кварца, и их метаморфизованные разности - кварциты (горные
породы) служат строительным материалом.
. Пирит (FeS2). На данном месторождении минерал
образует мелкие вкрапленники около 1 мм и в основной массе с галенитом и
сфалеритом. Окраска его светлая латунно - желтая, черта черная, блеск сильно
металлический.
От греч. пирос - огонь. По-видимому, это
название связано со свойствами пирита давать искры при ударе или с его сильным
блеском. Синонимы: серный колчедан, железный колчедан.
Химический состав пирита Fе - 46,6 %, S - 53,4
%. Нередко содержит в очень небольших количествах примеси: Со, Ni, Аs, Sb,
иногда Сu, Аu, Ag и др. Сингония кубическая.
Пирит широко распространен в виде хорошо
образованных кристаллов (рис. 3.7). В зависимости от преобладания тех или иных
граней находится и габитус кристаллов: кубический, пентагондодекаэдрический,
реже октаэдрический. Характерна штриховатость граней параллельно ребрам
(100):(210). Эта штриховатость находится в соответствии с кристаллической
структурой пирита и всегда ориентирована перпендикулярно каждой соседней грани.
Пирит наблюдается в виде вкрапленных кристалликов или округлых зерен. Широким
развитием пользуются также сплошные агрегатного строения пиритовые массы. В
осадочных породах часто встречаются шаровидные конкреции пирита, нередко
радиально-лучистого строения.
месторождение сланец сфалерит
галенит
Рис. 3.7
Цвет пирита светлый латунно-желтый. Черта
темно-серая или буровато-черная. Блеск сильный металлический. Твердость 6-6,5.
Относительно хрупок. Спайность весьма несовершенная. Излом неровный, иногда
раковистый. Удельный вес 4,9-5,2.
Пирит является наиболее распространенным в
земной коре сульфидом и образуется в самых различных геологических условиях.
В виде мельчайших вкраплений он наблюдается во
многих магматических горных породах. В большинстве случаев является
эпигенетическим минералом по отношению к силикатам и связан с наложением
гидротермальных проявлений.
В контактово-метасоматических месторождениях
является почти постоянным спутником сульфидов в скарнах и магнетитовых залежах.
В ряде случаев оказывается кобальтоносным. Образование его, так же как и других
сульфидов, связано с гидротермальной стадией контактово-метаморфических
процессов.
Как спутник широко распространен в
гидротермальных месторождениях различных по составу руд почти всех типов и
встречается в парагенезисе с самыми различными минералами.
Не менее часто встречается и в осадочных породах
и рудах. Широко известны конкреции пирита и марказита в песчано-глинистых
отложениях, месторождениях угля, железа, марганца, бокситов и др. Его
образование в этих породах и рудах связывается с разложением органических
остатков без доступа свободного кислорода в более глубоких участках водных
бассейнов
Пирит часто образует псевдоморфозы по
органическим остаткам (по древесине и различным остаткам организмов), а в
эндогенных образованиях встречаются псевдоморфозы пирита по пирротину,
магнетиту (FеFе204), гематиту (Fе203) и другим железосодержащим минералам.
В практическом значение пиритовые руды являются
одним из основных видов сырья, используемого для получения серной кислоты.
Среднее содержание серы в эксплуатируемых для этой цели рудах колеблется от 40
до 50 %. Обработка руды производится путем обжига в специальных печах.
Получающийся при этом сернистый газ SО2, подвергается окислению с помощью
окислов азота в присутствии водяного пара до Н2S04.
Часто содержащиеся в пиритовых рудах медь, цинк,
иногда золото селен и др. могут быть получены побочными способами. Получаемые в
результате обжига так называемые железные огарки в зависимости от их чистоты
могут быть использованы для изготовления красок или как железная руда.
Руды, содержащие кобальтистый пирит, служат
источником приблизительно половины потребляемого в мире кобальта, несмотря на
низкое содержание в них этого элемента (0,5-1 % в минерале).
. Халькопирит (CuFeS2). На месторождении
встречается чаще в виде примазок, но и есть в основной массе с зернами меньше 1
мм. Минерал латунно - желтого цвета с зеленоватым оттенком, спайности нет,
черта черная с зеленоватым оттенком.
Название образовано от греч. халъкос - медь,
пирос - огонь. Синоним: медный колчедан.
Химический состав халькопирита Сu - 34,57 %, Fе
- 30,54 %, S - 34,9 %. В качестве примесей в ничтожных количествах иногда
присутствуют Ag, Аи и др. Сингония тетрагональная.
Кристаллическая структура характеризуется
сравнительно простой тетрагональной решеткой, производной от кубической
гранецентрированной. Элементарная ячейка халькопирита состоит как бы из удвоенной
по высоте ячейки типа сфалерита. Так же как и в сфалерите, каждый ион серы
окружен четырьмя металлическими ионами в углах тетраэдра - меди и железа,
располагающимися в каждом слое в определенном порядке.
Рис. 3.8
В первом и пятом катионных слоях, т. е. на
верхней и нижней гранях тетрагональной призмы (рис. 3.8), по углам квадрата
располагаются ионы Fе, а в середине - Сu. В третьем слое (в середине призмы),
наоборот, по углам квадрата ионы Сu, а в середине его - Fе. Во втором и
четвертом слоях два иона Сu перекрещиваются с двумя ионами Fе, причем под
катионами Сu второго слоя располагаются катионы Fе, и наоборот. Все
тетраэдрические группировки ориентированы одинаково, чем и обусловливается
гемиэдрия кристаллов.
В отличие от сфалерита халькопирит обладает
непрозрачностью, явным металлическим блеском и отсутствием совершенной
спайности. Кристаллы редки и встречаются только в друзовых пустотах. Обычно
встречается в сплошных массах и в виде неправильной формы вкрапленных зерен.
Известны также колломорфные образования в почковидных и гроздевидных формах.
Рис. 3.9
Цвет халькопирита латунно-желтый, часто с
темно-желтой или пестрой побежалостью. Черта черная с зеленоватым оттенком,
местами металлически блестящая. Непрозрачен. Блеск сильный металлический.
Твердость 3-3,5. Довольно хрупок. Спайность несовершенная по {101}. Удельный
вес 4,1-4,3.
В природе халькопирит может образовываться в
различных условиях.
Как спутник пирротина он часто встречается в
магматогенных месторождениях медно-никелевых сульфидных руд в основных
изверженных породах в ассоциации с пентландитом, магнетитом, иногда кубанитом и
др.
Наиболее широко развит в типичных
гидротермальных жильных и метасоматических (в том числе
контактово-метасоматических) месторождениях. Он обычно ассоциирует с пиритом,
пирротином, сфалеритом, галенитом, блеклыми рудами и многими другими
минералами. Из нерудных минералов в этих месторождениях встречаются кварц,
кальцит, барит, различные по составу силикаты и др.
При экзогенных процессах халькопирит образуется
очень редко среди осадочных пород в условиях сероводородного брожения при
разложении органических остатков и притоке меденосных растворов. Наблюдались
явления замещения им древесины и организмов (наряду с халькозином и
марказитом).
В процессе выветривания халькопирит, разрушаясь
химически, дает сульфаты меди и железа. Растворимый сульфат меди при
взаимодействии с С02 или с карбонатами в присутствии кислорода и воды образует
малахит и азурит; гидрозолями SiO2 - хризоколлу; при взаимодействии с
различными кислотами, образующимися в зоне выветривания, - разнообразные соли:
арсенаты, фосфаты, ванадаты, иногда хлориды и др. Псевдоморфозы по
халькопириту, т. е. замещение его вторичными сульфидами меди - борнитом,
халькозином и ковеллином, широко распространены в зонах вторичного сульфидного
обогащения медных месторождений.
На Урале широко распространены так называемые
колчеданные залежи, приуроченные к толщам большей частью метаморфизованных
эффузивно-осадочных пород палеозойского возраста. Главным минералом (до 60-80
%) в рудах этих месторождений является пирит, с которым па-рагенетически связан
халькопирит.
Практическое значение. Халькопиритсодержащие
руды являются одним из главных источников меди. Промышленное содержание ее в
таких рудах обычно колеблется в пределах 2-2,5 %.
Получаемая на металлургических заводах медь
употребляется как в чистом виде, так и в виде сплавов (латуни, бронзы, томпака
и др.). Главным потребителем меди является электропромышленность. Значительное
количество ее расходуется в машиностроении, судостроении, изготовлении
аппаратуры для химической промышленности, жилищном строительстве и т.д.
. Кальцит (Са[CО4]) На месторождении имеет белую
окраску с розоватым оттенком, выделяется в виде включений в сплошной массе.
Кальцит имеет стеклянный блеск, совершенную
спайность, ступенчатый излом. Твердость его равна 3, бурно реагирует с
кислотой.
Синоним: известковый шпат. Разновидности по
изоморфным примесям представлены очень широко. Из разновидностей по физическим
признакам следует упоминать об исландском шпате - бесцветной прозрачной
разности кальцита.
Химический состав. СаО - 56%, СО4 - 44%. Примеси
Mg, Fe, Mn (до 8%), гораздо реже Zn - (до 2%), Sr -(стронциокальцит) и др.
Сингония тригональная.
Кристаллическая структура тригональной
модификации кальцита изображена на рис. 3.10.
Рис. 3.10
Если кубическую структуру NaСl сдавить вдоль
тройной оси настолько, что углы между гранями станут равными 101°55', то
получится ромбоэдрическая гранецентрированная структура кальцита, причем ионы
Са займут места Nа, а группы [С03] - места С1. Таким образом, упаковка ионов в
кальците отвечает несколько искаженной упаковке, произведенной по способу
плотнейшей кубической кладки структурных единиц.
Облик кристаллов, встречающихся исключительно в
пустотах, может быть самым разнообразным. Наиболее часто встречаются
скаленоэдрические кристаллы (рис. 3.11), реже таблитчатые или пластинчатые,
призматические или столбчатые, ромбоэдрические - чаще в виде острых, чем тупых
ромбоэдров (рис. 3.12). Число установленных на кристаллах простых форм
достигает нескольких сотен.
Рис. 3.11
Рис. 3.12
Друзы кристаллов кальцита вместе с другими
минералами наблюдаются в пустотах. Довольно часто встречаются крупнозернистые
агрегаты прозрачного или полупрозрачного кальцита с совершенной спайностью
отдельных зерен, бросающейся в глаза. Редко наблюдается жилковатый с шелковистым
блеском асбестовидный кальцит (атласный шпат), волокна которого располагаются
перпендикулярно стенкам трещин в породах. Широко известны «натечные»
образования кальцита в виде сталактитов и сталагмитов в пещерах среди
известняков. Зернистые сплошные агрегаты в больших плотных массах называются
мраморами. Плотные скрытокристаллические разности кальцитовых горных пород,
нередко слоистых и богатых фауной, носят название известняков. Рыхлые
известняки, содержащие мельчайшие раковинки фораминифер, известны под названием
мела. Встречаются также оолитовые известняки - «икряной камень».
Цвет большей частью бесцветный или
молочно-белый, но иногда окрашен примесями в различные (обычно светлые) оттенки
серого, желтого, розового, красного, бурого и черного цветов. Блеск стеклянный.
Твердость 3. Хрупок. Спайность совершенная по {1011}. Удельный вес 2,6-2,8.
Бурно реагирует с НС1. При сжатии, сопровождающемся двойникованием,
электризуется. Образцы некоторых месторождений обнаруживают явление
люминесценции.
Кальцит принадлежит к числу самых
распространенных в земной коре минералов, слагая иногда целые массивы
(известняковые горы). Этот минерал образуется при самых различных геологических
процессах.
. Среди эндогенного кальцита заслуживает
внимания кальцит карбонатитов - существенно кальцитовых пород, содержащих
форстерит, флогопит, пироксены, иногда магнетит и почти всегда минералы редких
металлов: бадделеит, пирохлор, перовскит и др. Карбонатиты пространственно и
генетически сопряжены с щелочными и ультраосновными породами, образуя комплексы
массивов центрального типа. Происхождение по крайней мере части карбонатитов -
магматическое, но, вероятно, возможно и метасоматическое их образование.
. Широко распространены кристаллические
образования кальцита гидротермального происхождения. В значительных количествах
он образуется в контактово-метасоматических месторождениях путем переотложения
или перекристаллизации известняков. В пегматитах он является одним из самых
последних минералов, характеризующих гидротермальную стадию процесса.
Характерно, что и в многочисленных рудоносных, главным образом сульфидных,
жильных месторождениях кальцит, как правило, кристаллизуется одним из последних
минералов.
. При процессах выветривания кальцит в виде
новообразований наблюдается довольно часто в трещинах и пустотах зон окисления
рудных месторождений и горных пород. Источником для него в этих случаях служат
разлагающиеся в коре выветривания эндогенные известьсодержащие минералы и
углекислота воздуха.
. Осадочным путем, особенно в морских бассейнах,
образуются огромные массы Са [С03], первоначально в виде известковистых илов,
отмерших морских растений и беспозвоночных животных с известковым скелетом.
Позднее все эти вещества превращаются в известняк. Оолитовые известняки, по
всей вероятности, образуются путем коагуляции коллоидных растворов углекислой
извести вокруг взвешенных в движущейся воде песчинок и газовых пузырьков.
Практическое значение кальцита, особенно в виде
горных пород, весьма разнообразно.
Исландский шпат благодаря высокому
двупреломлению употребляется для изготовления различных оптических
поляризационных приборов, главным образом николей для микроскопов,
поляриметров, колориметров и др.
Асбестовидный атласный шпат и оникс-мрамор
используются для ювелирных изделий и предметов искусства.
Известняки потребляются химической
промышленностью (для производства сахара, соды, едкого натра, хлорной извести),
металлургической промышленностью (как флюс при плавке руд в доменных печах),
для приготовления различных сортов цемента (гашеной извести, портланд-цемента,
роман-цемента ), в полиграфической промышленностью.
Мраморы в полированном виде используются как
строительный материал для облицовки стен внутренних помещений в зданиях, как
материал для скульптурных работ, а также в электротехнике (распределительные
щиты и др.).
Мел употребляется как пишущий красочный,
полировальный материал, для производства цемента, в лакокрасочной, парфюмерной
(зубной порошок), резиновой (наполнитель) и других отраслях промышленности.
. Хлорит. В данном месторождении хлорит
представлен как в основной массе в виде многослойных листочков переслаивающихся
с серицитом и на контакте с галенитом и сфалеритом. Бутылочно-зеленого цвета.
Обладает низкой твердостью, небольшим удельным весом. Предполагается что в данных
образцах представлен минерал пеннин, который входит в группу хлоритов.
Хлориты весьма широко распространены в природе.
Они преимущественно образуются в условиях низкотемпературной гидротермальной
деятельности, особенно при изменении горных пород, содержащих
алюмомагнезиальные и железистые силикаты. Лептохлориты главным образом
распространены в осадочных железорудных месторождениях, слагая особую фацию
силикатных руд железа, возникающую согласно геологическим данным в условиях
недостатка кислорода среди морских осадков, весьма богатых железом.
Рис. 3.13 - Схема кристаллической решетки
мусковита (А) и брусита (Б)
Рис 3.14 - Схема кристаллической решетки в
минералах группы хлоритов (ср. с фиг. 561)
Другая важная особенность кристаллических
хлоритов заключается в том, что в ряду антигорит - амезит мы имеем непрерывный
гетеровалентный изоморфизм (особенно отчетливо проявленный на участке между
пеннином и амезитом: Мg2+ замещается А13+ по формуле Мg6-p Alp). Избыточный
заряд соответственно компенсируется в анионном радикале: [Si4-pAlpO10]-(4+р).
Пеннин - (Mg, Fе)5Аl[АlSi3O10] [ОН]8 или 5(Мg,
Fе)О *Аl2О3 * 3SiO2 * 4Н2О. Назван по месту нахождения в Пеннинских Альпах.
Химический состав, согласно имеющимся
многочисленным анализам, варьирует (в %): МgО 17.4-35.9, FeО 0.7-17.4, Fe2О3
0-5.7, А12О3 13.8-21.3, SiO2 29.8-33.7, Н2О 11.5-14.6. В виде изоморфных
примесей иногда устанавливаются: МnО (до 2.3), СаО (до 1.30), Сг2О3 (до 11.39).
Железистая разновидность пеннина называется делесситом или брунсвигитом, чисто
магнезиальная - табергитом, никелистая - шухардитом. Богатая хромом
разновидность карминово-красного или фиолетового цвета носит название кеммерерита
(в честь русского горного инженера Кеммерера) или родохрома в виде
тонкочешуйчатых розовых налетов на хромите (родон - по-гречески «роза»).
Сингония моноклинная; моноклинно-призматический
в. с. Облик кристаллов псевдогексагонально-пластинчатый, таблитчатый, иногда
боченковидный (в миаролитовых пустотах). Боковые грани нередко исштрихованы в
горизонтальном направлении. Двойники часты, обычно по хлоритовому закону, когда
двойниковой плоскостью и плоскостью срастания служит (001) (рис 3.15). По этому
закону нередко наблюдается многократное двойникование. Встречаются также
двойники по слюдяному закону, т.е. случаи, когда двойниковая плоскость
перпендикулярна к (001) и параллельна ребру (110): (001). Агрегаты чешуйчатые,
пластинчатые. В пустотах встречаются друзы кристаллов, нередко боченковидной
формы.
Рис. 3.15 - Кристалл пеннина. Сдвойникован по
хлоритовому закону
Цвет пеннина бутылочно-зеленый различных
оттенков до зеленовато-черного, иногда розовый и фиолетовый (особенно у
хромсодержащих разностей), реже серебристо-белый. В тонких листочках
прозрачный, слабоокрашенный. Встречаются разности, зонально окрашенные в
различные оттенки, особенно у крупных кристаллов. Блеск на плоскостях спайности
перламутровый. Твердость 2-2.5. Листочки гибки, но не упруги, т. е. после
сгибания не меняют своего положения. Спайность весьма совершенная по {001}.
Удельный вес 2.60 - 2.85.
Пеннин узнается по зеленой, часто черно-зеленой
окраске, весьма совершенной спайности, низкой твердости и отсутствию упругости
у отщепляемых листочков. От других приведенных выше минеральных видов группы
хлорита с достоверностью можно отличить лишь по химическим данным. П. п. тр.
расщепляется, но не плавится. При сильном накаливании теряет гидроксильные ионы
и белеет. Большей частью разлагается в Н2SО4.
Пеннин наибольшим распространением пользуется в
метаморфических горных породах, нередко слагая целые толщи хлоритовых сланцев
(зеленокаменных пород). В полых трещинах среди таких пород он часто наблюдается
в хорошо образованных кристаллах. Подобные, так называемые альпийского типа,
жилы и прожилки широко распространены, например, в Цермате и Биннентале
(Швейцария), Тироле и в других местах, часто в ассоциации с горным хрусталем,
рутилом и прочими минералами, возникшими в процессе метаморфизма. В хороших
кристаллах он наблюдался также в Николае-Маке и милиановской копи в Назямских
горах на Южном Урале, в асбестовых копях Б а-женовского месторождения (к
востоку от Свердловска), в Шабровском месторождении талькового камня, в
миаролитовых пустотах дунитового массива в Нижне-Тагильском районе Урала, а
также во многих сульфидных рудных месторождениях. Делессит встречается в
миндалинах основных эффузивных пород в виде корочек по стенкам пустот, часто в
ассоциации с цеолитами, кальцитом и другими минералами. Кеммерерит впервые был
встречен на Урале обычно в трещинах хромитовых залежей среди ультраосновных
пород в Сарановском месторождении, а также известен на Кавказе и в других
местах. Некоторое практическое значение имеют лишь хлоритовые сланцы, иногда
разрабатываемые с целью использования хлорита в виде порошка для придания
блеска продукции бумажного (обойного) производства и для других целей.
. Серицит - разновидность мусковита,
скрыточашуйчатый с шелковистым блеском, иногда с трудом распозноваемый даже под
микроскопом. Серициты они часто характеризуются высоким содержанием SiO2, MgO и
Н2О и низким содержанием К2О по сравнению с мусковитом. Тонкозернистые образцы,
которые отличаются от мусковита по содержанию некоторых или всех
вышеперечисленных составляющих, могут быть классифицированы как фенгиты,
гидромусковиты или иллиты. В данном месторождении представлен в ассоциации с
хлоритом и пиритом.
Глава 4. Генезис и
последовательность минералобразования
На основании изученных материалов, образцов с
месторождения Тишинское и их генезиса, можно сделать вывод, что это
гидротермальное месторождение, связанное с движением горячих растворов в
породах. Температура образования от высоко-темпреатурных к низким, от 355
до1000С.
Последовательность образования:стадия -
предрудная. В ней образуются вмещаюшие метаморфизованные породы, которые в
дальнейшем изменены гидротермальными процессами. Хлорито-серецитовый сланец и
кальцит.
Во II стадию - это медно-колчеданная, образуются
крупные зерна пирита и обтекащая его сплошная масса халькопирита. Также в этой
стадии образуется включения кварца.
В III стадию - образуются все полиметаллические
руды. Сфалерит, галенит, пирит - представленные мелкозернистой массой.
Небольшие включения халькопирита. Также в этой стадии образуются прожилки
серого кварца.
В IV стадию - позднюю галенит-сфалеритовую,
образуются: Сфалерит в виде кристаллов с хорошими гранями и мелкозернистой
массы, в отличии от полиметаллической стадии имеет более темную окраску, почти
черную. Галенит в меньшем количестве по сравнению со сфалеритом и
полиметаллической стадией. Также в этой стадии образуются прожилки белого
кварца, который не ассоциирует с пиритом как в полиметаллической стадии.
Таблица 4.1 - Последовательность минералообразования
|
Этап
|
Эндогенный
|
|
|
Стадия
Минералы
|
I
предрудная
|
II
медно-колчеданная
|
III
ранняя полиметаллическая
|
IV
поздняя галенит-сфалеритовая
|
|
Сфалерит
|
|
|
--------
|
-------
|
|
Галенит
|
|
|
--------
|
----
|
|
Пирит
|
------
|
------
|
-------
|
|
|
Халькопирит
|
|
------
|
----
|
|
|
Кварц
|
|
------
|
------
|
------
|
|
Хлорит
|
-------
|
|
|
|
|
Серицит
|
-------
|
|
|
|
|
Кальцит
|
-------
|
|
|
|
Заключение
В ходе проделанной курсовой работы по
свинцово-цинковому месторождению Тишинское я закрепила и обобщила полученные
знания по минералогии и другим геологическим дисциплинам, развила навыки
самостоятельного определения минералов по комплексу их физических свойств,
выявила минеральные парагенезисы и с их помощью восстановила условия
образования и последовательности выделения минералов отобранных мною образцов.
Также приобрела навыки самостоятельного обобщения и литературного изложения
результатов своих наблюдений и ознакомилась с правилами оформления результатов
наблюдений, составления библиографии по теме исследования.
Похожие работы на - Минералогия руд Тишинского свинцово-цинкового месторождения
|