Некоторые сульфиды служат ярким примером зависимости облика кристаллов от структурного мотива. Так, сульфиды с координационными, островными структурами кристаллизуются часто в кубической сингонии (галенит, сфалерит, пирит, шмальтин, кобальтин), образуя кристаллы в виде тетраэдров, октаэдров, кубов и комбинаций с другими формами. Они могут кристаллизоваться и в других сингониях, но все равно их кристаллы часто имеют изометричный облик.

Цепочечные сульфиды – антимонит, висмутин имеют длиннопризматический облик. Структура молибденита слоистая с шестичленными кольцевыми группировками атомов внутри слоев, поэтому кристаллы молибденита имеют облик шестиугольных (гексагональных) таблиц.

Всульфидах часто встречаются двойники, особенно полисинтетические и эпитаксические срастания. Характерны сплошные кристаллическизернистые массы и включения.

Окраска сульфидов часто имеет диагностическое значение. Минералы Pt, Ni, Co, частично Fe, имеют серебряно-белый, стально-белый цвет, Fe

иCu – латунно-желтый; Ag, Pb – свинцово-серый; As и Hg –лимонно- желтый, оранжевый, красный. Для медных минералов халькопирита и борнита характерна побежалость.

Восновном сульфиды непрозрачны с металлическим блеском и тем-

ной чертой, редко прозрачны (ZnS, HgS, As2S3) с алмазным блеском и цветной чертой (обманки). Часть сульфидов имеют спайность. Твердость у них невысокая – 2,5–4 (у некоторых 1–2 – молибденит, ковеллин, реальгар, аурипигмент), за исключением дисульфидов (пирит, арсенопирит), их твердость составляет 5–6,5. Удельный вес составляет более чем 4, за исключением минералов As. Многие минералы обладают полупроводниковыми свойствами, некоторые – магнитными.

Происхождение сульфидов чаще всего – гидротермальное. Сульфиды Fe и Ni, частично Cu (пирротин, пентландит, халькопирит), образуются магматическим ликвационным путем в ультраосновных, основных интрузивных массивах на древних щитах и платформах. Экзогенным путем из инфильтрационных растворов формируются медные минералы – халькозин. В процессе диагенеза в осадочных породах накапливается пирит, марказит, галенит, сфалерит.

2.9. САМОРОДНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Тип самородные элементы образуют более 30 химических элементов. Однако общее число минеральных видов и разновидностей по химическому

46

составу достигает 120, т. е. оно значительно больше, чем число элементов в нихвходящих. Суммарноонисоставляютменее0,1% массыземнойкоры.

В природных условиях простые вещества встречаются в следующем

виде:

гомоатомныхминералов(самородныхэлементов) – графит, висмут;

твердых растворов друг в друге – электрум (Au, Ag), поликсен

(Pt, Fe);

интерметаллических соединений, в которых в отличие от твердых растворов атомы расположены строго закономерно и минерал имеет свою

определенную структуру и стехиометрию, например, аурикуприт (Cu3Au2). Для самородных минералов очень характерен полиморфизм и про-

цессы распада твёрдых растворов, особенно для металлов.

Среди самородных элементов выделяют металлы (группа Cu, группа Fe, группа Pt, осмистый иридий), полуметаллы (As, Bi), неметаллы (графит, алмаз, сера самородная).

Металлы. Большинство самородных металлов и твердые растворы металлов друг в друге имеют структуру, отвечающую кубической или гексагональной плотнейшим упаковкам. Таковы структуры золота, меди, серебра, железа, платины (кубические), цинка, рутения и осмия (гексагональные). Преобладает металлический тип связи.

Облик кристаллов, их внешняя симметрия и огранка тесно связаны со структурой и условиями роста. Внешняя симметрия кристаллов – кубическая с огранкой в виде куба, октаэдра, ромбододэкаэдра и их комбинаций (золота, меди, серебра) или гексагональная (тригональная) с огранкой кристаллов в виде призм и дипирамид, усеченных сверху и снизу гранями пинакоида (иридий).

Также ярко проявляются структура и тип связей в физических свойствах минералов. Самородные металлы с металлическим типом связи обладают металлическим блеском, высокими значениями электро– и теплопроводности, ковки в разной степени и многие из них не имеют спайности. Минералы класса металлов приведены в табл. 38.

Таблица 38

Класс металлов, подкласс координационных металлов

Полуметаллы. К этому классу относят As и Bi (табл. 39). Полуметаллы образуют кристаллы с ромбоэдрической решёткой, где каждый из атомов связан с шестью соседними, но с тремя из них более тесно, чем с тремя другими. Характерна деформированная координационная структура со слоистым мотивом. Связи у них смешанные ковалентно-металлические, между слоями – остаточные, что приводит к появлению совершенной спайности. Кристаллы образуются в тригональной сингонии.

Неметаллы. К этому классу относят самородную серу, алмаз и графит. Структуры и типы связей серы, алмаза и графита значительно отличаются от идеальной плотнейшей упаковки металлов и становятся более сложными. Все эти особенности химической связи и структуры минералов проявляются во внешней симметрии, огранке кристаллов и физических свойствах. Так, сера с молекулярной структурой – хрупкая, имеет малую плотность и твердость (около 3), легко воспламеняется и при этом плавится. Графит в результате резкой анизотропии строения кристаллической решетки обладает весьма совершенной спайностью и высокой электропроводностью из-за существенно металлических связей между слоями углерода в его структуре. Наконец, алмаз обладает высокой плотностью (3,5–3,6)

48

и твердостью (10) из-за необычайной компактности своей структуры и ковалентных связей между атомами углерода. Формулы минералов приведены в табл. 40.

Изучение формул минералов необходимо проводить во время лабораторных и самостоятельных занятий, т. к. многие диагностические признаки, особенно цвет минералов, находятся в соответствии с их составом. Знание химического состава минералов необходимо для изучения парагенетических ассоциаций минералов. Среда образования всегда оставляет свой отпечаток в составе минерала, знание химизма и генезиса помогает определить возможные минералы в составе ассоциации.

2.10.РЕКОМЕНДАЦИИ

КЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ

Лабораторные работы данного раздела посвящены изучению свойств минералов по классам. На аудиторных занятиях преподаватель знакомит студентов с минералами и их диагностическими свойствами. Затем студенты самостоятельно изучают минералы в учебных коллекциях.

Изучение минералов по всем классам проводится с использованием учебных коллекций, составленных в соответствии с классификацией и экспонатов геологического музея СФУ, в котором выставлены прекрасные коллекционные образцы минералов. По завершению изучения минералов студенты посещают Музей геологии Центральной Сибири, в котором кроме образцов природных и синтетических минералов различных типов и классов выставлены минеральные ассоциации месторождений Красноярского края. При изучении минералогии студенты с помощью презентаций знакомятся с уникальными коллекциями минералов из коллекций мира.

49

Для систематизации знаний о минералах каждый студент составляет собственную таблицу-определитель, в которую он вносит основные свойства минералов в соответствии с их классификацией. Выполняется это в свободное от аудиторных занятий время с помощью учебников по минералогии [1–2, 8–9]. Образец таблицы-определителя с примером заполнения минерала приведен в табл. 41.

Таблица 41

Образец заполнения таблицы-определителя минералов

К каждому лабораторному занятию по указанной теме студенту необходимо выписывать свойства минералов. После изучения данной темы на аудиторных занятиях необходимо во время, отведённое для самоподготовки, самостоятельно закреплять знания, учиться различать минералы, используя учебные коллекции.

Проверка выполнения самостоятельной работы по изучению минералов производится в виде контрольных работ по определению и описанию минералов на лабораторных занятиях. Примеры описания и определения минералов приведены далее.

50

П р и м е р 1. Мономинеральный радиальнолучистый агрегат. Облик кристаллов – длиннопризматический, игольчатый (рис. 12). Цвет – зеленый, бутылочно-зеленый. Блеск – стеклянный. Спайность по призме – совершенная в двух направлениях с углом 124°, в игольчатых и волокнистых зернах спайность трудно наблюдается. Твердость составляет 5,5–6. Минерал хрупок, игольчатые и волокнистые кристаллы ломки. Удельный вес – средний до тяжелого (3,5–4,3). Диагностическими признаками являются игольчатая форма зерен, цвет, твердость.

Рис. 12. Минеральный агрегат актинолита (фото М. В. Вульф)

Актинолит – ленточный силикат, группа амфиболов, формула – Са2(Mg,Fe)5[Si4O11]2(OH)2. Происхождение – метаморфическое. Применение – скрытокристаллическая разность (нефрит) используется как поделочный камень, асбестовидная разность – в качестве теплоизоляционного материала.

П р и м е р 2. Друза кристаллов – ромбододекаэдрического габитуса (рис. 13), размеры кристаллов в диаметре составляют 5–8 мм. Цвет – тем- но-бурый. Блеск – стеклянный, на изломе жирный. Спайность – несовершенная. Твердость составляет 7, удельный вес средний. Диагностическими признаками данного минерала служат облик кристаллов, высокая твердость и цвет.

51

Андрадит – островной силикат с изолированными тетраэдрами, формула – Ca3Fe2(SiO4)3. Происхождение – контактово-метасоматическое в ассоциации с диопсидом, эпидотом, магнетитом. Прозрачные, красиво окрашенные разновидности используются в качестве ювелирных камней, прочие применяют как абразивные материалы.

Рис. 13. Друза граната (фото М. В. Вульф)

П р и м е р 3. Полиминеральный крупнокристаллический агрегат (рис. 14). В данном агрегате преобладает минерал с кристаллами шестоватого облика, на гранях кристалла отмечается поперечная штриховка двойникования.

Цвет – свинцово-серый, черта – темная, при растирании буреет. Блеск – металлический. Спайность – совершенная. Твердость – 2,5, хрупкий, удельный вес – тяжелый. Диагностическими признаками минерала служат кристаллы шестоватого облика с поперечной штриховкой на гранях, а так же бурый цвет черты, который проявляется после растирания порошка минерала на бисквите по бумаге.

Антимонит (стибнит) – Sb2S3 – класс собственно сульфидов. Происхождение гидротермальное низкотемпературное, в ассоциации отмечается реальгар в виде неправильных включений в межзерновых промежутках антимонита. Применение – главнейший источник сурьмы, которая идет на изготовление сплавов для подшипников, «типографского металла». Также он применяется в резиновой промышленности, медицине и т. д.

52

Реальгар – AsS, находящийся в ассоциации, легко определяется по оранжево-красному цвету, оранжевой черте. Блеск – алмазный. Спайность – совершенная. Твердость – 1,5–2. Удельный вес– 3,6 (средний).

Применение – сырье для получения мышьяка. Реальгар применяется в пиротехнике, красильном деле и т. д.

Рис. 14. Полиминеральный агрегат антимонита

иреальгара (фото М. В. Вульф)

Пр и м е р 4. Полиминеральный агрегат (рис. 15), представляющий собой закономерное срастание двух минералов, структура – пегматитовая (эпитаксическое срастание).

Основная часть агрегата представлена зеленоватым минералом со стеклянным блеском. Спайность – совершенная по двум направлениям, излом – ступенчатый. Твердость – 6,5, легкий удельный вес – 2,5.

Микроклин (разновидность амазонит) – каркасный силикат, группа

полевых шпатов K(AlSi3O8). В микроклине отмечаются закономерные вростки призматических кристаллов кварца, напоминающих иероглифы. Эти срастания получили название «еврейского камня», или «письменного гранита». Используется микроклин главным образом в стекольной и керамической промышленности.

Цвет кварца – серый, блеск стеклянный. Спайность – весьма несовершенная. Твердость – 7. Удельный вес – 2,6 (легкий).

53