2.1 УП МИНЕРАЛЫ

эмалей, для электролиза алюминия. В его присутствии плавка металлов идѐт быстрее, топлива требуется меньше, шлаки становятся более текучими и легче отделяются от металла.

IV. ОКИСЛЫ и ГИДРООКИСЛЫ – соединения элементов с кислородом и гидроксилом. Этот класс насчитывает около 200 природных минералов, широко распространенных, особенно в поверхностных условиях. Они составляют 17%от объема земной коры.

КВАРЦ назван от нем. «кверертц», от «кверклюфтертц» - руда секущих жил. Разновидности: горный хрусталь - от «кристаллос» - лѐд (считали разновидностью льда); аметист от «аметистос» - непьяный (цветом напоминает сильно разбавленное вино); мориóн - чѐрный; раухтопáз - дымчатый; цитрин - лимонно-жѐлтый; тигровый глаз, соколиный глаз, кошачий глаз - названы по окраске, др.

SiO2 - окисел. Кристаллизуется в тригональной сингонии. Кристаллы удлинѐн- но-призматические с поперечной штриховкой на гранях, бипирамидальные, двойники, друзы. Агрегаты зернистые, скрытокристаллические, сливные, плотные.

Окраска разнообразна: все цвета от белого до чѐрного включительно, горный хрусталь бесцветен. Черты не даѐт, царапает плитку. Блеск на гранях кристаллов стеклянный, на изломе жирный. Может быть водяно-прозрачным, полупрозрачным или непрозрачным.

Твѐрдость 7 (эталон шкалы Мооса). Плотность 2,65 г/см3. Спайность отсутствует (отличие от топаза). Излом неровный, раковистый. Физические параметры очень стабильны. Обладает сопротивлением одноосному сжатию Rсж около 2000 МПа, Rрастя ж около 100 МПа. Пьезоэлектрический эффект. В природных условиях очень устойчив. В пламени паяльной трубки не плавится, температура плавления около 1700ºС. В кислотах не растворяется. Взаимодействует только с плавиковой кислотой HF и горячей фосфорной Н2РO4. Едкие и углекислые щѐлочи воздействуют при повышенных температурах.

Образуется магматическим, гидротермальным и метаморфическим путѐм, а так же при перекристаллизации опала и халцедона. Составляет около 65% объѐма земной коры. В магматических породах (гранитах, пегматита, кварцевых порфирах и др.) до 25%, в осадочных (песках, песчаниках) и метаморфических (кварцитах) до 100%. Урал, Украина, Приморье, Якутия, Кавказ.

Кристаллы кварца, обладающие уникальными физическими свойствами, применяются в электротехнике, ультразвуковой технике, оптическом приборостроении и других отраслях. В больших количествах кварц потребляется стекольной и керамической промышленностью (горный хрусталь и маложелезистый кварцевый песок), производством огнеупоров (динас). Искромѐтные, чистой воды кристаллы горного хрусталя применяются в производстве стекол оптических инструментов, ювелирных, художественных изделий, химической посуды. Горный хрусталь, раухтопаз (дымчатый кварц), морион (чѐрный кварц) используются в радиотехнике как стабилизатор ра-

21

диоволны - позволяют передавать и принимать радиоволны строго определенной длины. Горный хрусталь применяется в автоматике и телемеханике, в высококачественных генераторах. Окрашенные разности кварца (аметист, цитрин, авантюрин, тигровый глаз, кошачий глаз и др.) употребляются как полудрагоценные и поделочные камни.

ХАЛЦЕДОН - от старинного названия города Вифания (Халкедон) на берегу Мраморного моря. Полосатые разновидности – агáты.

SiO2 - окисел. Кристаллизуется в триклинной сингонии. Скрытокристаллический, волокнистые, натѐчные, плотные агрегаты, псевдоморфозы по другим минералам (по кальциту) и органическим остаткам (по древе сным, по раковинам).

Окраска весьма разнообразна: все цвета от белого до чѐрного включительно, полосатые разновидности - агаты и ониксы. Черты не даѐт. Матовый, иногда восковой блеск. Просвечивает в тонких сколах.

Твѐрдость 6,5-7. Плотность 2,6 г/см3. Спайность отсутствует. Излом раковистый с острыми режущими краями. Минерал вязкий. Высокоустойчивый, при выветривании образуется песок. Не плавится. В кислотах не растворяется (кроме HF).

Происхождение пегматитовое, гидротермальное, метаморфическое, экзогенное (выпадение из водных растворов с кварцем и опалом), кристаллизация опала. Встречается в гранитах, песчаниках, кварцитах, андезитах. Кавказ, Урал, Чукотка, Камчатка, Командорские острова, Восточная Сибирь, Забайкалье, Крым, Казахстан, ТяньШань, Грузия, Армения, Карелия, Закавказье, Дальний Восток.

Халцедон используется как абразивный материал для обработки твердых металлов, в точном приборостроении, при буровых работах. Его декоративная полосчатая разновидность - агат, - применяется для изготовления сувениров и ювелирныхизделий. В химических лабораториях применяются агатовые ступки, призмы точных химических весов, детали электрических счетчиков. Корпуса час ов, компасов и электросчетчиков, цапфы теодолитов и нивелиров, шарики для подшипников. Халцедон - высоко кислотоустойчивый материал.

ОПАЛ - название произошло от санскр. «упала» - самоцвет, драгоценный камень. SiO2·nH2O - гидроокисел (4-34% Н2O). Аморфный минерал. Образует натѐчные,

шаровидные, почковидные агрегаты, сталактиты, сплошные, плотные, землистые массы, студнеобразные, ноздреватые накипи.

Окраска очень разнообразна и декоративна. Черта белая, бесцветная. Блеск стеклянный, восковой, перламутровый, матовый. Полупрозрачный, если содержит магний, железо, медь - непрозрачный.

Твѐрдость 5,5-6,5 (у землистых разностей гораздо меньше). Плотность 1,9-2,3 г/см3. Спайность отсутствует. Излом раковистый, скорлуповатый. Минерал хрупкий. В природе устойчив, постепенно переходит в кварц и халцедон (от которого трудно отличим без химического анализа). Порошок опала легко растворяется в горячихщелочах. В пламени паяльной трубки выделяет воду, иногда краснеет.

22

Происхождение гидротермальное или органогенное. Встречается в песчаниках, опоках, трепелах. Кавказ, Урал, Казахстан, Чукотка, Камчатка, Забайкалье, Алтай, Ульяновская, Саратовская, Курская, Днепропетровская области, Донецкая впадина.

Опал - один из самых красивых ювелирных камней, благородный и огненный опал используются как драгоценные камни. Опал технический - не обладающий декоративной окраской и оптическим эффектом опалесценции, применяется для пол у- чения шлифовальных порошков, гидравлических добавок, цемента и лѐгкого кирпича. Используется как звуко- и теплоизолятор, наполнитель фильтров.

КОРУНД от санскр. kuruwinda - рубин. Разновидности: рубин, сапфир, лейкосапфир;

наждáк.

Al2O3 - окисел. Сингония тригональная. Кристаллы хорошо образованные, - бочонковидные, веретенообразные, пирамидальные, пластинчатые, двойники, - шероховатые на гранях. Агрегаты - преимущественно вкрапленники, реже - зернистые скопления.

Наждак - белый или серый с синеватым или желтоватым оттенком; рубин - красный, сапфир - синий, лейкосапфир - бесцветный. Черты не даѐт: царапает плитку. Блеск стеклянный до алмазного. Прозрачны кристаллы благородных разностей.

Твѐрдость 9 (эталон шкалы Мооса). Плотность 3,95-4,1 г/см3. Спайность отсутствует, отдельность со штриховкой в трѐх направлениях. Излом неровный до раковистого. Хрупкий. Очень устойчив. В кислотах не растворяется, в пламени паяльной трубки не плавится. Противостоит жѐсткому радиационному излучению. Корунд можно сваривать со стеклом и припаивать к металлам.

Происхождение магматическое, пегматитовое, метаморфическое. Встречается в роговиках, скарнах, кристаллических сланцах, плагиокл азах, вторичных кварцитах, часто в россыпях. Получают искусственно. Урал, Центральный Казахстан, Украина, Якутия.

Высокая твердость корунда определяет его практическое значение: порошок корунда применяется для шлифовки драгоценных камней, металлов, оптическихстекол. Из сцементированных молотых корундовых пород изготовляют круги шлифовальных станков или наклеивают на бумагу или полотно - наждачные шкурки. Благородные разновидности - рубин и сапфир, - драгоценные камни. Они могут играть роль подшипников и опорных камней в часовых механизмах, обеспечивая высокую точность хода и продлевая их жизнь. Используются в электрических генераторах (лазерах), датчиках перепада давления в магистральных трубопроводах. Из искусственного бесцветного сапфира делают иллюминаторы в аппаратах высокого давления и температур, в вакуумных камерах. Перья самописцев в метеорологическихприборах, изготовленные из рубина, в 300 раз долговечнее стал ьных.

МАГНЕТИТ - от имени пастуха Магнуса, обратившего внимание на то, что посох с железным наконечником прилип к камню, или от г. Магнесия в Малой Азии. Сино-

ним - магнитный железняк.

23

Fe3O4 - окисел. Кристаллизуется в кубической сингонии. Часто встречаются хорошо образованные кристаллы с комбинированной штриховкой на гранях, двойники, параллельные сростки. Агрегаты - тонкодисперсные, вкрапленные зѐрна, плотные или рыхлые сплошные массы.

Окраска железо-чѐрная, иногда с синеватой побежалостью. Черта чѐрная (у хромита бурая). Блеск металлический, полуметаллический или поверхность матовая. Непрозрачный.

Твѐрдость 5,5-6,5. Плотность 4,9-5,2 г/см3. Спайность отсутствует, иногда проявляется отдельность. Излом неровный, раковистый, зернистый. Сильно магнитен, при нагревании до 580ºС магнитность исчезает, при охлаждении вновь появляется. В природе неустойчив, переходит в гематит, лимонит, сидерит. В соляной кислоте растворяется только в порошке при нагревании. В пламени паяльной трубки не плавится, в окислительном пламени постепенно переходит в гематит.

Происхождение магматическое, метаморфическое, гидротермальное. Встречается в виде вкрапленников в габбро, россыпи в песках. Кривой Рог, Курская магнитная аномалия, Урал, Казахстан, Восточная Сибирь.

Магнетит - важнейшее сырьѐ для выплавки чугуна и стали - железная руда. Чистое железо применяют в химических лабораториях, в специальных точных приборах. «Белое железо» не ржавеет - колонна Чандрагупты в Дели сохраняет своѐ первоначальное состояние на протяжении 15 веков.

ГЕМАТИТ - от греч. «гематикос» - кровавый (по цвету порошка), кровáвик, крас-

ный железняк.

Fe2O3 - окисел. Кристаллизуется в тригональной сингонии. Кристаллы таблитчатые, пластинчатые, ромбоэдры, двойники. Агрегаты скрытокристаллические, чешуйчатые, пластинчатые, плотные, оолитовые, натѐчные, землистые и сплошные массы.

Окраска кристаллических масс железо-чѐрная, землистых - красная. Черта вишнѐво-красная. Блеск металлический, полуметаллический или поверхность матовая. В тонких пластинках может быть полупрозрачным.

Твѐрдость 5,5-6,0, некоторые разности гораздо менее твѐрдые. Плотность 5,0- 5,2 г/см3. Спайность отсутствует, отдельность по двум направлениям. Излом неровный, раковистый, полураковистый, землистый. В прир оде устойчив. Растворяется в концентрированной соляной кислоте. В пламени паяльной трубки не плавится, в восстановительном пламени приобретает магнитность.

Происхождение магматическое, метаморфическое, низкотемпературное гидротермальное, часто экзогенное. Встречается в гранитах, сиенитах, андезитах. Урал, Центральный Казахстан, Курская магнитная аномалия, Украина.

Гематит - руда для получения железа. Кроме того, порошковидные разности используется для получения красной краски (мумия, железный сурик) и для изготовления красных карандашей. Кристаллы и плотные массы используются как поделочный камень.

24

месторождений люминесцируют белым и оранжевым цветом. Неустойчив. Легко растворяется в 10%-ной соляной кислоте с бурным выделением СО2↑. Так же реагирует с уксусной кислотой (отличие от доломита, магнезита, ангидрита). Слабо растворяется в воде, особенно в присутствии СО2↑ (0,03 г/л), сообщает воде карбонатную жѐсткость. В пламени паяльной трубки не плавится, растрескивается и разлагается на СО2↑+СаО, при этом наблюдается яркое свечение, окрашивает пламя в оранжевый цвет.

Происхождение осадочное, органогенное, метаморфическое, гидротермальное и при выветривании. Встречается в известняках, доломитах, мраморах, известковых туфах. Месторождения многочисленны: Восточная Сибирь, Украина, Киргизия, Ленинградская область, Кавказ. Исландский шпат встречается на Северном Кавказе, в Крыму, в Якутии. Кальцит может быть получен искусственно.

Кальцит используется в химической промышленности, в металлургии в качестве флюса и в производстве строительных материалов. Прозрачная бесцветная разновидность - исландский шпат, - является оптическим сырьем. Он двоит и поляризует лучи света, прозрачен почти для всех длин волн. Эти свойства используются в различных оптических приборах, астрономических измерительных инструментах, квантовых генераторах, радиоэлектронике, вычислительных устройствах, медицинской аппаратуре, в голографии и лазерной технике.

ДОЛОМИТ назван по имени французского минералога Деодáта Доломьé. CaCO3·MgCO3 - безводный карбонат. Кристаллизуется в тригональной синго-

нии. Образует кристаллы в форме ромбоэдра, грани часто искривлены, седловидновытянуты. Агрегаты - плотные сплошные массы, землистые, часто пористые, редко крупнозернистые.

Окраска серовато-белая, желтоватая, бурые и зелѐные оттенки, черный. Черта белая. Блеск стеклянный, перламутровый. Непрозрачен.

Твѐрдость 3,5-4,5. Плотность 1,8-2,9 г/см3. Спайность совершенная по трѐмнаправлениям. Излом ровный, неровный, зернистый. Хрупкий. В зоне выветривания разрушается медленно. При взаимодействии с 10%-ной соляной кислотой вскипает только в порошке (отличие от кальцита), растворяется медленно, без шипения. Уксусная кислота не действует (отличие от кальцита и известняка). В пламени паяльной трубки не плавится, растрескивается. Термолюминесценция.

Образование гидротермальное, гипергенное. Встречается в мраморах, известняках, образует одноимѐнную горную породу. Может быть получен искусственно. Урал, Московская область, Поволжье, Украина, Беларусь.

Доломит применяется как огнеупорный материал в металлургической промышленности, в качестве флюса при плавке руд, как сырьѐ для получения магния и его соединений, и как удобрение. Кроме того, доломит применяется как сырьѐ в цемен т- ной промышленности и строительный материал. Доломитовая мук а в смеси с другими компонентами используется в качестве уплотнительной мастики для закупорки швов в крупнопанельном домостроении.

26

Твѐрдость 5 (эталон шкалы Мооса) - отличие от берилла, турмалина, аквамарина. Плотность 3,17-3,22 г/см3. Отдельность. Излом зернистый, раковистый. Очень хрупкий. Слабоустойчив, растворяется в азотной и соляной кислотах. Раствор с HClв соединении с аммиаком даѐт белый студенистый осадок. Порошок апатита, смоченный в серной кислоте, окрашивает пламя в зеленовато-голубоватый цвет. В пламени паяльной трубки плавится с трудом.

Происхождение магматическое, гидротермальное, пневматолитовое. Может быть получен искусственно. Встречается совместно с минералами щелочной магмы (нефелином и т. п.) в сиенитах, фосфоритах. Урал, Хибины, Забайкалье, Казахстан, Якутия.

Апатит называют «хлебным камнем» - применяется он для получения удобрений (суперфосфатов). Из отходов производства фосфорных удобрений изготавливают фосфорное стекло, пропускающее ультрафиолетовые лучи. Получают также сорта стекол, задерживающих инфракрасные тепловые лучи. Применение фосфорного стекла дает возможность принимать солнечные ванны в помещении, наблюдать доменный процесс. Некоторые сорта фосфорного стекла выдерживают нагревание до 800° C. Фосфатные минералы находят применение в керамической промышленности для получения «костяного фарфора», в литейном деле - придают литью большую текучесть и, таким образом, литьѐ хорошо заполняет формы. В химической промышленности апатит используют для получения фосфора, ортофосфорной кислоты H3PO4, пирофосфорной кислоты H4P2O7 и других соединений фосфора, которые применяются в спичечной, керамической, текстильной, пищевой промышленности, военномделе, медицине. Насчитывается более ста отраслей народного хозяйства, где использ у- ются эти вещества.

VII. СУЛЬФАТЫ (соли серной кислоты) составляют 0,1% от объема земной коры. В этот класс входят около 260 минералов. Большинство из них имеют малый удельный вес, небольшую твѐрдость, светлоокрашены, некоторые содержат воду. Сульфаты – ценное сырьѐ для производства стройматериалов.

ГИПС от греч. «гипсос» - мел, гипс. Разновидности - пластинчатый гипс «марьино стекло»; селенит от «селена» - Луна (по внешнему виду).

Ca[SO4]·H2O - сульфат. Сингония моноклинная. Кристаллы пластинчатые, игольчатые, столбчатые, линзовидные, часто двойники. Агрегаты сахаровидные, мраморовидные, крупнозернистые, сплошные, жилковатые, волокнистые, рыхлые, плотные, друзы.

Белый, серый, розовый, красный, синий, жѐлтый, бесцветный. Черта белая. Блеск стеклянный, перламутровый, шелковистый или матовый. Прозрачный, полупрозрачный.

Твѐрдость 1,5-2 (эталон шкалы Мооса) - отличие от ангидрита. Предел сопротивления одноосному сжатию Rсж 200 кг/см2. Плотность 2,32 г/см3. Спайность весьма совершенная в одном направлении, совершенная в двух направлениях. Излом ров-

28

ный, раковистый, занозистый. Хрупкий. Листочки гибкие, но не упругие. Слабоустойчив. Растворяется в воде в соотношении 1:400 (2-3,3 г/л), сообщает воде сульфатную жѐсткость. Растворяется в соляной кислоте, не вскипая. При нагревании до температуры 60-70º С происходит дегидратация; при 107º С переходит в Ca[SO4]·´H2O, при смачивании водой схватывается; при 200ºС переходит в ангидрит, а при дальнейшем нагревании расщепляется и сплавляется в белую эмаль.

Типичный химический морской осадок, гидротермальное происхождение. Встречается в глинах, мергелях, песках или самостоятельно - образует одноимѐнную горную породу. Урал, Северный Кавказ, Прибалтика, Архангельская область, При д- нестровье, Поволжье. Донбасс, Средняя Азия, Крым, Карелия, Татарстан, Тульская, Калужская, Рязанская область.

Гипс применяется в архитектурном и скульптурном деле - изготавливают строительные детали: карнизы, плиты, блоки, барельефы. Обожженный гипс применяется в качестве вяжущего вещества, добавляется к портландцементному клинкеру для замедления схватывания. Волокнистая разновидность - селенит, - обладает красивым лунным отливом и является поделочным камнем. Его и другие разновидности гипса используют для изготовления декоративной настольной скульптуры малых форм. Из гипса получают серу, применяют его в бумажной промышленности, в медицине, в сельском хозяйстве в качестве удобрения, в производстве серной кислоты, цемента, эмалей, глазурей и красок. Прозрачный пластинчатый гипс используется в оптике.

АНГИДРИТ от греч. «ан» - приставка отрицания, «гидор» - вода. Синоним - кубический шпат (из-за формы обломков при раскалывании).

Ca[SO4] - безводный сульфат. Сингония ромбическая. Кристаллы редки; толстостолбчатые и призматические, нередко со штриховкой на гранях, двойники. Сплошные и зернистые массы, псевдоморфозы.

Белый с голубым, серым, красным оттенком, некоторые кристаллы бесцветны. Черта белая. Блеск стеклянный, перламутровый. Иногда прозр ачен или просвечивает.

Твѐрдость 3,0-3,5 (отличие от гипса). Плотность 2,8-3,0 г/см3. Спайность совершенная по трѐм направлениям. Излом неровный до занозистого. Хрупкий. Слабоустойчив. Растворяется в воде (2,1-3,3 г/л). При гидратации переходит в гипс, увеличиваясь в объѐме на 30%. Растворяется в кислотах, не выделяя СО2↑ (отличие от мрамора, известняка, доломита, магнезита). В порошке растворяется в серной кислоте. Сплавляется в белую эмаль.

Типичный химический осадок лагун, гидротермальный генезис. Встречается самостоятельно, образуя одноимѐнную горную породу, часто сочетается с галенитом и гипсом. Месторождения многочисленны: Приуралье, Донбасс, Литва, Архангел ь- ская область, Вологодская, Куйбышевская, Горьковская области.

Из ангидрита получают серу, применяют в бумажной промышленности, в медицине, в сельском хозяйстве в качестве удобрения, в производстве серной кислоты,

29

цемента, эмалей, глазурей и красок. Используют для изготовления декоративной настольной скульптуры малых форм.

БАРИТ - от греч. «барис» - тяжѐлый. Синоним - тяжѐлый шпат (удельный вес больше среднего; способность раскалываться, образуя бруски).

(Ba,Sr)[SO4] - сульфат. Кристаллизуется в ромбической сингонии. Характерны друзы хорошо образованных кристаллов вытянутой, пластинчатой, призматической формы. Псевдоморфозы.

Белый, серый, красный, жѐлтый, бурый, голубой, зелѐный, бесцветный. Черта белая. Блеск стеклянный, перламутровый.

Твѐрдость 3,0-3,5. Плотность 4,3-4,5 г/см3. Спайность совершенная в одномнаправлении, средняя в двух направлениях. Излом неровный. Минерал хрупкий. Устойчив. В соляной кислоте не растворяется, растворим в концентрированной серной кислоте. В пламени паяльной трубки сплавляется в белый шарик, окрашивает пламя в карминно-красный цвет.

Типично гидротермальный генезис, реже метаморфический и гипергенный. Часто встречается в россыпях. Грузия, Приднестровье, Украина, Урал, Алтай, Туркмения.

Барит, измельчѐнный в порошок, используется в бурении для утяжеления буровых растворов, добавляется в штукатурку рентген кабинетов. Необходим он в лакокрасочной и полиграфической промышленности. Получают литопоновые белила, пиротехнические материалы, удобрения.

VIII. СИЛИКАТЫ (соли кремниевых кислот) – сложные химические соединения, составляющие 90% всего объема земной коры. Класс насчитывает около 800 минералов большинство из них применяется в строительстве.

Подкласс островных силикатов

ОЛИВИН назван от лат. «олива» - маслина (по сходству окраски). Разновидности - хризолит (драг.), форстерит.

2(Mg,Fe)O·SiO2 - силикат. Сингония ромбическая. Короткостолбчатые кристаллы редки. Зернистые агрегаты, псевдоморфозы.

Окраска оливковая от тѐмно-жѐлтой до тѐмно-зелѐной и чѐрной. Черта бесцветная, белая (отличие от похожих). Блеск стеклянный, жирный. Хризолит прозрачен.

Твѐрдость 6,5-7,0 (у серпентина 2,5-4,0). Плотность 3,2-3,5 г/см3. Спайность несовершенная. Излом неровный, раковистый. Малоустойчив. В соляной кислоте почти не растворяется, в серной кислоте образует гель SiO2. В пламени паяльной трубки не плавится. Под воздействием гидротермальных растворов переходит в асбест, хлорит, магнетит, гематит, серпентинит, тальк, а затем в гидроокислы железа и марганца.

Типично магматогенный минерал, иногда пневматолитовый, реже метаморфический. Встречается в основных и ультраосновных горных породах (габбро, базал ь-

30