2.3. Классификация и характеристика минералов

Современная классификация минералов основывается на химическом составе и кристаллической структуре вещества. По химическому составу и кристаллическому строению все известные минералы разбиваются на несколько классов, из которых важнейшими являются:

• самородные элементы (золото, сера, серебро, платиноиды, графит, медь);

• сульфиды (пирит, пирротин, галенит, сфалерит, борнит, молибденит, халькопирит);

• оксиды и гидроксиды (кварц, магнетит, ильменит, гематит, гетит, корунд, боксит);

• галогениды (галит, сильвин, флюорит);

• карбонаты (кальцит, доломит, магнезит, сидерит, малахит);

• сульфаты (ангидрит, гипс, мирабилит, барит);

• фосфаты (апатит, фосфорит, ксенотим, монацит);

• вольфраматы (вольфрамит, ферберит, гюбнерит, шеелит);

• силикаты (оливин, топаз, гранаты, эпидот, пироксены, плагиоклазы, берилл, турмалин, амфиболы, слюды, нефелин).

2.3.1. Класс самородных элементов

К этому классу относятся химические элементы, находящиеся в природе в свободном состоянии. Они составляют лишь около 0,1 % массы земной коры. Наиболее типичная форма кристаллической решетки у самородных элементов – атомная.

Самородные элементы бывают как металлы, так и металлоиды.

Самородные металлы обладают хорошей электропроводностью и теплопроводностью, большой плотностью (тяжелые), высокой отражательной способностью, что обусловливает наличие постоянного металлического блеска. Цвет и черта у самородных металлов также постоянные и характерные для каждого из них. Все они не царапают стекло, непрозрачны, спайности не имеют, ковкие.

Самородные металлы (медь, золото и др.) обладают металлическим блеском, блестящей чертой, цвет которой отвечает окраске минерала, ковкостью, отсутствием спайности.

Неметаллы (сера, графит и алмаз) своими физическими свойствами резко отличаются от минералов первой группы (неметаллический и полуметаллический блеск, низкий удельный вес). Особенностью этих минералов является их способность образовывать полиморфные модификации. Для самородной серы установлены три полиморфные модификации: -, - и -сера. Для углерода – графит и алмаз. Самородные металлоиды имеют неметаллический блеск, плотность у них небольшая (легкие).

Самородные элементы встречаются как в глубинных зонах Земли, так и на ее поверхности.

Металлы

Золото Аu

Химический состав. Содержание Аu до 98–99 % , чаще ниже. Важнейшей изоморфной примесью является Ag, содержание которого может достигать 30 %, Сu – до 20 %. В самородном золоте установлены изоморфные примеси Bi, Pt, Cu, Pd, Rh, Ir, Fe.

Физические свойства. Сингония кубическая. Морфология – вкрапления в кварце, дендриты, волосовидные формы, пластинки, листочки, чешуйки, зерна и крупные самородки в россыпях. Цвет золотисто-желтый. Черта золотисто-желтая, металлически блестящая. Блеск металлический. Твердость – 2,5–3. Плотность – 15,6–19. Кристаллы исключительно редки и обычно искажены. Ковкое. Золото можно раскатать до толщины 0,00 008 мм (в 500 раз тоньше человеческого волоса). Тягучее. Из золота величиною с горошину можно вытянуть проволоку длиной 15 км диаметром 0,000 002 мм.

Растворяется только в царской водке (смесь трех частей соляной кислоты и одной части азотной кислоты).

Диагностические признаки. Металлический блеск, низкая твердость, золотисто-желтый цвет, золотисто-желтая, металлически блестящая черта, ковкость, высокий удельный вес.

Самородное золото можно спутать с халькопиритом. Отличие – у халькопирита черта черная.

Разновидности. Электрум содержит от 15 до 50 % Ag; медистое золото («червонное золото») содержит до 20 % Cu; висмутоаурид – до 4 % Bi; родит – до 4,3 % Rh; ираурид – до 30 % Ir.

Спутники. Рудное золото ассоциирует с кварцем, серебром, сульфидами меди, свинца, цинка, реже с платиноидами, россыпное – с магнетитом, ильменитом, рутилом, касситеритом.

Происхождение. Самородное золото выделяется из термальных водных растворов, связанных с кислыми и средними, редко с основными магмами. Характерно для гипотермальных, мезотермальных и эпитермальных жил. Такое золото называется жильным. Кроме того, встречаются россыпные месторождения золота (россыпное или шлиховое золото), образовавшиеся в результате разрушения коренных месторождений речными потоками или морским прибоем.

Месторождения. Золото в нашей стране добывается на Урале (Березовское), Енисейском кряже (Олимпиадинское), Якутии (Нижнекуранахское), Иркутской области (Сухой Лог), Хабаровском крае (Многовершинное), Магаданской области (россыпи реки Колымы), Читинской области (Балей).

За рубежом основные запасы золота приходятся на ЮАР (месторождения Витватерсранд, Трансвааль и бассейна реки Оранжевой) – около 40 % мировой добычи. Затем идут Гана, Зимбабве, Заир. Богатые месторождения россыпного и коренного золота находятся в Австралии.

Крупнейший самородок золота был найден в Австралии. Он имел массу 285 кг, его длина составляла 144 см, ширина – 66 см и толщина – 10 см.

Крупные самородки золота «Желанный» массой 68,08 кг и «Приятный незнакомец» массой 59,67 кг тоже найдены в Австралии.

Самый крупный самородок золота «Большой треугольник» на территории России был найден в прошлом столетии в Миасском районе на Урале весом 36 кг 22 г.

Применение. Золото – валютный и денежный металл; используется в качестве украшения и предметов роскоши, а также в зубоврачебном деле и при золочении металлов. Золото обладает такими уникальными свойствами, как исключительная антикоррозионная и химическая стойкость, высокие электро- и теплопроводность. Золото используется в реактивных двигателях, ракетах, космических аппаратах, ядерных реакторах, сверхзвуковых самолетах, электронной промышленности и радиотехнике, в производстве хронометров, гальванометров и оборудования для изготовления синтетических тканей.

Не обходится без золота современная микроэлектроника – оно используется в электронно-вычислительных машинах. Соли золота применяются в фотографии (тонирование). Золото используется в химии, медицине (при лечении некоторых форм туберкулеза, легких, гортани, кожи, глаз) и для окрашивания стекла и фарфора в красный цвет.

Золото – один из первых металлов, который человек «поставил себе на службу». Он «познакомился» с ним почти 20 000 лет назад. За это время из недр Земли его добыто более 100 000 т (шар диаметром 46 м).

Медь Сu

Химические свойства. Содержит Сu до 97–98 %. Из изоморфных примесей наиболее обычны Ag (3–4 до 8 %), Аu (до 2–3 %), иногда As (до 3 %). Форма вхождения Fe до 2–3 %.

Физические свойства. Сингония кубическая. Редко хорошие кристаллы кубического, кубооктаэдрического габитуса. Характерны плоские и объемные дендриты, пластины, плотные сплошные массы, мелкие вкрапленники, тонкозернистые порошковатые и сферолитовые цементные выделения. Цвет медно-красный. Черта медно-красная, блестящая. Блеск металлический. Ковкая. Спайность отсутствует. Излом крючковатый. Твердость – 2,5–3. Плотность – 8,5–8,9.

Известны псевдоморфозы по куприту, арагониту, кальциту, азуриту, халькозину, халькантиту.

Диагностические признаки. Медно-красный цвет, низкая твердость, ковкость, легко растворяется в HNО₃ с образованием голубого раствора. Голубую окраску приобретает от меди и нашатырный спирт. Обычно медь покрыта коричнево-красными (куприт), зелеными (малахит), голубыми (азурит), черными (сульфиды меди) вторичными продуктами. Малахит и азурит часто находятся вблизи меди во вмещающих ее минералах.

Спутники. Характерна ассоциация с купритом, малахитом, хризоколлой, азуритом, сульфатами, хлоридами, иодидами, молибдатами меди, гидроокислами железа, гипсом.

Происхождение. Наиболее обычна гипергенная самородная медь (Гумешевский район, Свердловская область, где были самородки весом до нескольких тонн) купритом, теноритом и большим числом разнообразных сульфатов, хлоридов, иодидов, молибдатов меди (Чукикамата, Чили), гидроокислами железа, гипсом, ярозитом, малахитом (березиты месторождения Центрального, Мариинская тайга). Такого же происхождения, очевидно, вкрапленники самородной меди в трещинках спайности крупнокристаллического гипса района Пинал Каунти (США).

Реже самородная медь осаждается в породах, богатых органическим веществом, на некотором удалении от рудных месторождений. С этим связывают тонкодисперсную медь в торфяниках реки Левихи (Свердловская область), мельчайшую вкрапленность самородной меди с халькозином и другими сульфидами в черных глинах Эль-Болео (Калифорния), ее скопления в некоторых песчаниках, хотя источниками рудоносных растворов могут быть сравнительно низкотемпературные (ниже 100 °С) гидротермы. Наиболее крупное месторождение последнего типа – Корокоро (Боливия). Самородная медь здесь ассоциирует с низкотемпературным халькозином, арсенидами меди и залегает совместно с гипсом, кальцитом, кварцем, баритом, целестином.

С низкотемпературной гидротермальной деятельностью связано появление самородной меди в ассоциации с цеолитами, кварцем, кальцитом, пренитом, датолитом, хлоритом, эпидотом, гематитом, иногда с самородным серебром в виде миндалин, прожилков, импрегнации в базальтах, конгломератах на полуострове Кивино (озеро Верхнее, США). Здесь же был встречен самый из известных самородков 13,7×6,7×2,4 м весом около 420 т. Самородная медь установлена в тонкослоистых вулканических потоках, богатых гематитом и имеющих из-за этого красный цвет, на острове Ванкувер (Канада). В тех потоках, где гематита мало, вместо меди содержится халькопирит. Это дает основание предполагать, что самородная медь образовалась при окислении халькопирита. Возможно, этим же путем образовалась самородная медь в эффузивах полуострова Кивино.

В виде вкрапленности в окремненных породах самородная медь с мельниковитом, пиритом, марказитом, гидроокислами железа установлена в кальдере Калиман, Румыния.

Как непосредственный продукт магматической кристаллизации самородная медь в небольших количествах обнаружена в полевых шпатах габбро близ Тосканы (Италия), в роговых обманках и полевых шпатах сиенитов Южной Африки, в авгитах зернистых диабазов Дороса (Юго-Запад-ная Африка).

Самородная медь установлена в некоторых серпентинитах (Лизард в Англии), может накапливаться в россыпях (медные пески Корокоро, Боливия; ледниковые четвертичные отложения района озера Верхнего, США).

Самородная медь в виде мельчайших зерен установлена в никелистом железе метеоритов в ассоциации с троилитом. Быстро покрывается с поверхности купритом; за счет меди могут развиваться малахит, азурит, хризоколла и т. п.

Применение: применяется Cu в электротехнике, машиностроении.