Минералогия с основами кристаллографии и петрографии (стр. 17 )

 Назовите формулы ангидрита и гипса.

 Назовите особенности катионного состава фосфатов и их аналогов.

 Возможен ли неограниченный изоморфизм в анионных радикалах класса фосфатов и их аналогов?

 В чем особенности состава апатита?

 Состав фосфоритов и их генезис.

 Генезис апатита.

 Происхождение вивианита.

 Бирюза, ее цвет, твердость, генезис.

Задание для самостоятельной работы:

Составьте итоговую таблицу свойств изученных солей по следующему образцу:
Название минерала - Сингония - Цвет - Блеск - Спайность - Твердость - Формула -
Морфология - Оттенок - Черта - Особые свойства - Происхождение

1.6. Оксиды и гидроксиды

К оксидам относятся минералы, представляющие собой соединения металлов и металлоидов с кислородом; гидроксиды содержат группу (ОН)-, добавочные анионы и (или) воду. Оксиды насчитывают около 300 минеральных видов, гидроксиды - более 80. Они составляют 17% массы литосферы. Среди представителей этого класса такие широко распространенные минералы, как семейство кремнезема (кварц, опал и др.), на долю которого приходится около 12.6% от массы литосферы; оксиды и гидроксиды железа (3.9%), алюминия.

В строении кристаллических структур оксидов из анионов принимает участие O2- , в гидроксидах - (ОН)- . Размеры ионных радиусов того и другого анионов примерно одинаковы (1.36 A). Известны минералы, которые одновременно содержат О2- и (ОН)- - ионы.  В оксидах и особенно гидроксидах установлена также вода - адсорбированная и кристаллизационная.

В качестве катионов главную роль играют такие элементы как Si, Ti, Fe, Al, Mn. Химические элементы, входящие в состав оксидов, это литофильные элементы,  ("литос" греч. - камень). От халькофильных элементов они отличаются повышенным сродством не к сере, а к кислороду (табл. 1).

Таблица 1. Геохимическая классификация элементов (по )

Атмофильные	Литофильные	Халькофильные	Сидерофильные
H, He, N, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn	Li, Be, B, C, O, F, Na, Mg, Al, Si, Cl, K, Ca, Sс, Ti, , Cr, Mn, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Cs, Ba, TR, Hf, Ta, W, Ra, Th, U	Cu, Zn, Ga, Ge, As, S, Se, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Te, Au, Hg, Te, Pb, Bi	Fe, Co, Ni, Mo, Ru, Rh, Pd, Re, Os, Ir, Pt

Большое число редких гидроксидов являются минералами урана. Для большинства рассматриваемых минералов характерна ионная связь между катионами и анионами. Оксидов с ковалентной связью гораздо меньше, хотя к ним относятся весьма широко распространенные минералы семейства кремнезема. В минералах сложного состава, содержащих Fe, Ti, Nb, Ta и др., существуют также компоненты ковалентной и металлической связей. В гидроксидах существенно кроме того влияние водородных связей.

В химическом отношении рассматриваемые минералы отчетливо делятся на простые и сложные. Состав их может отклоняться от идеального вследствие изоморфизма, причем изоморфизм более типичен для сложных оксидов, чем для простых. Для простых оксидов характерна чрезвычайная ограниченность изоморфных замещений. Содержание примесей в них обычно не превышает 1% и достигает нескольких процентов только в случае гетеровалентного изоморфизма. Большое ограничение на изовалентный изоморфизм накладывает различие в типе химической связи отдельных минералов. Иллюстрацией этого утверждения является пара минералов: рутил TiO2 (ионная связь) - касситерит SnO2 (ковалентная связь). Здесь полная смесимость достигается только при высокой температуре, тогда как при нормальных условиях она крайне ограничена.

Наряду с изовалентным изоморфизмом типа Fе2+ = Mg2+; Fe2+ = Mn2+; Fe3+ = Cr3+; Fe3+ = Al3+; Nb5+ = Ta5+ и, прежде всего в сложных окислах, широко распространен гетеровалентный изоморфизм типа Ca2+Ti4+ = Ce3+Fe3+; 3Fe2+ = 2Fe3+. Изо - и гетеровалентный изоморфизм проявляются в оксидах и гидроксидах с ионной связью, причем в первых полнее, чем в последних. В то же время оксиды с ковалентной связью (кварц, касситерит) характеризуются высокой чистотой и обычно близки к своим теоретическим формулам.

В структурном отношении для оксидов наиболее характерны координационные структуры. Островные структуры не характерны для них. Гидроксиды часто образуют слоистые структуры с ионной связью в пределах слоя и вандерваальсовой связью между слоями. В оксидах каркасной структуры группировки тетраэдров [SiO4] (в кварце), октаэдров [ТiО6 или NbO6] (в пирохлоре) соединяются друг с другом общими атомами кислорода.

Особенности кристаллических структур и тип преобладающей в них химической связи определяют особенности физических свойств и морфологии оксидов и гидроксидов.

Минералы координационной и каркасной структур в основном имеют изометрический облик, а цепочечные оксиды, как правило, представлены удлиненно-призматическими кристаллами. Минералы ленточных и слоистых структур образуют уплощенно-таблитчатые кристаллы и листовато-чешуйчатые агрегаты, часто с хорошо выраженной спайностью в одном направлении.

1.6.1. ПРОСТЫЕ ОКСИДЫ

КОРУНД - Al2O3
Тригональная сингония

Название от древнеиндийского названия минерала "каурунтака". Содержит изоморфные примеси Fе3+, Сг3+. Часто кристаллы бочонковидные, столбчатые. Плотные сплошные мелкозернистые массы. Цвет наиболее чистого корунда белый; может быть серый, серовато-синий, синий, розовый. Прозрачная разновидность красного цвета (примесь хрома) - рубин; прозрачная разновидность разных оттенков синего цвета - сапфир (примесь Fе2+, Fe3+). Окраска минерала часто зональная, пятнистая. Блеск стеклянный, алмазный, иногда перламутровый. Драгоценные разновидности прозрачны. Спайности нет, но часто наблюдается отдельность, которая обусловлена тончайшими включениями слюды - мусковита. Излом неровный до раковистого. Твердость 9. Сплошная зернистая корундовая порода черного цвета - наждак. Это смесь корунда с гематитом, магнетитом, шпинелью и другими минералами.
Диагностика. Легко отличается по форме кристаллов, сильному блеску и высокой твердости.
Происхождение. Типичный гипогенный минерал. Встречается в пегматитах линии скрещения в ассоциации с полевыми шпатами, а также образуется при метаморфических процессах минералообразования. Ассоциация с диаспором, слюдой, хлоритом.
В поверхностных условиях устойчив и накапливается в россыпях.
Значение. Обычный корунд и наждак используются как абразивы. Прозрачные окрашенные кристаллы - драгоценные камни 1 класса. Рубин используется в точной механике и различных оптических устройствах.

ГЕМАТИТ (железный блеск) - Fe2О3
Тригональная сингония

Название от греческого "эматитес" - кровавый камень по цвету кристаллов в тонких осколках и цвету черты. Изоморфные примеси Тi (титаногематит), Al (алюмогематит), H2O до 4-8%(гидрогематит). Мелкозернистые скопления различной плотности, тонкочешуйчатые до коллоидно-дисперсных, слюдоподобные, почковидные, натечные агрегаты с блестящей поверхностью. Известны кристаллы таблитчатые, пластинчатые. Цвет буровато-красный, темно-красный до черного. Блеск металловидный, иногда тусклый. Спайности нет. Отдельность по ромбоэдру связана с полисинтетическим двойникованием. Излом полураковистый. Черта вишнево-красная. Твердость 5-6. Мартит - псевдоморфоза гематита по магнетиту.
Диагностика. Вишнево-красная чарта и отсутствие спайности.
Происхождение. Скарны с магнетитом и эпидотом. Гидротермальный в ассоциации с кварцем и карбонатами. Метаморфический в железистых кварцитах с магнетитом. Коры выветривания жаркого тропического климата. Осадки.
В поверхностных условиях неустойчив, постепенно гидратируется и переходит в гидрогематит и различные гидроксиды железа.
Значение. Является рудой на железо. Плотный гематит под названием кровавика используется для изготовления ювелирных изделий.

ПИРОЛЮ3ИТ - MnO2
Тетрагональная сингония

Название от греческих "пир" - огонь и "лоqсис" - мытье; "смывающий огонь", так как издавна добавки пиролюзита применялись для обесцвечивания стекла при его варке. Основная масса примесей связана с адсорбцией и механическими загрязнениями другими марганцевыми минералами, оксидами и гидроксидами железа, алюминия, силикатами. Землистые, рыхлые, сажистые массы, плотные скрытокристаллические агрегаты, оолиты, почковидные выделения. Иногда образует игольчатые кристаллы, налеты. Цвет от черного до железо-серого. Блеск тусклый металлический. Спайность совершенная. Твердость от 1 у рыхлых и землистых разностей до 6 у кристаллических агрегатов. Часто пачкает руки. Черта черная.
Диагностика. Отличается по черному цвету, черному цвету черты, обычно низкой твердости. Трудно отличим от других оксидов и гидроксидов марганца.
Происхождение. Гидротермальный. Гипергенный осадочный, а также в корах выветривания и зонах окисления сульфидных месторождений. Ассоциация с другими оксидами и гидроксидами марганца (манганит, псиломелан, вады).
В поверхностных условиях устойчив.
Значение. Один из важнейших компонентов руд марганца. Чистый пиролюзит используется в стекольной, кожевенной промышленности, при производстве олифы, масел, воска, медицинских препаратов. В металлургии марганец употребляется как добавка к стали.

КВАРЦ - SiO2
Тригональная сингония

Происхождение названия неизвестно. Один из наиболее чистых минералов. Содержание отдельных примесей обычно не превышает n*10-3-n*10-4%. Переход - кварц (тригональная синг.) => -кварц (гексагональная синг.) осуществляется энантиотропно при температуре 573оС. Сплошные массы различной плотности и зернистости от грубошестоватых до скрытокристаллических, роговиково-подобных (яшмы, кремни), натечных (халцедон), землистых. Часто кристаллы призматического или дипирамидально - трапецоэдрического габитуса. Цвет белый, серый, розовый и других оттенков. Бесцветные прозрачные кристаллы - горный хрусталь; сиреневый кварц - аметист. Скрытокристаллический кварц - халцедон. Блеск от стеклянного до тусклого, жирного, иногда шелковистого. Спайности нет. Твердость 7. Излом раковистый.
Диагностика. Высокая твердость, отсутствие спайности, стеклянный блеск, раковистый излом.
Происхождение. Магматический в кислых горных породах, в гранитных пегматитах в ассоциации с полевым шпатом, слюдой, топазом, бериллом. Гидротермальный с сульфидами. Типичный минерал метаморфических пород: сланцев, гнейсов, железистых кварцитов. Гипергенный (кремень, халцедон).
В поверхностных условиях устойчив. Накапливается в россыпях, часто в ассоциации с золотом.
Значение. Используется в стекольной, керамической промышленности, металлургии. В радиотехнике и оптических приборах. Широко иcпользуется в ювелирных поделках. Кварциты - строительный материал.