Минералогия с основами кристаллографии и петрографии (стр. 21 )

Самородное железо - типичный минерал метеоритов. Необычные в земных условиях минералы: когенит Fe3С - карбид железа; муассанит SiC - карбид кремния; шрейберзит (Fe, Ni, Co)3P - фосфид железа, никеля, кобальта и другие карбиды, фосфиды, силициды, нитриды обнаружены в метеоритах и горных породах Луны.

Классификация самородных элементов может быть представлена следующим образом:

Металлы координационной структуры	Неметаллы координационной структуры	Неметаллы слоистой структуры	Неметаллы островной (кольцевой) структуры
Золото   Au  куб.	Алмаз   С  куб.	Графит   С  гекс.	Сера   S  ромб.
Серебро   Ag  куб.
Медь   Cu  куб.
Платина   Pt  куб.

1.8.1. МЕТАЛЛЫ

ЗОЛОТО - Au
Кубическая сингония

Название от корня "сол", входящего в слово солнце. Химически чистое золото в природе практически не встречается. Примеси Аg (до 50%), Сu, Fе и др. металлов. В россыпях по мере удаления от коренных месторождений количество примесей снижается. Увеличивается пробность золота. Экзогенное золото беднее примесями, чем эндогенное. Электрум (Au, Ag) - золото, содержащее до 50% и более серебра. Кристаллы встречаются редко. Мелкие зерна, листочки, пластинки, чешуйки, дендриты, проволочки. Самородки до 70 кг. Цвет золотистый, ярко-желтый до светло-желтого. Цвет черты желтый. Блеск металлический. Ковкое, тягучее: из 1 г золота можно растянуть до 5 км проволоки или раскатать пластинку в 27 м2. Твердость - 3. Излом крючковатый.
Диагностика. Цвет, малая твердость, химическая стойкость, отсутствие продуктов окисления.
Происхождение. Тонкодисперсное золото в непромышленных количествах распространено очень широко в различных магматических, осадочных и метаморфических породах. Наиболее характерно гидротермальное происхождение золота в кварцевых жилах. Ассоциирует с арсенопиритом, пирротином, халькопиритом, галенитом, блеклыми рудами. Благодаря химической стойкости накапливается в россыпях вместе с кварцем, магнетитом, касситеритом, платиной. При метаморфических процессах устойчиво, известны метаморфизованные песчаники с золотом, халькопиритом, пирротином, пиритом, хлоритом.
Значение. Широко используется в ювелирном деле, медицине, некоторых приборах и реактивах. Мировая добыча золота составляет около 1000 тонн в год. Содержание золота в промышленных месторождениях должно быть не менее 4-5 г/т для коренных и не менее 0,1 г/т для россыпных. Сведения о запасах и добыче золота весьма приблизительны.

МЕДЬ - Сu
Кубическая сингония

Название происхождения русского слова медь неясно. Обычно почти не содержит изоморфных примесей. Иногда примеси Аg (от 3-4 до 8%), Аu (от 2 до З%), As, Fe. Экзогенная медь отличается особой чистотой. Самородная медь редко образует хорошо ограненные кристаллы кубического и кубооктаэдрического габитуcа; характерны мелкие вкрапленники, дендриты, ветвистые формы, тонкозернистые порошковатые выделения. Цвет минерала медно-красный. Черта медно-красная блестящая. Блеск металлический, спайности нет. Твердость 2,5-3. Ковкая. Обладает высокой электропроводностью.
Диагностика. По красному цвету свежей поверхности, ковкости и довольно обычным зеленым (малахит) и голубым (азурит) вторичным продуктам других минералов окисленной меди.
Происхождение. В зоне окисления сульфидных месторождений в ассоциации с малахитом, оксидами меди, халькопиритом, халькозином, борнитом и лимонитом. Известна самородная медь, возникшая в низкотемпературном гидротермальном процессе минералообразования в ассоциации с кварцем, цеолитами, кальцитом.
В поверхностных условиях быстро окисляется, идет образование других медных минералов.
Значение. Используется в электротехнике, машиностроении, приборостроении и судостроении. Входит в состав сплавов с оловом (бронза), цинком (латунь) и никелем (мельхиор).

1.8.2. НЕМЕТАЛЛЫ

АЛМАЗ - С
Кубическая cингония

Рис. 13а. Структура алмаза

Название от древнегреческого "адамас" - непобедимый. Иногда содержит в незначительном количестве примеси азота и бора. Образует хорошо ограненные кристаллы в виде октаэдров, ромбододекаэдров, реже кубов. Кристаллы часто округлые. Иногда вокруг кристаллов возникает оболочка, обычно переполненная включениями, мутная, окрашенная. Разновидности: борт - светлоокрашенные сростки и агрегаты, непригодные для огранки. Карбонадо - пористые сростки черного цвета с большим количеством включений графита и др. минералов, плотный, без видимой спайности. Баллас - шарообразный борт, округлые агрегаты радиально-лучистой структуры. Размеры кристаллов небольшие. Редко крупные до 5-10 карат (1 карат - 0,2 г). Очень редки кристаллы в сотни и даже тысячи карат: алмаз "Куллинан" - 3025; "Орлов" -199.6 карат. Бесцветный или окрашен в зеленый, желтый, дымчатый, черный цвет. Блеск сильный алмазный. Прозрачен. Хрупок. Спайность совершенная. Твердость 10. Излом раковистый.
Диагностика. Высокая твердость, сильный блеск, высокое светопреломление.
Происхождение. Магматический в связи с ультраосновными щелочными породами (в кимберлитах и лампроитах). Ассоциация с пиропом, ильменитом, оливином, флогопитом, серпентином и магнетитом. Известен в метеоритах, импактитах, гнейсах.
В поверхностных условиях устойчив и накапливается в россыпях.
Значение. Драгоценный камень 1 класса, используется как абразивный и шлифующий материал. Ограненный алмаз - бриллиант.

ГРАФИТ - С
Гексагональная сингония

Рис. 13б. Структура графита

Название от греческого "графа" - пишу. Никогда не бывает очень чистым. Примеси Н, N, СО2, СО, СН4, вода, органические вещества. Структура слоистая (рис. 13) с большими расстояниями между слоями, что обусловливает весьма совершенную спайность. Расстояние С - С в пределах слоя 1,42 А, между слоями - 3,44 A. Пластинчатые кристаллы, а также чешуйчатые, пластинчатые агрегаты, округлые выделения, радиально-лучистые и пылевидные частицы. Цвет минерала черный до серебристо-серого. Блеск металлический. Спайность весьма совершенная. Твердость 1. Черта черная: пачкает руки, пишет на бумаге, жирный на ощупь. Шунгит - антрацитоподобная аморфная разновидность углерода.
Происхождение. Метаморфический в кристаллических сланцах и гнейсах, мраморах. Образуется за счет органических остатков осадочных пород и за счет разложения карбонатов. Магматический в изверженных породах; пневматолитовый - в кварцевых и пегматитовых жилах. Акцессорный минерал метеоритов.
На поверхности легко истирается, вовлекается в круговорот живого вещества.
Значение. Для изготовления карандашей; смазочный материал в электротехнической и резиновой промышленности; как замедлитель и отражатель нейтронов в атомной промышленности.

СЕРА - S
Ромбическая сингония

Происхождение названия минерала неясно. Характерны изоморфные примеси cелена, мышьяка, теллура (для серы вулканического происхождения). Для биогенно-осадочной серы характерны примеси битумов и сероводорода. Имеет две полиморфные модификации: - S ромб. и - S мон. Переход происходит энантиотропно при температуре 95,60С. Энантиотропным называется обратимый переход одной полиморфной модификации в другую. Необратимый переход носит название монотропного. Энантиотропные переходы встречаются значительно реже.
Сера образует кристаллы, щетки, друзы. Зернистые агрегаты от порошковатых до плотных каплевидных выделений, корочки, налеты. Цвет ярко-желтый. Блеск стеклянный до жирного. В кристаллах прозрачна. Спайности нет. Очень хрупкая. Твердость 1-2. Излом раковистый.
Диагностика. Легко определяется по цвету, блеску и хрупкости.
Происхождение. Вулканогенная сера образуется в результате разложения сернистых газов в ассоциации с реальгаром, аурипигментом, нашатырем, гематитом, гипсом и цеолитами; биогенно-осадочная сера встречается в ассоциации с гипсом, ангидритом, целестином, арагонитом, кальцитом. Часто приурочена к битуминозным породам и загрязнена битумами. Образуется также при разложении гипсоносных толщ и в зонах окисления сульфидных месторождений.
В поверхностных условиях окисляется с образованием серной кислоты, а затем различных сульфатов. В некоторых случаях при наличии бактерий переходит в сероводород.
Значение. Используется для производства серной кислоты, сульфат-целлюлозы, ядохимикатов для вредителей сельского хозяйства.

Контрольные вопросы

 Какие элементы встречаются в природе в самородном состоянии?

 Назовите самородные металлы. В какой сингонии они кристаллизуются?

 Назовите самородные неметаллы.

 Каковы физические свойства самородных металлов?

 Где используются самородные металлы?

 В каких процессах образуется самородное золото?

 Где образуется самородная медь?

 Дайте характеристику свойств алмаза. В какой сингонии кристаллизуется алмаз?

 В каких процессах образуется алмаз?

 Что такое карат?

 Сравните структуры и свойства алмаза и графита.

 В каких процессах минералообразования возникает графит?

 Какие вы знаете полиморфные модификации серы?

2.1. Эндогенные процессы минералообразования

2.1.1. Магматический процесс

Важнейшая особенность магматического процесса - кристаллизация минералов из магмы - жидкого силикатного расплава - при понижении температуры (температура колеблется от 1200 до 700 0С, давление составляет от 5500 до 500 бар). Здесь образуются все те минералы, которые слагают магматические горные породы.