Группа апатита

Группа апатита представлена соединениями типа А₅[ХO₄]₃ Z, в которых роль катионов играют Ca²⁺, Pb²⁺ и в виде изоморфных примесей иногда TR³⁺, Y³⁺, Mn²⁺ и Sr²⁺, а в качестве добавочных анионов участвуют F^1-, Сl^1-, [ОН]^1-, О^2- и [CO₃]^2-.

Замечательной особенностью этой группы является также то, что комплексный анион [PO₄]^3- может быть частично замещен более слабым анионом [SiO₄]^4-, но в комбинации с более сильным анионом [SO₄]^2- (если при этом не происходит изменения зарядов в катионах).

Фтор- и Хлорапатит -Ca₅[РO₄]₃ F и Ca₅[PO₄]₃Cl. " Апатао" по-гречески - обманываю. В прежнее время его часто ошибочно принимали за другие минералы призматического или шестоватого облика (берилл, диопсид, турмалин и др.).

Химический состав. Для фторапатита: CaO 55, 5%, P₂O₅ 42, 3%, F 3, 8%. Для хлорапатита: CaO 53, 8%, P₂O₅ 41%, Cl 6, 8%. Более распространен фторапатит. Часто наряду с F присутствуют, обычно в незначительных количествах, Cl, ОН и CO₃. Изоморфными примесями к CaO иногда являются Na₂O, редкие земли, главным образом Ce₂O₃ (до 5%), MgO (до нескольких процентов); в незначительных количествах присутствуют Fe₂O₃, Al₂O₃ и др.

Сингония гексагональная; дипирамидальный в. с. L⁶PC Кристаллическая структура. Элементарная ячейка в проекции на плоскость (0001) имеет вид ромба (рис. 256), по вершинам которого располагаются ионы F^1-, сидящие на шестерных винтовых осях в центрах гексагонов (рис. 257).

Ионы кальция занимают двоякое положение. Одни из них располагаются по длинным диагоналям ромбов (на расстоянии одной трети от вершин) на тройных поворотных осях (см. рис. 256 и 257) и образуют непрерывные цепочки (колонки) параллельно оси с. В этих колонках каждый ион кальция связан с девятью кислородными ионами. Друг с другом эти колонки связаны с помощью тетраэдрических групп и в целом образуют как бы полый внутри цилиндр (рис. 257), в котором по оси канала располагаются ионы F^1-. По стенкам этих же каналов сидят другие ионы кальция, и притом таким образом, что с каждым ионом F на его уровне связаны три иона Ca (см. рис. 256). Так как на соседних уровнях положения ионов Ca вокруг иона F повернуты на 180°, то в целом не только эти каналы, но и вся структура имеет гексагональный облик.

Облик кристаллов. Апатит часто встречается в виде хорошо образованных вросших или наросших в пустотах кристаллов в форме шестигранных призм и игл, изредка в виде короткостолбчатых или таблитчатых форм (рис. 258). Из граней обычно представлены призма {1010}, пинакоид {0001}, дипирамиды {1011}, {1121} и др. Грани призм бывают покрыты вертикальными штрихами. Агрегаты. Широко распространен также в виде зернистых, плотных, тонкокристаллических, иногда поперечножилковатых и землистых масс. В осадочных породах большим распространением пользуются различные конкреционные формы скоплений апатита, обычно содержащих многочисленные включения песчинок посторонних минералов (кварца, глауконита, кальцита и др.). Эти скопления носят общее название фосфоритов. Встречаются также псевдоморфозы по костям животных и обломкам дре - весины, нередко с сохранением всех деталей строения, устанавливаемых под микроскопом.

Цвет. Бесцветный (прозрачный), белый, чаще бледнозеленый до изумрудно-зеленого, голубой, желтый, бурый, фиолетовый. Блеск стеклянный, а на поверхностях излома жирный. Для чистого фтор-апатита: Nm - 1, 633 и Np = 1, 629.

Твердость 5. Хрупок. Излом неровный, иногда раковистый. Спайность по {0001} несовершенная. Уд. вес 3, 18-3, 21.

Диагностические признаки. Для кристаллов апатита характерен шестигранный призматический облик. От похожих на него кристаллов берилла и аквамарина отличается более низкой твердостью.

П. п. тр. трудно плавится, даже в тонких осколках. Порошок, смоченный H₂SO₄, окрашивает пламя в голубовато-зеленый цвет. В HNO₃, HCl и H₂SO₄ растворяется. Азотнокислый раствор с молибденовокислым аммонием дает реакцию на фосфор.

Происхождение. Как один из позднейших магматических минералов в виде микроскопических зерен присутствует во многих изверженных породах; в сравнительно редких случаях среди щелочных пород (нефелиновых сиенитов) в форме сплошных зернистых масс в ассоциации с силикатами (нефелином, сфеном, иногда цирконом, везувианом и др.).

В довольно крупных шестоватых или призматических кристаллах устанавливается во многих пегматитах кислых и щелочных изверженных пород, иногда в контактово-метасоматических образованиях в парагенезисе с различными минералами.

Встречается он и в некоторых гидротермальных жильных месторождениях, являясь спутником таких минералов, как касситерит, флюорит и др. В жилах альпийского типа наблюдаются короткостолбчатые и даже плоские формы кристаллов апатита.

При процессах выветривания известняков, обогащенных фосфором, в карстах и пустотах от выщелачивания иногда образуются скопления бурых фосфоритов, обладающих подобно агатам концентрически-зональным строением.

Многие крупные месторождения фосфатов кальция образуются в морских осадочных породах сложным биохимическим путем, будучи приурочены к определенным стратиграфическим горизонтам. Фосфориты представлены конкрециями или желваками самых различных форм, реже сплошными массами среди глинистых и глауконитовых песков и песчаников. Необходимо упомянуть также об образовании фосфоритов за счет экскрементов морских птиц, населяющих пустынные места морских берегов, сложенных известня-ками или другими кальцийсодержащими породами.

Благодаря своей относительной химической устойчивости апатит встречается в россыпях.

Практическое значение. Главной областью применения (до 90%) апатита и фосфоритов является приготовление искусственных удобрений (различных суперфосфатов и термофосфатов). В химической промышленности из апатитов добываются фосфорная кислота и различные соли, а также фосфор, употребляемый главным образом в спичечной промышленности. Из богатых фтором апатитов попутно получается ценная для ряда отраслей промышленности кремнефтористоводородная кислота. В керамической промышленности из апатита получается " костяной фарфор".

Пироморфит - Pb₅ [PO₄]₃ Cl. " Пирос" по-гречески - огонь, " морфе" - форма.

Химический состав. PbO 82, 0%, P₂O₅ 15, 4%, Cl 2, 6%. В некоторых случаях устанавливается CaO до 8-9%, а также As₂O₅ до 4%. Иногда устанавливается примесь хрома (очевидно, в виде CrO₃), окрашивающая в ярко красный цвет, изредка V₂O₅.

Сингония гексагональная; дипирамидальный в. с. L⁶PC Кристаллическая структура аналогична структуре апатита (см. выше). Облик кристаллов. Обычно встречается в виде призматических или столбчатых кристаллов (рис. 259). Наблюдаются бочонковидные и игольчатые формы. Нередки параллельно сросшиеся кристаллы. Агрегаты. Помимо обычно распространенных друз мелких кристаллов, часто можно наблюдать кристаллические, почковидные и шаровидные образования.

Цвет. Различные оттенки зеленого, желтого и бурого цветов. Реже встречаются разности, окрашенные хромом в яркокрасный или оранжево-желтый цвет. Часто окраска бывает зональной. Черта белая, иногда желтоватая. Блеск алмазный, жирный. Nm = 2, 050 и Np = 2, 042.

Твердость 3, 5-4, 0. Хрупок. Спайность практически отсутствует. Уд. вес 6, 7-7, 1. Для разностей, богатых кальцием, снижается до 5, 9.

Диагностические признаки. Кристаллы пироморфита отличаются от апатита по удельному весу и алмазному блеску. От миметезита и ванадинита часто невозможно отличить без химических реакций.

П. п. тр. очень легко сплавляется в шарик, который по охлаждении быстро раскристаллизовывается и образует как бы полиэдр. С содой дает королек свинца. На угле образует желтый налет PbCl₂. Растворяется в HNO₃ а также в KOH (если не содержит извести).

Происхождение. Пироморфит является минералом почти исключительно экзогенного происхождения, образуясь в зонах окисления сульфидных свинцовых или свинцово-цинковых месторождений (в виде друз мелких кристалликов и кристаллических корок в пустотах выщелачивания). Источник фосфорной кислоты, очевидно, заключается в поверхностных водах, воздействующих на свинцовые минералы в зоне окисления.

Часты псевдоморфозы пироморфита по церусситу и галениту. Известны случаи и обратного явления, т. е. замещения пироморфита галенитом с периферии кристаллов, происходящие в каких-то особых условиях.

Установлены также псевдоморфозы по пироморфиту ванадинита, вокеленита, вульфенита, каламина, халцедона и кальцита.

Как эндогенный минерал указывается в некоторых низкотемпературных гидротермальных жильных месторождениях, образовавшихся вблизи поверхности.

Практическое значение. Вместе с другими свинцовыми минералами зоны окисления пироморфит представляет интерес как источник свинца. В больших количествах он встречается очень редко.

Месторождения. Пироморфит в качестве спутника часто можно встретить в зонах окисления многих месторождений. В СССР он наблюдается в зоне окисления Березовского золоторудного месторождения на Урале (совместно с крокоитом). Пироморфит с небольшой примесью As₂O₅ в виде прекрасных кристаллов был установлен в Шилкинском и Зерентуевском месторождениях (Восточное Забайкалье), а также в Кызыл Эспе (Казахстан) и в других местах.

Миметезит - Pb₅[AsO₄]₃Cl. " Миметес" по-гречески - подражатель. Имеется в виду сходство с пироморфитом. Ванадинит - Pb₅[VO₄]₃Cl. Название дано по содержанию ценного элемента-ванадия.