Подгруппа биотита

К подгруппе относятся магниево-железистые слюды: флогопит и биотит.

Флогопит - KMg₃[Si₃AlO₁₀] [F, OH]₂, или K₂O•6MgO•Al₂O₃•6SiO₂•2H₂O (в переводе F на OH). Название происходит от греческого слова " флогопос" - огнеподобный (имеется в виду цвет минерала). Синоним: магнезиальная слюда.

Химический состав (в %): К₂O 7, 0-10, 3, MgO 21, 4-29, 4, Аl₂O₃ 10, 8-17 (согласно формуле должно быть 12, 2), SiO₂ 38, 7-45, 0 (согласно формуле должно быть 43, 2), Н₂O 0, 3-5, 4, F до 6. Из примесей чаще всего присутствуют: FeO (до 9%), ВаО до 2, 5% (бариофлогопит), Na₂O (до 2%), а также Fe₂O₃, иногда МnО, СаО, Сr₂O₃, NiO и др.

Сингония моноклинная; моноклинно-призматический в. с. L²PC. Кристаллическая структура слюд, как уже указывалось, характеризуется тем, что в слоях кремнекислородных тетраэдров участвуют алюмокислород-ные тетраэдры (в отношении Al: Si = 1: 3). Вследствие этого между трехслойными пакетами, имеющими формулу Mg³[Si³AlO₁₀][F, OH]₂, возникает остаточный отрицательный заряд, который и компенсируется одновалентным катионом К¹⁺ (см. фиг. 334- A). В отличие от других слюд, в флогопите внутри слоистых пакетов между двумя алюмо-кремнекислородными слоями во всех местах шестерной координации располагаются ионы Mg.

Облик кристаллов таблитчатый (псевдогексагональный), короткопризматический, иногда усеченнопирамидальный. Кристаллы часто грубо образованы (рис. 328) с явно выраженной параллельной штриховкой на боковых гранях. По формам не отличимы от кристаллов биотита. Двойники часты. Вообще двойники слюд могут быть образованы по различным законам. Чаще всего встречаются такие, в которых двойниковая ось лежит в плоскости срастания (001) и притом перпендикулярно к оси с и ребру (001): (110) (рис. 329); двойниковая плоскость, следовательно, перпендикулярна к плоскости (001). Это так называемый слюдяной закон двойникования. По этому же закону образуются и тройники с общим пинакоидом {001}. В подобных тройниках индивиды прорастают друг друга (рис. 330). В них часто наблюдается перистое строение относительно двойниковых швов, обусловленное тем, что перпендикулярно ребру (110): (001) располагаются прямолинейные тонкие складки или грубо выраженные штрихи. Другой закон, не характерный для слюд, носит название хлоритового; двойниковой плоскостью, совпадающей с плоскостью срастания, является (001). Агрегаты листовато-пластинчатые, чешуйчатые.

Цвет флогопита светлый желтовато-бурый или красновато-бурый; реже бесцветный, серебристый, иногда с зеленоватым оттенком; в толстых пластинах темнобурый. Блеск стеклянный, на плоскостях спайности перламутровый. Ng = Nm = 1, 565-1, 606 и Np = 1, 535-1, 562.

Твердость 2-3. Тонкие листы обладают упругостью. Спайность весьма совершенная по {001]; несовершенная спайность проявляется по {110} и {010}, являющимся плоскостями скольжения. Эти плоскости отчетливо обнаруживаются в так называемой фигуре удара, которая получается для всех слюд на плоскости спайности (001), если на нее поставить притуплённую иглу и резко ударить по ней молотком. В результате образуются расходящиеся от точки удара системы трех пересекающихся линий наподобие шестилучевой звезды (рис. 331). Два луча почти точно параллельны ребрам призмы {110}, а третья, наиболее длинная, линия параллельна плоскости симметрии. Если же на толстую пластинку, положенную на что-либо мягкое, надавить не иглой, а шариком или округленным концом цилиндрической палочки, то образуется фигура давления, т. е. шестилучевая звезда с направлениями лучей, перпендикулярными к ребрам (рис. 331). Эти направления по сравнению с фигурой удара повернуты на 30°. Обе фигуры характерны для всех слюдообразных минералов. Уд. вес 2, 70-2, 85. Прочие свойства. Обладает очень высоким удельным омическим сопротивлением и свойствами электрического изолятора.

Диагностические признаки. Светлые разности флогопита по внешним признакам практически не отличимы от мусковита, но оптические константы различны: флогопит, как и другие магниево-железистые темные слюды, оптически почти одноосен, тогда как мусковит явно двуосен и обладает большим углом оптических осей. От биотита отличается более светлой окраской.

П. п. тр. плавится с большим трудом (температура плавления 1330°). В кислотах разлагается, особенно в H₂SO₄.

Происхождение. Довольно часто встречается в контактово-метасоматических образованиях и в пегматитовых жилах, секущих доломитизированные известняки или другие бедные кремнеземом и железом магнезиальные породы (например серпентиниты). Типичными спутниками флогопита являются диопсид, форстерит, шпинель, доломит, кальцит, полевые шпаты, скаполиты и др. Распространен также в метаморфических породах (кристаллических сланцах), обычно в ассоциации с относительно бедными железом минералами. Без измерения оптических констант его легко принять за мусковит.

Практическое значение имеют крупнокристаллические массы флогопита. О применении см. мусковит.

66. Гипс и ангидрит

Оба эти минерала по физическим и химическим свойствам стоят особняком среди безводных и водных сульфатов, но тесно связаны друг с другом по условиям нахождения и образования. Поэтому мы опишем их вместе.

Легко получающийся искусственным путем так называемый полугидрат кальция в природных условиях с полной определенностью пока не установлен.

Ангидрит - CaSO₄. Название минерала (" безводный") указывает на отсутствие в нем воды, в отличие от гипса.

Сингония ромбическая; ромбо-дипирамидальный в. с. 3L²3PC. Кристаллическая решетка ангидрита изображена на рис. 236 и 237, а модель структуры - на рис. 238. Ионы S⁶⁺ располагаются в центрах тетраэдрических групп О^2-, а каждый ион Са²⁺ находится в восьмерном окружении ионов кислорода. Характерно, что размеры b и с в элементарной ячейке почти совершенно одинаковы. Однако структура не может считаться псевдотетрагональной по оси а, так как расположение ионов на плоскости (001) - слева на рис. 237 - и на плоскости (010)-ближе к наблюдателю - не одинаково. Грань (001) центрирована, в то время как на грани (010) ионы Са²⁺ и [SO₄]^2- не образуют горизонтальных рядов. Облик кристаллов толстотаблитчатый или призматический (рис. 239). Грани часто исштрихованы параллельно осям а и b. Хорошо образованные кристаллы редки. Агрегаты. Обычно наблюдается в сплошных зернистых массах, иногда в шестоватых агрегатах.

Цвет ангидрита белый, часто с голубым, сероватым, иногда красноватым оттенком. Встречаются бесцветные прозрачные кристаллы. Блеск стеклянный, на плоскостях спайности {001} - перламутровый отлив. Особенно он проявляется при нагревании образцов. Ng=1, 614, Nm= 1, 576 и Np=l, 571.

Твердость 3-3, 5. Спайность по {001} совершенная, по {010} и {100} средняя. По этим трем взаимно перпендикулярным направлениям из кристаллов довольно легко получаются кубические выколки. Уд. вес 2, 8-3, 0 (для прозрачных разностей 2, 96). Прочие свойства. В присутствии воды при атмосферном давлении постепенно переходит в гипс, сильно увеличиваясь в объеме (до 30%). С увеличением внешнего давления этот переход затрудняется.

Диагностические признаки. От других сульфатов рассматриваемой группы ангидрит отличается наименьшим удельным весом и направлениями плоскостей спайности, а также оптическими свойствами (особенно по двупреломлению). От мраморизованных масс карбонатов (кальцита, доломита, магнезита) отличается тем, что не выделяет СO₂ при действии кислот. От гипса отличается по твердости (не царапается ногтем).

П. п. тр. плавится в белую эмаль, окрашивая пламя в красновато-желтый цвет. С содой не плавится и не впитывается углем (отличие от барита), однако разлагается и дает серную печень, чернящую серебряную пластинку. В порошкообразном состоянии растворим в H₂SO₄. При этом, в отличие от безводных сульфатов Ba, Sr и Pb, раствор от умеренного прибавления воды не мутится. В HCl растворим слабо.

Происхождение. Огромные массы ангидрита встречаются в осадочных толщах горных пород. Как продукт химических осадков в лагунных и отмирающих морских бассейнах ангидрит почти постоянно сопровождается гипсом, в который он сравнительно легко переходит при выходе ангидритовых пластов на поверхность. Установлено, что этот переход, по данным многочисленных буровых скважин и горных выработок, имеет место до глубины 100-150 м от поверхности (ниже следуют ангидритовые массы). Очевидно, на значительных глубинах давление вышележащих горных пород настолько велико, что не может происходить увеличение объема горной массы, сопровождающее превращение ангидрита в водный сульфат - гипс.

Очень часто ангидрит встречается в соляных месторождениях как в виде отдельных кристаллов, так и в виде пластов и пропластков, иногда необычайно тонких (толщиной в бумажный лист), переслаивающихся с галитом, сильвином, карналлитом и др.

Сравнительно редко он наблюдается в некоторых жильных гидротермальных и изредка в контактово-метасоматических месторождениях. Следует также указать на находки ангидрита в пустотах среди лав в районах вулканической деятельности.

Весьма вероятно, что мощные ангидритовые толщи, устанавливаемые в гипсоносных районах, произошли путем обезвоживания под большим давлением вышележащих пород первоначально отложившихся в соленосных бассейнах толщ гипса. Однако в более глубинных метаморфических породах ангидрит, как и другие сульфаты, отсутствует вообще.

Практическое значение. Ангидрит, так же как и гипс, используется главным образом в производстве вяжущих веществ (цементов). Плотные тонкокристаллические разности, кроме того, употребляются для всевозможных поделок.

Гипс - CaSO4•2H2O. " Гипс" - старое греческое название минерала.

Сингония моноклинная; призматический в. с. L²PC Кристаллическая структура. Согласно данным рентгенометрии, отчетливо выступает слоистая структура этого минерала. Два листа анионных групп [SO4]^2-, тесно связанные с ионами Ca² (рис. 240), слагают двойные слои, ориентированные вдоль плоскости (010). На рисунке эти слои располагаются перпендикулярно к плоскости чертежа и следуют в вертикальном направлении (пограничные линии показаны пунктиром). Молекулы H₂O занимают места между указанными двойными слоями. Этим легко объясняется весьма совершенная спайность, столь характерная для гипса. Каждый ион кальция окружен шестью кислородными ионами, принадлежащими к группам SO₄, и двумя молекулами воды. Каждая молекула воды связывает ион Ca с одним ионом кислорода в том же двойном слое и с другим ионом кислорода в соседнем слое (см. рис. 240).

Облик кристаллов. Кристаллы благодаря преимущественному развитию граней {010} имеют таблитчатый (рис. 241), редко столбчатый или призматический облик. Из призм наиболее часто встречаются {110} и {111}, иногда {120} и др. Грани {110} и {010} часто обладают вертикальной штриховкой. Двойники срастания часты и бывают двух типов: 1) галльские по (100) и 2) парижские по (101). Отличить их друг от друга не всегда легко. Те и другие напоминают собой ласточкин хвост (рис.242). Галльские двойники (рис. 243) характеризуются тем, что ребра призмы m {110} располагаются параллельно двойниковой плоскости, а ребра призмы l {111} образуют входящий угол, в то время как в парижских двойниках ребра призмы l {111} параллельны двойниковому шву (рис. 244). Агрегаты. В пустотах встречается в виде друз кристаллов. Обычны плотные тонкокристаллические агрегаты. В трещинах иногда наблюдаются асбестовидные параллельноволокнистые массы гипса с шелковистым блеском и расположением волокон перпендикулярно к стенкам трещин. На Урале такой гипс называют селенитом.

Цвет гипса белый. Отдельные кристаллы часто водяно-прозрачны и бесцветны. Бывает окрашен также в серый, медово-желтый, красный, бурый и черный цвета (в зависимости от цвета захваченных при кристаллизации примесей). Блеск стеклянный, на плоскостях спайности-перламутровый отлив. Ng = 1, 530, Nm = 1, 528 и Np = 1, 520.

Твердость 1, 5 (чертится ногтем). Весьма хрупок. Спайность по {010} весьма совершенная. Уд. вес 2, 3. Прочие свойства. Обладает заметной растворимостью в воде. Замечательной особенностью гипса является то обстоятельство, что растворимость его при повышении температуры достигает максимума при 37-38°, а затем довольно быстро падает (рис. 245). Наибольшее снижение растворимости устанавливается при температурах свыше 107° вследствие образования " полугидрата" -CaSO₄ • 1/2H₂O.

При нагревании в условиях атмосферного внешнего давления, как показывают термограммы, гипс начинает терять воду при 80-90°, и при температурах 120- 140° полностью переходит в полугидрат, так называемый модельный или штукатурный гипс (алебастр). Этот полугидрат, замешанный с водой в полужидкое тесто, вскоре твердеет, расширяясь и выделяя тепло.

Диагностические признаки. Для кристаллического гипса весьма характерны совершенная спайность в одном направлении и низкая твердость (царапается ногтем). Плотные мраморовидные агрегаты и волокнистые массы узнаются также по низкой твердости и отсутствию выделения пузырьков CO₂ при смачивании HCl.

П. п. тр. теряет воду, расщепляется и сплавляется в белую эмаль. На угле в восстановительном пламени дает CaS. В воде, подкисленной H₂SO₄, растворяется гораздо лучше, чем в чистой. Однако при концентрации H₂SO₄ свыше 75 г/л растворимость резко падает. В HCl растворим очень мало.

Происхождение. Гипс в природных условиях образуется различными путями.

В значительных массах он отлагается осадочным путем в озерных и морских соленосных отмирающих бассейнах. При этом гипс наряду с NaCl может выделяться лишь в начальных стадиях испарения, когда концентрация других растворенных солей еще не высока. При достижении некоторого определенного значения концентрации солей, в частности NaCl и особенно MgCl₂, вместо гипса будут кристаллизоваться ангидрит и затем уже другие, более растворимые соли. Следовательно, гипс в этих бассейнах должен принадлежать к числу более ранних химических осадков. И действительно, во многих соляных месторождениях пласты гипса (а также ангидрита), переслаиваясь с пластами каменной соли, располагаются в нижних частях залежей и в ряде случаев подстилаются лишь химически осажденными известняками.

Весьма значительные массы гипса возникают в результате гидратации ангидрита в осадочных отложениях под влиянием действия поверхностных вод в условиях пониженного внешнего давления (в среднем до глубины 100-150м) по реакции: CaSO₄ + 2H₂O=CaSO₄•2H₂О. При этом происходят сильное увеличение объема (до 30%) и, в связи с этим, многочисленные и сложные местные нарушения в условиях залегания гипсоносных толщ. Таким путем возникло большинство крупных месторождений гипса на земном шаре. В пустотах среди сплошных гипсовых масс иногда встречаются гнезда крупнокристаллических, нередко прозрачных кристаллов (" шпатоватый гипс").

В полупустынных и пустынных местностях гипс очень часто встречается в виде прожилков и желваков в коре выветривания самых различных по составу горных пород. Нередко образуется также на известняках под действием на них вод, обогащенных серной кислотой или растворенными сульфатами. Встречается, наконец, в зонах окисления сульфидных месторождений, но не в столь больших количествах, как этого можно было бы ожидать. Дело в том, что в подавляющем большинстве случаев в сульфидных рудах в том или ином количестве присутствуют пирит или пирротин, окисление которых (особенно первого) существенно увеличивает содержание серной кислоты в поверхностных водах. Подкисленные же серной кислотой воды значительно увеличивают растворимость гипса. Поэтому в ряде месторождений гипс более обычен в верхних частях зон первичных руд, где он в трещинах встречается вместе с другими сульфатами.

Сравнительно редко гипс встречается как типичный гидротермальный минерал в сульфидных месторождениях, образовавшихся в условиях низких давлений и температур. В этих месторождениях он иногда наблюдается в виде крупных кристаллов в пустотах и содержит включения халькопирита, пирита, сфалерита и других минералов.

Псевдоморфозы по гипсу кальцита, арагонита, малахита, кварца и других минералов многократно устанавливались, так же как и псевдоморфозы гипса по другим минералам.

Практическое значение гипса велико, особенно в строительном деле.

1. Модельный или лепной (полуобожженный) гипс применяется для получения отливок, гипсовых слепков, лепных украшений карнизов, штукатурки потолков и стен, в хирургии, бумажном производстве при выделке плотных белых сортов бумаги и пр. В строительном деле он употребляется как цемент при кирпичной и каменной кладке, для набивных полов, изготовления кирпичей, плит для подоконников, лестниц и т. п.

2. Сырой (природный) гипс находит применение главным образом в цементной промышленности в качестве добавки к портланд-цементу, как материал для ваяния статуй, различных поделок (особенно уральский селенит), в производстве красок, эмали, глазури, при металлургической переработке окисленных никелевых руд и др.

67. Кальцит

Кальцит - СаСO₃. Синоним: известковый шпат. Разновидности по изоморфным примесям представлены очень широко. Из разновидностей по физическим признакам следует упомянуть об исландском шпате - бесцветной прозрачной разности кальцита (рис. 19).

Химический состав. СаО 56%, СO₂ 44%. Примеси Mg, Fe, Мn (до 8%), гораздо реже Zn (до 2%), Sr (стронциокальцит) и др.

Сингония тригональная; дитригонально-скаленоэдрический в. с. L₆²3L²3PC. Кристаллическая структура, как типическая, описана выше. Облик кристаллов, встречающихся исключительно в пустотах, может быть самым разнообразным. Наиболее часто встречаются скаленоэдрические кристаллы (рис. 211), реже таблитчатые (рис. 212) или пластинчатые, призматические или столбчатые, ромбоэдрические-чаще в виде острых, чем тупых ромбоэдров (рис. 213). Число установленных на кристаллах простых форм достигает нескольких сотен. Чаще всего встречаются грани призмы {1010}, ромбоэдров {0112}, {0221}, {4041}, скаленоэдра {2131}, пинакоида {0001} и другие. Обычно двойниковой плоскостью является плоскость пинакоида (0001) (рис. 214) или грань тупого ромбоэдра (0112), по которой нередко образуются полисинтетические двойники в мраморах и смятых известняках (такое двойникование может быть получено искусственно при давлении острия ножа на ребро выбитого по спайности осколка кальцита). Реже такой плоскостью является грань спайного ромбоэдра (1011) (рис. 215) и др.

Агрегаты. Друзы кристаллов кальцита вместе с другими минералами наблюдаются, как уже указано, в пустотах. Довольно часто встречаются крупнозернистые агрегаты прозрачного или полупрозрачного кальцита с совершенной спайностью отдельных зерен, бросающейся в глаза. Редко наблюдается жилковатый с шелковистым блеском асбестовидный кальцит (атласный шпат), волокна которого располагаются перпендикулярно к стенкам трещин в породах. Широко известны натечные образования кальцита в виде сталактитов и сталагмитов в пещерах среди известняков. Зернистые сплошные агрегаты в больших плотных массах называются мраморами. Плотные скрытокристаллические разности кальцитовых горных пород, нередко слоистых и богатых фауной, носят название известняков. Рыхлые известняки, содержащие мельчайшие раковинки фораминифер, известны под названием мела. Встречаются также оолитовые известняки - " икряной камень" (см. рис. 43). " Известковым туфом", или травертином, называют ноздреватые образования углекислого кальция, возникающие в местах выхода как холодных, так и горячих насыщенных известью минеральных источников (кальцит в этих случаях образуется при перекристаллизации выпавших коллоидов СаСO₃ или арагонита). Иногда в связи с отложением углекислой извести из горячих источников образуются замечательные по рисунку тонкополосчатые полупрозрачные плотные разности, известные под названием " мраморного оникса".

Цвет. Большей частью бесцветный или молочно-белый, но иногда окрашен примесями в различные (обычно светлые) оттенки серого, желтого, розового, красного, бурого и черного цветов. Блеск стеклянный. Nm= 1, 658 и 1, 486.

Твердость 3. Хрупок. Спайность совершенная по {1011}. Уд. вес 2, 6- 2, 8, для химически чистых кристаллов 2, 72 при 23°. Прочие свойства. При сжатии, сопровождающемся двойникованием, электризуется. Образцы некоторых месторождений обнаруживают явление люминесценции, причины которой точно не изучены.

Диагностические признаки. В крупнокристаллических разностях легко узнается по ромбоэдру спайности, сравнительно низкой твердости (легко царапается острием ножа или иглы) и бурному выделению СO₂ от капли НСl, положенной на минерал или на его порошок на предметном стекле.

П. п. тр. растрескивается с выделением СO₂, т. е. диссоциирует на СаО и СО₂. Образующаяся при этом СаО ярко светится и окрашивает пламя в оранжевый цвет. В разбавленной соляной кислоте легко растворяется даже на холоду с шипением (выделение СO₂).

Происхождение. Кальцит принадлежит к числу самых распространенных в земной коре минералов, слагая иногда целые массивы (известняковые горы). Этот минерал образуется при самых различных геологических процессах.

1. Широко распространены кристаллические образования кальцита гидротермального происхождения. В значительных количествах он образуется в контактово-метасоматических месторождениях путем переотложения или перекристаллизации известняков. В пегматитах он является одним из самых последних минералов, характеризующих гидротермальную стадию процесса. Характерно, что и в многочисленных рудоносных, главным образом, сульфидных жильных месторождениях кальцит, как правило, кристаллизуется одним из последних минералов. К этой же категории образований принадлежат выделения кристаллического кальцита в миндалинах и жеодах среди эффузивных изверженных пород и отложения арагонита и кальцита из некоторых минеральных источников в виде " известковистого туфа" (вследствие бурного выделения из них СO₂ под влиянием резкого понижения внешнего давления).

2. При процессах выветривания кальцит хотя и не встречается в больших скоплениях, однако в виде новообразований наблюдается довольно часто в трещинах и пустотах зон окисления рудных месторождений и горных пород. Источником для него в этих случаях служат разлагающиеся в коре выветривания эндогенные известьсодержащие минералы и углекислота воздуха. Нужно заметить, что вообще-то в процессе выветривания горных пород весьма значительные массы извести переходят в растворы в виде бикарбоната, который текучими водами может относиться очень далеко, вплоть до моря, если по пути следования не будут встречены условия, заставляющие его выпадать в виде кристаллического или коллоидного карбоната - СаСO₃. Сталактитовые образования в известняковых гротах являются результатом выпадения углекислой извести из насыщенных медленно просачивающихся к полым пространствам растворов. Эти растворы при нависании в виде капель с потолка путем испарения теряют воду, сильно пересыщаются и выделяют коллоидные или тонкодисперсные осадки в виде натечных масс, постепенно твердеющих и раскристаллизовывающихся при дальнейшей дегидратации.

3. Осадочным путем, особенно в морских бассейнах, образуются огромные массы СаСO₃, первоначально в виде известковистых илов, отмерших морских растений и беспозвоночных животных с известковым скелетом. Позднее все эти вещества превращаются в известняк. Оолитовые известняки, по всей вероятности, образуются путем коагуляции коллоидных растворов углекислой извести вокруг взвешенных в движущейся воде песчинок и газовых пузырьков. Современное образование оолитов в морских бассейнах приурочено к прибрежным мелководным зонам тропических и субтропических морей. Первоначально эти оолиты бывают сложены арагонитом, позднее превращающимся в кальцит. Каким бы путем ни образовался кальцит, в коре выветривания он является сравнительно слабоустоичивым минералом. Благодаря легкой растворимости в кислотах он в зоне элювия, особенно в зонах окисления рудных сульфидных месторождений, переходит в растворы. При реакциях обменного разложения часто наблюдается замещение кальцита другими минералами (гипсом, доломитом, смитсонитом, малахитом и др.): H₂SO₄ + CaCO₃ + Н₂O = CaSO₄•2Н₂O + СO₂, ZnSO₄+CaCO₃ + 2H₂O=ZnCO₃ + CaSO₄•2H₂O и т д. На поверхности известняков в зоне насыщенных известью грунтовых вод не только часто наблюдается отложение коагулятов гидроокислов железа, коллоидного кремнезема и др., но и сами известняки замещаются ими.

Практическое значение кальцита, особенно в виде горных пород, весьма разнообразно.

Исландский шпат благодаря своему высокому двупреломлению употребляется для изготовления различных оптических поляризационных приборов, главным образом николей для микроскопов, поляриметров, колориметров и др.; для этой цели пригодны бесцветные идеально прозрачные недвой-никованные кристаллы или их обломки, лишенные трещин, размерами неменьше 1, 5-2 см.

Асбестовидный атласный шпат и мрамор-оникс используются для ювелирных изделий и предметов искусства.

Известняки, в зависимости от их состава или физико-механических свойств, потребляются:

· а) химической промышленностью (чистые известняки) для получения необходимой в сельском хозяйстве извести, производства сахара, соды, едкого натра, хлорной извести и пр. с одновременным получением при обжиге жидкой или твердой углекислоты;

· б) металлургической промышленностью (бедные, фосфором и серой известняки) как флюс при плавке руд в доменных печах;

· в) для приготовления различных сортов цемента-гашеной извести, портланд-цемента, роман-цемента и др.;

· г) в полиграфической промышленности, в которой применяются так называемые литографские камни, т. е. особые плотные скрытозернистые известняки с раковистым изломом, способные раскалываться на тонкие плиты.

Мраморы в полированном виде используются как строительный материал для облицовки стен внутренних помещений в зданиях, как материал для скульптурных работ, а также в электротехнике (распределительные щиты и др.).

Мел употребляется как пишущий, красочный, полировальный материал, для производства цемента, в лакокрасочной, парфюмерной (зубной порошок), резиновой (наполнитель) и других отраслях промышленности.

68. Флюорит

Флюорит - CaF2. " Флюорум" - латинское название элемента F. Синоним: плавиковый шпат*. Этот минерал, как и другие богатые фтором минералы, является хорошим флюсом для руд, ускоряя их плавление.

*(Шпатами в минералогии называют кристаллические вещества, не имеющие металлического блеска, но обладающие совершенной спайностью по двум или более направлениям)

Химический состав. Са 51, 2%, F 48, 8%. Иногда содержит в виде изоморфной примеси Сl (главным образом желтые разности). В некоторых случаях обнаруживаются битуминозные вещества, издающие запах. Из других примесей укажем Fe2O3, редкие земли, изредка уран (до нескольких процентов), фтор и гелий.

Сингония кубическая; гексаоктаэдрический в. с. 3L44L636L29PC. Кристаллическая структура является типической для многих соединений типа АХ2. Она характеризуется двумя координационными числами: для Са-8 и для F-4 (рис. 134). Ионы Са2+ расположены так, как в гранецентрированном кубе (по углам и в центрах граней). Ионы F1- занимают центры всех малых кубов (рис. 135). Облик кристаллов. В пустотах встречается в виде хорошо образованных кубических (рис. 136), реже октаэдрических и додекаэдрических кристаллов. Кроме форм {100), {111} и {110), иногда присутствуют {210}, {421} и др. Кристаллы в редких случаях достигают 20-25 см в поперечнике. Грани куба обычно гладкие, а октаэдрические грани-матовые. Иногда грани куба исштрихованы параллельно четырем ребрам или образуют паркетообразный рисунок (см. рис. 17). Двойники часты по (111). Агрегаты. Чаще наблюдается в виде вкраплений и сплошных зернистых, реже землистых, масс (ратовкит).

Цвет. Флюорит редко бывает бесцветным и водяно-прозрачным. Большей частью окрашен в различные цвета: желтый, зеленый, голубой, фиолетовый, иногда фиолетово-черный. Любопытно, что окраска исчезает при нагревании, и вновь возвращается при облучении рентгеновскими лучами. В бесцветных кристаллах можно вызвать фиолетовую окраску также действием паров металлического кальция и электрическими разрядами. Это наводит на мысль, что в ряде случаев цвет обусловлен появлением в кристаллической структуре электрически нейтральных атомов Са и F. Б леск стеклянный. N = 1, 434.

Твердость 4. Хрупок. При продолжительном одностороннем давлении обнаруживает пластическую деформацию. Спайность совершенная по октаэдру, а не по ромбическому додекаэдру, как это можно было бы ожидать, исходя из представлений о том, что наименьшее сцепление должно иметь место для плоских сеток с наибольшими расстояниями друг от друга. Объясняется это тем, что среди плоских сеток (111) каждая сетка ионов кальция переслоена двумя параллельными сетками одинаково заряженных ионов фтора, чем и обусловливается наименьшее сцепление именно между ними. Уд. вес 3, 18 (у нечистых разностей колеблется в пределах 3, 0-3, 2). Прочие свойства. Часто проявляется флюоресценция (термин произошел именно от названия этого минерала). В катодных лучах флюорит светится обычно фиолетовым цветом со своеобразным синевато-зеленым оттенком. Свечение появляется также при нагревании (термолюминесценция).

Диагностические признаки. После некоторого навыка узнается довольно легко по формам кристаллов, октаэдрической спайности, слабому слегка тусклому стеклянному блеску и твердости.

П. п. тр. растрескивается, светится и с трудом оплавляется по краям (1270°). По выделении всего фтора образуется неплавкая известь (СаО). Весьма слабо растворим в воде. Вполне разлагается лишь в крепкой H2SO4 с выделением HF. HNO3 и НСl действуют гораздо слабее.

Происхождение. В главной своей массе образуется при гидротермальных процессах, часто являясь спутником рудных металлически минералов в жилах. Может встречаться в ассоциации с самыми разнообраз ными минералами гидротермального происхождения.

Он наблюдается также в некоторых породах осадочного происхождения, но не образует значительных скоплений с высоким содержа нием F. Как трудно растворимое в воде соединение, CaF2 из соленосны растворов выпадает одним из первых, иногда в аморфном виде. Поэтом не удивительно, что редко встречающиеся скопления флюорита приурочен: к ранним химическим осадкам, т. е. к отложениям гипса, ангидрит, кальцита, доломита. Изредка в виде новообразований он наблюдается зоне окисления рудных месторождений, например в виде кристалликов на натечном гётите.

Практическое значение. В значительной своей части (около 70%) флюорит используется в металлургии с целью получения более легкоплавких шлаков. В химической промышленности из флюорита получают ряд фтористых соединений, из которых плавиковая кислота (раствор HF в воде употребляется для гравирования на стекле, получения перекиси водорода из перекиси натрия и т. п., а искусственно получаемый криолит (Na3AlF6) - для получения электролизом металлического алюминия из глинозема и для других целей. Применяется также в керамике для получения эмалей и глазури. Прозрачные бесцветные разности кристаллов используются в оптике для изготовления линз, устраняющих сферическую и хроматическую аберрации в объективах микроскопов.