Большинство боратов имеет белую, сероватую или желтоватую окраску. Кристаллы часто прозрачны. Твёрдость большинства из них низкая – от 1 до 3–4.
Происхождение их связано с магнезиальными скарнами (людвигит), вулканической деятельностью и осадочными процессами. Основная масса боратов накапливается в бессточных озёрах и лагунах морских бассейнов в условиях жаркого климата.
В крупных скоплениях бораты служат сырьём для получения бора. Соли бора и борная кислота употребляются в стекольной промышленности, металлургии, медицине, пищевой промышленности и др.
Класс боратов представлен такими минералами как ашарит, колеманит, пандермит, улексит, людвигит и сассолин (табл. 19).
|
|
|
Таблица 19 |
|
|
Класс боратов |
|
|
|
|
|
|
|
|
Подкласс |
Название минерала |
Формула |
Синго- |
|
(разновидности) |
ния |
|
||
|
|
|
||
Островные |
Людвигит |
(Mg,Fe)2Fe[BO3] O2 |
Ромб. |
|
Сдвоенные |
Ашарит |
Mg(OH)[BO2] |
Ромб. |
|
и кольцевые |
Иньоит |
Ca2[B6O11] ·13H2O |
Мон. |
|
Цепочечные |
Колеманит |
Ca[B3O4](OH)3 · H2O |
Мон. |
|
|
Пандермит |
Ca2[B5O9](OH) · 3H2O |
Трикл. |
|
|
Гидроборацит |
MgCa[B6O11] ·6H2O |
Мон. |
|
|
Улексит |
NaCa[B5O9] · 8H2O |
Трикл. |
|
|
(боронатрокальцит) |
|
||
|
|
|
|
|
Слоистые |
Сассолин |
H3[BO3] |
Трикл. |
|
Вольфраматы служат источником вольфрама, молибдаты – молибдена, бораты – бора и находят свое дальнейшее применение в промышленном производстве.
2.6. ГАЛОГЕННЫЕ И ПРОЧИЕ СОЕДИНЕНИЯ
Вместе с галоидными соединениями, которые пользуются малой распространенностью и отличаются по своим свойствам от изученных ра-
37
нее минералов, рассматриваются очень редко встречающиеся минералы (карбиды, силициды) и органические соединения.
Галоиды. К типу галоидов относят соли галоидных кислот HF (фториды), НCl (хлориды), НBr (бромиды), HJ (иодиды), количество которых около 160 минеральных видов.
Основные катионы представлены щелочными и щелочноземельными элементами: К, Na, Ca, Mg, а также халькофильными элементами: Сu, Ag, Рb, Hg, Fe, Mn. Некоторые соли содержат воду. В кристаллохимическом отношении галогениды легких (литофильных) металлов имеют ионную связь и координационный тип структуры. Галогениды тяжелых халькофильных металлов, катионы которых обладают сильной поляризацией, характеризуются наличием ковалентных связей и цепочечных, слоистых и каркасных структур.
Галоиды, за редким исключением, формируют изометричные кристаллы кубической сингонии и кристаллически-зернистые агрегаты.
Галоиды легких металлов прозрачны, бесцветны (наблюдаемые окраски по природе аллохроматические за счет механических включений), блеск у них стеклянный, удельныйвес– низкий, растворимостьвводе– повышеная.
Хлориды легких металлов легко растворяются в воде, а фториды – очень слабо. Температура кипения и плавления у фторидов значительно выше, чем у хлоридов.
Хлориды Na, K и Mg накапливаются огромными массами в усыхающих соленосных бассейнах вместе с сульфатами. Это же относится к бромидам и иодидам.
Фториды в основном – это гипогенные минералы. Встречаются они в пегматитах магматических пород как акцессории и в гидротермальных месторождениях. К этим классам относят такие минералы как флюорит, галит, сильвин, карналлит (табл. 20–21).
Прочие соединения. Кроме охарактеризованных выше типов химических соединений в мире минералов встречаются вещества, образующиеся в особых, экзотических геологических условиях. Например, карбиды представлены четырьмя минералами, один из которых когенит Fe3C, силициды – двумя минералами (ферсилицид FeSi), фосфиды – четырьмя, например, штрейберзит Fe2 Ni P.
Таблица 20
Класс фторидов, подкласс координационных фторидов
Название группы |
Название минерала |
Формула |
Сингония |
|
(разновидности) |
||||
|
|
|
||
Группа флюорита |
Флюорит |
CaF2 |
Куб. |
|
|
38 |
|
|
Таблица 21
Класс хлоридов, подкласс координационных хлоридов
Название группы |
Название минерала |
Формула |
Сингония |
|
(разновидности) |
||||
|
|
|
||
Группа галита |
Галит |
NaCl |
Куб. |
|
Сильвин |
KCl |
Куб. |
||
|
||||
|
|
|
|
|
Группа карналлита |
Карналлит |
KMgCl3·6H2O |
Ромб. |
В природе известны твердые углеводороды, которые представлены тремя минералами (например, карпатит С24Н12) и органическими соединениями, их насчитывают около двадцати. К органическим соединениям относят соли органических кислот, а также смолы и битумы. По условиям образования все они встречаются в осадочных породах, в частности, в угольных месторождениях. Наиболее распространены ювеллит (уэвеллит), мелит, парафин и янтарь.
2.7. ОКСИДЫ И ГИДРОКСИДЫ
Оксиды являются соединениями металлов и металлоидов с кислородом и гидроксилом. Этот тип содержит почти 200 минеральных видов. Они очень широко распространены в земной коре (17 % от веса земной коры). Минералы типа оксидов имеют важное промышленное значение – это руды Fе, Тi, Sn, Сг, Ta, Nb, Th, U, а также драгоценные и полудрагоценные камни, пьезосырье.
Катионы, образующие оксиды, находятся в верхней и средней частях периодической таблицы Д. И. Менделеева (литофильные и атмофильные элементы). Связь между кислородом и катионами в оксидах больше чем на половину ионная и значительно меньше – ковалентная. Преобладают координационные решетки, но также имеются структуры слоистого, цепочечного, островного и каркасного типов.
Морфология кристаллов многих минералов класса хорошо выражена, например, брукит TiO2 (ромб.) формирует исключительно кристаллы. Оксиды встречаются также в виде зернистых, землистых и даже скрытокристаллических агрегатов, форма кристаллических индивидов которых устанавливается только под электронным микроскопом.
Благодаря прочному кристаллическому строению минералы имеют высокую химическую устойчивость, повышенную твердость (6–9), высо-
39
кие удельные веса, относительно высокий показатель преломления и высокую точку плавления. Оксиды Mg, Al и Si бесцветны или аллохроматически окрашены, темные цвета характерны для оксидов Fе, Мn и Сr. Они непрозрачны с полуметаллическим блеском, некоторые магнитны.
Тип оксидов и гидроксидов в первую очередь разделяется на классы оксидов и гидроксидов. Среди оксидов в свою очередь выделяют простые и сложные оксиды. В основе кристаллической структуры оксидов и гидроксидов лежит плотнейшая упаковка шаров O2– и (OH)1–. Оксиды в отличие от гидроксидов более твердые, обладают лучшей кристалличностью. Гидроксиды характеризуются совершенной спайностью за счет того, что их кристаллические решетки значительно слабее оксидов, а кристаллическая структура преимущественно слоистого типа.
Процессы образования оксидов и гидроксидов протекают, в основном, в коре выветривания и зоне окисления минеральных месторождений, а также в водных бассейнах. При метаморфизме гидроксиды переходят в безводные оксиды. Значительно меньшее количество оксидов являются типичными минералами магматических и пегматитовых процессов (кварц, корунд, сложные оксиды).
Среди минералов типа оксидов и гидроксидов рассмотрим класс оксидов в составе координационных, цепочечных, каркасных подклассов и класс гидроксидов, состоящий из цепочечных, слоистых и каркасных подклассов (табл. 22–29).
Таблица 22
Класс простых оксидов, подкласс координационных оксидов
Название группы |
|
Название минерала (разновидности) |
|
Формула |
|
Сингония |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Уранинит (урановая смолка – колло- |
|
|
|
|
||
Группа уранинита |
морфные натечные формы; урановая |
UO2 |
|
Куб. |
|||
|
чернь – матовые сажистые налеты) |
|
|
|
|
|
|
Группа куприта |
Куприт |
|
Cu2O |
|
Куб. |
||
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 23 |
Класс простых оксидов, подкласс цепочечных оксидов |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Название группы |
|
Название минерала (разновидности) |
Формула |
|
|
Сингония |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Рутил |
TiO2 |
|
Тетр. |
||
Группа рутила |
|
Анатаз |
TiO2 |
|
Тетр. |
||
|
Касситерит |
SnO2 |
|
Тетр. |
|||
|
|
|
|||||
|
|
Пиролюзит |
MnO2 |
|
Тетр. |
||
|
40 |
|
|
|
|
|
|
Класс простых оксиды, подкласс каркасных оксидов
Название |
Название минерала (разновидности) |
Формула |
|
группы |
|||
|
|
||
|
-кварц (горный хрусталь – прозрачный; |
|
|
|
аметист – фиолетовый; раухтопаз – дымча- |
SiO2 |
|
|
тый; морион – черный; халцедон – скрыто- |
|
|
Группа |
кристаллического волокнистого строения) |
|
|
β-кварц |
SiO2 |
||
кварца |
|
|
|
Тридимит |
SiO2 |
||
|
|||
|
Кристобалит |
SiO2 |
|
|
Опал |
SiO2·nH2O |
|
|
|
|
|
|
Корунд (рубин – красный; сапфир – синий; |
Al2O3 |
|
|
лейкосапфир - бесцветный) |
|
|
Группа |
Гематит (железный блеск – явно кристал- |
|
|
лическая разность с металлическим бле- |
|
||
корунда |
ском; железная слюдка – тонкочешуйча- |
Fe2O3 |
|
|
тый; красный железняк – плотные агрегаты |
||
|
красного цвета; марматит – псевдоморфозы |
|
|
|
гематита по магнетиту) |
|
Таблица 24
Сингония
Триг.
Гекс.
Ромб.
Тетр.
Аморфный
Триг.
Триг.
Таблица 25
Класс сложных оксидов, подкласс координационных оксидов
Название группы |
Название минерала (разновидности) |
Формула |
|
|
|
Группа хризоберилла |
Хризоберилл |
|
|
(александрит – изумрудно-зеленый, |
BeAl2O4 |
|
при искусственном освещении – |
|
|
фиолетово-красный) |
|
Группа шпинелидов |
Шпинель (хлорошпинель – травяно- |
|
|
зеленая, плеонаст – тёмнозеленая до |
MgAl2O4 |
|
чёрной с высоким содержанием Fe) |
|
|
Магнетит |
Fe``Fe```2O4 |
|
(титаномагнетит, содержит TiO2, |
|
|
или Fe3O4 |
|
|
хромомагнетит, содержит Cr2O3) |
|
|
Хромит |
FeCr2O4 |
Группа ильменита |
Ильменит |
FeTiO3 |
|
|
|
Сингония
Ромб.
Куб.
Куб.
Куб.
Триг.
41
Таблица 26
Класс сложных оксидов, подкласс цепочечных оксидов
Название группы |
Название минерала |
Формула |
Синго- |
|
(разновидности) |
ния |
|||
|
|
|||
Группа колумбита- |
Колумбит |
(Mn,Fe)Nb2O6 |
Ромб. |
|
танталита |
|
|
|
|
Танталит |
(Fe,Mn)Ta2O6 |
Ромб. |
||
|
||||
Группа самарскита |
Самарскит |
(Y,Fe,U)4 [(Ta,Nb)2O7]3 |
Ромб. |
Таблица 27
Класс сложных оксидов, подкласс каркасных оксидов
Название группы |
|
Название минерала |
|
|
Формула |
|
|
Син- |
||
|
(разновидности) |
|
|
|
|
гония |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Группа перовскита |
Перовскит |
|
CaTiO3 |
|
|
|
|
Куб. |
||
|
Лопарит |
|
(Na,Ce,Ca)(Nb,Ti)O3 |
|
|
Куб. |
||||
Группа пирохлора |
Пирохлор |
|
(Na,Ca)2(Nb,Ta,Ti)2O6(OH,F) |
|
|
Куб. |
||||
Группа эшинита |
Эшинит |
|
(Ce,Ca,Th)(Ti,Nb)2O6 |
|
|
Ромб. |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 28 |
||
Класс гидроксидов, подкласс цепочечных гидроксидов |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Название группы |
|
Название минерала |
|
Формула |
|
|
Син- |
|||
|
(разновидности) |
|
|
|
гония |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Группа диаспора |
|
Диаспор |
|
AlO(OH) |
|
|
|
|
Ромб. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Гетит |
|
FeO(OH) |
|
|
|
|
Ромб. |
|
Группа манганита |
|
Манганит |
|
MnO(OH) |
|
|
|
|
Мон. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Группа псиломелана |
|
Псиломелан |
|
mMnO·nMnO2·kH2O |
|
|
Ромб. |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 29 |
||
Класс гидроксидов, подкласс слоистых гидроксидов |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||||
Название группы |
|
Название минерала (разновидности) |
Формула |
|
Сингония |
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||
Группа гидраргиллита |
|
Гиббсит (гидраргиллит) |
Al(OH)3 |
|
Мон. |
|||||
Группа брусита |
|
Брусит |
|
|
Mg(OH)2 |
|
Триг. |
|||
|
|
Бемит |
|
|
AlO(OH) |
|
Ромб. |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
42 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.8.СЕРНИСТЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
ИИХ АНАЛОГИ (ХАЛЬКОГЕНИДЫ)
Кэтому типу соединений относят минеральные виды, представляющие собой соединения металлов и полуметаллов с S, As, Se и Te. Наиболее распространены сернистые соединения, которые являются важнейшими рудообразующими минералами многих месторождений цветных металлов. С химическойточкизрения минералытипахалькогенидовподразделяютна3 класса:
1.Класс собственно сульфидов и их аналогов. Это соли сероводородной кислоты H2S, например, ZnS – сфалерит, HgS – киноварь (табл. 30–34).
2.Класс персульфидов (дисульфидов). Это производные полисерни-
стых соединений. Можно сказать, что это соли полисернистой кислоты H2S2 с комплексным двухзарядным анионом (S2)2–, например, FeS2 – пирит, FeAsS – арсенопирит (табл. 35).
3.Класс сульфосолей. Это минералы, которые представляют собой
соли тиокислот, т. е. бескислородных кислот H3SbS3; H3AsS3 и других, в которых роль кислорода играет сера, например, минерал Ag3[AsS3] – пру-
стит (табл. 36–37).
Таблица 30
Класс собственно сульфидов и их аналогов, подкласс координационных сульфидов
Название группы |
Название минерала (разновидности) |
Формула |
Синго- |
|
|
|
ния |
Группа халькозина |
Халькозин |
Cu2S |
Ромб. |
|
и куб. |
||
|
|
|
|
Группа пирротина |
Пирротин |
Fe7S8 |
Гекс. |
|
и мон. |
||
|
|
|
|
|
Пентландит |
(Ni,Fe)9S8 |
Куб. |
|
Никелин |
NiAs |
Гекс. |
|
Миллерит |
NiS |
Триг. |
Группа сфалерита |
Сфалерит (марматит, содержит Fe – |
|
|
|
черный; клейофан – светлоокрашен- |
ZnS |
Куб. |
|
ный до бесцветного) |
|
|
|
Вюртцит |
ZnS |
Гекс. |
Группа галенита |
Галенит (свинчак – плотный, мелко- |
PbS |
Куб. |
|
зернистый агрегат) |
|
|
Группа борнита |
Борнит |
Cu5FeS4 |
Куб. |
|
Халькопирит |
CuFeS2 |
Тетр. |
|
Станнин |
Cu2FeSnS4 |
Тетр. |
|
Кубанит |
CuFe2S3 |
Ромб. |
Группа киновари |
Киноварь |
HgS |
Триг. |
|
43 |
|
|
Таблица 31
Класс собственно сульфидов и их аналогов, подкласс островных сульфидов
Название группы |
|
|
Название минерала (разновидности) |
|
|
|
Формула |
|
Сингония |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Группа реальгара |
|
|
Реальгар |
|
AsS |
|
Мон. |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 32 |
|
Класс собственно сульфидов и их аналогов, подкласс цепочечных сульфидов |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Название группы |
|
|
|
Название минерала (разновидности) |
|
Формула |
|
Сингония |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Группа антимонита |
|
|
Стибнит (антимонит) |
|
|
|
Sb2S3 |
|
Ромб. |
|||||
|
|
|
|
Висмутин |
|
|
|
Bi2S3 |
|
Ромб. |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 33 |
|
Класс собственно сульфидов и их аналогов, подкласс слоистых сульфидов |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Название группы |
|
|
|
Название минерала (разновидности) |
|
Формула |
|
Сингония |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Группа ковеллина |
|
|
|
Ковеллин |
|
|
|
CuS |
|
Гекс. |
||||
Группа аурипигмента |
|
Аурипигмент |
|
|
|
As2S3 |
|
Мон. |
||||||
Группа молибденита |
|
Молибденит |
|
|
|
MoS2 |
|
Гекс. |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 34 |
|
Класс собственно сульфидов и их аналогов, подкласс каркасных сульфидов |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Название группы |
|
|
Название минерала (разновидности) |
|
|
|
Формула |
|
|
Сингония |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Группа аргентита |
|
Аргентит |
|
Ag2S |
|
Куб. |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 35 |
|
Класс персульфидов, подкласс островных сульфидов |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Название группы |
|
|
Название минерала (разновидности) |
|
|
|
Формула |
|
|
Син- |
||||
|
|
|
|
|
|
|
гония |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Группа пирита |
|
|
Пирит |
|
|
Fe [S2] |
|
|
Куб. |
|||||
|
|
|
|
Марказит |
|
|
Fe [S2] |
|
|
Ромб. |
||||
|
|
|
|
Сперрилит |
|
|
Pt [As2] |
|
|
Куб. |
||||
|
|
|
|
44 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Окончание табл. 35
Название группы |
|
Название минерала (разновидности) |
|
Формула |
|
Син- |
|
|
|
|
гония |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кобальтин |
|
Co [AsS] |
|
Куб. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Арсенопирит |
|
Fe [AsS] |
|
Мон. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Группа скуттерудита |
|
Шмальтин |
|
(Co,Ni)4 [As4-n]3 |
Куб. |
||
|
|
Хлоантит (никель-скуттерудит) |
|
Ni4[As4-n]3 |
|
Куб. |
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 36 |
|
Класс сульфосолей, подкласс островных сульфосолей |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Название группы |
Название минерала (разновидности) |
|
|
Формула |
Сингония |
||
Группа блеклых |
Тетраэдрит |
|
Cu12[SbS3]4S |
Куб. |
|||
руд |
|
|
|
|
|
|
|
Теннантит |
|
Cu12[AsS3]4S |
Куб. |
||||
|
|
||||||
Группа прустита |
Прустит |
|
Ag3[AsS3] |
Триг. |
|||
|
Пираргирит |
|
Ag3[SbS3] |
Триг. |
|||
|
|
|
|
|
|
Таблица 37 |
|
Класс сульфосолей, подкласс цепочечных сульфосолей |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||
Название группы |
|
Название минерала (разновидности) |
|
Формула |
Сингония |
||
Группа буланжерита |
|
Буланжерит |
|
Pb5Sb4S11 |
Мон. |
||
|
|
Джемсонит |
|
Pb4FeSb6S14 |
Мон. |
||
В основе кристаллической структуры сульфидов и близких к ним соединений лежат кубические и гексагональные плотнейшие упаковки S, Sb, As, Se и Te, в пустотах между которыми находятся атомы металлов. Наиболее типичны металлы правой части таблицы Д. И. Менделеева: Fe, Cu, Pb, Zn, Co, Ni, Ag и др.
Связь металлов с анионами в сульфидах – преимущественно ковалентная и переходная от ковалентной к ионной и металлической. Изо- и гетеродесмический характер химической связи определяет разнообразие структурных мотивов в сульфидах: координационный, островной, цепочечный (ленточный), слоистый и каркасный.
Для большинства сульфидов характерно широкое развитие изо- и гетеровалентного изоморфизма, например, катионы Fe2+ и Mn2+ являются изовалентной примесью цинка в сфалерите ZnS.
45