Бирюза

Бирюза — CuAl6[PO4]4[OH]8 • 4Н2О. Синоним: каллаит (древнее название бирюзы). Разновидность, богатая железом, названа рашлеитом, а ферридоминантный аналог бирюзы называется халькосидеритом CuFe3+6[PO4]4[OH]8 •4Н2О.

Химический состав. CuO — 0,57 %, Аl2О3 — 36,84 %, Fe2O3 — 0,5—21 %, Р2О5 — 34,12 %, Н2О — 19, 47 %. Устанавливаются различные примеси.

Сингония триклинная. Обычно распространена в скрытокристаллических массах почковидной формы или в виде корок, прожилков и неправильной формы скоплений.

Цвет бирюзы небесно-голубой, яблочно-зеленый, зеленовато-серый. Блеск восковой.

Твердость 5—6. Довольно хрупка. Спайность средняя (по одной граним граням - совершенная, по другим – средняя). Излом слегка раковистый. Уд. вес 2,60—2,83.

Диагностические признаки. Характерны цвет и восковой блеск. Однако в ряде случаев для отличия от похожих иногда на нее хризоколлы и других минералов меди приходится прибегать к химическим реакциям.

Пламя окрашивает в бледно-зеленый цвет. В закрытой трубке выделяет много воды. С бурой и фосфорной солью дает реакцию на медь. В кислотах растворяется. Дает реакцию на фосфор.

Происхождение и месторождения. Образуется в условиях выветривания, при воздействии меденосных поверхностных растворов на горные породы, содержащие глинозем (в полевых шпатах и др.) и фосфор (в виде апатита и др.).

Лучшая бирюза в течение ряда столетий добывалась в Маданском месторождении (около г. Ниишапура в Иране), где она вместе с лимонитом образовалась в виде неправильной формы скоплений и тонких прожилков среди выветрелой изверженной породы — трахита. Как драгоценный камень бирюза отсюда шла в Европу через Турцию.Другие месторождения: Вади-Магара (на Синайском полуострове), Кара-Тюбе (к югу от Самарканда, Узбекистан) и др.

Практическое значение. Лучшие по окраске разности бирюзы (небесно-голубого цвета) употребляются на украшения. Худшие разности поддаются искусственной окраске.

Виванит

Виванит — Fe2+3[PO4]2 • 8H2O.

Химический состав. FeO — 43,0 %, Р2О5 — 28,3 %, Н2О — 28,7 %. Часто устанавливается окись железа, образующаяся за счет закиси при окислении.

Сингония моноклинная. Облик кристаллов обычно призматический шестоватый, игольчатый. Агрегаты. Часто наблюдается в радиально-лучистых, звездчатых, нередко почковидных, шаровидных агрегатах, а также в землистых массах («синяя железная земля»).

Цвет. В неизмененном виде — светлых оттенков и даже бесцветный, прозрачный; при частичном окислении на воздухе становится серовато-синим или серовато-зеленым, темно-синим до черно-синего. Черта неокисленного минерала бесцветная, а окисленных разностей — голубовато-белая, синяя или бурая. Блеск стеклянный, на плоскостях спайности перламутровый.

Твердость 1,5—2. Хрупок. Спайность весьма совершенная. Уд. вес 2,95.

Диагностические признаки. Частично окисленные разности вивианита легко узнаются по зеленовато-синей или синей окраске, цвету черты и низкой твердости. Весьма характерны также лучисто-игольчатые, шестоватые, звездчатые и землистые агрегаты, довольно часто наблюдаемые в полостях скоплений гидроокислов железа, ископаемых костей животных и раковин.

При нагревании краснеет и сплавляется в серый блестящий магнитный королек (в восстановительном пламени). С фосфорной солью дает стекло, характерное для железа. При накаливании в стеклянной трубке выделяет много воды, дающей нейтральную реакцию, вспучивается и принимает серый, местами красный цвет. В HCl и HNO3 легко растворяется.

Происхождение и месторождения. Вивианит образуется при экзогенных процессах, но в условиях восстановительной среды. Источником фосфора часто являются органические остатки. Обычно распространен в железорудных осадочных месторождениях, богатых фосфором, и в торфяниках (в виде землистой разности) в сопровождении сидерита и других минералов закиси железа. В зоне окисления подвергается изменению.

Месторождения, в которых встречается вивианит, весьма многочисленны. В России известностью пользуются кристаллические лучистые агрегаты в раковинах и пустотах в месторождениях бурых железняков на Таманском полуострове (Краснодарский край), аналогичные проявления широко развиты и в пределах Керченского полуострова (Крым). Землистый вивианит широко распространен также в болотных рудах железа, например, в Московской и Липецкой областях.

Практическое значение. В тех случаях, когда встречается в больших количествах, используется в качестве дешевой синей краски.

Торбернит

Торбернит — Cu[UO2]2[PO4]2 • 12Н2О. Назван в честь шведского химика Торберна Бергмана (1735-1784), впервые обнаружившего этот минерал.

Химический состав. Согласно имеющемуся анализу: CuO — 7,73 %, UO3 — 57,50 %, P2O5 — 14,50 %, Н2О — 20,30 %. Довольно точно совпадает с теоретическим составом. При 45 °С удаляются четыре частицы воды, образуется метаторбернит.

Сингония тетрагональная. Облик кристаллов. Кристаллы мелкие, хорошо образованы и обладают таблитчатым обликом. Встречается обычно в виде чешуйчатых скоплений и порошковатых налетов.

Цвет торбернита изумрудно-зеленый до желтовато-зеленого. Черта светлее цвета. Блеск стеклянный сильный, на плоскостях спайности перламутровый. В тонких листочках просвечивает.

Твердость 2-2,5. Спайность совершенная. Листочки гибки, но не упруги. Уд. вес 2,3-3,6. Сильно радиоактивный.

Диагностические признаки. Характерны совершенная спайность (как у слюд) и ярко-зеленый цвет. От других зеленых минералов торбернит можно отличить с помощью измерения оптических констант и химических реакций.

При нагревании сплавляется в черный шарик. С содой в восстановительном пламени получается королек меди. Растворяется в HNO3; при прибавлении аммиака раствор становится синим (медь), причем выпадает желтый осадок.

Происхождение и месторождения. Образуется в зонах окисления пегматитов и гидротермальных урансодержащих, а также осадочных и прочих месторождений. Торбернит принадлежит к числу сравнительно широко распространенных минералов.

Монациты

Монациты — (Се, La, Nd...)[PO4]. от греч. монайзен — быть уединенным. Встречаются обычно в виде единичных кристаллов.

Химический состав. Содержание окисей редких земель (главным образом Ce, La и Nd, в зависимости от доминирования одного из которых монацит получает суффикс в скобках после названия) достигает 50—68 %; в виде изоморфной примеси присутствует Y2O3 (до 5 %). Содержание P2O5 обычно колеблется в пределах 22—31,5 %. Довольно часто в виде изоморф¬ных примесей присутствует также ThO2 (до 5—10 %, в некоторых случа¬ях до 28 %), изредка ZrO2 (до 7 %) и наряду с ними SiO2 (до 6 %), а иногда CaO и наряду с ним SO3.

Таким образом, с кристаллохимической точки зрения мы здесь имеем замечательный пример гетеровалентного изоморфизма.

В очень незначительных количествах содержится также MgO, MnO, PbO, Fe2O3, Al2O3 и Н2О.

Сингония моноклинная. Облик кристаллов обычно таблитчатый, реже призматический, изометрический и пирамидальный. Из форм распространены: пинакоиды, призмы и др. Часто наблюдается штриховка. Встречается обычно в мелких кристаллах. Вес отдельных крупных экземпляров иногда все же достигал нескольких килограммов.

Цвет монацита желтовато-бурый, коричневый, красный, изредка зеленый. Блеск сильный стеклянный, жирный.

Твердость 5-5,5. Спайность иногда совершенная по 1. Уд. вес 4,9-5,5. Прочие свойства. Часто радиоактивный (присутствие ThO2).

Диагностические признаки. В пегматитах и гранитах обычно узнается по характерным таблитчатым формам непрозрачных кристаллов темно-желтой или красновато-бурой окраски.

Происхождение и месторождения. Обычно этот минерал встречается в пегматитах, иногда гранитах и гнейсах в парагенезисе с полевыми шпатами, цирконом (Zr[SiO4]), в некоторых случаях с магнетитом, ильменитом и другими минералами. Однако известны находки его в доломитовых прожилках гидротермального происхождения в ассоциации с магнетитом.

В России монацит известен из гранитных пегматитов Черная Салма (в Северной) и Импилахти (в Южной Карелии), а также из россыпей Мочалина Лога (Ю. Урал).

Из зарубежных месторождений монацита следует отметить пегматиты Мадагаскара (в Анкацобе и на горе Волхамбохитра), где встречаются его кристаллы очень крупных размеров, а также большие речные и морские россыпи в Бразилии (Минас-Жерайс, Байя), и в Траванкоре (Индия), где производится его специальная добыча.

Практическое значение. Как источник редких земель и тория монацит представляет промышленный интерес. Добывается почти исключительно из россыпей путем промывки, при которой благодаря большому удельному весу накопляется в тяжелой фракции.

Применение редких земель, преимущественно церия, весьма разнообразно. В настоящее время они главным образом используются при производстве пирофорных сплавов и цериевых углей для дуговых ламп в прожекторах. Применяются они также при изготовлении особых сортов стекол, пропускающих световые лучи, но отражающих ультрафиолетовые и большую часть тепловых лучей, затем в производстве прочных легких сплавов (например церия с магнием, алюминием и др.), в качестве катализаторов в различных отраслях химической промышленности, а также в качестве красителей и для многих других целей.

Апатит

Апатит. От греч. апатао — обманываю. В прежнее время его часто ошибочно принимали за другие минералы призматического или шестоватого облика (берилл, диопсид, турмалин и др.). Группа апатита представлена соединениями типа A2[XO4]3Z, в которых роль катионов играют Ca2+, Pb2+ и в ряде изоморфных примесей иногда, Y3+, Mn2+ и Sr2+, а в качестве добавочных анионов участвуют F1-, Cl1-, [ОН]1-, O2- и [CO3]2-.

Замечательной особенностью этой группы является также то, что комплексный анион [РО4]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 валентностей в катионах).

Фтор- и Хлорапатит — Ca5[PO4]3F и Са5[РО4]3Сl.

Химический состав. Для фторапатита: CaO — 55,5 %, P2OS — 42,3 %, F — 3,8 %. Для хлорапатита: CaO — 53,8 %, Р2О5 — 41 %, Cl — 6,8 %. Более распространен фторапатит. Часто наряду с F присутствуют, обычно в незначительных количествах, Cl, ОН и СО3 (карбонат-апатит). Изоморфными примесями к CaO иногда являются Na2O, редкие земли, главным образом Се2О3 (до 5 %), MgO (до нескольких процентов); в незначительных количествах присутствуют Fe2O3, Аl2О3 и др.

Сингония гексагональная. Кристаллическая структура. Элементарная ячейка в проекции имеет вид ромба, по вершинам которого располагаются ионы фтора. 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. Агрегаты. Широко распространен также в виде зернистых, плотных, тонкокри-сталлических, 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 древесины, нередко с сохранением всех деталей строения, устанавливаемых под микроскопом.

Цвет. Бесцветный (прозрачный), белый, чаще бледно-зеленый до изумрудно-зеленого, голубой, желтый, бурый, фиолетовый, розовый до сургучно-красного. Блеск стеклянный, а на поверхностях излома жирный.

Твердость 5. Хрупок. Излом неровный, иногда раковистый. Спайность 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.

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 и месторождения. Как один из позднейших магматических минералов в виде микроскопических зерен присутствует во многих изверженных породах среди щелочных пород (нефелиновых сиенитов). Иногда в них апатит встречается в форме сплошных зернистых масс в ассоциации с силикатами (нефелином, титанитом, эгирином, иногда цирконом и др.). Таково, например, уникальное по запасам Хибиногорское месторождение на Кольском полуострове.

Апатит присутствует в карбонатитах Ковдорского массива, ассоциируясь с форстеритом, диопсидом, магнетитом и флогопитом.

В довольно крупных шестоватых или призматических кристаллах устанавливается во многих пегматитах кислых и щелочных изверженных пород. Иногда он встречается в контактово-метасоматических образованиях в парагенезисе с различными минералами. Замечательными кристаллами апатита славится Слюдянское месторождение (у оз. Байкал), где он в ассоциации с флогопитом и диопсидом находится в кальцифирах.

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.

Также фосфориты образуются за счет экскрементов морских птиц и летучих мышей (гуано), населяющих пустынные места морских берегов и пещеры, сложенные известняками или другими кальцийсодержащими горными породами.

На юге Русской равнины существует фосфоритоносный горизонт, выходы которого в верхнемеловых отложениях с перерывами прослеживаются на огромной площади от Подолии (Западная Украина) до берегов Волги (Саратовская область); на севере эта граница проходит через Курскую область, на юге — через южную окраину Донецкого бассейна. Фосфорит сильно песчанистый, залегает в виде желваков или слоев небольшой мощности. Другое очень крупное месторождение сплошных слоистых масс высококачественного фосфорита находится в горах хребта Кара-Тау (Южно-Казахстанская область). Фосфоритовые сплошные массы различных темных оттенков местами имеют оолитовое строение.

Из наиболее крупных иностранных месторождений следует указать пластовые залежи фосфорита пермского возраста западных штатов США (Айдахо, Вайоминг, Юта, Монтана) и месторождения среди палеогеновых отложений вдоль побережья Алжира, Туниса и Марокко.

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 изготовляется так называемый «костяной фарфор».