Касситерит

Касситерит — SnO2. От греч. касситерос — олово. Синоним: оловянный камень. Касситерит фактически является единственным промышленно важным минералом олова.

Химический состав. 78,8 % Sn (по химической формуле). Почти постоянно присутствуют примеси. Во многих случаях, особенно в касситеритах из пегматитовых месторождений, обнаруживаются Fe2O3, Ta2O5, Nb2O5, TiO2, MnO, FeO, изредка ZrO2 и WO3. Все эти разновалентные металлы, подобно тому как это встречается в некоторых разностях рутила, по всей вероятности, присутствуют в виде изоморфных примесей или продуктов распада твердых растворов.

Сингония тетрагональная. Кристаллическая структура идентична структуре рутила. Облик кристаллов. В виде хорошо образованных и сравнительно часто наблюдаемых кри­сталлов касситерит встречается в пустотах. Кристаллы обычно мелкие, но из­редка достигают крупных размеров — до 10 см (несколько килограммов весом). Чаще всего они имеют дипирамидальный, пирамидально-призматический или столбчатый облик, иногда игольчатый. В пегматитах обычно встречаются кристаллы дипирамидального облика и нередко в виде двойников. Вкрапленные зерна в грейзенах и гранитах часто обладают неправильными очертаниями. Неправильные формы свойственны также зернам касситерита, образовавшимся метасоматическим путем при эндогенном окислении станнина и других сернистых соединений олова. Двойники кристаллов очень часты и, подобно двойникам рутила, имеют коленчатый вид.

Агрегаты. Сплошные зернистые массы встречаются редко. Обычно наблюдается в виде вкраплений кристалликов или неправильной формы зерен. В пустотах высокотемпературных гидротермальных жил он иногда обнаруживается в виде друз хорошо образованных кристаллов. Так называемый «деревянистый касситерит» встречается в виде желваков и концентрически-зональных почковидных и гроздевидных форм; иногда обладает тонким параллельно-волокнистым строением. Под микроскопом в этих случаях нередко можно наблюдать, что отдельные зоны сложены то скрытокристаллическими микроагрегатами, то явнозернистыми, столбчатыми, радиально ориентировочными индивидами.

Цвет. Примесями Fe, Mb, Та и Mn касситерит обычно окрашен в темно-бурые оттенки до смоляно-черного цвета, причем в тонких шлифах часто наблюдается кристаллически-зональное и секториальное строение отдельных кристаллов и зерен, обусловленное чередованием зон с различной степенью интенсивности окраски. Совершенно бесцветные разности очень редки. На крупных кристаллах зональность от черного и бурого до почти бесцветного может наблюдаться невооруженным взглядом. Черта у темных разностей обычно слабоокрашенная в буроватые оттенки. Блеск алмазный, в изломе — смоляной, слегка жирный. Грани кристаллов иногда матовые. Непрозрачные черные разности обладают даже полуметаллическим блеском. Одноосный. Иногда встречающиеся оптически двуосные разности, возможно, обладают кристаллической структурой, близкой к ромбической, но скорее всего аномальная двуосность вызвана внутренними напряжениями, возникшими в связи с резкой зональностью.

Твердость 6-7, наиболее мягкие — темноокрашенные разности. Хрупок. Спайность несовершенная, иногда ясная. Излом часто раковистый. Уд. вес 6,8-7,0. Прочие свойства. Немагнитен. Черные разности, обогащенные железом, все же обладают электромагнитными свойствами.

Диагностические признаки. По форме кристаллов, двойникам и цвету похож на рутил, а светлоокрашенные разности — также на циркон. Существенно отличается от них по удельному весу, твердости (у циркона 7-8) и характерному слегка жирному или смоляному блеску в изломе и сильному алмазному на гранях.

При прокаливании в паяльной трубке не плавится, но с тремя объемами соды на угле, при быстром дутье, в резко восстановительном пламени получаются мелкие ковкие корольки олова и белый налет SnO2. Кислоты не действуют. Если положить на касситерит каплю HCl и прикоснуться к нему кусочком цинка (или лучше специально изготовленной цинковой иглой), то через некоторое время под восстанавливающим влиянием бурно выделяющегося водорода на нем образуется металлический налет олова, блестящий после протирки на сукне (очень характерная для касситерита, почти всегда удающаяся реакция «оловянного зеркала»).

Происхождение и месторождения. Месторождения касситерита генетически связаны с кислыми изверженными породами, преимущественно гранитами.

В самих гранитах касситерит устанавливается очень редко, и то главным образом в грейзенизированных участках, т. е. превращенных под влиянием пневматолитовых агентов (F, Cl, В и др.) в слюдисто-полевошпато-кварцевую породу с топазом, флюоритом, цинвальдитом (литиевой слюдой), турмалином и другими минералами. Полагают, что при высоких температурах олово переносится в виде летучих соединений SnF4 и SnCl4, которые впоследствии гидролизуются с выпадением SnO2. Установлено также, что щелочные растворы, содержащие сероводород, в восстановительной среде весьма активны в отношении переноса олова.

Очень неравномерно распространенные скопления касситерит образует в пегматитовых жилах, связанных с оловоносными интрузиями. Касситерит, в отличие от гидротермальных месторождений, часто содержит Nb, Та, Fe и другие металлы. В парагенезисе с ним присутствуют: кварц, слюды, альбит, турмалин, иногда колумбит, берилл, сподумен и т. д. Касситерит встречается также в некоторых контактово-метасоматических месторождениях в тесной ассоциации с различными сульфидами, что указывает на отложение его в гидротермальную стадию процесса.

Жильные гидротермальные месторождения касситерита являются гораздо более важными в промышленном отношении. Из них главное значение имеют типы жил: 1) кварцево-касситеритовые; 2) сульфидно-касситеритовые. В первом типе, кроме преобладающего кварца и касситерита, обычно присутствуют: турмалин, белая слюда, полевые шпаты, вольфрамит, в небольших количествах арсенопирит, пирит, иногда флюорит, топаз, берилл и другие минералы. Касситерит встречается главным образом вкрапленным в кварцевую массу и в пустотах в виде кристаллов, иногда достигающих крупных размеров. Во втором типе месторождений, имеющих важное значение в ряде районов России, касситерит ассоциирует преимущественно с сульфидами: в одних случаях главным образом с пирротином и отчасти со сфалеритом, халькопиритом, станнином; в других — преимущественно со сфалеритом и галенитом и, наконец, в третьих — с малораспространенными различными сульфидами, среди которых видную роль играет висмутин (боливийский тип). Из нерудных минералов, кроме кварца, в существенных количествах встречаются черные турмалины, очень часто железистые хлориты и карбонаты.

В зонах окисления оловорудных месторождений касситерит исключительно устойчив. Этим объясняется его нахождение в россыпях.

Касситерит экзогенного происхождения, образующийся при разрушении сульфидов олова, в виде пористых и землистых масс встречается в зонах окисления.

На территории России месторождения касситерита распространены главным образом в Восточной и особенно в Северо-Восточной Сибири.

Укажем на некоторые, наиболее типичные примеры месторождений различных формаций.

1. Представителем оловоносных пегматитов является Завитинское месторождение (к юго-востоку от оз. Байкал, в районе слияния pp. Ингоды и Онона), где они залегают в краевых частях гранитного массива. Пегматитовые жилы здесь местами сильно изменены пневматолитовыми процессами, обусловившими оруденение. Измененные (грейзенизированные) участки их содержат розовый турмалин, лепидолит, гранат, касси­терит и зеленый турмалин.

2. К числу контактово-метасоматических месторождений из находящихся в России относятся мелкие месторождения в Питкяранте (Южная Карелия), где касситерит наблюдался с сульфидами меди и железа в кварц-карбонат-диопсид-гранатовых скарнах. К этому типу относятся месторож­дения Такфонское и Майхура в Зеравшанском хребте (Средняя Азия, Таджикистан), где среди скарновых образований с пирротином, арсенопиритом и халькопиритом встречаются касситерит, станнин и висмутин.

3. Примером кварцево-касситеритовой формации является Ононское месторождение (ст. Онон, Забайкалье), где имеется ряд ветвящихся кварцевых жил, пересекающих осадочные породы. Руды представлены здесь кварцевыми массами, в которых касситерит ассоциирует с белой слюдой, топазом, флюоритом, арсенопиритом, пиритом и другими минералами. К этому же типу относятся многочисленные месторождения Кавалеровского рудного района в Приморье, месторождения Иультин на Чукотке и Бутугычаг в верховьях Колымы.

4. К касситерито-сульфидным месторождениям относятся Хапчерангинское (Восточное Забайкалье) и Восток-2 (Приморье). Касситерит ассоциирует в них с различными сульфидами: арсенопиритом, пирротином, сфалеритом, вюртцитом, галенитом, халькопиритом, а также железистыми хлоритами, карбонатами и кварцем.

5. Гидротермальные месторождения с колломорфным касситеритом, образовавшиеся в близповерхностных условиях, представлены Джалиндинским и другими месторождениями в Восточной Сибири. Касситерит обычно ассоциирует с кварцем, нередко гематитом, иногда флюоритом, топазом и др.

Из месторождений зарубежных стран большой известностью пользуется Малайская оловоносная провинция (Бирма, Западный Таиланд, весь Малайский полуостров и южные острова — Бангка, Биллитон и др.), где широко распространены крупные касситеритсодержащие россыпи, образующиеся при разрушении коренных (главным образом пегматитовых и кварцево-касситеритовых) жил. В пегматитах Туркестанского хребта (Таджикистан) находится с кварцем, альбитом и лепидолитом. Великолепные кристаллы и двойники наблюдаются в пустотах кварцевых жил в топаз-цинвальдитовых грейзенах (цвиттерах) в Хорни Славков в Рудных горах (Чехия). В Боливии распространены кварцевые жилы с касситеритом, вольфрамовыми минералами, различными сульфидами, флюоритом и турмалином, а также сульфидно-касситеритовые месторождения.

Практическое значение. Касситеритовые руды представляют собой единственный вид сырья, из которого в промышленных масштабах добывается олово. Последнее имеет следующие применения: 1) для производства белой жести; 2) для легкоплавких, трудноокисляемых сплавов с медью (бронзы), цинком, медью и свинцом (латуни), припоя (со свинцом) и др. 3) для лужения медной посуды; 4) для изготовления оловянной фольги (станиоля); 5) в керамике (для красок, эмали) и для других целей.

Кварц и Хальцедон

Кварц и Хальцедон — SiО2. Эту устойчивую при низких температурах модификацию обычно называют просто кварцем; происхождение названия остается неизвестным. Кварц является одним из наиболее распространенных в земной коре и лучше всего изученных минералов.

Химический состав. Теоретическому составу, очевидно, отвечают бесцветные прозрачные разновидности. Из числа изоморфных примесей следует назвать Al3+, Fe3+, Ti4+. Разности, окрашенные в молочно-белый или другой цвет, в виде механических примесей в разных количествах могут содержать газообразные, жидкие и твердые вещества: СО2, Н2О, углеводороды, NaCl, CaCО3, в ряде случаев включения мельчайших кристалликов рутила, актинолита и других минералов, видимых на глаз.

Сингония. Более высокотемпературная модификация β-кварца кристаллизуется в гексагональной сингонии. Более устойчивая при температурах ниже 573 °С (при атмосферном давлении) модификация α-кварца кристаллизуется в тригональной сингонии. Кристаллические структуры довольно просты по структурной схеме. В каждом тетраэдре SiО4 два кислородных иона располагаются несколько выше, а другие два — несколько ниже, чем ион кремния. Группы тетраэдров лежат в трех слоях на различных высотах. Тетраэдры образуют спирали, каждая из которых закручивается в одну и ту же сторону.

Низкотемпературная модификация α-кварца по своей кристаллической структуре лишь несколько отличается от β-кварца. При полиморфном превращении высокотемпературной модификации в низкотемпературную происходят небольшие смещения центров кремнекислородных тетраэдров, в результате чего имеет место уплотнение решетки и понижение ее симметрии: шестерные оси превращаются в тройные. При этом тип связи между тетраэдрическими группами не меняется. В процессе превращения не происходит изменений в направлениях заворота спиралей (в правую или левую сторону).

Облик кристаллов. Кристаллы β-кварца, вернее, параморфозы α-кварца по нему, встречающиеся в богатых кремнеземом эффузивных породах (риолитах, кварцевых порфирах и др.) как ранние выделения из жидкой магмы, имеют облик гексагональной дипирамиды, причем грани призмы сильно укорочены или отсутствуют вовсе. Они обычно очень мелки, но в некоторых породах достигают 1-2 см в поперечнике. Низкотемпературный а-кварц в хорошо образованных кристаллах встречается только в пустотах или рыхлых средах. Известны отдельные кристаллы очень крупных размеров, до 1 и даже 40 т весом.

Кроме явнокристаллических модификаций α- и β-кварца известны скрытокристаллические плотные разности, обладающие волокнистым строением: Хальцедон (волокна вытянуты вдоль одной из осей).

Двойники наблюдаются весьма часто и по разным законам.

Агрегаты. В пустотах широко распростра­нены друзы кристаллов кварца, иногда в срастании с кристаллами других минералов. Сплошные же массы кварца представляют зернистые агрегаты. Строение плотных агрегатов легко устанавливается в тонких шлифах под микроскопом при скрещенных николях. Халцедон, обладающий скрытоволокнистым строением, часто наблюдается в виде корок, почковидных форм или сферолитов, но чаще в виде желваков, носящих название кремней. Агаты (кремнистые жеоды) имеют концентрически-зональное строение, обусловленное перемежаемостью различно окрашенных слоев халцедона, иногда кварца. Центральные части жеод нередко сложены кристаллически-зернистым кварцем, иногда в виде щеток кристаллов.

Цвет кварца может быть самый различный, но обычно распространены бесцветные, молочно-белые и серые окраски. Прозрачные или полупрозрачные красиво окрашенные разности носят особые названия: 1)горный хрусталь — бесцветные водяно-прозрачные кристаллы; 2)аметист — фиолетовые разности; 3)раухтопаз — дымчатые прозрачные разности, окрашенные в сероватые или буроватые тона; 4)морион — кристаллы кварца, окрашенные в черный цвет; 5)цитрин — золотисто-желтые или лимонно-желтые кристаллы. Розовый кварц, не имеющий специального названия, окрашен, по всей вероятности, примесью Ti.

Кроме перечисленных прозрачных разностей кварца, наблюдаются явно аллохроматически окрашенные кристаллы кварца благодаря включениям посторонних минералов, также имеющие свои названия: празем — зеленоватый кварц с включениями иголочек зеленого актинолита: авантюрин — желтоватый или буровато-красный кварц с мерцающим отливом, обусловленным мельчайшими включениями слюды, железной слюдки Fe2О3 и др.

Широко распространенный в гидротермальных месторождениях молочно-белый цвет кварцевых масс в одних случаях обязан содержанию в них большого количества микроскопических жидкостей и газов. Почти всегда в жидких включениях наблюдается подвижной пузырек газа, по которому легко узнается жидкость, а иногда даже кристаллики NaCl. При нагревании при определенной температуре эти кристаллики растворяются, затем исчезают пузырьки газа и образуется однородная жидкая фаза. При охлаждении она вновь становится неоднородной. Таким путем можно примерно установить, при какой температуре мог произойти захват этих жидких фаз в процессе кристаллизации кварца. В других случаях молочно-белый цвет кристаллов кварца обусловлен сильной трещиноватостью, возникшей при динамических воздействиях (подобно тому, как совершенно прозрачный лед при ударе молотком в поврежденном ме­сте становится молочно-белым).

Халцедон чаще, чем кристаллический кварц, бывает окрашен в самые различные цвета и оттенки: молочно-серый, синевато-черный (сапфирин), желтый, красный, оранжевый (сердолик), коричневый, бурый (сардер), зеленый (плазма), яблочно-зеленый от соединений никеля (хризопраз), зеленый с красными пятнышками (гелиотроп) и др. Агаты или ониксы сложены часто тончайшими различно окрашенными концентрически-зональными или плоскопараллельными слоями халцедона, могут иметь самые различные сочетания оттенков: черного с белым (арабский оникс), бурого с белым (сардоникс), красного с белым (карнеолоникс) и др.

Блеск кварца стеклянный, на изломе — слегка жирный, халцедона — восковой до матового. Твердость 7. Спайность у большинства индивидов кварца отсутствует или весьма несовершенная по ромбоэдру. У кристаллов с высокой степенью совершенства кристаллического строения (так называемых моноблоков) спайность по ромбоэдру средняя до ясной. Излом раковистый. Уд. вес 2,5-2,8, для чистых разностей 2,65; β-кварц, обладающий менее плотной упаковкой, имеет несколько меньший удельный вес. Прочие свойства. Кварц способен пропускать ультрафиолетовые лучи. Обладает свойством пьезоэлектризации: под влиянием механических напряжений в нем возникают электрические заряды. Электрическими осями являются двойные, причем тот конец каждой двойной оси, который упирается в ребро, срезанное гранями трапецоэдра, электризуется отрицательно, а противоположный конец — положительно. Температура плавления кварца 1713 °С. При застывании расплава легко образуется кварцевое стекло (аморфный кварц), обладающее рядом особых свойств (кислотоупорностью, низким коэффициентом расширения, способностью пропускать ультрафиолетовые лучи и др.).

Диагностические признаки. Кристаллы кварца легко узнаются по характерным для них формам и штриховке, поперечной к удлинению. Кварц в плотных агрегатах устанавливается по высокой твердости, раковистому излому и отсутствию спайности.

Халцедон от похожих на него минералов (опала, смитсонита — Zn[CО3], скрытокристаллического флюорита и др.) отличается главным образом по твердости. Легко отличим также по оптическим свойствам.

П. п. тр. не плавится. С кислотами не реагирует, за исключением HF, с которой легко образует летучее соединение — SiF4. Поддается влиянию щелочей. На халцедон сильно действует КОН.

Происхождение и месторождения. Кварц, будучи широко распространен в природе, входит в состав самых различных по генезису горных пород и рудных месторождений.

1. Во многих интрузивных и эффузивных кислых изверженных породах он, так же как и полевые шпаты и слюды, является существенной составной частью (в гранитах, гнейсах, кварцевых породах и др.). Порфировые кристаллы кварца в кислых эффузивных породах обладают кристаллически-зональным строением, часто содержат включения вулканического стекла.

2. В крупных кристаллах (раухтопаз, морион, аметист и др.) он встречается в пустотах среди пегматитов также в ассоциации с полевыми шпатами, мусковитом, иногда топазом, бериллом, турмалином и другими минералами. Часто наблюдаются закономерные срастания его с крупными индивидами калиевых полевых шпатов — ортоклаза или микроклина, напоминающие в приполированных штуфах еврейские письмена. Характерно, что все эти включения кварца в каждом данном кристалле полевого шпата оптически ориентированы одинаково.

3. Как постоянный жильный минерал, и притом в значительных массах, кварц распространен в чрезвычайно многочисленных на земном шаре гидротермальных месторождениях в ассоциации с самыми различными минералами: касситеритом, вольфрамитом, золотом, молибденитом, пи­ритом, халькопиритом, турмалином, кальцитом, хлоритами и др. Почти всегда кварц содержит микроскопические включения газов, жидкостей и твердых минеральных веществ.

Агаты и ониксы в виде миндалин (секреций) самых различных форм и размеров широко распространены во многих эффузивных горных породах — мелафирах, базальтах, андезитах и др. (измененных пузыристых лавах). Образование их связано с проникновением концентрированных водных растворов кремнезема в заключительный этап гидротермальной деятельности среди этих пород.

4. При экзогенных процессах кварц и халцедон в виде тонкозернистых агрегатов образуются при просачивании и кристаллизации из холодноводных растворов кремнезема. При этом известны случаи образования в пустотах кристаллов кварца, например в трещинах среди окремненных приповерхностных процессах тех или иных пород (известняков, серпентинитов и др.).

Зато гораздо шире в этих условиях образуется халцедон. Наблюдались случаи его отложения после опала в пустотах между колломорфными выделениями последнего. Наиболее широко халцедон распространен в виде кремней в известняках, а также желваков в коре выветривания, напоминающих по внешнему виду миндалины и жеоды однородного халцедона гидротермального происхождения в изверженных эффузивных породах.

5. При метаморфических процессах кварц в значительных массах образуется при обезвоживании опалсодержащих осадочных пород с образованием так называемых яшм и слоистых роговиков (чрезвычайно тонкозернистых кварцевых и кварцево-халцедоновых пород).

Однако наибольший интерес как с минералогической, так и с практической точки зрения представляют жилы «альпийского» типа», образующиеся в линзовидных трещинах, возникающих при метаморфизме и рассланцевании горных пород. В больших пустотах и трещинах («хрустальных погребах»), лишь частично выполненных минеральным веществом, стенки бывают усеяны наросшими прекрасно образованными, нередко крупными кристаллами кварца в сопровождении хлоритов, полевого шпата, рутила, брукита, кальцита и др. Эти жилы и сами кристаллы обладают многими характерными особенностями. Кристаллы гор­ного хрусталя имеют самую различную ориентировку по отношению к стенкам пустот. Установлено, что эта ориентировка находится в зависимости от ориентировки породообразующих зерен кварца, обнаженных в стенках боковой породы и явившихся затравками для крупных кристаллов, выросших в пустоте. Кристаллы горного хрусталя с ненарушенным деформациями монокристаллическим строением (моноблоки) обладают наилучшими пьезоэлектрическими свойствами.

При процессах выветривания кварц является химически стойким минералом и потому накапливается в виде обломочных зерен в россыпях и осадочных породах (песчаниках, кварцитах).

Псевдоморфозы кварца были установлены по самым различным минералам: кальциту, бариту, гипсу, полевым шпатам, оливину и т. д., а также по животным и растительным остаткам.

Месторождения чрезвычайно многочисленны; укажем в качестве примеров лишь некоторые.

Из месторождений в России, представляющих большой минералогический интерес, следует отметить издавна известные Мурзинские, Липовские, Шайтанские и другие пегматитовые копи (к северо-востоку от Екатеринбурга), содержащие друзы великолепных кристаллов горного хрусталя, дымчатого кварца и аметиста в ассоциации с полевыми шпатами, турмалином, лепидолитом и др. Гидротермальные жилы с горным хру­сталем высокого качества имеются на месторождении Астафьевское (Ю. Урал). «Альпийские жилы» с кварцевым пьезосырьем известны на Приполярном Урале (Додо, Неройка, Пеленгичей). Пегматитовые жилы с морионом и аметистом распространены в хребте Адун-Чилон (Забайкалье) и в других местах. Месторождения кварцевых жил с горным хрусталем известны также на Алдане (Перекатное). Хороший аметист находится в долине р. Кедон (Магаданская область) и в проявлении Обман (Алдан), цитрин — в Ольховичном месторождении (Приполярный Урал).

Сургучно-красные слоистые яшмы как поделочные камни распространены в Примагнитогорском районе (Урал). Широкой известностью пользуются равномерно окрашенная в зеленовато-серый цвет калганская яшма и разнообразные по рисункам яшмы Орского района (Ю. Урал).

Хорошие агаты встречаются на Тимане (Чаицын мыс), на Охотском побережье (Ольское плато), на Камчатке (мыс Теви) и на Чукотке (бассейны рек Рывеем и Каненмывеем). Месторождения цветных халцедонов (сердолик, сардер) и агатов известны в виде богатых аллювиальных россыпей в Приамурье (Норское и Бурундинское).

Месторождения так называемого технического агата встречаются в Закавказье в Ахалцихском и других районах. В Армении известно Иджеванское месторождение поделочного агата. Генетически они связаны с покровами эффузивных пород.

Из иностранных месторождений благородных разновидностей кварца следует упомянуть о месторождениях Бразилии в Минас-Жерайс и Уругвая (главным образом аметист), Мадагаскара (горный хрусталь), Швейцарских Альп и т. д. Все эти месторождения большей частью представлены пегматитовыми или кварцевыми жилами альпийского типа. Лучшие агаты известны в месторождениях Индии, Бразилии, Уругвая, Германии (Оберштайн, Рейнланд и др.).

Практическое значение. Применение кварца и халцедона разнообразно.

1. Прозрачные красиво окрашенные разности этих минералов применяются в качестве поделочных камней для украшений.

2. Бесцветные горные хрустали употребляются для изготовления оптических приборов.

3. В точной механике некоторые разности этих минералов (особенно технический агат) широко используются для изготовления подпятников в механизмах, опорных призм, часовых камней и т. д.

4. В радиотехнике для изготовления пьезокварцевых пластинок как элементов стабилизаторов частот радиоволн, резонаторов и т. д. употребляются совершенно однородные недвойникованные кристаллы, обладающие ярко выраженными пьезоэлектрическими свойствами (моноблоки горного хрусталя); для этих целей пригодны кристаллы размерами не менее 3,5 см между противоположными гранями призмы. В настоящее время кристаллы пьезокварца в больших объемах выращиваются искусственно из растворов в щелочах; в качестве шихты при выращивании используется по возможности беспримесный природный кварц, требования к такому сырью также чрезвычайно высоки.

5. Из плавленого кварца изготовляется химическая посуда, отличающаяся огнеупорностью и кислотоупорностью, а также кварцевые лампы, применяющиеся в медицине для лечения ультрафиолетовым светом, для которого кварц (один из немногих минералов) прозрачен.

6. В стекольно-керамической промышленности для варки стекла и выделки фарфора и фаянса применяются чистые маложелезистые (до 0,002 %) кварцевые пески.

7. Применяется для производства карбида кремния — карборунда (SiC), обладающего высокой твердостью (выше, чем у корунда) и применяемого в качестве первоклассного абразивного материала.

8. Тонкие кварцевые пески применяются в пескоструйных аппаратах для полировки поверхностей металлических и каменных изделий, а также для распиловки горных пород и для ряда других целей.

Песчаники, состоящие из сцементированных окатанных зерен кварца, и их метаморфизованные разности — кварциты (горные породы) служат строительным материалом.

Корунд

Корунд — Аl2ОЗ. Название минералу дано еще в Индии. Для Аl2ОЗ известны следующие полиморфные модификации: 1) α-Аl2ОЗ (корунд) — тригональная, наиболее устойчивая в природных условиях; образуется в широком температурном интервале (500-1500 °С); 2) β-Аl2ОЗ — гексагональная, устойчивая при очень высоких температурах; превращение α-Аl2ОЗ в β-Аl2ОЗ происходит при температурах 1500-1800 °С; эта модификация образуется при очень медленном охлаждении расплава Аl2ОЗ; 3) γ-Аl2ОЗ - кубическая, с кристаллической структурой типа шпинели (так же как и в случае маггемита); получается искусственно при прокаливании гидрата окиси алюминия (бемита) до температур ниже 950 °С; при более высо­ких температурах неустойчива — переходит в α-Аl2ОЗ.

Химический состав. А1 53,2 %. Кристаллические разности исключительно чисты по составу. Ничтожные примеси Сг обусловливают красную, Fe3+ — коричневую (в смеси с Mn) и розовую, Ti4+ — синюю, смесь Fe2+ и Fe3+ — черную окраску.

Сингония тригональная.

Кристаллическая структура. Ионы кислорода находятся в плотнейшей гексагональной упаковке и располагаются слоями перпендикулярно тройной оси, наложенными один на другой. Катионы А1 располагаются между двумя такими слоями в виде гексагональной сетки, заполняя две трети октаэдрических пустот (т. е. пустот между шестью анионами кислорода, три из которых принадлежат одному, а три других, повернутых относительно первых на 180°,— другому слою ионов кислорода). При этом группы каждых трех ионов кислорода образуют общую грань для двух смежных октаэдров в соседних слоях. Характерно, что катионные слои наложены друг на друга таким образом, что в каждой вертикальной колонке из октаэдров так же как и в слое, чередуются два заселенных с одним незаселенным, причем пары заселенных октаэдров по вертикали образуют винтовые тройные оси.

Облик кристаллов. Обычно наблюдаются довольно хорошо образованные бочонковидные, столбчатые, пирамидальные и пластинчатые кристаллы, достигающие иногда больших размеров (до дециметра в поперечнике). Корунд обычно бывает вкраплен в породу, но известны мес­торождения, где он слагает сплошные зернистые массы (наждак).

Цвет корунда обычно синевато-, розовато- или желтовато-серый (для мутных полупрозрачных разностей). Встречаются прозрачные кристаллы различной окраски. Разновидности прозрачных драгоценных корундов: лейкосапфир — бесцветный, сапфир — синий, рубин — красный, «восточный топаз» — желтый, «восточный аметист» — фиолетовый, «восточный изумруд» — зеленый, «звездчатый корунд», обладающий ас­теризмом при рассматривании на свет (в плоскости базопинакоида наблюдается перебегающая при поворотах опалесценция в форме шестилучевой звезды, обусловленная ориентированными микроскопическими включениями).

Твердость 9. Спайность практически отсутствует, однако часто наблюдается отдельность по пинакоиду, а также по основному ромбоэдру (вследствие полисинтетического двойникования), в последнем случае выколки по отдельности очень близки к прямоугольным параллелепипедам. Уд. вес 3,95-4,10. Температура плавления искусственного корунда 2040 °С.

Диагностические признаки. Легко узнается по форме кристаллов, штриховке на гранях, часто характерной синевато-серой окраске и высокой твердости. От похожего на него кианита (A12SiO5) отличается по отсутствию совершенной спайности и по высокой твердости. Рубин от красной шпинели отличим по форме кристаллов, а в неправильных зернах — только под микроскопом. П. п. тр. не плавится. В кислотах не растворяется.

Происхождение и месторождения. Иногда встречается в богатых глиноземом и бедных кремнеземом глубинных магматических породах — корундовых сиенитах и анортозитах в ассоциации с полевыми штатами, изредка в других породах (андезитах, базальтах и др.). Известны также корундсодержащие сиенитовые пегматиты, имеющие промышленное значение.

Контактово-метасоматические месторождения корунда образуются в превращенных в кальцифиры известняках по соседству с изверженными породами. Здесь он часто бывает представлен драгоценными разновидностями (рубином, сапфиром и др.).

Корундовые породы могут образоваться также в результате регионального метаморфизма за счет богатых глиноземом осадков (бокситов), вне прямой связи с изверженными породами. Породы при этом превращаются обычно в кристаллические сланцы.

Являясь химически очень устойчивым минералом, он часто устанавливается в россыпях.

При гидротермальных процессах ранее образовавшийся корунд иногда подвергается гидратации, т. е. превращению в диаспор (НАlО2). В поверхностных условиях это явление не наблюдается за редкими сомнительными исключениями.

В России ряд месторождений корунда известен на восточном склоне Урала — в Кыштымском районе, в верховьях р. Борзовки, в виде корундсодержащих плагиоклазовых жил среди ультраосновных пород, вдоль восточного берега оз. Иртяш, где среди метаморфических пород, в частности мраморов, располагаются линзообразной и неправильной формы тела наждака, содержащего хлориты и сульфиды. В Ильменских горах (Южный Урал) крупные кристаллы синевато-серого корунда находятся в сиенитовых пегматитах в полевых шпатах с мусковитом и самарскитом. В пределах хромитового месторождения Рай-Из (Полярный Урал) богатый хромом густо-красный корунд в виде столбчатых кристаллов до дециметра в длину известен в флогопитплагиоклазовых метасоматитах, образовавшихся при воздействии на ультраосновные породы кислых флюидов. В метасоматически измененных глиноземистых гнейсах и ассоциированных с ними амфиболитах ассоциированные с кислым плагиоклазом, биотитом, альмандином и амфиболом метакристаллы розового корунда встречаются в Северной Карелии (Хитостров, Варацкое озеро и др.). Синий корунд с герцинитом, содалитом и биотитом обнаружен в фенитизированных ксенолитах вмещающих пород среди нефелиновых сиенитов в ряде пунктов Хибинского щелочного массива (Кольский полуостров). Образовавшиеся при метаморфизме бокситов агрегаты красного корунда с кианитом находятся в Чайнытском месторождении (Южная Якутия). Из проявлений россыпного корунда отметим зерна сапфира в аллювии р. Кедровка в Приморском крае.

Интересное месторождение высококачественного корундового сырья (наждака) Семиз-Бугу находится в Баян-Аульском районе Казахстана (в 320 км к юго-западу от Павлодара). Гнездообразные рудные тела сложены здесь почти сплошным зернистым корундом темно-синего или серого цвета. От вмещающих их кварцитов они отделены зонами андалузитовой породы. С корундом парагенетически связаны мусковит, местами гематит, рутил, диаспор и другие минералы. Из иностранных большей известностью пользуются месторождения драгоценных прозрачных корундов (рубина и сапфира) в Верхней Бирме (в зоне контакта мраморов с гранитами), в Австралии (в щелочных базальтах) в Таиланде (в россыпях, главным образом сапфир) и др.

Практическое значение. Корунд, обладающий высокой твердостью, главное применение находит в качестве абразивного материала. С этой целью из него изготовляются точильные корундовые круги, диски, наждачные бумаги и порошки («минутники»), используемые при шлифовании и полировании различных изделий (главным образом в металлообрабатывающей промышленности). Прозрачные окрашенные разности употребляются в качестве драгоценных камней в ювелирном деле.

В ряде стран, производящих дешевую электроэнергию, изготавляют искусственный корунд (алунд) путем электроплавки богатых глиноземом пород, в частности бокситов. Искусственный корунд перед естественным обладает преимуществами — чистотой и крупнозернистостью. В специальных печах путем сплавления порошка А12О3 с 2,5 % Cr2O получаются рубины, тождественные природным, а с Ti и также с Co — сапфиры.