Железо

Железо — α-Fe. Синоним — феррит.

Химический состав. Согласно имеющимся данным химических анализов теллурическое железо является почти чистым железом с незначительными примесями: Ni — до 0,6, иногда до 2 %, редко больше; Со — до 0,3 %; Cu — до 0,4 %; Pt — до 0,1 %. Для метеоритного железа характерны заметные примеси Ni, в камасите около 7 %, а в тэните γ-(Fe,Ni), кристаллизующемся в структурном типе Cu и потому выделяющемся в отдельный минеральный вид, — от 24 до 48 %.

Сингония кубическая. В кристаллах, и притом очень мелких, встречается крайне редко. Обычно наблюдается в виде мельчайших неправильной формы зерен, реже образует более крупные скопления.

Кристаллическая структура. Для железа установлено несколько полиморфных модификаций, из которых высотемпературная модификация — γ-Fe (выше 906 °С) образует структуру гранецентрированного куба типа Cu, а низкотемпературная — α-Fe — структуру центрированного куба типа.

Цвет железа стально-серый, в полированных шлифах металлически-белый. Черта блестящая стально-серая. Блеск в свежем изломе типичный металлический.

Твердость 4-5. Обладает ковкостью. Спайность не совершенная. Удельный вес 7-7,8. Прочие свойства. Обладает резко выраженной магнитностью (тэнит, наоборот, лишь слабо магнитен).

Диагностические признаки. От самородной платины отличается растворимостью в HNO3, меньшим удельным весом, сильной магнитностью и легкой окисляемостью на воздухе. Бедные никелем разности из раствора медного купороса высаживают на поверхности металлическую медь. Метеоритное железо на полированных поверхностях после травления обычно обнаруживает крупнорешетчатое строение (видманштеттовы фигуры), чего никогда не наблюдается в теллурическом железе.

Происхождение и месторождения. Редкие находки теллурического самородного железа приурочены к основным и ультраосновным изверженным породам. Более крупные выделения были встречены в базальтах в Овифаке (на о. Диско, у западного берега Гренландии) и вблизи г. Каcселя (Германия). В обоих пунктах с ним ассоциируют троилит (FeS) и когенит (Fe3C — карбид железа).

В России теллурическое железо известно в диабазах Хунгтукунского массива и горы Озерной на Севере Центральной Сибири. В микроскопических зернах оно не раз устанавливалось в измененных (серпентинизированных) ультраосновных породах также в парагенезисе с пирротином, иногда с магнетитом, за счет которых оно и возникает при восстановительных реакциях.

Имеются указания также на образование его экзогенным путем в виде вкраплений в кремнистых сланцах (о. Калимантан), в продуктах каменноугольных пожаров, в «болотных рудах» и в торфяниках.

Практического значения все эти находки не имеют.

Золото

Золото — Au. Среди самородных минералов золото пользуется наибольшим распространением в природе.

Химический состав. В химически чистом виде золото встречается исключительно редко. Так называемое самородное золото в подавляющем большинстве случаев содержит в виде изоморфной примеси серебро (обычно от 4 до 15 % по весу). Встречаются разности и более богатые серебром (электрум).

К числу разновидностей золота относятся следующие: медистое золото с содержанием Cu до 20 % (по весу); порпецит — палладистое золото с содержанием Pd от 5 до 11 % и Ag до 4 %; висмутистое золото (висмуто-аурит) с содержанием Bi в твердом растворе до 4 %.

Сингония кубическая. Кристаллическая структура. Гранецентрированный куб. Облик кристаллов. Кристаллы встречаются редко, притом преимущественно в виде октаэдров, реже ромбододекаэдров и изредка в виде кубов. Плоскости граней обычно бывают тусклыми, неровными; иногда обладают комбинационной штриховкой. Часты сростки и двойники. Агрегаты. Обычно наблюдается в виде неправильной формы зерен, включенных в кварцевую или рудную массу. Размеры их могут быть самые различные, но чаще встречаются микроскопически мелкие зерна, иногда с трудом различимые даже в полированных шлифах при больших увеличениях под микроскопом. В россыпях речных долин при промывке песков нередко находят самородки окатанной формы весом от нескольких граммов, крайне редко — до десятков килограммов. В рудах коренных месторождений среди пустот наряду с кристалликами встречались дендритообразные кристаллические сростки золота и пластины сетчатого рисунка.

Цвет самородного золота золотисто-желтый (у богатых серебром разностей — бледно-желтый). Черта металлическая, желтая. Блеск типичный металлический.

Твердость 2,5-3,0. Ковко и тягуче. Легко расплющивается в тончайшие листочки. Спайность отсутствует. Уд. вес 15,6-18,3 (для чистого золота 19,30).

Прочие свойства. Обладает высокой тепло- и электропроводностью.

Диагностические признаки. Характерны золотисто-желтый цвет, низкая твердость (легко режется ножом), большая ковкость, высокий удельный вес и неокисляемость на воздухе. От похожих на него пирита, халькопирита (CuFeS2) и миллерита (NiS) отличается по сильному блеску и характерному оттенку цвета.

Легко плавится. Не растворяется в кислотах, кроме царской водки; растворяется в KCN и реагентах, выделяющих свободный хлор и бром. Горячие многосернистые щелочи растворяют золото, образуя сернистые соединения.

Происхождение и месторождения. Наибольшая масса золота распространена в типичных гидротермальных месторождениях, генетически связанных с интрузивами кислых изверженных пород. Парагенетически оно чаще всего связано с кварцем и сульфидами (пиритом, арсенопиритом, блеклыми рудами, халькопиритом, реже с галенитом, сфалеритом), иногда с теллуридами золота и серебра и др.

Россия обладает весьма многочисленными как россыпными, так и коренными месторождениями золота, распространенными на Урале и главным образом в Восточной и Северо-Восточной Сибири. Укажем лишь на некоторые из них.

Березовское месторождение (в 12 км к северо-востоку от Екатеринбурга). Золото здесь приурочено к сериям небольших кварцевых жил, обычно залегающих среди мощных жил измененного гранит-порфира — березита (кварцевые жилы расположены перпендикулярно к стенкам гранит-порфировых жил).

Дарасунское месторождение (в 75 км к северо-западу от ст. Шилка, Забайкальской ж. д.) представлено кварцевыми жилами, характеризующимися большим разнообразием минералогического состава; кроме кварца, в них наблюдаются турмалин, карбонаты, пирит, арсенопирит, халько-пирит, галенит, сфалерит, блеклые руды и ряд других минералов.

Балейское месторождение (в 55 км к юго-западу от ст. Приисковая, Забайкальской ж. д.) интересно тем, что золото часто наблюдается в скрытокристаллических кварцевых массах в тонкораспыленном виде, вследствие чего обогащенные им участки имеют слабый зеленоватый оттенок. В таких рудах золото заметно лишь под микроскопом.

В Дмитриевском месторождении (в верховьях р. Кары, притока р. Шилки, в Восточном Забайкалье) золото находится в ассоциации с сульфидами в богатых турмалином кварцевых жилах.

Месторождение Кубака в Магаданской области является одним из крупнейших в России, золото сосредоточено в кварцевых жилах с сульфидами. Значительные запасы золота, большей частью заключенного в виде механической примеси пирите, сосредоточены среди черных сланцев месторождения Сухой Лог (Иркутская область).

Крупные россыпные месторождения распространены во многих районах Урала и Сибири. В Миасском районе (Ю. Урал) из россыпи по р. Ташкутаргану, притоку р. Б. Иремель, в 1842 г. был найден самый крупный у нас самородок золота весом 35 кг. Известны также золотоносные россыпи на Алдане, в Приамурье, Колымском крае и на Чукотке.

Из месторождений зарубежных стран широкой известностью пользуется крупнейшее месторождение Витватерсранд в Трансваале (Южная Африка), дававшее до недавнего времени около 40 % всей мировой добычи золота. Золото здесь содержится в метаморфизованных древнейших конгломератах, очевидно, представлявших собой первоначально золотоносные россыпи. Горные выработки достигли глубины свыше 2 км.

Уникальными месторождениями являются Мурунтау в Узбекистане, его руды не богаты, но запасы огромны, и Кумторское — в Киргизии. Зодское месторождение в Армении характеризуется своеобразным парагенезисом: золото в фестончатых кварцевых жилах ассоциировано с теллуридами. Много золота добывается также в США (в западных штатах и на Аляске) и ряде районов Канады и Австралии (Бендиго). Месторождения преимущественно представлены кварцевыми жилами, в которых золото парагенетически связано чаще всего с сульфидами. Обширные районы золотоносных россыпей известны в Калифорнии, на Аляске (р. Клондайк в бассейне Юкона и др., а также на полуострове Сьюорд) и в Австралии. В россыпях провинции Виктория (Австралия) были найдены самые крупные самородки в мире: «Приятный незнакомец», весом 59,67 кг (1858 г.) и «Желанный», весом 68,08 кг (1869 г.).

Практическое значение. Как известно, золото является основным валютным и денежным металлом. Расходуется также на проводящие элементы электроники, украшения, предметы роскоши, физические и химические приборы, в зубоврачебном деле и для других целей.

Минимальное промышленное содержание золота в коренных рудах колеблется в пределах от 1 до 10 г/т, т. е. от 0,0001 до 0,001 % (в зависимости от масштабов месторождений и экономических условий их освоения.

Медь

Медь — Cu. Химический состав. Обычно бывает химически чистой. В качестве примесей иногда содержатся Fe (до 2,5 %), Ag (нередко в виде включений самородного серебра), изредка Au в виде твердого раствора до 2-3 % (золотистая медь).

Сингония кубическая. Кристаллическая структура — простейшая и представлена гранецентрированным кубом: атомы Cu располагаются в вершинах куба и в центре каждой грани элементарной ячейки, что отвечает кубической плотнейшей упаковке.

Облик кристаллов. Правильно образованные кристаллы редки. Встречаются двойники срастания, иногда в виде кристаллических дендритов. Агрегаты. Часто наблюдаются неправильные пластинчатые дендриты или реже целые пластины, образовавшиеся в трещинах пород при экзогенных процессах. В верхних частях месторождений (в зонах окисления) находили даже сплошные массы в несколько тонн весом.

Цвет меди медно-красный, в свежем изломе — розовый, часто с побежалостью. Черта розовая, металлически блестящая. Блеск типичный металлический.

Твердость 2,5-3. Обладает ковкостью. Излом крючковатый. Спайность отсутствует. Удельный вес 8,5-8,9. Прочие свойства. Прекрасный проводник электричества. Электропроводность 99,95 (для серебра 100).

Диагностические признаки. Легко узнается по цвету, зеленоватым налетам малахита или красным пленкам куприта, ковкости и удельному весу. Легко плавится (температура плавления 1080 °С). В разбавленной HNO3 легко растворяется. В НСl растворяется с трудом, образуя хлорид меди. Водный раствор в аммиаке обладает характерным синим цветом.

Происхождение и месторождения. Самородная медь образуется в восстановительных условиях при различных геологических процессах. Типичные гидротермальные месторождения, имеющие самостоятельное значение, очень редки, они тяготеют к основным породам. Примером могут служить крупные месторождения самородной меди, нередко серебросодержащей (мохавкит), в районе Верхнего Озера (в штате Мичиган, США), где вкрапления ее в габбро-долеритах ассоциируют с цеолитами, пренитом, датолитом, кальцитом и другими минералами. Крупные самородки аналогичного генезиса наблюдались в России в диабазах на берегу бухты Пропащая Губа (остров Новая Земля) и в Тайметском месторождении (Кемеровская обл.).

Наиболее обычно нахождение меди в нижних частях зон окисления медносульфидных месторождений в ассоциации с купритом (Сu2О), малахитом, иногда халькозином (Cu2S) и другими медными минералами. В центральном Казахстане обильные находки меди делались на верхних горизонтах Джезказганского месторождения медистых песчаников.

Известны месторождения меди в осадочных породах, преимущественно в песчаниках в виде цемента между песчинками или в виде неправильной формы конкреций, иногда в ассоциации с купритом, малахитом, азуритом и другими без видимой связи с первичными медными месторождениями. Условия образования этого типа месторождений еще недостаточно изучены. Несомненный интерес представляют скопления меди в виде неправильной формы конкреций в песчаниках Наукатского месторождения в Ферганской долине (Таджикистан). Замечательные кристаллические двойниковые сростки и дендриты из верхних горизонтов известных Турьинских месторождений (Северный Урал) были описаны Г. Розе в 1837 г.

Поведение самородной меди в кислородной обстановке характеризуется образованием окислов меди на ее поверхности, а в водно-воздушной среде — основных карбонатов меди (малахита и азурита) в виде корок.

Псевдоморфозы самородной меди известны по куприту, халькозину, изредка по органическим остаткам (чаще по обломкам древесины).

Практическое значение. Применение меди как металла общеизвестно (в электротехнике, машиностроении, для изготовления различных приборов, посуды и т. д.). Процесс извлечения самородной меди из содержащих ее руд довольно прост (применяются гравитационные методы обогащения). Поэтому промышленное содержание этого металла в рудах значительно ниже по сравнению с сульфидными и окисленными рудами (до 0,5 % для крупных месторождений).

Серебро

Серебро — Ag. Самородное серебро в природе распространено реже, чем медь, и несравненно реже, чем золото.

Химический состав. Кроме химически чистого серебра встречаются разновидности: кюстелит с изоморфной примесью золота до 10 % и выше, висмутистое серебро (чиленит), медистое серебро, сурьмянистое серебро и др.

Сингония кубическая. Кристаллическая структура. Атомы расположены в узлах гранецентрированной кубической решетки, т. е. относится к структурному типу Cu. Облик кристаллов. Правильно образованные кристаллы очень редки. Агрегаты. Встречается иногда в виде типичных «вязаных» перистых дендритов, тонких неправильных пластин и листочков. Характерны также моховидные, волосовидные и проволочные формы, иногда антолиты. Наиболее распространены зерна неправильной формы и более крупные сплошные скопления — самородки.

Цвет серебра в свежем изломе серебряно-белый, иногда с кремовым оттенком. С поверхности часто бывает покрыто черным налетом. Черта металлически блестящая. Блеск типичный металлический.

Твердость 2,5. Весьма ковко. Расплющивается в тончайшие листочки. Излом крючковатый. Спайность отсутствует. Удельный вес 10,1 — 11,1. Прочие свойства. Наилучший проводник тепла и электричества.

Диагностические признаки. Узнается по цвету, сильному блеску, характерному крючковатому, занозистому излому, ковкости (острие ножа легко оставляет след) и удельному весу. От платины отличается меньшей твердостью и меньшим удельным весом. Аргентит и акантит Ag2S, которые часто сопровождают самородное серебро, обладают более темным свинцово-серым или черным цветом.

Легко плавится. Раствор в HNO3 с НС1 дает характерный белый творожистый осадок AgCl. От H2S чернеет.

Происхождение и месторождения. Образование самородного серебра в природе во многом аналогично образованию меди. Оно вместе с другими серебросодержащими минералами встречается в гидротермальные жильных месторождениях в ассоциации с аргентитом (Ag2S) и кальцитом (месторождение Конгсберг в Норвегии), иногда в ассоциации со сложными сернистыми, мышьяковистыми, сурьмянистыми соединениями разных металлов, в том числе никеля и кобальта. К гидротермальному типу относится крупнейшее в России месторождение серебра Дукат в Магаданской области; в его рудах совместно с акантитом присутствует и самородное серебро. Многочисленные гидротермальные месторождения серебра находятся в Мексике и в Чили, откуда известны и самородки.

В экзогенных условиях самородное серебро, так же как и самородная медь, встречается в зонах окисления месторождений сернистых и мышьяково-сурьмянистых руд, являясь продуктом их разложения и восстановления из поверхностных растворов различными органическими соединениями.

Самородки серебра в прежнее время находили в Турьинских рудниках на Северном Урале, в ряде свинцово-цинковых месторождений Алтая (Греховское, Змеиногорское), Хакассии (Сорское), Восточной Сибири и в других местах.

Практическое значение. Серебро применяется главным образом в сплавах с медью для выделки серебряных изделий, монет и др. Чистое серебро употребляется для филигранных работ, изготовления тиглей для плавления щелочей, для серебрения, для получения химических соединений и других целей. Главная масса серебра (около 80 %) добывается не в самородном виде, а в качестве побочного продукта из богатых серебром свинцово-цинковых, золотых и медных месторождений.

Платина

Платина — (Pt,Fe,Pd). Название пошло от исп. platina — уменьш. от plata (серебро), т. е. серебрецо, серебришко. Чистая платина встречается весьма редко, большинство образцов представлены железистой разновидностью (поликсеном), а нередко и интерметаллидами: изоферроплатиной (Pt,Fe)3Fe и тетраферроплатиной (Pt,Fe)Fe. Название поликсену дано по обилию изоморфных примесей (от греч. поли — много, ксенос — чужой). Платина, представленная поликсеном, является наиболее распространенным в земной коре из минералов платиновой подгруппы.

Химический состав. Pt 80-88 %, постоянно присутствует Fe — до 9,2 % (в изоферроплатине), иногда снижается до 4-5 % (соответственно меняется и содержание Pt). Из других изоморфных примесей устанавливаются: Pd — 0,1-2,0 %, иногда до 21 % — палладистая платина; 1г — до 7 % — иридистая платина; Rh — 0,1-0,5 %, иногда до 4-5 % — родистая платина; Cu — до 0,8 %; Ni — следы до десятых долей процента, иногда в весьма существенных количествах - никелистая платина.

Сингония кубическая. Кристаллическая структура плотноупакованная кубическая — атомы в узлах гранецентрированной кубической решетки (тип Cu). Облик кристаллов. Обычно наблюдается в виде неправильной формы зерен. Редко встречающиеся мелкие кристаллы большей частью имеют кубическую форму. Известны кристаллы поликсена скелетного развития. Агрегаты. Отдельные зерна самородной платины, встречающиеся в рудах, часто группируются в мелкие кучки, иногда образуя сплошные массы — самородки. Самый крупный самородок, встреченный в коренных месторождениях Урала, весил 427,5 г. Самородки, находимые в россыпях, достигали размера 10 х 18 см и веса 8-9 кг.

Цвет поликсена от серебряно-белого до стально-черного. Черта металлическая стально-серая. Блеск типичный металлический.

Твердость 4-4,5, у богатых иридием разностей — до 6-7. Обладает ковкостью. Излом крючковатый. Спайность обычно отсутствует. Удельный вес — 15-19. Подмечена связь пониженного удельного веса с наличием пустот, занятых природными газами, а также включениями посторонних минералов.

Прочие свойства. Чистая платина немагнитна, но такие зерна крайне редки. Поликсен обладает магнитностью, тетраферроплатина сильно магнитна. Хорошо проводит электричество.

Диагностические признаки. По внешнему виду поликсен больше всего напоминает самородное серебро и самородное железо. От первого отличается повышенной твердостью, удельным весом и тем, что не плавится п. п. тр. и не растворяется в кислотах (кроме царской водки). Нерастворимость в кислотах отличает его и от самородного железа.

Происхождение и месторождения. Минералы платиновой группы в большинстве случаев встречаются в типичных магматических месторождениях, генетически связанных с ультраосновными изверженными породами. Эти минералы в рудных телах выделяются в числе последних (после силикатов и окислов) в моменты, отвечающие гидротермальной стадии магматического процесса.

На Урале первые находки самородной платины, обратившие на себя внимание, относятся к 1819 г. Там она была открыта в виде примеси к россыпному золоту. Самостоятельные богатейшие платиноносные россыпи, пользующиеся мировой известностью, были открыты позднее. Они распространены на Среднем и Северном Урале и все пространственно приурочены к выходам массивов ультраосновных пород (дунитов и пироксенитов). Из гетерогенного ультраосновного массива Кондер в Хабаровском крае поступают кубического габитуса кристаллы платины 1-2 см в ребре. Большое количество палладистой платины добывается из ликвационных сульфидных медно-никелевых руд месторождений Норильской группы (север Центральной Сибири). Платина может также извлекаться из связанных с основными породами позднемагматических титаномагнетитовых руд таких месторождений, как, например, Гусевогорское и Качканарское (Средний Урал).

Крупное значение в платинодобывающей промышленности имеет аналог Норильска — известное месторождение Садбери в Канаде, из медно-никелевых руд которого платиновые металлы добываются попутно с никелем, медью и кобальтом.

Практическое значение. В первый период добычи самородная платина не находила надлежащего применения и даже считалась вредной примесью к россыпному золоту.

Главнейшими ценными свойствами платиновых металлов являются трудноплавкость, электропроводность и химическая стойкость. Эти свойства обусловливают использование металлов данной группы в химической промышленности (для изготовления лабораторной посуды, в производстве серной кислоты и пр.), электротехнике и других отраслях промышленности. Значительные количества платины расходуются в ювелирном и зубоврачебном деле. Важнейшую роль платина играет в качестве материала поверхности катализаторов в переработке нефти.

Добываемая «сырая» платина поступает на аффинажные заводы, где производятся сложные химические процессы разделения ее на составляющие чистые металлы.