Файл: Бетехтин А. Г. Курс минералогии.pdf

Описательная часть

156

с промежуточными составами относятся к тому или иному минерально
му виду по преобладающему в них изоморфному элементу. Традиционно
же употреблявшиеся наименования промежуточных составов не счита
ются видовыми, однако допускается их употребление для ряда в целом,
так что они приобретают статус названия для минеральных групп. Так, в
ряду форстерит Mg[SiO

4

] — фаялит Fe[SiO

4

] все минеральные индивиды

с Mg, преобладающим над Fe, будут отнесены к форстериту, прочие —
к фаялиту. В то же время для любого представителя этого ряда может быть
употреблено общее название «оливин» как для представителя группы,
но «оливин» не является названием минерального вида.

Таким образом, в двухкомпонентных системах при установлении гра

ницы между минеральными видами действует правило 50 %, в случае
трехкомпонентной системы — 33,(3) % и т. д. В случае систем с несовер
шенным изоморфизмом границы видов определяются краями разрывов
смесимости, кроме этого также попрежнему учитываются и процентные
границы, определяемые доминированием того или иного изоморфного
компонента над остальными в данной позиции структуры. Подобное раз
деление проводится и для серий с изодиморфизмом, когда чистые ком
поненты принадлежат к разным структурным типам и в ряду твердых
растворов есть состав, при котором скачком изменяется структура. Этот
состав также будет границей различных минеральных видов.

Под 

разновидностями

 подразумевают такие одинаковые или почти

одинаковые по составу и кристаллическому строению минералы (т. е.
принадлежащие к одному минеральному виду), которые лишь несколько
отличаются по следующим признакам:

1) по особенностям химического состава, когда какойлибо из химических

компонентов, характеризующих состав данного минерала, отчасти изоморф
но замещен другим компонентом (например, кобальтистый пирит (Fe,Co)S

2

,

разновидность пирита, не отличимая от него без химических реакций);

2) по структуре, в зависимости от политипной модификации минера

ла (так как политипы, в отличие от полиморфов, относятся за редкими
исключениями к одной и той же фазе), например, двухслойный гексаго
нальный MoS

2

 — молибденит 2H и трехслойная ромбоэдрическая моди

фикация MoS

2

 — молибденит 3R;

3) по физическим признакам, когда состав и структура практически

одни и те же, но некоторые физические свойства отличаются (например,
диаллаг от обычного диопсида отличим по характерной отдельности; или
сажистая разновидность пиролюзита (МnО

2

) отличается от кристалли

ческих индивидов (полианит) лишь по степени дисперсности, матовому
блеску и ложной низкой твердости);

4) по составу и физическим свойствам одновременно (например, сильно

железистая разновидность сфалерита (Zn, Fe)S отличается от основной, ма
ложелезистой разновидности, обычно светлоокрашенного вида, гораздо бо
лее темной, почти черной окраской и некоторыми другими признаками);

Классификация и номенклатура минералов

157

5) по морфологии, в зависимости от различий в форме выделений (на

пример, немалит — параллельноволокнистая разновидность брусита,
обыкновенно таблитчатого или короткостолбчатого, арканзит — изомет
рического облика дипирамидальные кристаллы брукита, обычные крис
таллы которого — удлиненные пластинки).

Каждый минеральный вид определенного химического состава носит

специальное название. Полиморфные модификации в большинстве сво
ем также имеют свои названия или одно общее название, но с приставка
ми греческих букв 

α

, 

β

, 

γ

...

 Что касается разновидностей минералов, то

в прежнее время им широко давались особые названия даже в тех случа
ях, когда они имели несущественное отличие в химическом составе. К на
стоящему времени многие из этих названий утратили свое существова
ние. Сохранились лишь названия драгоценных камней (изумруд, рубин,
сапфир, аметист, цитрин, морион и др.).

Разновидности минералов по химическому составу обычно называют

собственными именами с прилагательным, характеризующим какуюлибо
особенность состава данной разновидности (например, магнезиальный маг
нетит, стронцистый арагонит и др.). Употребление приставок для имено
вания разновидностей по составу (например — титанавгит, манганкальцит)
в настоящее время не приветствуется, так как подобные приставки закон
но используются для именования определенных минеральных видов, на
пример — ферроаксинит, манганколумбит и др. Для разновидностей по
составу общепринята следующая форма записи названий: Mnкальцит —
марганцовистый кальцит, Tiандрадит — титанистый андрадит, Crдиоп
сид — хромистый диопсид (но не хромдиопсид). Следует при этом обра
тить внимание на то, что существует особая форма записи наименований
минеральных видов для минералов с изоморфизмом редкоземельных эле
ментов: монацит(La) — лантандоминантный монацит, монацит(Nd) —
неодимдоминантный монацит, паризит(Y) — иттрийдоминантный па
ризит (или иттриевый паризит, но не иттристый) и т. п.

Подобная практика недавно утвердилась и в отношении минералов

явно перегруженной группы цеолитов, в которой реализуется около
40 различных структурных типов. Для именования различных минераль
ных видов — крайних членов изоморфных рядов изоструктурных цеоли
тов — также применяются суффиксы, но без скобок: шабазитCa —
Ca

2

[Al

4

Si

8

O

24

] 

.

 12H

2

O, шабазитNa — (Na,Ca

2

)[Al

4

Si

8

O

24

] 

.

 12H

2

O и т. п.

Число названий лишь минеральных видов, благодаря открытиям но

вых минералов, каждый год увеличивается на несколько десятков и сейчас
превосходит 4000, так что во избежание путаницы и засорения геологи
ческой литературы излишними терминами, следует по возможности воз
держиваться от употребления многочисленных синонимов, а названия
разновидностей приводить лишь в дополнение к видовому, которое долж
но употребляться обязательно.

Раздел I

САМОРОДНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ИНТЕРМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ

Общие замечания.

 В самородном состоянии в земной коре устанав

ливается свыше 30 химических элементов, главным образом металлов.
Сюда же относятся ряд газов и редко встречающиеся элементы в жид
ком состоянии (ртуть, некоторые амальгамы). На рисунке 61 символы
элементов, встречающихся в самородном состоянии, показаны полужир
ным шрифтом.

Рис. 61. 

Элементы, встречающиеся в самородном виде

(выделены полужирным шрифтом)

Общее весовое значение самородных элементов в земной коре очень

невелико (не превышает 0,1 % всей массы земной коры). Из этого коли
чества на долю азота приходится около 0,04 %, кислорода — 0,01–0,02 %.
Все остальные элементы, встречающиеся в самородном виде, составля
ют, следовательно, не больше 0,05 %. Из них в наибольших относитель
ных количествах представлены: водород, аргон, гелий, углерод, сера, зо
лото, элементы платиновой группы, медь и висмут.

Некоторые химические элементы в природе встречаются исключи

тельно или почти исключительно в самородном состоянии и носят на
звание 

благородных

 элементов.

К числу их прежде всего относится группа благородных газов: Не, Ne,

Ar, Кr; Хe и Rn. Атомы их, как известно, обладают устойчивой двух и
восьмиэлектронной наружной оболочкой, чем и обусловлена их хими
ческая инертность, т. е. неспособность вступать в какиелибо соединения
с кислородом, водородом и другими элементами.

Раздел I. Самородные элементы и интерметаллические соединения

159

Особое положение в таблице занимает также группа благородных ме

таллов (Ru, Rh, Pd, Ag, Os, Ir, Pt и Аu), располагающихся в больших пери
одах менделеевской таблицы — пятом и шестом. Характерно, что в этих
периодах атомные радиусы элементов в вертикальных группах почти тож
дественны (явление так называемого лантаноидного сжатия атомных объе
мов). Это обстоятельство играет очень важную роль в химизме этих эле
ментов в природных условиях, особенно в образовании изоморфных смесей
для благородных металлов. Металлы платиновой группы, образуя твердые
растворы, в месторождениях распространены всегда совместно. Элементы
триады Fe, Co, Ni в составе этих минералов занимают обычно подчиненное
положение. Еще резче проявлен изоморфизм для Аu и Ag, тогда как Сu
в виде твердого раствора в них встречается очень редко.

Из остальных встречающихся в самородном состоянии элементов,

расположенных в субпериодах правой части таблицы, чаще других рас
пространены так называемые полуметаллы: As, Sb и Bi. Несмотря на общ
ность некоторых химических свойств этих элементов, они в природе на
блюдаются в разных условиях. Лишь иногда мышьяк и сурьма дают
интерметаллическое соединение AsSb (

аллемонтит

).

Для углерода характерно нахождение его в двух различных по кристал

лическому строению модификациях. Самородная сера в главной своей мас
се возникает путем частичного окисления H

2

S, реже при восстановлении SO

2

,

а также некоторых сернокислых и органических соединений, богатых серой.

Собственно самородные элементы составляют чуть более 30 минераль

ных видов. Некоторые элементы, как известно, устанавливаются в двух
или более 

полиморфных

 модификациях (алмаз, графит, 

α

сера, 

β

сера и

др.). Большинство элементов, кроме того что встречается в чистом виде,
образует 

твердые растворы

 друг с другом, например: электрум (Аu,Ag),

палладистая платина (Pt,Pd), рассматриваемые, соответственно, в каче
стве разновидностей золота и платины.

Распространены также чрезвычайно близкие по свойствам к метал

лам 

интерметаллические

 соединения, обладающие стехиометрическими

формулами и характеризующиеся своими особенностями кристалличе
ской структуры (например, 

мальдонит

 Au

2

Bi, 

нигглиит

 PtSn, 

аурикуприд

Сu

3

Au, 

кабриит

 Pd

2

СuSn, 

потарит

 PdHg и др.). Кроме стехиометриче

ских соединений, среди интерметаллидов встречаются и соединения пе
ременного состава, например 

тетраферроплатина

 (Pt,Fe)Fe, 

полярит

Pd(Pb,Bi), 

хатыркит

 (Cu,Zn)Al

2

 и др.

Общее число минеральных видов (за счет, главным образом, интерметал

лидов), относящихся к данному разделу, превышает 100, т. е. оно значительно
больше, чем число элементов, в них входящих. Количество искусственно по
лучаемых интерметаллических соединений достигает огромной цифры.

Кристаллические структуры и физические свойства минералов.

Самородные элементы, встречающиеся в твердом состоянии, обладают

Описательная часть

160

различными кристаллическими структурами. По типу сил связей между
атомами преобладающее значение имеют атомные структуры плотней
шей упаковки с металлической связью, иногда с признаками связей, пе
реходных к гетерополярной и вандерваальсовской. Этими особенностя
ми обусловлен ряд важных общих свойств самородных металлов.

Из всех природных веществ самородные 

металлы

 обладают наилучшей

электропроводностью и теплопроводностью. Все они в полированном виде
обладают сильным металлическим блеском, т. е. высокой отражательной
способностью. Показатели преломления, от которых зависит блеск, явля
ются наивысшими. Лишь для золота, серебра и меди они меньше 1, но это
также обусловливает высокую отражательную способность (см. рис. 26).
Точно так же и показатели поглощения света исключительно высоки.

Большинство этих характеристик находится в прямой связи с элект

ронной структурой металлов. Энергетические уровни электронных со
стояний в металлах лишены дискретности и образуют широкие сплош
ные полосы — энергетические зоны. Зоны валентных электронов и
электронов проводимости в соединениях с преобладающей металличе
ской связью перекрываются, что позволяет валентным электронам быть
подвижными носителями заряда и обеспечивать высокую электропровод
ность. Далее большая ширина зон позволяет электронам совершать пере
ходы в широком диапазоне энергий. Возможность таких переходов обес
печивает поглощение квантов электромагнитного излучения различных
длин волн — практически всего видимого спектра, что и приводит к пол
ной непрозрачности металлов.

Цвет преобладающего большинства самородных металлов серебряно

или оловяннобелый. Бросающимся в глаза исключением являются цве
та золота и меди. Эти элементы могут обнаруживать более высокие ва
лентности, чем следует по их положению в таблице элементов (Сu

2+

Сl

1

2

,

Аu

3+

Сl

1

3

). Допускают, что избирательное отражение света связано с осо

бенностями зонной структуры этих металлов.

Из всех известных минералов самородные металлы обладают наи

большим удельным весом (особенно минералы элементов платиновой
группы). Металлы, структура которых характеризуется координацион
ным числом 12 и отсутствием направленных сил связей, обладают вы
сокой ковкостью, отсутствием ясно выраженной спайности в изломе и
обычно невысокой твердостью. В отношении твердости исключение
составляют лишь иридий и минералы, содержащие этот элемент в зна
чительных количествах.

Ковкость и пластичность металлов обусловлены главным образом

числом направлений, нормально к которым расположены плотнейшие
упакованные слои. В средах, обладающих кубической плотнейшей упа
ковкой, таких направлений мы имеем четыре, тогда как в гексагональной
структуре — одно. Поэтому металлы со структурами кубической упаков