ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.10.2020
Просмотров: 13868
Скачиваний: 112
Раздел IV. Окислы (оксиды)
331
В России рутил в виде крупных кристаллов известен в ряде место
рождений: в слюдяных сланцах в
Слюдоруднике
в Вишневых горах, в пег
матитовых жилах
Ильменских
гор, на Приполярном Урале (г.
Неройка,
Парнук
) в жилах альпийского типа и в других местах. Кроме того, он час
то встречается в россыпях, особенно на Среднем Урале, в Тиманском крае
и в Центральной России. В ближнем зарубежье отмечается в месторож
дении наждака
Семиз'Бугу
(Центральный Казахстан) с корундом и в виде
прекрасно образованных кристаллов в пустотах кварцевых жил
Капуд'
жука
(Зангезурский хребет, Армения).
Из иностранных отметим месторождения Северной Каролины (США),
где встречаются замечательные кристаллы рутила различного облика.
Практическое значение.
Добываемый из комплексных титанцирко
ниевых россыпей, употребляется для выплавки ферротитана, применяе
мого в производстве некоторых стойких при ударе сортов стали, в кера
мике, в качестве бурой краски, в радиотехнике — как детектор, для
изготовления титановых белил и др. О применении металлического ти
тана см. ильменит.
БРУКИТ
— TiO
2
.
Сингоj
ния
ромбическая; ромбоди
пирамидальный в. с. 3
L
2
3
PC
.
Пр. гр.
Pabc
(
D
15
2
h
).
a
0
= 9,16;
b
0
= 5,44;
с
0
= 5,14.
Кристалj
лическая структура
в не
сколько идеализированном
виде представлена на рис.
161
а
в проекции на плос
кость (100), являющуюся
плоскостью плотнейшей гек
сагональной упаковки ионов
кислорода. На рис. 161
б
изоб
ражены вышележащие (над
плоскостью чертежа) слои
ионов кислорода (ср. цифры
в кружках). Если наложить
нижний рисунок на верхний,
то нетрудно убедиться в том,
что в направлении оси
а
в целом мы имеем комбинацию гексагональной и кубической упаковок (то
пазовую упаковку): ионы кислорода «75» располагаются не над ионами
«25», как следовало бы для плотнейшей гексагональной двуслойной упа
ковки, а так, как это имеет место в кубических плотнейших упаковках. Ионы
Ti лежат между листами ионов кислорода в шестерном окружении, обра
зуя зигзагообразные цепочки октаэдров в каждом слое плотнейшей
Рис. 161.
Кристаллическая структура брукита
(в несколько идеализированном виде)
а
и
б
— два участка структуры в проекции на (100);
нижний располагается над верхним (ионы кисло
рода, помеченные цифрой 50, являются общими);
справа — структура в проекции на (001) с действи
тельным положением ионов кислорода и титана
а
б
Описательная часть
332
упаковки. В отличие от структуры рутила, эти октаэд
ры здесь имеют по три общих ребра. В соответствии со
структурой находится и уплощенный по (100)
облик
кристаллов
(рис. 162), причем четыре грани призмы
(021), параллельной оси
α
, и пинакоиды {001} образуют
почти правильный шестиугольник в разрезе. Изредка
встречаются изометричные кристаллы дипирамидально
го облика (арканзит). Характерна также вертикальная
штриховка на гранях.
Цвет
брукита желто или краснобурый до черного.
В тонких пластинах просвечивает.
Черта
бесцветная до
серовато или буроватожелтой.
Блеск
алмазный.
Ng =
2,741,
Nm
= 2,586
и
Np
= 2,583.
В некоторых образцах наблюдается очень сильная диспер
сия показателей преломления, а в связи с этим меняется положение плос
кости оптических осей для разных длин волн.
Твердость
5–6.
Спайность
по {110} несовершенная.
Уд. вес
3,9–4,0
(меньше, чем рутила, но больше, чем анатаза). При прокаливании он уве
личивается и становится равным удельному весу рутила (очевидно, про
исходит перестройка кристаллической структуры).
Месторождения.
Превосходные кристаллы брукита у нас встречают
ся в Атлянской золотоносной россыпи близ Миасса и в жилах альпий
ского типа в ряде мест Приполярного Урала (гора
Неройка
).
АНАТАЗ
— TiO
2
.
Сингония
тетрагональная; дитетрагональнодипи
рамидальный в. с.
L
4
4
L
2
5
PC
Пр. гр
I
4
1
/
amd
(
D
19
4
h
).
a
0
= 3,73;
с
0
= 9,37.
Крисj
таллическая структура
характеризуется плотнейшей кубической упаков
кой ионов кислорода с вертикальной четверной осью (рис. 163).
Координационные числа те же, что для рутила (6 : 3), но геометрические
формы координации искаженные. Это обусловливается тем, что октаэд
ры TiO
6
сочетаются друг с дру
гом таким образом, что имеют
четыре общих ребра.
Кристаллы обладают харак
терным дипирамидальным об
ликом (рис. 164), причем дипи
рамида {011} острее дипирамиды
{012}, близкой по форме к окта
эдру. Реже встречаются кристал
лы призматической и таблитча
той формы.
Цвет
серый, синий, реже жел
тый, иногда коричневый, черный.
Черта
бесцветная.
Блеск
алмаз
ный.
Nm
= 2,55 и
Nр
= 2,49.
Рис. 162.
Крис
талл брукита
Рис. 163.
Кристаллическая структура анатаза:
а
— элементарная ячейка,
б
— связи между Ti и О
а
б
Раздел IV. Окислы (оксиды)
333
Твердость
5–6.
Спайность
совер
шенная по {001} и {011}, чем отличает
ся от рутила.
Уд. вес
3,9 (меньше, чем
рутила и брукита). П. п. тр. не плавит
ся. В кислотах не растворяется.
Встречается в пегматитах и крис
таллических сланцах (хлоритовых,
слюдяных). Хорошо образованные
кристаллы нередко наблюдаются на
кварце в жилах альпийского типа в Швейцарских Альпах, Бразилии, на
Северном и Приполярном Урале. Минерал химически устойчив, встре
чается в россыпях — Атлянская россыпь на Южном Урале, около Миасса
и в других местах.
КАССИТЕРИТ
— SnO
2
. От греч.
касситерос
— олово. Синоним: оло
вянный камень. Касситерит фактически является единственным промыш
ленно важным минералом олова.
Химический состав
. 78,8 % Sn (по хи
мической формуле). Почти постоянно присутствуют примеси. Во многих
случаях, особенно в касситеритах из пегматитовых месторождений, об
наруживаются Fe
2
O
3
, Ta
2
O
5
, Nb
2
O
5
, TiO
2
, MnO, FeO, изредка ZrO
2
и WO
3
.
Все эти разновалентные металлы, подобно тому как это встречается в не
которых разностях рутила, по всей вероятности, присутствуют в виде
изоморфных примесей или продуктов распада твердых растворов.
Сингония
тетрагональная; дитетрагональнодипирамидальный в. с.
L
4
4
L
2
5
PC
. Пр. гр.
Р
4
2
/
тпт
(
D
14
4
n
).
а
0
=
4,72;
с
0
=
3,17. Искусственно ромби
ческие кристаллы SnO
2
(с уд. весом 6,70) были получены Добрэ.
Кристаллическая структура
идентична структуре рутила.
Облик крисj
таллов.
В виде хорошо образованных и сравнительно часто наблюдаемых кри
сталлов касситерит встречается в пустотах. Кристаллы обычно мелкие, но из
редка достигают крупных размеров — до 10 см
(несколько килограммов весом).
Чаще всего они имеют дипирамидальный, пирамидальнопризматический
(рис. 165) или столбчатый облик, иногда игольчатый. В пегматитах обычно
встречаются кристаллы дипирамидаль
ного облика и нередко в виде двойников.
Вкрапленные зерна в грейзенах и грани
тах часто обладают неправильными очер
таниями. Неправильные формы свой
ственны также зернам касситерита,
образовавшимся метасоматическим пу
тем при эндогенном окислении станни
на и других сернистых соединений оло
ва. Двойники кристаллов очень часты и,
подобно двойникам рутила, имеют ко
ленчатый вид (рис. 166).
Рис. 164.
Кристаллы анатаза
Рис. 165.
Кристаллы касситерита
Описательная часть
334
Агрегаты.
Сплошные зер
нистые массы встречаются ред
ко. Обычно наблюдается в виде
вкраплений кристалликов или
неправильной формы зерен.
В пустотах высокотемператур
ных гидротермальных жил он
иногда обнаруживается в виде
друз хорошо образованных
кристаллов. Так называемый «деревянистый касситерит» встречается в
виде желваков и концентрическизональных почковидных и гроздевидных
форм; иногда обладает тонким параллельноволокнистым строением. Под
микроскопом в этих случаях нередко можно наблюдать, что отдельные зоны
сложены то скрытокристаллическими микроагрегатами, то явнозернисты
ми, столбчатыми, радиально ориентировочными индивидами.
Цвет.
Примесями Fe, Mb, Та и Mn касситерит обычно окрашен в тем
нобурые оттенки до смоляночерного цвета, причем в тонких шлифах
часто наблюдается кристаллическизональное и секториальное строение
отдельных кристаллов и зерен, обусловленное чередованием зон с раз
личной степенью интенсивности окраски. Совершенно бесцветные раз
ности очень редки. На крупных кристаллах зональность от черного и бу
рого до почти бесцветного может наблюдаться невооруженным взглядом.
Черта
у темных разностей обычно слабоокрашенная в буроватые оттен
ки.
Блеск
алмазный, в изломе — смоляной, слегка жирный. Грани крис
таллов иногда матовые. Непрозрачные черные разности обладают даже
полуметаллическим блеском.
Ng
= 2,09 и
Np =
1,99. Одноосный. Иногда
встречающиеся оптически двуосные разности, возможно, обладают кри
сталлической структурой, близкой к ромбической, но скорее всего ано
мальная двуосность вызвана внутренними напряжениями, возникшими
в связи с резкой зональностью.
Твердость
6–7, наиболее мягкие — темноокрашенные разности. Хру
пок.
Спайность
несовершенная, иногда ясная по {110}. Излом часто рако
вистый.
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. Суще
ственно отличается от них по удельному весу, твердости (у циркона 7–8) и
характерному слегка жирному или смоляному блеску в изломе и сильно
му алмазному на гранях. В тонких шлифах мелкие зерна касситерита мож
но принять за циркон, двупреломление у которого значительно ниже.
П. п. тр. не плавится, но с тремя объемами соды на угле, при быстром
дутье, в резко восстановительном пламени получаются мелкие ковкие
корольки олова и белый налет SnO
2
. Кислоты не действуют. Если поло
Рис. 166.
Двойники касситерита
Раздел IV. Окислы (оксиды)
335
жить на касситерит каплю HCl и прикоснуться к нему кусочком цинка
(или лучше специально изготовленной цинковой иглой), то через неко
торое время под восстанавливающим влиянием бурно выделяющегося
водорода на нем образуется металлический налет олова, блестящий пос
ле протирки на сукне (очень характерная для касситерита, почти всегда
удающаяся реакция «оловянного зеркала»).
Происхождение и месторождения.
Месторождения касситерита ге
нетически связаны с кислыми изверженными породами, преимуществен
но гранитами.
В самих гранитах касситерит устанавливается очень редко, и то глав
ным образом в
грейзенизированных
участках, т. е. превращенных под влия
нием пневматолитовых агентов (F, Cl, В и др.) в слюдистополевошпато
кварцевую породу с
топазом, флюоритом, цинвальдитом (литиевой
слюдой), турмалином и другими минералами. Полагают, что при высо
ких температурах олово переносится в виде летучих соединений SnF
4
и
SnCl
4
, которые впоследствии гидролизуются с выпадением SnO
2
. Уста
новлено также, что щелочные растворы, содержащие сероводород, в вос
становительной среде весьма активны в отношении переноса олова.
Очень неравномерно распространенные скопления касситерит обра
зует в
пегматитовых
жилах, связанных с оловоносными интрузиями.
Касситерит, в отличие от гидротермальных месторождений, часто содер
жит 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'метасома'
тических
месторождениях в тесной ассоциации с различными сульфида
ми, 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) кварцевокасситеритовые; 2) сульфидно
касситеритовые. В первом типе, кроме преобладающего кварца и касси
терита, обычно присутствуют: турмалин, белая слюда, полевые шпаты,
вольфрамит, в небольших количествах арсенопирит, пирит, иногда флюо
рит, 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, име
ющих важное значение в ряде районов России, касситерит ассоциирует пре
имущественно с сульфидами: в одних случаях главным образом
с пирротином и отчасти со сфалеритом, халькопиритом, станнином; в дру
гих — преимущественно со сфалеритом и галенитом и, наконец, в третьих —
с малораспространенными различными сульфидами, среди которых вид
ную роль играет висмутин (боливийский тип). Из нерудных минералов,
кроме кварца, в существенных количествах встречаются черные турма
лины, очень часто железистые хлориты и карбонаты.