ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2021
Просмотров: 10868
Скачиваний: 9
Описательная часть
316
и термическая стойкость соединений, довольно высокая твердость и про
чие. Структурный тип шпинели допускает вариации параметров упаков
ки анионов кислорода и размеров катионных позиций без нарушения сим
метрии, что дает возможность принимать в этих позициях катионы с
различными размерными характеристиками, обеспечивая высокую
изоморфную емкость минералов этого семейства.
ШПИНЕЛЬ
— MgAl
2
O
4
. Название происходит, вероятно, от лат.
spinella
— шип изза формы кристаллов. Прозрачные разности, красиво
окрашенные в различные цвета (красный, розовый, зеленый, синий, фио
летовый и др.), носят название благородной шпинели.
Химический состав.
MgO — 28,2 %, Аl
2
О
3
— 71,8 %. Наблюдаются при
меси: Fe
2
O
3
, обусловливающая бутылочнозеленую окраску (хлорошпи
нель); FeO, которая вместе с Fe
2
O
3
вызывает коричневую или черную
окраску; иногда ZnO, MnO, Сr
2
О
3
. Намечаются устойчивые даже при
низких температурах изоморфные ряды с такими минеральными видами
семейства, как
ганит
(ZnAl
2
O
4
),
магнезиоферрит
(Fe
3+
(MgFe
3+
)
2
O
4
),
га'
лаксит
(MnAl
2
O
4
) и
герцинит
Fe
2+
Al
2
O
4
.
Сингония
кубическая; гексаоктаэдрический в. с. 3
L
4
4
L
3
6
6
L
2
9
PC
. Пр. гр.
Fd
3
m
(
O
7
h
).
a
0
= 8,86.
Кристаллическая структура
является типической и опи
сана выше (шпинель имеет нормальную структуру).
Обj
лик кристаллов.
Шпинель встречается преимущественно
в виде идиоморфных октаэдрических кристаллов (рис.
152), иногда с дополнительными гранями тетрагонтриок
таэдра {211} и ромбододекаэдра {110}, обычно небольших
размеров, но иногда попадаются очень крупные экземпля
ры (до 25 см).
Двойники характерны по (111)плоскостям
плотнейшей упаковки ионов кислорода. Отсюда название:
двойники «по шпинелевому закону» (рис. 153).
Цвет.
Бесцветные разности наблюдаются редко,
большей частью шпинель окрашена в различные цве
та, преимущественно розовокрасных и синезеленых
тонов. Черная разновидность (с высоким содержани
ем железа) называется плеонастом.
Блеск
стеклянный.
Оптически изотропна.
N
= 1,718–1,75.
Твердость
8. Примеси Fe
2
O
3
и Сr
2
О
3
понижают ее
до 7,5–7.
Спайность
по {111} несовершенная.
Уд. вес
3,5–3,7 (наименьший у минералов из группы шпине
ли). Температура плавления 2150 °С.
Диагностические признаки.
Характернейшими
признаками шпинели являются октаэдрический облик
кристаллов и высокая твердость. Исследование порошка минерала в по
ляризованном свете под микроскопом без труда дает возможность отли
чить изотропную шпинель от двупреломляющих, аналогичных по окрас
Рис. 152.
Кристалл
шпинели.
Обычная
форма вообще
для всех
шпинелидов
Рис. 153.
Двойник
по «шпинелевому
закону»
Раздел IV. Окислы (оксиды)
317
ке и похожих по форме разновидностей корунда. От других минералов
группы шпинели она отличается по наименьшему удельному весу.
П. п. тр. не плавится. Кислоты не действуют.
Происхождение и месторождения.
Шпинели наиболее часто встре
чаются в
контактово'метасоматических
образованиях среди доломитов
и магнезиальных известняков в результате воздействия на них магмати
ческих флюидов при высоких температурах. В парагенезисе с ними в об
разующихся богатых карбонатами Ca и Mg магнезиальных скарнах —
кальцифирах наблюдаются различные минералы того же происхождения:
форстерит, пироксены (обычно диопсид или энстатит), амфиболы (тре
молит), флогопит, фторсодержащие силикаты (группы гумита) и др.
Изредка встречается в
пегматитах
и
магматических
горных породах.
Известны находки ее также в глубинных сильно метаморфизованных
породах: гнейсах и кристаллических сланцах.
В поверхностных условиях шпинель совершенно устойчива и потому
часто встречается в россыпях.
Скольконибудь значительные месторождения благородной шпине
ли в России пока не установлены. Отдельные экземпляры ее изумрудно
зеленой окраски были обнаружены в россыпях по р.
Каменке
в Кочкар
ском районе (Южный Урал); очевидно, она вместе с другими самоцветами
образуется при разрушении распространенных в районе пегматитов. За
тем были найдены шпинели розовой, синей и фиолетовой окраски в При
байкалье в окрестностях
Слюдянки
. Изобильная вкрапленность крупных
кристаллов черной шпинели (плеонаст) наблюдается с форстеритом и
флогопитом в кальцифирах месторождений
Гоновское
,
Канку
и
Каталах
(Алдан, Якутия). Герцинит обнаружен в виде черных каемок вокруг си
него корунда с содалитом, плагиоклазом и биотитом в районе
Лопарского
перевала в Хибинах (Кольский полуостров).
Крупное месторождение благородной розовой шпинели
Кухи'Лал
находится на ЮгоЗападном Памире (Таджикистан, близ границы с Аф
ганистаном). Крупнейшие месторождения благородной красной шпине
ли известны на островах Цейлон и Борнео (в золотоносных россыпях),
а также в Бирме, Таиланде, Афганистане и в других местах.
Практическое значение.
В качестве драгоценных камней употреб
ляются лишь совершенно прозрачные, лишенные трещиноватости кри
сталлы. Добыча производится обычно попутно с добычей золота или
самоцветов (рубина). В рубиновых копях
Могок
(Северная Бирма) бла
городная шпинель ежегодно добывалась в количествах до 10 000 карат
попутно с рубином (до 50 000 карат). Крупных скоплений в коренных
породах неизвестно.
МАГНЕТИТ
— Fe
3+
(Fe
2+
Fe
3+
)O
4
, применяются и сокращенные форму
лы: Fe
2+
Fe
3+
2
O
4
или даже — Fe
3
O
4
. Происхождение названия минерала неяс
но. Предполагают, что оно связано с местностью Магнезия (в Македонии)
Описательная часть
318
или с именем пастуха Магнеса, впервые нашедшего природный магнит
ный камень, который притягивал к себе железный наконечник его палки
и гвозди его сапог. Синоним: магнитный железняк.
Химический состав.
FeO — 31 %, Fe
2
O
3
— 69 %. Содержание Fe —
72,4 %. Обычно бывает сравнительно чистым по составу. Разновидности:
титаномагнетит (правильнее было бы писать Tiмагнетит, т. е. титанис
тый магнетит) с содержанием TiO
2
(до нескольких процентов), существу
ющий при высоких температурах в виде твердого раствора
ульвёшпинели
Fe
2+
(Fe
2+
Ti
4+
)O
4
в магнетите, ульвёшпинель и выпадает в магнетитовой
матрице при распаде твердого раствора, окисляясь обычно в дальнейшем
до ильменита. Для многих титаномагнетитов характерно присутствие
существенной примеси
кулсонита
Fe
2+
V
3+
2
O
4
, что делает такие разности
промышленно важным источником ванадия. Известен Cr
'
магнетит с со
держанием Сr
2
О
3
(до нескольких процентов). Изредка встречаются раз
ности, богатые MgO (в Mgмагнетите до 10 %), Аl
2
О
3
(15 %) и др. Здесь
же следует упомянуть о сравнительно редко встречающейся в природе
ферромагнитной окиси железа
γ
Fe
2
О
3
кубической сингонии, получив
шей название
маггемита
(начальные буквы слов магнетит и гематит).
Сингония
кубическая; гексаоктаэдрический в. с.
а
0
= 8,374.
Кристалj
лическая структура
является структурой инвертированной шпинели, что
и отражено в формуле, приведенной выше.
Облик кристаллов.
Нередко наблюдающиеся кри
сталлы имеют октаэдрический, реже ромбододекаэд
рический габитус (рис. 154). Грани {110} часто быва
ют покрыты штрихами, параллельными длинной
диагонали ромбов. В базальтовом стекле под микро
скопом устанавливается в виде мельчайших дендри
тов. Двойники по (111).
Агрегаты.
Большей частью
встречается в сплошных зернистых массах или в виде
вкраплений в изверженных, преимущественно основ
ных породах. В пустотах можно встретить друзы кри
сталлов.
Цвет
магнетита железночерный, иногда с синеватой побежалостью
на кристаллах.
Черта
черная.
Блеск
полуметаллический. Непрозрачен.
Твердость
5,5–6. Хрупок.
Спайность
отсутствует, однако у магнези
альных магнетитов часто наблюдается отчетливая отдельность по {111}.
Уд. вес
4,9–5,2.
Прочие свойства.
Сильно магнитен, иногда полярно. При
красном калении (около 580 °С, так называемая точка Кюри) магнетизм
внезапно исчезает, но по охлаждении снова обнаруживается.
Диагностические признаки.
По магнитности и черной черте обычно
легко узнается и отличается от сходных с ним по внешнему виду минера
лов (гематита, гётита, гаусманита, хромита и др.), но не всегда легко от
личим от реже встречающихся богатых закисью и окисью железа других
Рис. 154.
Кристалл
магнетита,
q
{110}.
Ахматовская копь
около Златоуста
(Южный Урал)
Раздел IV. Окислы (оксиды)
319
минеральных видов группы шпинели:
хромита
(Fe
2+
Cr
3+
2
O
4
),
якобсита
(Fe
3+
(Mn
2+
Fe
3+
)O
4
) и др.
П. п. тр. не плавится. В окислительном пламени вначале превращает
ся в маггемит (
γ
Fe
2
О
3
), затем в гематит, теряя магнитность. С бурой и
фосфорной солью реагирует на железо (бутылочнозеленое стекло).
В HCl в порошкообразном состоянии растворяется.
Происхождение и месторождения.
Магнетит, в отличие от гематита,
образуется в более восстановительных условиях и встречается в самых
различных генетических типах месторождений и горных пород.
1. В
магматических
горных породах он обычно наблюдается в виде
вкрапленности. С основными породами (габбро) нередко генетически
связаны магматические месторождения титаномагнетита в виде непра
вильной формы скоплений и жил.
2. В незначительных количествах он присутствует во многих
пегмати'
тах
в парагенезисе с биотитом, сфеном, апатитом и другими минералами.
3. В
контактово'метасоматических
образованиях он часто играет
весьма существенную роль, сопровождаясь гранатами, пироксенами, хло
ритами, сульфидами, кальцитом и другими минералами. Известны круп
ные месторождения, образовавшиеся на контакте известняков с гранита
ми и сиенитами.
4. Как спутник магнетит встречается в
гидротермальных
месторожде
ниях, главным образом в ассоциации с сульфидами (пирротином, пири
том, халькопиритом и др.). Сравнительно редко он образует самостоя
тельные месторождения в ассоциации с сульфидами, апатитом и другими
минералами. Наиболее крупные месторождения этого типа в России из
вестны в АнгароИлимском районе Сибири.
5. В
экзогенных
условиях образование магнетита может происходить
лишь в исключительных случаях. Присутствие магнетитовых зернышек
в современном морском иле, как полагают, является результатом не толь
ко сноса их с суши в виде обломочного материала, но также в виде ново
образований на месте за счет гидроокислов железа под восстанавлива
ющим влиянием разлагающихся органических веществ.
6. При
региональном метаморфизме
магнетит, так же как и гематит, воз
никает при дегидратации гидроокислов железа, образовавшихся в осадоч
ных породах при экзогенных процессах, но в восстановительных условиях
(при недостатке кислорода). К такого рода образованиям относят многие
крупные по размерам пластовые залежи гематитомагнетитовых руд, встре
чающиеся среди метаморфизованных осадочных толщ.
В зоне окисления он является сравнительно устойчивым минералом.
При механическом разрушении горных пород он, освобождаясь от своих
спутников, повсеместно переходит в россыпи. В черных шлихах, получа
ющихся при промывке золотоносных песков, магнетит является главной
частью.
Описательная часть
320
При выветривании он с большим трудом поддается гидратации, т. е.
превращению в гидроокислы железа. Этот процесс наблюдается редко
и сравнительно в очень небольших размерах.
Явление мартитизации (образование псевдоморфоз гематита по магне
титу) наблюдается в зонах жаркого климата. Локально проявляющаяся мар
титизация магнетита устанавливается также в гидротермальных и метамор
физованных месторождениях вне всякой связи с экзогенными процессами.
Из многочисленных месторождений России приведем лишь отдель
ные примеры.
1. К числу магматических месторождений относится
Кусинское
место
рождение титаномагнетита, содержащего также повышенное количество
ванадия (на Урале в 18 км
к
северу от Златоуста). Это месторождение пред
ставлено жилами сплошных руд, залегающими среди материнских изме
ненных изверженных пород габбровой формации. Магнетит тесно ассоци
ирует здесь с ильменитом и хлоритом. На Ю. Урале разрабатывается
Копанское
месторождение Tiмагнетита.
2. Примером контактовометасоматических месторождений является
известная
гора Магнитная
(Южный Урал). Мощные магнетитовые зале
жи располагаются среди гранатовых, пироксеногранатовых и гранатэпи
дотовых скарнов, образовавшихся при воздействии гранитной магмы на
известняки. В некоторых участках рудных залежей магнетит ассоциирует
с первичным гематитом. Руды, залегающие ниже зоны окисления, содер
жат вкрапленные сульфиды (пирит, изредка халькопирит, галенит и др.).
К числу таких же месторождений относятся на Урале:
гора Высокая
(у Нижнего Тагила),
гора Благодать
(в Кушвинском районе),
Коршунов'
ское
(в Забайкалье), группа месторождений в Кустанайской области Ка
захстана (
Соколовское, Сарбайское, Куржункуль
), а также
Дашкесан
(Азер
байджан) и др.
3. Крупнейшее месторождение
Кривой Рог
(Украина) относится к числу
регионально'метаморфизованных
осадочных месторождений. В толще сло
истых железистых кварцитов, кроме типичных пластовых залежей, сплош
ные железные руды представлены также столбообразными залежами с лин
зовидной формой в поперечном сечении, уходящими на значительную
глубину. К числу аналогичных по генезису месторождений относятся:
Кур'
ская магнитная аномалия
(к юговостоку от Курска). Глубоко метаморфи
зованные железистые кварциты известны также в месторождениях на Коль
ском полуострове (
Оленегорское
) и в Западной Карелии (
Костомукша
).
Из иностранных отметим крупнейшие месторождения
Кирунаваара
и
Люоссаваара
в Швеции, залегающие в виде мощных жилообразных за
лежей в метаморфизованных толщах вулканитов; магнетит ассоциирует
здесь с апатитом. Огромные месторождения магнетитогематитовых руд
США располагаются в районе
Верхнего озера
среди древнейших метамор
физованных сланцев, в Лабрадоре (Ньюфаундленд) и др.