ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2021
Просмотров: 10879
Скачиваний: 9
Раздел IV. Окислы (оксиды)
381
вавшихся в морских и озерных бассейнах. Накопление осадков гидроокис
лов железа, так же как и других гидроокислов, в прибрежных зонах этих
бассейнов, очевидно, происходит путем коагуляции приносимых поверх
ностными водами коллоидных растворов в морских водах под действием
электролитов, а в пресных озерах — в результате, вероятно, жизнедеятель
ности ферробактерий. Правда, в ряде осадочных месторождений гидро
окислы железа, кроме того, дополнительно образуются в результате со
временного окисления попавших в зону окисления фаций карбонатных
и силикатных руд железа.
Таким образом, лимонит и гётит почти исключительно образуются на
самой поверхности в условиях полного доступа кислорода и влаги.
При региональном метаморфизме гидраты железа обезвоживаются
и превращаются в безводные окислы (гематит и магнетит).
Из весьма многочисленных и разнообразных в генетическом отноше
нии месторождений бурых железняков мы укажем лишь некоторые наи
более главные.
В пределах России известное
Бакальское
месторождение бурых желез
няков (Ю. Урал, к югозападу от Златоуста) образовалось в виде крупных
железных шляп в результате окисления кристаллических сидеритовых руд,
повидимому, гидротермального происхождения. Наряду с мягкими рых
лыми рудами широко распространены жеоды бурых железняков, часто
очень крупные. Стенки полостей покрыты почками лимонита и гётита. Эти
руды малофосфористые, высокого качества.
Халиловское
месторождение
бурых железняков (у ж.д. ст. Халилово Оренбургской области, Ю. Урал)
образовалось в юрском периоде за счет выветривания и размыва массивов
ультраосновных (серпентинитовых) пород. Поэтому бурые железняки не
сколько обогащены такими элементами, как никель и хром, являющимися
ценными легирующими компонентами сталей. Никеленосные бурые же
лезняки как остаточные продукты выветривания серпентинитов широко
распространены на Урале; назовем
Елизаветинское
месторождение около
Екатеринбурга.
Крупное месторождение преимущественно крупноолитовых бурых
железняков находится на
Керченском
полуострове (Украина). Мощный
рудный пласт залегает в мульдах среди осадков третичного возраста. Эти
руды содержат 34–42 % Fe и обогащены фосфором. Аналогичные по со
ставу руд, но заметно меньшего масштаба залежи имеются по соседству в
России, на
Таманском
полуострове. Бурыми железняками представлены
руды
Эльзаса
(Франция).
Практическое значение.
Бурые железняки, так же как и гематитовые
и магнетитовые руды, являются важнейшим сырьем для выплавки чугу
нов и сталей в доменных печах. В процессе нагревания этих руд в печах
происходят полное их обезвоживание и образование чрезвычайно тонко
пористых масс. Так как скорость восстановления руд сильно зависит от
Описательная часть
382
удельной поверхности массы, то эти руды являются более экономичны
ми по сравнению с магнетитовыми и гематитовыми рудами. Поэтому тре
бования к минимальному содержанию железа в них снижаются до 35–
40 % (вместо 50—60 % для плотных магнетитовых и гематитовых руд).
МАНГАНИТ
—Mn
2+
Mn
4
+
O
2
[OH]
2
, или MnO
2
.
Mn[ОН]
2
. Наличие
двух и четырехвалентного (а не трехвалентного) марганца установлено
путем изучения магнитной анизотропии ионов.
Химический состав.
MnO — 40,4 %, MnO
2
— 49,4 %, Н
2
О — 10,2 %. При
меси: SiO
2
(до нескольких процентов), Fe
2
O
3
(до 1 %), в незначительных
количествах Аl
2
О
3
, CaO и др. Содержание Н
2
О в скрытокристаллических
и оолитовых манганитовых массах, так же как и в гётите, бывает больше,
чем это полагается по формуле (гидроманганит). Избыточная часть воды
является адсорбированной, как это устанавливается по
кривым обезвоживания.
Сингония
моноклинная; призматический в. с. Пр. гр.
B
2
1
/
d
(
C
5
2
h
).
a
0
=
8,86;
b
0
= 5,24;
с
0
= 5,70,
β =
90°.
Кристалj
лическая структура
существенно отличается от структу
ры гётита и пока еще не расшифрована.
Облик кристалj
лов
призматический (рис. 205), столбчатый по оси
с.
Грани {110} сильно исштрихованы в вертикальном на
правлении.
Агрегаты.
В пустотах гидротермальных мес
торождений нередко встречается в виде друз столбчатых
кристаллов. В осадочных месторождениях широко рас
пространены тонкокристаллические агрегаты. Наблюда
ется также в виде оолитов, изредка в натечных формах.
Цвет
манганита черный.
Черта
бурая.
Блеск
полуметаллический.
Ng
= 2,53,
Nm
= 2,24 и
Np
= 2,24.
Твердость
3–4. Хрупок.
Спайность
по {010} совершенная.
Уд. вес
4,2–4,33.
Диагностические признаки.
Кристаллы легко узнаются по столбчато
му облику, характерной штриховке граней призмы и по бурой черте. Для
колломорфных богатых водой разностей характерен бурый цвет самого
минерала и черты. Для точной диагностики необходимы рентгенограммы.
П. п. тр. не плавится. В закрытой стеклянной трубке обильно выделя
ет воду. Перл буры и фосфорной соли в окислительном пламени фиоле
товый (присутствие марганца). В концентрированной HCl растворяется
с выделением хлора.
Происхождение и месторождения.
Вообще образуется при недостат
ке кислорода. Встречается в виде друз кристаллов в некоторых
гидротер'
мальных
месторождениях марганца как один из последних по времени
выделения минералов в парагенезисе с баритом и кальцитом.
В больших массах встречается в
осадочных
месторождениях в виде
оолитов и сплошных масс, занимая промежуточное положение между
фациями псиломеланопиролюзитовых руд (соединений четырехвалент
Рис. 205.
Крис
талл манганита
Раздел IV. Окислы (оксиды)
383
ного марганца) и более удаленных от береговой линии карбонатных руд,
содержащих двухвалентный марганец.
В глинах обнаруживается иногда в виде желваков с радиальнолучис
тым строением.
В зоне окисления неустойчив. Легко превращается в скрытокристал
лический, почти безводный MnO
2
, т. е. весь марганец окисляется до че
тырехвалентного состояния. Поэтому в марганцевых шляпах манганит
встречается сравнительно редко.
В значительных массах манганит известен в
Чиатурском
месторож
дении (Грузия) в виде оолитовых руд бурого цвета. В шарообразных кон
крециях черного цвета широко распространен также в
Никопольском
ме
сторождении (Украина).
В виде кристаллов, нередко крупных, он известен в гидротермальном
месторождении
Ильфельд
в Гарце,
Ильменау
в Тюрингии (Германия)
и в других местах.
Практическое значение.
Наряду с пиролюзитопсиломелановыми
рудами представляет собой важное сырье для получения ферромарганца
и других сплавов с железом (шпигеля, силикошпигеля), употребляемых
при выплавке сталей.
4. Группа псиломелана
В эту группу входят разнообразные гидроокислы марганца сложного
и непостоянного состава, наблюдавшиеся в виде скрытокристаллических
и колломорфных образований. Раньше их относили целиком к аморф
ным веществам. Однако рентгенометрическими исследованиями устанав
ливается, что многие из них кристалличны и по структуре не только не
походят ни на один из ранее рассмотренных окислов и гидроокислов мар
ганца, но согласно незаконченным рентгенометрическим исследованиям
В. И. Михеева сами отличаются друг от друга по кристаллической струк
туре в зависимости от тех катионов, которые входят в их состав.
Химическая конституция для многих из этих гидроокислов уточне
нена. Они представляют собой сложные гидраты. Наиболее простым по
составу является «моногидрат» двуокиси марганца — MnO
2
.
Н
2
О, кото
рый, по мнению В. И. Вернадского, относится к природной метамарган
цовистой кислоте H
2
MnO
3
, легко получаемой в лабораторных условиях
в виде шоколаднобурого геля. В состав более сложных соединений, кро
ме окислов марганца — MnO
2
и MnO, входят следующие окислы: К
2
О,
BaO, CaO, иногда PbO, ZnO, CoO, NiO, CuO, изредка Li
2
O, WO
3
, P
2
O
5
,
As
2
O
5
и др. Устанавливается также коллоидальные смеси гидроокислов
марганца с гидроокислами SiO
2
, Fe
2
O
3
, Al
2
O
3
и органическими вещества
ми. Этим соединениям, в зависимости от того, какие из окислов метал
лов входят в их состав, дано много различных названий.
Все эти минеральные виды в полевых условиях называются просто со
бирательным названием «псиломелан». Точное установление минерального
Описательная часть
384
вида может быть сделано на основании рентгенограмм и данных химичес
ких анализов. Термограммы, к сожалению, почти ничего не дают для диаг
ностики этих минералов.
Мягкие порошковатые разности псиломеланов бурой или черной ок
раски раньше называли «вадом». В настоящее время этот термин утра
тил свое значение, так как детальное изучение этих разностей с помощью
химических анализов и рентгенографии показало, что в этом виде могут
существовать самые различные по составу минералы: минеральные виды
группы псиломелана, а также манганит, рамсделлит и др.
ПСИЛОМЕЛАН
—
m
MnO
.
n
МnО
2
.
l
Н
2
О. Не может быть охарактери
зован определенной формулой. «Псилос» погречески — лысый,
мелас
—
черный («черная стеклянная голова»). В американской литературе под
этим термином предлагается подразумевать существенно бариевую раз
ность, другими авторами называемую
романешитом
(в настоящее время —
минеральный вид с формулой (Ba,H
2
O)(Mn
4+
,Mn
3+
)
5
O
10
). Основанием
этому послужило то, что первые образцы, названные псиломеланом, как
было установлено впоследствии, оказались богатыми барием. Однако
наиболее широко распространенной из всех разностей группы псиломе
лана является бедная барием. В настоящее время термин «псиломелан»
не имеет статуса видового названия
, так как является собирательным
названием и охватывает широкий круг минералов марганца и их смесей,
обладающих высокой плотностью в отличие от рыхлого и мягкого вада.
Химический состав
непостоянен. Соотношение MnO и MnO
2
колеб
лется в относительно широких пределах, в зависимости от степени окис
ления низшего окисла марганца. Содержание MnO
2
обычно составляет
60–80 %, MnO сравнительно невелико 8–25 %, Н
2
О 4–6 % (большая ее
часть удаляется при температуре свыше 110°). В небольших количествах
часто присутствуют BaO (до нескольких процентов), иногда щелочи, CaO,
CoO, MgO, ZnO, а также SiO
2
, Fe
2
O
3
, Al
2
O
3
в виде посторонних примесей.
Изредка устанавливается WO
3
(до 1, а иногда до 5–8 %) —
тунгомелан
.
Сингония
не устанавливается однозначно, в большинстве псиломела
нов велика доля ромбической составляющей. Обычно наблюдается в поч
ковидных формах с концентрическизональным строением или в тонко
кристаллических агрегатах. Нередки дендритовидные налеты (см. рис. 51).
Цвет
псиломелана черный, иногда буроваточерный.
Черта
обычно чер
ная.
Блеск
полуметаллический до алмазного, у рыхлых разностей матовый.
Твердость
4—6
(для плотных разностей), колеблется в зависимости
от содержания воды и физического состояния. Хрупок.
Уд.
вес
4,4—4,7.
Диагностические признаки.
Принадлежность к группе псиломелана
устанавливается по формам агрегатов, черной черте и реакции на марга
нец. Точная диагностика пока возможна лишь с помощью химического
анализа.
Раздел IV. Окислы (оксиды)
385
П. п. тр. не плавится. При растворении в соляной кислоте выделяется
хлор. В закрытой трубке выделяет воду и кислород. С бурой и фосфор
ной солью в окислительном пламени дает фиолетовый перл.
Происхождение и месторождения.
Подобно всем образованиям,
объединяемым под названием псиломелана, образуется главным образом
в экзогенных условиях: в
зонах окисления
месторождений марганцевых
руд и в месторождениях
осадочного
происхождения. Как второстепенный
минерал встречается также в рудах марганца
гидротермального
генезиса.
В зонах окисления он образуется в основном за счет таких минера
лов, как браунит, гаусманит, иногда силикатов и карбонатов марганца
(совместно с вернадитом), а также самостоятельным путем при коагу
ляции гидроокислов марганца в виде натечных форм в пустотах и в виде
плотных масс.
В осадочных месторождениях марганца псиломелан встречается в виде
прослоев плотных руд или оолитов и шарообразных конкреций с кон
центрическискорлуповатым строением.
При выветривании псиломелан подвергается окислению и дегидрата
ции. При этом за счет его образуется пиролюзит, главным образом на по
верхности пустот и пор, часто в виде черной сажистой массы. К крупней
шим осадочным месторождениям марганца, в которых встречается
псиломелан, принадлежат
Чиатурское
(Грузия) и
Никопольское
(Украина).
Практическое значение.
Вместе с пиролюзитом и другими окисны
ми минералами марганца является главной рудой, используемой в чер
ной металлургии для выплавки ферромарганца. Более бедные марганцем
руды используются для подшихтовки при выплавке из железных руд
обыкновенных чугунов.
В заключение надо отметить, что диагностика полиминеральных сме
сей, да и более или менее чистых оксидных марганцевых минералов, тре
бует применения сложных методик, таких как электронная микроско
пия и ИКспектроскопия. В то же время при визуальной диагностике
подобные образования заслуживают хоть какогото предварительного
заключения с учетом легкоопределяемых свойств и характерной мор
фологии; именно в таких случаях может быть употреблено название
«псиломелан».