Класс окислов и гидроокислов

К этому классу относятся минералы, представляющие собой соединения различных элементов с кислородом, а в гидроокислах присутствует также и вода. По количеству входящих в него минералов он стоит на одном из первых мест, на его долю приходится около 17% массы всей земной коры (из них на долю окислов кремния — около 12,5% и окислов железа — 3,9%). Минералы этого класса образуются как в эндогенных, так и в экзогенных условиях.

Кварц SiO₂ — самый распространенный в земной коре породообразующий минерал магматических, метаморфических и осадочных горных пород. Он лишь условно, по составу, относится к классу окислов, а по структуре принадлежит к классу силикатов. Основой его структуры, как и структуры силикатов (см. ниже), является кремнекислородный тетраэдр [SiO₄] ⁴, в вершинах которого располагаются ионы кислорода, а в центре — ион кремния. Соединение таких тетраэдров осуществляется через вершины так, что каждая вершина одного тетраэдра служит вершиной смежного с ним тетраэдра — образуется структура прочного трехмерного каркаса. Формула такого соединения SiO₂, т. е. формально окисел.

Кварц встречается в виде зернистых агрегатов, плотных (сливных) масс в жилах, в породах — в виде зерен неправильной формы, в пустотах образует кристаллы и их сростки. Кристаллы имеют сложную форму, основой которой является шестигранная призма, оканчивающаяся ромбоэдрами. Грани призмы часто покрыты тонкой поперечной штриховкой. Сингония гексагональная, подсингония тригональная. (Существуют высокотемпературные разновидности кварца, кристаллизующиеся в гексагональной подсингонии).

Наиболее распространенные цвета — бесцветный, белый, серый, встречаются окрашенные разности. Просвечивает, реже прозрачен; блеск на гранях кристалла стеклянный, на изломе — жирный; излом раковистый или неровный; спайность весьма несовершенная; твердость 7; плотность 2,65.

Прозрачные или красиво окрашенные разновидности кварца имеют специальные названия: горный хрусталь — бесцветные прозрачные кристаллы, дымчатый кварц (раухтопаз) — дымчатые, бурые, аметист — фиолетовые, морион — черные и др.

Халцедон SiO₂ — скрытокристаллический минерал, встречающийся в виде плотных масс, натечных почковидных образований или желваков.

Цвет различный. Разновидность халцедона красного или оранжевого цвета называется сердоликом, с окраской, располагающейся полосами, — агатом. Блеск восковой, слабожирный, матовый; просвечивает обычно только по краю; излом раковистый; твердость 7.

Кварц выделяется из магмы при ее кристаллизации, выпадает из горячих растворов и паров, образуется в процессе метаморфизма. В экзогенных условиях образуется редко. Халцедон связан с гидротермальными процессами, сопровождающими вулканическую деятельность, а также возникает при экзогенных процессах. Кварц устойчив как в глубинных условиях, так и в поверхностных. Месторождения многочисленны. Кварц и породы, из него состоящие, а также халцедон используются в стекольной, химической и строительной промышленностях, горный хрусталь (пьезокварц) — в оптике и радиотехнике. Красиво окрашенные разности кварца и халцедона применяются ювелирном деле.

Опал SiO₂ ^. _nН₂О — аморфный минерал. Содержание воды колеблется в пределах от 1 до 5%, редко увеличиваясь до 34%. Образует плотные, обычно натечные массы, слагает некоторые осадочные породы органогенного происхождения.

Бесцветный, белый, серый, примесями бывает окрашен в различные цвета; просвечивает в куске или по краю; блеск слабостеклянный, слабожирный; излом раковистый или неровный; твердость 5,5, редко 6; плотность 1,9—2,3.

Образуется в поверхностных условиях при выветривании силикатов, в результате жизнедеятельности некоторых организмов. Известно выпадение опала из горячих растворов (гейзерит). Используется в ювелирном деле как поделочный камень в строительстве как абразивный материал.

Большое практическое значение имеют минералы — окислы железа. Ниже приводятся свойства тех из них, которые являются важнейшими рудами железа.

Гематит, или железный блеск, Fe₂О₃ встречается обычно в виде плотных мелкокристаллических, чешуйчатых или листоватых скоплений, желваков радиально-лучистого или скорлуповатого строения и скрытокристаллических масс. В последнем случае гематит называется красным железняком. Сингония гексагональная, подсингония тригональная. Цвет от желтовато-серого и стально-серого, почти черного у кристаллических разностей, до темно-красного у скрытокристаллических. Цвет черты соответственно изменяется от красно-бурого до вишнево-красного. Непрозрачный. Блеск — от металлического до матового. Твердость — 5,5—6, у скрытокристаллических масс твердость меньшая (твердость агрегата); плотность 5,2, т. е. большая, что характерно для железосодержащих минералов.

Гематит — одна их главных железных руд. Кроме того, порошковатые разновидности используются для производства красных карандашей.

Месторождения: в Кривом Роге, Центральном Казахстане, Северном Урале, в США.

Магнетит, или магнитный железняк, FеО^.Fе₂О₃, или FеFе₂О₄ образует плотные зернистые агрегаты, реже кристаллы, вкрапленные в породы. Сингония кубическая. По внешнему виду и физическим свойствам магнетит напоминает кристаллическую разность гематита и отличим от него по черному цвету черты и магнитным свойствам.

Образование гематита и магнетита связано главным образом с глубинными процессами — магматическими, гидротермальными и метаморфическими. Гематит образуется также и на поверхности в процессе выветривания и в морских условиях. Месторождения железных руд, связанных с породами, содержащими эти минералы, широко распространены. В России следует отметить Урал, Курскую магнитную аномалию.

Лимонит, или бурый железняк, — агрегат близких минералов, а не минерал строго определенного состава: гетита — FеООН, гидрогетита — FеООН ^. пН₂О, лепидокрокита —FеО (ОН) и глинистых частиц, соотношения которых непостоянны. Лимонит встречается обычно в виде плотных натечных (рис. 1) и землистых пористых масс, конкреций и оолитов радиально-лучистого или скорлуповатого строения. Часто можно наблюдать в одном образце переходы плотных разностей в землистые. Цвет от охристо-желтого, у рыхлых разностей, до черного у плотных. Черта соответственно желто-бурая или бурая. Твердость 1—5; плотность 2,7—4,3.

Происхождение лимонита поверхностное, связанное с выветриванием железосодержащих минералов, а также с осаждением из вод поверхностных водоемов, причем в этих случаях большую роль играют микроорганизмы.

Месторождения лимонита в России на Северном Кавказе, в Тульской области.

Рис. 1. Сталактиты лимонита

Корунд Аl₂О₃ образует плотные зернистые агрегаты, встречается в виде кристаллов тригональной подсингонии. Цвет серый до черного (от примесей). Разности синего цвета — сапфир, кроваво-красного — рубин. Блеск стеклянный, алмазный; просвечивает или прозрачный; излом неровный; спайность несовершенная; твердость 9; плотность 4. Образуется при магматических и метаморфических процессах.

Месторождения России на Урале, в Якутии. Используется как абразивный материал, сапфир и рубин в ювелирном деле.

Бокситы представляют собой, подобно лимониту, агрегат минералов — гидроокислов алюминия: диаспора — АlOОН, гидраргиллита — А1(ОН)₃, бёмита — Аl (ОН) с примесью окислов железа, окиси кремния и других минералов, соотношения которых тоже непостоянны. Бокситы встречаются в виде землистых рыхлых или твердых (сцементированных) масс, часто имеют оолитовое строение. Цвет красный, бурый, на месторождениях молодых кор выветривания — белый, серый, зеленый; твердость 2—4.

Образуется при выветривании горных пород, в состав которых входят минералы, содержащие алюминий и кремний. Известны бокситы и осадочного происхождения.

Основные месторождения России на Северном Урале, в Ленинградской области, в Сибири. Бокситы — руда на алюминий.

Пиролюзит МnО₂ встречается в виде мелкокристаллических или землистых масс, конкреций, оолитов, очень редко кристаллов. Сингония тетрагональная. Цвет черный; черта черная; непрозрачный. Блеск металлический или матовый. Спайность теоретически совершенная, но в мелкозернистых разностях не видна; твердость у агрегатов около 2—3, у кристаллических зерен около 6; плотность 4.7—5,0. Образуется в поверхностных условиях при выветривании минералов, содержащих марганец, и на дне морей.

Основные месторождения в Грузии, на Украине. Руда на марганец.

Касситерит SnO_2. Синоним — оловянный камень. Сингония тетрагональная. Цвет темно-бурый до смоляно-черного, медово-желтого, черта бурая. Блеск алмазный, смоляной, жирный. Спайность несовершенная, Твердость 6−7. Плотность 6,8−7,0. Хрупкий. Встречается в виде кристаллов, вкрапленников, сплошных масс, друз. Является единственным рудным минералом олова. Олово используется для производства сплавов — бронзы, латуни, применяется при пайке, лужении, для производства эмалей и т. д.

Месторождения: в Восточной Сибири, в Средней Азии, Восточном Забайкалье, в Боливии, Австралии, Африке и др.

Куприт Cu₂O. Синоним: красная медная руда. Сингония кубическая. Цвет красный, серый. Черта коричнево-красная. Блеск алмазный. Твердость 3.5−4, плотность — 6. Спайность несовершенная. Образует игольчатые, волосовидные индивиды, сплошные зернистые или землистые массы. Применяется как медная руда. Месторождения: на Урале (Турьинские рудники, Меднорудянские), Алтай.