ГРУППА КВАРЦА
К группе кварца относятся минералы, имеющие состав свободного кремнезема (Si02). Наиболее распространенные из них — кварц и халцедон.
Кварц — Si02
Состав постоянен. Изменяется главным образом в связи с включениями других минералов или газово-жидких пузырьков, содержащих С02, Н20, N, H2S, углеводороды и т. д. Происхождение названия неизвестно.
Характерные признаки. Кристаллы — шестигранные призмы, с одного конца (реже с обоих) увенчанные шести- или трехгранной пирамидальной «головкой», сочетающей грани двух ромбоэдров (фиг. 6). Часто по направлению к «головке» кристалл постепенно сужается. На гранях призмы наблюдается поперечная штриховка. Во многих магматических и метаморфических горных породах кварц образует неправильные изометричные зерна, сросшиеся с зернами других минералов; в осадочных породах — мелкие округлые или угловатые песчинки. Цвет разнообразен, нередко обусловлен тончайшими примесями других минералов; наиболее распространен серый. Молочно-белый цвет кварца в жилах связан с обилием мельчайших трещинок и наблюдается только вблизи дневной поверхности. В кристаллах нередко вершина и периферическая зона окрашены интенсивнее, чем центральные части. Блеск стеклянный, в сплошных массах иногда жирный. Излом неровный, раковистый. Спайность несо-вершенная. Тв. 7. Уд. вес 2,60 (молочно-белый) — 2,65. В кислотах не растворяется (за исключением HF), плавится при 1713°, образуя при застывании прозрачное кварцевое стекло. Электричества не проводит. Кристалл, нагретый в закрытом сосуде и быстро охлажденный, приобретает способность притягивать
мелкие обрывки папиросной бумаги (пироэлектрический эффект). Если кристалл или вырезанную из него пластинку подвергнуть сжатию или растяжению в поперечном направлении, то он также приобретает электростатический заряд (пьезоэлектрический эффект).
Разновидности: горный хрусталь (см. рис. 22)— бесцветный и абсолютно прозрачный кварц, дымчатый кварц (раухтопаз)— светло-бурый или светло-серый, морион — черный, аметист (см. рис. 17 и 18) — фиолетовый, цитрин— лимонно-желтый, авантюрин (см. рис. 19) — желтоватый или мерцающий буровато-красный (в связи с включениями слюды и железной слюдки), празем — зеленый (из-за включений актинолига); горный хрусталь с включениями тонкоигольчатых кристаллов рутила, турмалина и др. • называется волосатиком (см. рис. 22) и т.д.
Условия образования и нахождения. Весьма широко распространенный минерал. Происхождение магматическое, пегматитовое, Фпг 6 Фопма гидротермальное, метасоматическое, мета- крист'алл'а кварца морфическое; также в осадочных породах, (комбинация шее- Минералы-спутники: в магматических гор- тиграннойпризмы, Ных породах (липаритах, гранитоидах и ромбоэдра н трапе- др. П0Левые шпаты, слюды, иногда рого- вая обманка, реже пироксен; в гранитных пегматитах — полевые шпаты, слюды, топаз, турмалин, апатит, гранат и др.; в гидротермальных кварцевых жилах и метасоматических зонах окварцевания — золото, арсенопирит, касситерит, вольфрамит, молибденит, пирит, халькопирит, турмалин, хлорит и др.; в метаморфических породах — полевые шпаты, слюды, гранаты, андалузит, дистен, силлиманит, ставролит, кордиерит, хлорит, эпидот и др. Низкотемпературный кварц гидротермального происхождения в виде мелких кристаллов и щеток горного хрусталя и аметиста выстилает обычно стенки пустот или трещинок в песчаниках, известняках, гипсах и бурых железняках. Наиболее ценными месторождениями горного хрусталя, аметиста, мориона и др. являются «хрустальные погреба» — полости, стенки которых покрыты друзами кварца, кристаллами полевого шпата, кальцита, рутила и т. д. Они встречаются в пегматитах и кварцевых жилах Урала, Волыни, Памира, Забайкалья, Алдана и других районов.
При физическом выветривании горных пород кварц механически разрушается, превращаясь в угловатые, а по мере переноса текучими водами — во все более округлые и мелкие обломки (кварцевая галька, песчинки в кварцевом песке и песчанике).
Диагностика. По облику кристаллов: в сплошных массах и агрегатах зерен по отсутствию спайности, излому и высокой твердости. Кордиерит отличается серовато-синей окраской, нефелин — меньшей твердостью (5—6) и более жирным блеском. Чтобы обнаружить кварц в речных или морских галечниках, рекомендуется смочить гальку водой.
Практическое значение. Ценное минеральное сырье: идет на изготовление ответственных деталей в оптических приборах, используется в генераторах ультразвука, в телефонной и радио-аппаратуре. В больших количествах потребляется стекольной и керамической промышленностью (горный хрусталь и маложелезистый кварцевый песок). С древних времен горный хрусталь, аметист, раухтопаз, авантюрин и другие цветные разновидности используются в ювелирном деле.
Халцедон — Si02
Содержит Н20 до 1—1,5%. От 1 до 3% составляют примеси Fe203, А1203, СаО и др. Название неясного происхождения.
Характерные признаки. Скрытокристаллическая форма проявления кварца — агрегат его тончайших иголочек. Образует округлые миндалины, или жеоды в пузыристых вулканических породах — базальтах, андезитах, порфиритах и др. и вулканических туфах (ассоциация с горным хрусталем, аметистом, кальцитом, цеолитами и др.); прожилки (ассоциация с гейландитом); концентрически-полосчатый халцедон, выполняющий миндалины или жеоды, называется агатом (см. рис. 21), параллельно- полосчатый — ониксом; псевдоморфозы халцедона по древесине — окаменелое дерево, или древесный агат. Халцедон, как и кварц, является главным породообразующим минералом кремня, яшмы и кремнистых сланцев. Цвет крайне разнообразен (см. разновидности), обычно серый или молочно-белый. Черную окраску ему придают примеси органического (углистого) вещества. Блеск восковой или матовый. Излом неровный, раковистый, иногда занозистый. Спайность отсутствует. Тв. 6,5—7. Уд. вес 2,55-2,65.
Разновидности: сапфирин — голубовато-серый и синий; сердолик или карнеол (см. рис. 20) — красный, розовато-красный и бледно-розовый; сардер — бурый; плазма — зеленая; хризопраз (см. рис. 20) — яблочно-зеленый (в связи с примесью никеля); гелиотроп, кровавый камень, или восточная яшма,— зеленый с ярко-красными пятнышками; радужный агат — агат, обладающий красивым переливом окраски; прозрачный халцедон, пронизанный тонкими включениями зеленого хлорита,— моховик; агат с плавно меняющейся окраской — облачный агат. Неоднородность окраски агата может выражаться в виде сложного зора: иногда узор напоминает развалины (руинный агат), стены и башни крепости (крепостной агат) или ландшафт (ландшафтный агат) и т. д. Окаменелое дерево имеет серовато-бурую или красно-бурую окраску и сохраняет рисунок внутреннего строения древесины, при ударе издает металлический звук.
Условия образования и нахождения. Весьма распространен. Происхождение эндо- и экзогенное. Отлагается из низкотемпературных гидротермальных растворов в районах действующих или потухших вулканов, а также в процессе выветривания горных пород и вследствие обезвоживания опала при формировании кремней, кремнистых сланцев и яшм. Минералы-спутники в пустотах и трещинах застывших вулканических лав и туфов (миндалины и прожилки) — цеолиты, хлорит, кварц и др. Галька миндалекаменных траппов с прекрасными агатами, сердоликами, сардерами, сапфиринами и др. известна в русловых отложениях рек Лены (от Говорова до Жиганска) и Вилюя, в бассейнах Подкаменной и Нижней Тунгусок, Хатанги, Колымы; зффузивы и туфы с халцедоном распространены в Ахалцихском, Бо.ржомском и др. р-нах Грузии, на Армянском нагорье, в Азербайджане, в Забайкалье (по рекам Аргуни, Шилке и в р-не Читы, в окрестностях Еравнинского озера) и т. д. Прожилко- вые выделения сердолика и агата в туфах и лавах развиты в Крыму (Карадаг). Галька этих минералов встречается в изобилии по западному побережью Крыма (от Севастополя до Евпатории), особенно около устьев рек Качи, Альмы и Бельбека. В отложениях термальных источников халцедон встречается на Кавказе и Камчатке. В выветрелых серпентинитах спутники халцедона — карбонаты и окислы железа, гидросиликаты никеля, монтмориллонит и др. (Ср. Урал, близ дер. Шайтанки); в гранитоидах и гнейсах — опал, глинистые минералы и др. (Украина, Казахстан). Окаменелое дерево широко известно в Белоруссии около Пинска и у Могилева на Днестре; по р. Буг близ Николаева; в Грузии вдоль шоссе Батуми — Ахалцихе; в Кировской обл., в Кизеловском и Кузнецком угольных бассейнах; в многочисленных р-нах Вост. Сибири и Северо-Востока.
В условиях выветривания подвергается механическому истиранию, окатыванию и шлифовке.
Диагностика. Высокая твердость отличает халцедон от опала, смитсонита, скрытокристаллического флюорита и других минералов.
Практическое значение. Употребляется для изготовления украшений и предметов искусства, часовых камней, опорных призм, ступок и как абразивный материал. Обширные области использования халцедона связаны с применением кремня (см. часть вторую. Горные породы).
Рутил — ТЮ2
Содержит 60% Ti. Характерны примеси Fe, Sn, Nb, Та, Cr. Название от лат. rutilus — красноватый (даже черные кристаллы просвечивают красноватым цветом).
Характерные признаки. Четырехгранные (фиг. 1,0) призматические, столбчатые, игольчатые, волосовидные кристаллы, нередко коленчатые сростки, также зернистые и сетчатые срастания и агрегаты. На призматических гранях кристаллов типична вертикальная штриховка. Цвет желтый, красный, бурый до черного. Черта желтая, светло-бурая. Светлые разности прозрачны, темные — полупрозрачны или просвечивают. Блеск алмазный до металловидного (для черных разновидностей). Излом раковистый или неровный. Спайность совершенная в одном направлении и средняя — в другом. Тв. 6—6,5. Хрупкий.
Уд. вес 4,2—4,4. Разновидности: сагенит — сетчатые срастания иголок рутила в хлорите или биотите; волосатик (волосы Венеры, или стрелы Амура) — врастания тонких волосовидных кристаллов в горном хрустале (см. рис. 22). Железистая разновидность — нигрин. Разновидность, богатая ниобием (Nb206 до 40%),— илъменорутил, танталом (Та206 до 36%) — стрюверит; уд. вес 4,2—5,6.
Условия образования и нахождения. Один из часто встречающихся минералов. Происхождение магматическое, пегматитовое, гидротермально-метасоматическое, часто в метаморфических, реже — в осадочных породах. Типичный минерал россыпей. В магматических породах — сиенитах и гранитах — как акцессорный минерал. Минералы-спутники в изверженных породах, пегматитах и некоторых гидротермально-метасоматиче- ских месторождениях — кварц, ильменит, магнетит, корунд, полевые шпаты, слюды, хлорит и др. В метаморфических породах — гнейсах, амфиболитах, слюдяных сланцах — образуется за счет титансодержащих минералов; в жилах альпийского типа — часто в форме волосатика с кварцем, адуляром, хлоритом и др,; в россыпях (главный промышленный тип месторождений) — с цирконом, ильменитом, лейкоксеном. При процессах выветривания весьма устойчив; накапливается в россыпях, особенно прибрежно-мор- ских.
Диагностика. Характерны призматические кристаллы с близким к квадратному поперечным сечением и особенно коленчатые сростки. От сходного циркона отличается меньшей твердостью, от касситерита — меньшим удельным весом.
Практическое значение. Используется главным образом в электродной промышленности и для изготовления пигментной двуокиси титана, широко применяемой в самолетостроении и оборонной промышленности, также в керамике, радиотехнике (как детектор), для получения титановых белил. Синтезирован в виде крупных красивых кристаллов.
Касситерит — Sn02
Содержит до 79% Sn. В некоторых разностях отмечается повышенное содержание Та, Nb, Fe и Ti. Название от греч. xaoaitepog — олово. Синоним — оловянный камень/
Касситерит - Характерные признаки. Часто в виде кристаллов, коротко-, или длиннопризматических, реже игольчатых, или дияирами- дальных, с квадратным поперечным сечением (см. фиг. 1,0; 1, П). Встречаются коленчатые сростки. В гидротермальных рудах не менее характерны вкрапленные зерна неправильной формы, реже — сплошные зернистые массы, лучистые и радиаль- но-волокнистые агрегаты и натечные формы. Цвет широко варьирует: от желтовато- или красно-коричневого до коричневато- черного, реже бурый, желтый, серый или белый и очень редко бесцветный. Окраска кристаллов иногда распределяется нерав-номерно (по зонам роста, секторам и т. д.). Черта сероватая и коричневатая. Светлый касситерит прозрачен; темноокрашен- ные разности просвечивают в тонких сколах. Блеск в изломе от алмазного до жирного, на гранях — матовый, у черных непрозрачных разностей — полуметаллический. Излом от полураковистого до неровного. Спайность несовершенная параллельно длинной оси кристаллов и неясная по призме; отдельность иногда четкая по призме и пирамиде. Тв. 6—7. Хрупкий. Уд. вес 6,3—7,2. Не магнитен, но черные разности (богатые я№ле- зом) притягиваются электромагнитом. Разновидность деревя-нистое олово — касситерит в виде радиально-волокнистых, кон- центрически-зональных гроздевидных корок или почковидных конкреционных масс, напоминающих древесину (см. рис. 23).
Условия образования и нахождения. Минерал средней рас-пространенности. Происхождение пегматитовое, пневматолито- гидротермальное (метасоматическое), гидротермальное, также в россыпях. Деревянистое олово — гипергенный минерал в зоне окисления сульфидных месторождений, содержащих с т а н н и н Cu2FeSnS4 и другие, более редкие сульфостаннаты. В пневмато- лито-гидротермальных месторождениях, в частности в метасоматически измененных гранитах минералами-спутниками являются: колумбит-танталит, пирохлор-микролит, циркон, ц и н н в а л ь- д и т (литиево-железистая слюда), лепидолит, альбит, топаз, кварц, мусковит (Забайкалье, Дальний Восток и др.; Франция); в пегматитах — берилл, сподумен, кварц, альбит, мусковит, лепидолит, колумбит (Вост. Сибирь, Ср. Азия и др.); в кварц-касситериговых гидротермальных жилах и грейзенах — турмалин, мусковит и другие слюды, альбит, вольфрамит, щеелит, флюорит, топаз, арсенопирит, станнин, апатит и др.
(Забайкалье — Ононское месторождение; Северо-Восток); в касситерито- сульфидных жилах — пирротин, сфалерит, халькопирит, станнин, висмутин, черный турмалин, хлориты, карбонаты (Забайкалье — Хапчеранга; Дальний Восток); в россыпях — тантало- ниобаты, ильменит, циркон, рутил, гранат и др. (Северо-Восток); в зоне окисления (деревянистое олово) — реликты сульфидов (в том числе станнина) и гипергенные продукты их изменения).
Очень стойкий минерал; накапливается в россыпях.
Диагностика. По реакции на олово (на цинковой пластинке, с НС1, на испытуемом зерне появляется пленка олова — так называемое оловянное зеркало). От рутила и циркона отличается более высоким удельным весом и характерным жирным блеском в изломе.
Практическое значение. Единственный минерал, из которого добывают олово.
Пиролюзит — Мп02
Содержит 63,2% Мп; часто присутствуют механические примеси гематита и кварца, иногда также некоторое количество воды. Название от греч. лор — огонь и ^.ooaig — мытье, уничтожение, чистка, связано с употреблением в стекольном производстве для уничтожения зеленого оттенка у стекла. Синоним — полианит.
Характерные признаки. Столбчатые или волокнистые! нередко радиально-лучистые агрегаты, почковидные конкре ции, корочки, сажистые или плотные порошковатые массы, колло- морфные выделения и дендриты. Часты псевдоморфозы по манганиту или почковидным агрегатам псиломелана. Кристаллы очень редки. Цвет землистых масс и кристаллов железо-черный до стально-серого; иногда отмечается синеватый оттенок для сплошных масс. Черта черная или синевато-черная. Непрозрачен; блеск полуметаллический или матовый. Излом неровный. Спайность в двух направлениях (по призме) совершенная. Тв. 1—2 до 5 — для сплошных скрытокристаллических и кол- ломорфных разностей (иногда волокнистый или порошкова- тый материал пачкает пальцы) и 6—6,5 — для кристаллов.
Хрупкий. Уд. вес 4,4—5,0 (сплошные агрегаты) и 5,0—5,1 (кристаллы). Разновидность — криптомелан, содержит калий.
Условия образования и нахождения. Минерал распространенный. Происхождение экзогенное (осадочное или связано с процессами выветривания); редко — метаморфическое и гидротермальное. Минералами-спутниками в осадочных месторождениях — Чиатурсйом (Грузия) и Никопольском (Украина) — являются: псиломелан, манганит, вернадит, опал, гидроокислы железа; в остаточных месторождениях выветривания (типа железо-марганцевых шляп) — те же минералы и реликты первичных (эндогенных) минералов марганца, как-то: родохрозит МпС03, манганокаль- цит, родонит, марганцовистый волластонит и др. (Мазульское, Марсятскоё, Полуночное месторождения — Ср. Урал и т. д.); в метамор- физованных осадочных месторождениях марганца — марганцевые сили-каты, окислы и карбонаты (Ю. Урал, Центр. Казахстан). В зоне окисления устойчив.
Диагностика. От других черных минералов марганца отличается спайностью, большой хрупкостью и отсутствием воды. Коллоидные и скрытокристаллические формы легко спутать с псиломеланом, к которому имеются постепенные переходы.
Практическое значение. Пиролюзит и отчасти криптомелан— главные минералы марганцевых руд, идущих в черную металлургию (на изготовление ферромарганца и зеркального чугуна). Пиролюзит применяется также в химической промышленности; в электротехнике — при производстве сухих электрических батарей; в стеклоделии — для обесцвечивания зеленого стекла; в производстве красок, в фотографии, фармацевтической промышленности, кожевенном деле; в противогазах, употребляемых для защиты от окиси углерода и т. д. Плотные разности криптоме- лана заменяют плотный гематит («кровавик»), используются как ювелирные камни и в качестве полировочного материала для обработки золота.
Уранинит — U02
Химический состав промежуточный между U02 и U308. Содержит примеси продуктов радиоактивного распада урана: Ra, Ас, РЬ — до 10—20%, Ga, Аг и др., также Н20, N, С02, иногда Th, РЗЭ, Y и Zr. Назван по составу.
Характерные признаки. Почковидные натечные формы (урановая смолка, см. ниже), дендритоподобные выделения, мельчайшие шарики, пленки, сажистые налеты или порошковатые массы — урановая чернь. Собственно уранинит образует кубические (см. фиг. 1, В) кристаллы с подчиненным развитием граней октаэдра, иногда октаэдрические (см. фиг. 1, Б). Цвет черный, бархатно-черный. При окислении приобретает буроватый или фиолетовый оттенок, иногда просвечивает темно-бурым. Черта черная, буровато-черная, слабо блестящая. Блеск в свежем изломе сильный, смолистый или жирный, на гранях— металловидный. Спайности нет. Тв. 5 — 6, у измененного — до 3—4. Излом неровный. Хрупкий. Уд. вес. 7,5—10,6 (уранинит) и 6,0—9,2 (настуран, см. ниже). Сильно радиоактивен. Обычно в различной степени метамиктный (минерал, имеющий внешнюю форму кристаллов, но аморфное — стекловатое — внутреннее строение). Разновидности: настуран, или урановая смоляная руда (урановая смолка), колломорфная, содержит воду; урановая чернь — измененный настуран; сажистые массы и налеты.
Условия образования и нахождения. Редок, но иногда в значительных скоплениях. Происхождение пегматитовое, гид-ротермальное, осадочное, также гипергенное. В гранитных и сиенитовых пегматитах спутниками являются: минералы РЗЭ — тантало-ниобаты и другие; также турмалин, циркон, полевые шпаты, слюды, иногда урансодержащие битумы (непромышленный тип месторождений); в гидротермальных месторождениях (настуран) — арсениды кобальта и никеля, самородное серебро и мышьяк, гематит, черный флюорит, пирит, халькопирит, сфалерит, галенит, золото, колломорфный молибденит (иордизит); в осадочных месторождениях — глинистые минералы, гидроокислы железа и алюминия.Урановые черни образуются при выветривании урановых месторождений. Крупные месторождения (осадочно-метаморфические или гидро-термальные) — комплексные урано- и золотоносные конгломераты (Витватерсранд в ЮАР).
Легко разлагается при выветривании и является источником для большого числа различных экзогенных минералов урана — гидроокислов, сульфатов, карбонатов.
Диагностика. По цвету, блеску в изломе, высокому удельному весу и, особенно по сильной радиоактивности (ореолам и радиальным трещинам вокруг выделений минерала), а также по канароочно-жилтым или оранжевым продуктам изменения.
Практическое значение. Длительное время урановые руды использовались лшяь для получения красок. В связи с разрешением проблемы освобождения и использования внутриядерной энергии в военных и мирных целях выявилась их ценность для атомной энергетики и оборонной промышленности.
