Курс минералогии

Общие замечания. К этому классу относится сравнительно большое число разнообразных по составу минеральных видов. Общее весовое количество их в земной коре, однако, относительно невелико.

Трехвалентные анионы [РО4]3–, [AsO4]3– и [VO4]3– обладают сравнительно крупными размерами, поэтому наиболее устойчивые безводные соединения типа AXO4 можно ожидать в сочетании с трехвалентными крупными катионами. Во введении к описанию кислородных солей указывалось, что такими катионами являются ионы редких земель и Bi. Соединения с малыми катионами, как общее правило для всех типичных кислородных солей, гораздо шире представлены водными нормальными солями (с гидратированными катионами).

Из фосфатов двухвалентных металлов, но с дополнительными анионами (ОН, F, О, отчасти Cl) или в виде кислых соединений наиболее устойчивыми являются соединения также с относительно крупными катионами (Са, Sr и отчасти Pb), а для арсенатов и ванадатов характерны соединения с Pb, причем добавочным анионом служит Сl и, наконец, двойные соединения Pb или Са с Cu, Zn, Mg и отчасти с Mn2+. Для кальция, кроме того, известны водные кислые соли.

В связи с этим уместно остановиться на сравнении двухводных солей — фосфата и арсената Са между собой и с сульфатом Са (гипсом). Эти соединения кристаллизуются в моноклинной сингонии и имеют много весьма сходных свойств (табл. 13).

Таблица 13. Сравнение свойств некоторых соединений Са

На этом примере мы еще раз наглядно убеждаемся в том, что катион Н1+, обладающий ничтожными размерами, будучи включен в кристаллическую структуру, практически не влияет на ее размеры. Анионы [SO4]2– и [РО4]3–, как можно видеть из сопоставления приведенных данных, имеют совершенно одинаковые размеры, a [AsO4]3– — несколько больший. Соответственно анионам, показатели преломления в этих минералах возрастают от гипса к фармаколиту; однако двупреломление у всех этих минералов почти одинаковое. Удельные веса находятся в полном соответствии с атомными весами катионов в комплексных анионах (S3+, Р5+и As5+).

Что касается фосфатов и арсенатов двухвалентных малых катионов (Mg, Fe2+, Ni, Co2+, Cu2+, Zn), то для них, как и следовало ожидать, весьма характерны водные нормальные соли с восемью, четырьмя и тремя молекулами Н2О.

Одновалентные металлы (Na, Li), как правило, образуют двойные соединения с Аl3+, а также ряд редких сложных водных солей.

Особое положение по составу среди водных солей занимают так называемые урановые слюдки и сложные ванадаты.

Исключительный интерес представляют явления гетеровалентного изоморфизма, нередко устанавливаемые в данном классе соединений, в частности среди фосфатов. Особенно показательные примеры мы находим по изоморфному замещению анионных радикалов.

Так, трехвалентный анион [РO4]3– может быть замещен одинаково построенными и равновеликими анионами: двухвалентными [SO4]2– и четырехвалентным [SiO4]4–. При этом могут иметь место разные случаи.

1. Изоморфное замещение в анионной части соединения происходит при сохранении состава и заряда в катионной части. В этом случае величина общего заряда анионов не должна меняться. Это достигается тем, что при замене трехвалентного аниона [РO4]3– четырехвалентным анионом [SiO4]4– одновременно в состав минерала входит двухвалентный анион [SO4]2–. Только при этом условии общий заряд аниона может быть сохранен.

В этих случаях кристаллическая структура и физические свойства минеральных видов, естественно, сохраняются. К этому можно добавить, что и среди катионов возможна одновременная замена ионов Ca2+ равновеликими ионами Na1+, Y и TR (при сохранении состава и заряда в анионной части).

2. Изоморфное замещение в анионной части соединения может сопровождаться одновременным замещением в катионной части с переменой валентности. Так, в монаците, имеющем состав СеРО4, уже давно было замечено, что иногда в существенных количествах присутствует SiO2, т. е. анион [SiO4]4–, и одновременно с этим к Се3+ изоморфно примешивается в соответственном количестве катион Th4+, иногда U4+ и Zr4+. В последнее время тонкими химическими анализами И. Д. Борнеман-Старынкевич показала, что в некоторых монацитах изоморфная примесь Са2+ сопровождается вхождением в состав анионной части двухвалентного аниона [SO4]2–.Таким образом, общая химическая формула этих разновидностей монацита должна быть написана в следующем виде: (Се,Th,Ca)[PO4,SiO4,SO4]; в случае доминировании кальция при сохранении структурного типа монацита минерал получает видовое название чералит.

Надо указать, что при гетеровалентном изоморфизме не обязательно строгое совпадение количественных соотношений ионов в катионной и анионной частях разных соединений. Важно, чтобы: 1) суммарные положительные и отрицательные заряды были равны; 2) размеры заменя­ющих ионов были одинаковыми или близкими; 3) общее число катионов и анионов сохранялось при замещении (за исключением тех случаев, когда в число катионов входит протон Н1+).

На общей характеристике физических свойств весьма разнообразных минералов данного класса мы останавливаться не будем. Они колеблются в широких пределах. Это более уместно сделать при описании отдельных групп минералов.

Что касается условий образования относящихся к этому классу многочисленных минералов, то следует сказать, что подавляющее большинство их, особенно водных соединений, связано с экзогенными процессами минералообразования (в зонах окисления рудных месторождений и осадочных отложениях). К числу эндогенных минералов относятся почти исключительно фосфаты, причем большинство образуется в конечных стадиях магматических процессов, главным образом в пегматитах, иногда гидротермальных жилах. Для апатита (фосфата кальция) известны также магматические месторождения (в нефелиновых сиенитах).

Поскольку среди солей данного класса широко представлены как безводные, так и водные соединения, то в отличие от сульфатов все относящиеся сюда минералы делятся на две большие группы:

1) безводные фосфаты, арсенаты и ванадаты;

2) водные фосфаты, арсенаты и ванадаты.

Безводные фосфаты, арсенаты и ванадаты

Безводные соединения данного класса в природе представлены сравнительно большим числом минералов. Кроме нормальных солей ортокислот известны редкие представители кислых солей. Гораздо шире распространены основные соли.

1. Группа монацита

МОНАЦИТЫ — (Се, La, Nd...)[PO4]. Монайзен по-гречески — быть уединенным. Встречаются обычно в виде единичных кристаллов.

Химический состав. Содержание окисей редких земель (главным образом Ce, La и Nd, в зависимости от доминирования одного из которых монацит получает суффикс в скобках после названия) достигает 50–68 %; в виде изоморфной примеси присутствует Y2O3 (до 5 %). Содержание Р2O5 обычно колеблется в пределах 22–31,5 %. Довольно часто в виде изоморф­ных примесей присутствует также ThO2 (до 5–10 %, в некоторых случаях до 28 %), изредка ZrO2 (до 7 %) и наряду с ними SiO2 (до 6 %), а иногда CaO и наряду с ним SO3.

Таким образом, с кристаллохимической точки зрения мы здесь имеем замечательный пример гетеровалентного изоморфизма. Химическая формула таких разновидностей монацита должна, с использованием переменных индексов, иметь следующий вид: (Се(1-x-y)ThxCay)([PO4](1-x-y-2z) [SiO4](x+z)[SO4](y+z)).

В очень незначительных количествах содержится также MgO, MnO, PbO, Fe2O3, Al2O3 и Н2О.

Сингония моноклинная; призматический в. с. L2PC. Пр. гр. Р21/п (C 52h). а0 = 6,79; b0 = 7,04; с0 = 6,74; β = 104°24′. Облик кристаллов обычно таблитчатый по {100} (рис. 255), реже призматический, изометрический и пирамидальный. Из форм распространены: пинакоиды {100}, {010}, {101}, призмы {110}, {011} и др. Часто наблюдается штриховка. Двойники по (100) и по (001). Встречается обычно в мелких кристаллах. Вес отдельных крупных экземпляров иногда все же достигал нескольких килограммов.

Рис. 255. Таблитчатый кристалл монацита

Цвет монацита желтовато-бурый, коричневый, красный, изредка зеленый. Блеск сильный стеклянный, жирный. Ng = 1,837, Nm = 1,787 и Np = 1,785.

Твердость 5–5,5. Спайность иногда совершенная по {001}. Уд. вес 4,9–5,5. Прочие свойства. Часто радиоактивный (присутствие ThO2).

Диагностические признаки. В пегматитах и гранитах обычно узнается по характерным таблитчатым формам непрозрачных кристаллов темно-желтой или красновато-бурой окраски.

П. п. тр. почти не плавится. Порошок монацита, смоченный H2SO4, при прокаливании окрашивает пламя в зеленый цвет. В HCl с трудом растворяется, выделяя белый осадок. С бурой образует стекло, в горячем виде желтое или желтовато-красное, по охлаждении бесцветное.

Происхождение и месторождения. Обычно этот минерал встречается в пегматитах, иногда гранитах и гнейсах в парагенезисе с полевыми шпатами, цирконом (Zr[SiO4]), в некоторых случаях с магнетитом, ильменитом и другими минералами. Однако известны находки его в доломитовых прожилках гидротермального происхождения в ассоциации с магнетитом.

При разрушении коренных месторождений монацит, как химически устойчивый минерал, переходит в россыпи (речные и морские).

В России монацит известен из гранитных пегматитов Черная Салма (в Северной Карелии) и Импилахти (в Южной Карелии), а также из россыпей Мочалина Лога (Южный Урал).

Из зарубежных месторождений монацита следует отметить пегматиты Мадагаскара (в Анкацобе и на горе Волхамбохитра), где встречаются его кристаллы очень крупных размеров, а также большие речные и мор­ские россыпи в Бразилии (Минас-Жерайс, Байя) и в Траванкоре (Индия), где производится его специальная добыча.

Практическое значение. Как источник редких земель и тория монацит представляет промышленный интерес. Добывается почти исключительно из россыпей путем промывки, при которой благодаря большому удельному весу накопляется в тяжелой фракции.

Применение редких земель, преимущественно церия, весьма разнообразно. В настоящее время они главным образом используются при производстве пирофорных сплавов и цериевых углей для дуговых ламп в прожекторах. Применяются они также при изготовлении особых сортов стекол, пропускающих световые лучи, но отражающих ультрафиолетовые и большую часть тепловых лучей, затем в производстве прочных легких сплавов (например, церия с магнием, алюминием и др.), в качестве катализаторов в различных отраслях химической промышленности, а также в качестве красителей и для многих других целей.

КСЕНОТИМ — Y[PO4]. От греч. ксенос — чужой, тими — честь (долго принимали за другие минералы).

Химический состав. Содержание Y2O3 теоретически должно достигать 63,1 %. Обычно в небольших количествах содержит прочие редкие земли (Er, Се и др.), иногда ThO2, UO2 (до 5 %), ZrO2 (до 3 %), SnO2, SiO2 (до 9 %) и др. Разновидность, называемая гуссакитом, содержит SO3 до 6 % (и, вероятно, CaO).

Сингония тетрагональная; дитетрагонально-дипирамидальный в. с. L44L55PC. Облик кристаллов. Встречается в кристаллах призматического облика, похожих на кристаллы касситерита и циркона, а также в сплошных массах. По кристаллической структуре аналогичен циркону. Кристаллы обычно представляют комбинацию {110}, {010} и {011}. Реже встречаются другие формы.

Цвет ксенотима желтовато-бурый, коричневый до красного, серый. Черта светло-бурая или красноватая. Блеск стеклянный, восковой или жирный. Ng = 1,815 и Nm = 1,720.

Твердость 4–5. Излом неровный. Хрупкий. Наблюдается совершенная спайность по {100}. Уд. вес 4,45–4,59. Прочие свойства. Часто радиоактивен.

Диагностические признаки. От похожих на него циркона, рутила и касситерита легко отличается более низкой твердостью, а в тонких шлифах — оптическими свойствами.

П. п. тр. не плавится. В обычно употребляемых кислотах не растворяется. Будучи смочен H2SO4, окрашивает пламя в синевато-зеленый цвет.

Происхождение и месторождения. Встречается в гранитах и пегматитах в виде мелких рассеянных кристалликов, нередко в ассоциации с цирконом, с которым иногда образует ориентированные срастания, с апатитом, алланитом, монацитом и др.

Ксенотим — относительно устойчивое соединение. При разрушении пород, в которых он присутствует, переходит в россыпи.

В гранитных пегматитах Северной Карелии ксенотим известен в ориентированных сростках с Th,U-цирконом из жилы острова Оленчик. Отмечен в массиве Томтор на Анабарском плато (Западная Якутия). Наибольшей известностью пользуются месторождения ксенотимсодержащих гранитных пегматитов и россыпей Бразилии (Минас-Жерайс), Норвегии (Хиттерё близ Арендаля, Крагерё в Телемаркене), Швеции (Иттербии близ Стокгольма) и др.

2. Группа апатита

Группа апатита представлена соединениями типа A2[XO4]3Z, в которых роль катионов играют Ca2+, Pb2+ и в ряде изоморфных примесей иногда TR3+, Y3+, Mn2+ и Sr2+, а в качестве добавочных анионов участвуют F1–, Cl1–, [ОН]1–, O2– и [СO3]2–.

Замечательной особенностью этой группы является также то, что комплексный анион [РО4]3– может быть частично замещен более слабым анионом [SiO4]4–, но в комбинации с более сильным анионом [SO4]2– (если при этом не происходит изменения валентностей в катионах).

ФТОР- и ХЛОРАПАТИТ — Ca5[PO4]3F и Са5[РО4]3Сl. От греч. апатао — обманываю. В прежнее время его часто ошибочно принимали за другие минералы призматического или шестоватого облика (берилл, диопсид, турмалин и др.).

Химический состав. Для фторапатита: CaO — 55,5 %, P2OS — 42,3 %, F — 3,8 %. Для хлорапатита: CaO — 53,8 %, Р2О5 — 41 %, Cl — 6,8 %. Более распространен фторапатит. Часто наряду с F присутствуют, обычно в незначительных количествах, Cl, ОН и СО3 (карбонат-апатит). Изоморфными примесями к CaO иногда являются Na2O, редкие земли, главным образом Се2О3 (до 5 %), MgO (до нескольких процентов); в незначительных количествах присутствуют Fe2О3, Аl2О3 и др.

Сингония гексагональная; дипирамидальный в. с. L6PC. Пр. гр. P63/m(C26h). Для фторапатита: а0 = 9,36; с0 = 6,88. Для хлорапатита: а0 = 9,52; с0 = 6,85.

Кристаллическая структура. Элементарная ячейка в проекции на плоскость (0001) имеет вид ромба (рис. 256), по вершинам которого располагаются ионы фтора. Ионы кальция, по Н. В. Белову, сидят внутри тригональных призм, образующих колонки вдоль оси с (рис. 257). Колонки эти двух сортов: одни из них более сложные по строению и состоят из трех призм в данном слое, с изменением их ориентировки вокруг шестерной оси в каждом слое, благодаря чему в целом структурный мотив приобретает гексагональный облик (рис. 256 справа); другие — простые и представлены одиночными трехгранными призмами (рис. 256). Между собой все эти колонки связаны тетраэдрами РО4, перемежающимися с пустыми октаэдрами по вертикали. Анионы фтора располагаются в центре из двух слоев тригональных призм. Что касается карбонат-апатита, то, по представлениям Н. В. Белова, здесь имеет место частичная замена радикала [РО4] на [CO3F], чем и объясняется повышенное содержание фтора в этой разновидности апатита.

Рис. 256. Проекция кристаллической структуры апатита вдоль оси с.
Слева — общий вид структуры в плане; справа — гексагональный участок
структуры, вырезанный вдоль светлых разделительных линий
(на фигуре слева) и в центре содержащий анион фтора.
Черное — тетраэдры РО4; заштрихованное горизонтально и в клетку —
колонки сложного строения из тригональных призм с катионами Са2+;
косо заштрихованные треугольники — простые одинарные призмы с катионами Са2+

Рис. 257. Структура апатита в аксонометрической проекции.
Анионы фтора сосредоточены на шестерных винтовых осях (63),
вокруг которых располагаются тригональные кальциевые призмы

Облик кристаллов. Апатит часто встречается в виде хорошо образованных вросших или наросших в пустотах кристаллов в форме шестигранных призм и игл, изредка в виде короткостолбчатых или таблитчатых форм (рис. 258).

Рис. 258. Кристаллы апатита: М {100}, Р {0001}, X {101}, S {111}, n {213}.
Наличие последней формы указывает на отсутствие вертикальных плоскостей симметрии

Из граней обычно представлены призмы {100} и {110}, пинакоид {0001}, дипирамиды {101}, {111} и др. Грани призм бывают покрыты вертикальными штрихами. Встречаются также трубчатые (полые внутри) гексагональные кристаллы апатита в некоторых гидротермальных железорудных месторождениях и пегматитах. Агрегаты. Широко распространен также в виде зернистых, плотных, тонкокристаллических, иногда поперечножилковатых и землистых масс. В осадочных породах большим распространением пользуются различные конкреционные формы скоплений апатита, обычно содержащих многочисленные включения песчинок посторонних минералов (кварца, глауконита, кальцита и др.). Эти скопления носят общее название фосфоритов. Встречаются также псевдоморфозы по костям животных и обломкам древесины, нередко с сохранением всех деталей строения, устанавлива­емых под микроскопом.

Цвет. Бесцветный (прозрачный), белый, чаще бледно-зеленый до изумрудно-зеленого, голубой, желтый, бурый, фиолетовый, розовый до сургучно-красного. Блеск стеклянный, а на поверхностях излома жирный. Для чистого фторапатита: Nm = 1,633 и Np = 1,629.

Твердость 5. Хрупок. Излом неровный, иногда раковистый. Спайность по {0001} несовершенная. Уд. вес 3,18–3,21.

Диагностические признаки. Для кристаллов апатита характерен шестигранный призматический облик. От похожих на него кристаллов берилла и аквамарина отличается более низкой твердостью.

П. п. тр. трудно плавится, даже в тонких осколках. Порошок, смоченный H2SO4, окрашивает пламя в голубовато-зеленый цвет. В HNO3, HCl и H2SO4 растворяется. Азотнокислый раствор с молибденовокислым аммонием дает реакцию на фосфор.

Происхождение и месторождения. Как один из позднейших магматических минералов в виде микроскопических зерен присутствует во многих изверженных породах среди щелочных пород (нефелиновых сиенитов). Иногда в них апатит встречается в форме сплошных зернистых масс в ассоциации с силикатами (нефелином, титанитом, эгирином, иногда цирконом и др.). Таково, например, уникальное по запасам Хибиногорское месторождение на Кольском полуострове.

Апатит присутствует в карбонатитах Ковдорского массива, ассоциируясь с форстеритом, диопсидом, магнетитом и флогопитом.

В довольно крупных шестоватых или призматических кристаллах устанавливается во многих пегматитах кислых и щелочных изверженных пород. Иногда он встречается в контактово-метасоматических образованиях в парагенезисе с различными минералами. Замечательными кристаллами апатита славится Слюдянское месторождение (у оз. Байкал), где он в ассоциации с флогопитом и диопсидом находится в кальцифирах.

Встречается он и в некоторых гидротермальных жильных месторождениях, являясь спутником таких минералов, как касситерит, флюорит и др. В жилах альпийского типа наблюдаются короткостолбчатые и даже плоские формы кристаллов апатита.

При процессах выветривания известняков, обогащенных фосфором, в карстах и пустотах от выщелачивания иногда образуются скопления бурых фосфоритов, обладающих, подобно агатам, концентрически-зональным строением.

Многие крупные месторождения фосфатов кальция образуются в мор­ских осадочных породах сложным биохимическим путем, будучи приурочены к определенным стратиграфическим горизонтам. Фосфориты представлены конкрециями или желваками самых различных форм, реже сплошными массами среди глинистых и глауконитовых песков и песчаников.

Необходимо упомянуть также об образовании фосфоритов за счет экскрементов морских птиц и летучих мышей (гуано), населяющих пустынные места морских берегов и пещеры, сложенные известняками или другими кальцийсодержащими горными породами.

На территории Украины находится ряд крупнейших месторождений фосфорита. Упомянем о месторождении Южно-Русской впадины, представленном фосфоритоносным горизонтом, выходы которого в верхнемеловых отложениях с перерывами прослеживаются на огромной площади от Подолии (Западная Украина) до берегов Волги (Саратовская область); на севере эта граница проходит через Курскую область, на юге — через южную окраину Донецкого бассейна. Фосфорит сильно песчанистый, залегает в виде желваков или слоев небольшой мощности. Другое очень крупное месторождение сплошных слоистых масс высококачественного фосфорита сравнительно находится в горах хребта Кара-Тау (Южно-Казахстанская область) в нижнепалеозойских отложениях. Фосфоритовые сплошные массы различных темных оттенков местами имеют оолитовое строение.

Из наиболее крупных иностранных месторождений отметим: пластовые залежи фосфорита пермского возраста западных штатов США (Айдахо, Вайоминг, Юта, Монтана) и месторождения среди палеогеновых отложений вдоль побережья Алжира, Туниса и Марокко.

Практическое значение. Главной областью применения (до 90 %) апатита и фосфоритов является приготовление искусственных удобрений (различных суперфосфатов и термофосфатов). В химической промышленности из апатитов добываются фосфорная кислота и различные соли, а также фосфор, употребляемый главным образом в спичечной промышленности. Из богатых фтором апатитов попутно получается ценная для ряда отраслей промышленности кремнефтористоводородная кислота. В керамической промышленности из апатита изготовляется так называемый костяной фарфор.

ПИРОМОРФИТ — Pb5[PO4]3Cl. От греч. пирос — огонь, морфэ — форма.

Химический состав. PbO — 82 %, Р2О5 — 15,4 %, Сl — 2,6 %. В некоторых случаях устанавливается CaO до 8–9 %, а также As2O3 — до 4 %. Иногда обнаруживается примесь хрома (очевидно, в виде CrO3), окрашивающая в ярко-красный цвет, изредка V2O5.

Сингония гексагональная; дипирамидальный в. с. L6PС. Кристаллическая структура аналогична структуре апатита (см. выше). Облик кристаллов. Обычно встречается в виде призматических или столбчатых кристаллов (рис. 259). Наблюдаются бочонковидные и игольчатые формы. Нередки параллельно сросшиеся кристаллы. Агрегаты. Помимо обычно распространенных друз мелких кристаллов часто можно наблюдать кристаллические, почковидные и шаровидные образования.

Рис. 259. Кристалл пироморфита:
с {0001}, М {100}, у {201}, х {101}, S {111}

Цвет. Различные оттенки зеленого, желтого и бурого цвета. Реже встречаются разности, окрашенные хромом в ярко-красный или оранжево-желтый цвет. Часто окраска бывает зональной. Черта белая, иногда желтоватая. Блеск алмазный, жирный. Nm = 2,050 и Nр = 2,042. Твердость 3,5–4. Хрупок. Спайность практически отсутствует. Уд. вес 6,7–7,1. Для разностей, богатых кальцием, снижается до 5,9.

Диагностические признаки. Кристаллы пироморфита отличаются от апатита по удельному весу и алмазному блеску. От миметезита и ванадинита часто невозможно отличить без химических реакций.

П. п. тр. очень легко сплавляется в шарик, который по охлаждении быстро раскристаллизовывается и образует как бы многогранник. С содой дает королек свинца. На угле образует желтый налет PbCl2. Растворяется в HNO3, a также КОН (если не содержит извести).

Происхождение и месторождения. Пироморфит является минералом почти исключительно экзогенного происхождения, образуясь в зонах окисления сульфидных свинцовых или свинцово-цинковых месторождений (в виде друз мелких кристалликов и кристаллических корок в пустотах выщелачивания). Источник фосфорной кислоты, очевидно, заключается в поверхностных водах, воздействующих на свинцовые минералы.

Часты псевдоморфозы пироморфита по церусситу и галениту. Известны случаи и обратного явления, т. е. замещения пироморфита галенитом с периферии кристаллов, происходящие в каких-то особых условиях.

Установлены также псевдоморфозы по пироморфиту ванадинита, вокеленита, вульфенита, гемиморфита, халцедона и кальцита.

Как эндогенный минерал указывается в некоторых низкотемпературных гидротермальных жильных месторождениях.

Пироморфит в качестве спутника часто можно встретить в зонах окисления многих месторождений.

В России он наблюдается в зоне окисления Березовского золоторудного месторождения на Урале (совместно с крокоитом). Пироморфит с небольшой примесью As2O5 в виде прекрасных кристаллов был установлен в Шилкинском и Зерентуевском месторождениях (Восточное Забайкалье), а также в Кызыл-Эспе (Казахстан) и в других местах.

Практическое значение. Вместе с другими свинцовыми минералами зоны окисления пироморфит представляет интерес как источник свинца. В больших количествах он встречается очень редко.

МИМЕТЕЗИТ — Pb5[AsO4]3Сl. От греч. миметес — подражатель. Имеется в виду сходство с пироморфитом.

Химический состав. PbO — до 74,9 %, As2O3 — до 23,2 %, Сl — до 2,4 %. В виде изоморфных примесей нередко устанавливаются Р2О5, Sb2O5, а также CaO (10–14 %) и изредка BaO и CO3.

Сингония гексагональная, дипирамидальный в. с. L6PC. Облик кристаллов. Как правило, встречается в призматических (рис. 260), нередко игольчатых формах. Известны бочонковидные, таблитчатые и дипирамидальные кристаллы. Агрегаты. В пустотах наблюдаются в виде друз и розеток мелких кристаллов, корочек, реже в сплошных натечных и землистых массах.

Рис. 260. Кристалл миметезита

Цвет. Чистые разности прозрачны и бесцветны. Чаще бывает окрашен в медово-желтый, бурый или зеленый цвет. Черта белая. Блеск алмазный, жирный. Nm = 2,135 и Np = 2,120.

Твердость 3,5. Хрупок. Излом раковистый, неровный. Спайность практически отсутствует. Уд. вес 7,19–7,25.

Диагностические признаки. От пироморфита и ванадинита с уверенностью можно отличить лишь с помощью химических реакций.

П. п. тр. на угле плавится труднее пироморфита и, отделяя пары окисляющегося мышьяка с чесночным запахом, дает королек свинца. В H2SO4 и HCl растворяется с выделением в виде труднорастворимого осадка PbSO4 и PbCl2.

Происхождение и месторождения. Как и пироморфит, встречается в зонах окисления сульфидных свинцово-цинковых месторождений, но значительно реже. Источником мышьяка, по всей вероятности, являются окисляющиеся арсениды, сульфоарсениды и сульфоарсениты, в частности арсенопирит и блеклые руды, наблюдаемые в виде примесей в первичных свинцовых рудах.

В литературе описан также случай образования эндогенного миметезита в низкотемпературном гидротермальном месторождении Лилли в провинции Сика-Сика (Боливия) в прожилках с кварцем, халцедоном, кальцитом и др.

В России в виде почковидных образований и кристаллов был установлен в ряде месторождений свинцово-цинковых руд Восточного Забайкалья (Нерчинский район): Трехсвятительском, Спасском, Кличкин­ском и Кадаинском.

Из иностранных месторождений следует упомянуть Тсумеб близ Отави (Намибия, Юго-Западная Африка), где встречались крупные, прекрасно образованные кристаллы, Сан-Пьедро-Коральитос в Чиуауа (Мексика) и Тинтик в Юта (США).

ВАНАДИНИТ — Pb5[VO4]3Cl. Название дано по содержанию ценного элемента — ванадия.

Химический состав. РbО — 78,3 %, V2O5 — 19,3 %, Сl — 2,4 %. В незначительных количествах иногда присутствуют Р2О6, As2O5 и др.

Сингония гексагональная; дипирамидальный в. с. L6PC. Облик кристаллов. Кристаллы, как правило, мелки и имеют призматический (рис. 261) или игольчатый облик. Нередко наблюдаются кристаллики в виде полых призм или узких дипирамид, образующих кристаллические щетки в пустотах, а также параллельные сростки призматических кристаллов (рис. 262), известные, впрочем, и у пироморфита. Встречается в почковидных агрегатах с радиально-лучистым или волокнистым строением.

Рис. 261. Кристалл ванадинита

Рис. 262. Сросток несовершенно образованных кристаллов ванадинита

Цвет ванадинита желтый, бурый, иногда красный. Черта белая или бледно-желтая. Блеск алмазный, жирный. Nm = 2,354 и Nр = 2,299.

Твердость 3. Хрупок. Излом неровный. Спайность не наблюдается Уд. вес 6,66–7,1.

Диагностические признаки. Ванадинит обладает меньшей твердостью, чем пироморфит и миметезит. Более уверенное определение следует, однако, производить с помощью паяльной трубки и химических реакций.

П. п. тр. на угле, растрескиваясь, легко плавится и превращается в черную блестящую массу, которая в восстановительном пламени дает королек свинца. При этом уголь покрывается желтым налетом PbCl2. Стекло фосфорной соли в восстановительном пламени в горячем состоянии красновато-желтое, при охлаждении оно принимает чисто зеленый цвет (реакция на ванадий). Растворение порошка минерала в капле разведенной HNO3 на предметном стекле и последующее выпаривание досуха приводят к образованию темно-красного остатка (другие минералы этой группы дают белые или серые остатки).

Происхождение и месторождения. Так же как пироморфит и миметезит, образуется в зонах окисления свинцово-цинковых сульфидных месторождений, располагающихся преимущественно среди карбонатных пород. Установлены псевдоморфозы по пироморфиту.

В пределах России ванадинит известен в зоне окисления Березовского золоторудного месторождения (близ Екатеринбурга, Средний Урал).

В месторождении Сулейман-Сай (Южно-Казахстанская область) ванадинит был встречен в существенных количествах в виде хорошо образованных кристаллов, а также в виде землистых и рыхлых масс и корок, облекающих остатки неокисленного мелкозернистого галенита. Крупные кристаллы в пустотах находятся в Мибладене (Марокко) и Апач-Майне в Аризоне (США). Также отметим Сьерра-де-Кордоба (Аргентина) и Лос-Ламентос в Чиуауа (Мексика), представляющее интерес в том отношении, что ванадинит, деклуазит и вульфенит образовали здесь скопления в низах зоны окисления.

Практическое значение. В случае значительных скоплений ванадинитсодержащие руды представляют промышленный интерес как источник ванадия.

Обобщение. Как следует из описания, минералы рассмотренной группы наряду с общими свойствами обладают и существенными отличиями, зависящими от химического состава относящихся сюда соединений. Сравним между собой главнейшие особенности наиболее важных минералов (табл. 14).

Таблица 14. Важнейшие свойства главных минералов группы апатита

Из сопоставления свойств пироморфита, миметезита и ванадинита легко видеть, что по мере последовательной замены в комплексном анионе ХО4Р на As и V твердость минерала понижается, а коэффициенты преломления, наоборот, возрастают. Различия в удельном весе незаметны вследствие того, что во всех их содержание тяжелого металла — свинца — сильно преобладает над остальными элементами.

Большие различия в свойствах между апатитом и только что рассмотренными минералами вполне естественны.

3. Группа амблигонита — триплита

АМБЛИГОНИТ — (Li,Na)Al[PO4]F. Образует непрерывный ряд с монтебразитом (Li,Na)Al[PO4](OH).

Сингония триклинная. Встречается иногда в крупных, плохо образованных кристаллах. Цвет белый с зеленоватым, голубоватым, желтоватым и другими оттенками. Полупрозрачен. Блеск стеклянный, на плоскостях спайности перламутровый. Твердость 6. Хрупкий. Спайность по {001} наиболее совершенная. Уд. вес 2,98–3,15.

П. п. тр. легко плавится, вспучиваясь. Пламя окрашивается в красный цвет (присутствие лития). С порошком магния дает реакцию на фосфор. Растворим в H2SO4.

Встречается преимущественно в редкометалльных пегматитовых жилах в ассоциации с другими литийсодержащими минералами. На территории России амблигонит и монтебразит известны с кварцем, альбитом, лепидолитом, эльбаитом и сподуменом в литиеносных пегматитах Воронье-Тундровского месторождения (Кольский полуостров); присутствуют в составе кварцево-сульфидных жил среди грейзенов месторождения Кестер (Якутия). Амблигонит найден в Вишняковском месторождении (Восточный Саян), в Енашимо (Енисейский кряж). Крупные кристаллы известны в пегматитах Кара-Адыра (Тува).

Обнаружен в оловоносных залежах Касерес в Эстремадуре (Испания), Хеброн в штате Мэйн и Кастер в Южной Дакоте (США), а также в других местах.

ЛИТИОФИЛИТ — Li(Mn,Fe)PO4. Редкий. Существует совершенный изоморфизм с трифилином — Li(Fe, Mn)PO4. Сингония ромбическая. Цвет литиофилита красно-бурый, красновато-коричневый до медово-желтого, бледный оранжево-розовый. Трифилин голубовато- или зеленовато-серый. Черта белая или светлоокрашенная. Блеск стеклянный до полусмолистого. Твердость 4,5–5. Спайность по {001} совершенная и по {010} менее совершенная. Уд. вес 3,34–3,58 у марганцевого и железного крайних членов ряда, соответственно. Показатели преломления возрастают с повышением содержания железа. В зоне окисления литиофилит и трифилин подвергаются изменению, переходя в конечном итоге в пурпурит (Mn,Fe)PO4 и гетерозит (Fe,Mn)PO4, фосфаты уже трехвалентных Fe и Mn.

П. п. тр. легко плавится, окрашивая пламя в красный цвет. В кислотах растворяется. Дает реакции на Mn, Fe и Р.

В России встречены в редкометалльных (натро-литиевых по А. Е. Ферсману) пегматитах на месторождениях Елаш (Западный Саян), Воронье-Тундровском (Кольский полуостров) и в Кара-Адыре (Тува). Встречен в пегматитах с кварцем, бериллом и минералами лития в Брэнчвилле в штате Коннектикут (США) и в других местах. В зоне окисления подвергается изменению.

ТРИПЛИТ — (Mn,Fe)2[PO4](F,OH). В виде изоморфной примеси содержит Са и Mg. Сингония моноклинная. Встречается в сплошных массах. Цвет розовый или бурый. Блеск стеклянный. Твердость 4–5. Спайность выражена слабо. Уд. вес 3,44–3,87.

П. п. тр. легко плавится в черный магнитный шарик; с бурой в окислительном пламени дает фиолетовое стекло (Mn). С порошком магния дает реакцию на фосфор. Растворим в HCl.

Встречается в пегматитовых жилах в ассоциации с кварцем, бериллом, апатитом, флюоритом и др., а также в некоторых гидротермальных жилах. В России встречен в гидротермальном месторождении Джида (Бурятии) в ассоциации с кварцем, родохрозитом, блеклыми рудами и в Тигрином олово-полиметаллическом месторождении (Приморье) с кварцем, касситеритом, арсенопиритом, топазом и флюоритом. В зоне окисления подвергается изменению.

Водные фосфаты, арсенаты и ванадаты

1. Группа вивианита

Минералы, относимые в эту группу, представлены водными нормальными фосфатами и арсенатами с восемью молекулами воды, гидратирующими катионы железа, никеля, кобальта.

ВИВИАНИТ — Fe2+3[PO4]2 . 8H2O. Химический состав. FeO — 43 %, Р2О5 — 28,3 %, Н2О — 28,7 %. Часто устанавливается окись железа, образующаяся за счет закиси при окислении.

Сингония моноклинная; призматический в. с. L2PC. Пр. гр. C2/m (C 32h). a0 = 10,01; b0 = 13,43; с0 = 4,70; β = 104°30′. Облик кристаллов обычно призматический (рис. 263), шестоватый, игольчатый. Агрегаты. Часто наблюдается в радиально-лучистых, звездчатых, нередко почковидных, шаровидных агрегатах, а также в землистых массах («синяя железная земля»).

Рис. 263. Кристалл вивианита

Цвет. В неизмененном виде — светлых оттенков и даже бесцветный, прозрачный; при частичном окислении на воздухе становится серовато-синим или серовато-зеленым, темно-синим до черно-синего. Черта неокисленного минерала бесцветная, а окисленных разностей — голубовато-белая, синяя или бурая. Блеск стеклянный, на плоскостях спайности перламутровый. Ng = 1,633, Nm = 1,603 и Np = 1,579.

Твердость 1,5–2. Хрупок. Спайность весьма совершенная по {010}. Уд. вес 2,95.

Диагностические признаки. Частично окисленные разности вивианита легко узнаются по зеленовато-синей или синей окраске, цвету черты и низкой твердости. Весьма характерны также лучисто-игольчатые, шестоватые, звездчатые и землистые агрегаты, довольно часто наблюдаемые в полостях скоплений гидроокислов железа, ископаемых костей животных и раковин.

П. п. тр. краснеет и сплавляется в серый блестящий магнитный королек (в восстановительном пламени). С фосфорной солью дает стекло, характерное для железа. При накаливании в стеклянной трубке выделяет много воды, дающей нейтральную реакцию, вспучивается и принимает серый, местами красный цвет. В HCl и HNO3 легко растворяется.

Происхождение и месторождения. Вивианит образуется при экзогенных процессах, но в условиях восстановительной среды. Источником фосфора часто являются органические остатки. Обычно распространен в железорудных осадочных месторождениях, богатых фосфором, и в торфяниках (в виде землистой разности) в сопровождении сидерита и других минералов закиси железа. В зоне окисления подвергается изменению.

Месторождения, в которых встречается вивианит, весьма многочисленны. У нас известностью пользуются кристаллические лучистые агрегаты в раковинах и пустотах в месторождениях бурых железняков на Таманском полуострове, аналогичные проявления широко развиты и в пределах Керченского полуострова (Украина). Землистый вивианит широко распространен также в болотных рудах железа, например в Московской и Липецкой областях. Исключительный интерес представляет обнаружение эндогенного вивианита в пустотах карбонатитов Ковдор­ского массива (Кольский полуостров).

Практическое значение. В тех случаях, когда встречается в больших количествах, используется в качестве дешевой синей краски.

АННАБЕРГИТ — Ni3[AsO4]2 . 8H2O. Назван по месту нахождения (месторождение Аннаберг в Саксонии). Синоним: никелевые цветы.

Химический состав. NiO — 37,5 %, As2O5 — 38,5 %, Н2О — 24 %. Иногда содержит в незначительных количествах в виде изоморфных примесей Со, Fe, Mg, изредка Са.

Сингония моноклинная; призматический в. с. L2PC. Пр. гр. C2/m (C32h). a0 = 10,12; b0 = 13,28; с0 = 4,70; β = 104°45′. Сингония моноклинная; призматический в. с. L2PC. Кристаллы волосистого облика встречаются очень редко. Обычно наблюдается в виде землистых масс.

Цвет аннабергита яблочно-зеленый до темно-зеленого. Черта слабо окрашенная в зеленый цвет. Блеск стеклянный. Ng = 1,687, Nm = 1,658 и Np = 1,622.

Твердость 2,5–3. Хрупок. Спайность по {010} совершенная. Уд. вес 3.

Диагностические признаки. Характерны зеленый цвет и ассоциация с арсенидами никеля: никелином, хлоантитом и др., за счет которых он обычно образуется.

П. п. тр. плавится, выделяя мышьяк и образуя серовато-черный королек (в восстановительном пламени). В кислотах легко растворяется. Эффектна реакция с диметилглиоксимом на Ni.

Происхождение и месторождения. Аннабергит встречается исключительно в зонах окисления рудных месторождений, содержащих в первичных рудах арсениды никеля. Как правило, он непосредственно замещает их.

В России отмечен на Хову-Аксинском месторождении арсенидных кобальтово-никелевых руд (Тува). Находки его на Урале, Северном Кавказе и в других местах имеют лишь минералогическое значение.

В значительных скоплениях был известен в месторождениях никелевых арсенидов Аннаберг и Шнееберг в Саксонии (Германия).

ЭРИТРИН — Со3[АsО4]2 . 8Н2О. От греч. эритрос — красный. Синоним: кобальтовые цветы.

Химический состав. СоО — 37,5 %, As2O5 — 38,5 %, Н2О — 24,0 %. В виде изоморфной примеси встречаются Ni, Mg, Fe, Ca, а также механические примеси посторонних веществ.

Сингония моноклинная; призматический в. с. L2PC. Пр. гр. C2/m (C 32h). a0 = 10,18; b0 = 13,34; с0 = 4,73; β = 105°01′. Редко встречающиеся кристаллы мелки. Обладают игольчатым или тонкопластинчатым обликом. Обычно распространен в виде землистых масс («кобальтовый обмет»).

Цвет эритрина малиновый, персиково-красный, темно-розовый. Черта бледно-красная. Блеск кристаллов стеклянный, на плоскостях спайности — перламутровый отлив. Ng = 1,701, Nm = 1,663 и Np = 1,629.

Твердость 1,5–2,5 (для землистых масс до 1). Спайность по (010) весьма совершенная. Уд. вес 2,95.

Диагностические признаки. Легко узнается по бросающемуся в глаза розовому или красному цвету, землистому состоянию и ассоциации с арсенидами кобальта: кобальтином, скуттерудитом и др.

П. п. тр. сплавляется в серый шарик, выделяя запах мышьяка и окрашивая пламя в светло-синий цвет. Очень характерны густые синие перлы буры и фосфорной соли. В закрытой трубке выделяет много воды. Растворяется в HCl, раствор имеет розово-красный цвет.

Происхождение и месторождения. Так же как и аннабергит, встречается в зонах окисления месторождений, руды которых содержат арсениды кобальта. Известны псевдоморфозы по смальтину.

Месторождения те же, что аннабергита, так как арсениды никеля и кобальта, как мы знаем, встречаются большей частью совместно. Однако в ряде месторождений присутствуют только арсениды кобальта, поэтому эритрин не сопровождается аннабергитом. Таковы, например, месторождения Дашкесанское (Азербайджан), Ак-Джилга (в Алайском хребте, Средняя Азия) и др.

2. Группа скородита

СКОРОДИТ — Fe3+[AsO4] . 2Н2О. От греч. скородон — чеснок. Назван по характерному запаху, похожему на запах чеснока, ощущаемому при резком ударе по минералу.

Химический состав. Fe2O3 — 34,6 %, As2O3 — 49,8 %, H2О — 15,6 %. Известны разности с содержанием Аl2О3 до 7,1 % — алюмоскородит. В сплошных массах часты загрязнения посторонними примесями.

Сингония ромбическая; дипирамидальный в. с. 3L23PC. Пр. гр. Pcab (D152h). а0 = 10,28; b0 = 10,00; c0 = 8,90. Облик кристаллов дипирамидальный, иногда в комбинации с призмами (рис. 264). Нередко наблюдается в мелкокристаллических друзах. Обычно распрост­ранен в плотных землистых массах.

Рис. 264. Кристалл скородита

Цвет скородита зеленовато-белый, яблочно-зеленый, голубовато-зеленый, буровато-серый, иногда белый (в скрытокристаллических землистых массах). Нечистая, частично гидролизированная разность, окрашенная гидроокислами железа,— питтицит — красновато-бурого цвета. Блеск стеклянный сильный, в плотных мас­сах — восковой. Ng = 1,79–1,81, Nm = 1,77–1,79 и Np = 1,76–1,78.

Твердость 3,5. Хрупок. Излом неровный. Спайность несовершенная по {100}, {001} и {201}. Уд. вес 3,3.

Диагностические признаки. Характерны бледно-зеленые тона окраски пирамидальных кристалликов в пустотах или сплошных, часто матовых масс. Очень характерна ассоциация с остатками незамещенного арсенопирита.

П. п. тр. легко плавится, окрашивая пламя в голубой цвет и издавая запах чеснока. На угле с содой образует черный магнитный шлак. Легко растворяется в HCl и частично в HNO3. Раствор КОН быстро окрашивает порошок минерала в красновато-бурый цвет.

Происхождение и месторождения. Образуется иногда в значительных массах в зонах окисления богатых арсенопиритом месторождений. Обычно развивается непосредственно по арсенопириту и лёллингиту метасоматическим путем.

В России встречается во многих месторождениях сульфидных руд, богатых арсенопиритом, таких как Кочкарское (Южный Урал), Запокровское (Восточное Забайкалье) и др. В Шерловогорском грейзеновом оловорудном месторождении (Читинская область, Забайкалье) скрытокристаллический скородит, развившийся по арсенопириту, цементирует обломки кварца, топаза и аквамарина.

Из других месторождений укажем: Такели в горах Карамазара (Таджикистан) и Брич-Мулла (к северо-востоку от Ташкента), где скородит найден в больших количествах как в виде плотных зернистых масс, так и в виде скрытокристаллических клеевидных образований с восковым блеском различной окраски: белой, зеленой всех оттенков, бурой и даже черной.

3. Группа урановых слюдок

Под этим названием подразумевается довольно обширная группа водных основных фосфатов, арсенатов (иногда сюда включаются и ванадаты), представляющих главным образом двойные соли двухвалентных металлов: Cu2+ и Са2+, затем К1+, Na+, Mg2+, Mn2+, Fe2+ , Zn2+, Ва2+, Sr2+, Pb2+ и Al3+ с U6+; последний с добавочными анионами О2– образует комплексный катион уранила (UO2)2+. Количество частиц Н2О на формулу изменяется в широких пределах. Если принять для катионов вышеперечисленных металлов (кроме урана) обозначение А, а для анионообразователей P и As — X, общая формула минералов этой группы может быть записана в виде: A(UO2)2[XO4]2 . nH2O, где n = 6–40.

Характернейшей особенностью урановых слюдок является совершенная слюдоподобная спайность по одному направлению, что и сближает их со слюдами.

Кристаллические структуры урановых слюдок — типичные слоистые. Слои представлены тетраэдрическими группами ХО4, среди которых «зажаты» катионы уранила [UO2]2+ таким образом, что U6+ находится в шестерном окружении ионов кислорода. Между такими слоями располагаются катионы Cu, Са, Ba... и молекулы Н2О. Межслоевые катионы координированы не только двумя анионами кислорода, принадлежащими ионам уранила, слегка выступающим из смежных слоев внутрь межслоевого пространства, но и четырьмя молекулами межслоевой воды. Часть межслоевой воды может замещаться одновалентными катионами К1+ или Na+.

Для урановых слюдок характерны переменные содержания воды; степень гидратации зависит от давления паров воды. Богатые водой урановые слюдки в воздушной обстановке в связи с низкой упругостью паров во внешней среде подвергаются дегидратации, особенно усиливающейся при нагревании, так из многих минеральных видов этой группы образуются метаформы, которым соответствуют и названия с приставкой «мета». В соответствии с этим меняются и некоторые физические свойства этих минералов, особенно удельный вес и показатели преломления. Структура урановых слюдок изменяется с потерей или приобретением молекул воды, поэтому воду здесь нельзя считать цеолитной.

Структурное разнообразие урановых слюдок связано в первую очередь с различиями в характере контакта межслоевых катионов с кислородом уранила, а это зависит от типа катиона. Степень гидратации также влияет на структуру, гидратированные формы позволяют слоям, обладающим сами по себе тетрагональной симметрией, находиться точно друг над другом, что приводит к высокосимметричным формам. Дегидратация приводит к сдвигу слоев, что вызывает понижение симметрии и порождает политипию с учетом разнообразных взаимных сдвигов слоев.

Изоморфные замещения происходят главным образом не путем наполнения межслоевого пространства различными катионами, а путем синтаксии (срастания) пакетов с различным межслоевым наполнением, что ведет к дополнительному структурному разнообразию.

Все относящиеся сюда минеральные виды обладают яркой желтой или зеленой окраской, перламутровым отливом по спайности, сравнительно низкой твердостью, легкой растворимостью в кислотах и сильной радиоактивностью. Эти соединения легко получаются искусственным путем из холодных растворов соответствующего состава и при соответству­ющей концентрации. По кристаллической структуре несколько особняком стоят ванадаты, так как здесь налицо, при общем сходстве структурного плана, присутствие сдвоенных тетраэдров с ванадием, однако по облику и свойствам ванадаты уранила и урановые слюдки достаточно близки, чтобы рассматривать их совместно.

Наконец, почти все они встречаются в одинаковых условиях, являясь продуктами зон окисления урановых месторождений. Существенные скопления этих минералов имеют практическое значение как источник урана, радия, иногда ванадия.

ТОРБЕРНИТ — Cu[UO2]2[РО4]2 . 12Н2О. Назван в честь шведского химика Торберна Бергмана (1735–1784), впервые обнаружившего этот минерал.

Химический состав. Согласно имеющемуся анализу: CuO — 7,73 %, UO3 — 57,5 %, P2O5 — 14,5 %, Н2О — 20,3 %. Довольно точно совпадает с теоретическим составом. При 45 °С удаляются четыре частицы воды, образуется метаторбернит.

Сингония тетрагональная; дитетрагонально-дипирамидальный в. с. L44L25PC. Пр. гр. I4/mmm (D174h). а0 = 7,06; с0 = 20,5. У метаторбернита Cu[UO2]2[РО4]2 . 8Н2О пр. гр. P4/n, параметр с0 снижается до 17, 31. Облик кристаллов. Кристаллы мелкие, хорошо образованы и обладают таблитчатым обликом (рис. 265). Встречается обычно в виде чешуйчатых скоплений и порошковатых налетов. Таблитчатые кристаллы по {001} обладают квадратными очертаниями. Наблюдались случаи закономерного срастания с отэнитом, цейнеритом и другими урановыми слюдками.

Рис. 265. Кристалл торбернита

Цвет торбернита изумрудно-зеленый до желтовато-зеленого. Черта светлее цвета. Блеск стеклянный сильный, на плоскостях спайности перламутровый. В тонких листочках просвечивает. Nm = 1,590–1,592 и Np = l,576–1,582.

Твердость 2–2,5. Спайность по {001} совершенная. Листочки гибки, но не упруги. Уд. вес 2,3–3,6. Сильно радиоактивный.

Диагностические признаки. Характерны совершенная спайность (как у слюд) и ярко-зеленый цвет. От других зеленых минералов торбернит можно отличить с помощью измерения оптических констант и химиче­ских реакций.

П. п. тр. сплавляется в черный шарик. С содой в восстановительном пламени получается королек меди. Растворяется в HNO3; при прибавлении аммиака раствор становится синим (медь), причем выпадает желтый осадок.

Происхождение и месторождения. Образуется в зонах окисления пегматитов и гидротермальных урансодержащих, а также осадочных и прочих месторождений. Наблюдается обычно в небольших количествах на стенках трещин и пустот от выщелачивания, часто на лимоните, иногда в ассоциации с отэнитом и другими вторичными урансодержащими минералами. Впервые найден в зоне окисления гидротермального уран-полиметаллического месторождения Яхимов (Чехия). Обнаружен также в руднике Редрут (Корнуолл, Англия) и в Казоло (пров. Шаба, Демократическая Республика Конго). В России единичные находки отмечены в Джиде (Бурятия) и на Шерловой Горе (Восточное Забайкалье).

Торбернит принадлежит к числу сравнительно широко распространенных минералов.

ОТЕНИТ — Ca[UO2]2[РО4]2 . 8Н2О. Синонимы: отунит. Назван по мест­ности во Франции.

Химический состав. CaO — 6,1 %, UO3 — 62,7 %, Р2О5 — 15,5 %, Н2О — 15,7 %. Иногда присутствуют примеси: BaO, MgO, Fe2O3 и др. (обычно в очень незначительных количествах). В отените были установлены также актиний и полоний.

Сингония тетрагональная; дитетрагонально-дипирамидальный в. с. L4L25PC. Пр. гр. I4/mmm (D174h). а0 = 7,00; с0 = 20,67. Облик кристаллов. Кристаллы тонкотаблитчатые (рис. 266), слюдоподобные, квадратной формы. По углам между гранями близок к торберниту. Наблюдаются друзы мелких кристалликов или чешуйчатые агрегаты.

Рис. 266. Кристалл отенита

Цвет отенита зеленый, зеленовато-желтый, серно-желтый. Блеск на плоскостях спайности перламутровый. Ng = 1,594, Nm = 1,590 и Np = 1,571.

Твердость 2–2,5. Хрупок. Спайность по {001} весьма совершенная, наблюдается также по {100} и {010} менее совершенная. Уд. вес 3,05–3,19. Сильно радиоактивен. Обнаруживает люминесценцию. В ультрафиолетовых лучах светится желто-зеленым цветом.

Диагностические признаки. От других похожих по цвету урановых слюдок с уверенностью можно отличить с помощью спектрального и химического анализов.

П. п. тр. слегка вспучивается и сплавляется в черный шарик. Пламя окрашивает в оранжево-красный цвет (Са). В закрытой трубке выделяет много воды. С бурой дает реакцию на уран. В HNO3 растворяется, раствор окрашивается в зеленый цвет.

Происхождение и месторождения. Как и все урановые слюдки, образуется в зонах окисления урановых месторождений, содержащих урановые минералы.

Месторождения, в которых встречается отенит, довольно многочисленны: Отён, Центральный массив, в департаменте Луара (Франция), Шнееберг в Саксонии (Германия), Яхимов и Циновец (бывш. Циннвальд) в Чехии, Редрут в Корнуолле (Англия), пегматиты Мадагаскара и др.

ТЮЯМУНИТ — Ca[UO2]2[V2O8] . 8H2O. Установлен К. А. Ненадкевичем в месторождении Тюя-Муюн (Фергана, Узбекистан).

Химический состав. CaO — 5,87 %, UO3 — 59,96 %, V2O5 — 19,06 %, Н2О — 15,11 %. В виде примесей в незначительных количествах присутствуют: Na2O, K2O, MgO, CuO (иногда до 4 %), SiO2 и др.

Сингония ромбическая; ромбо-дипирамидальный в. с. 3L23PC. а0 = 10,63; b0 = 8,36; с0 = 20,40. По кристаллической структуре, как и карнотит, несколько отличается от типичных урановых слюдок, так как имеет в составе слоя не одиночные тетраэдрические группы XO4, а сдвоенные по ребру полуктаэдры VO5 пятикоординированного ванадия, дающие в итоге комплексный радикал [V2O8]6-. Тем не менее общий слоистый мотив структуры и большинство физических свойств остаются близкими к таковым урановых слюдок. Облик кристаллов тонкопластинчатый (рис. 267). Наблюдались формы: {100}, {010}, {110}, {120}, {001}, {101} и {111}. Агрегаты. Распространен в тонкочешуйчатых землистых массах. Наблюдается также в виде налетов и корочек в полостях.

Рис. 267. Кристалл тюямунита

Цвет тюямунита ярко-желтый (канареечный), иногда с зеленоватым или оранжевым оттенком. Блеск сильный, на плоскостях спайности перламутровый. Ng = 1,895, Nm = 1,870 и Nр = 1,670.

Твердость 1. Хрупок. Спайность по {001} совершенная, по {010} и {100} средняя. Уд. вес 3,68 (колеблется в зависимости от содержания воды). Сильно радиоактивен.

Диагностические признаки. От урановых слюдок другого состава отличим лишь по данным химических реакций и оптическим константам. В тонкодисперсных скоплениях он похож на ярко-желтые выцветы некоторых сульфатов железа. Отличается от них трудной растворимостью в воде и радиоактивностью.

П. п. тр. легко плавится. С бурой дает ясную реакцию на уран (в отсутствие меди). В закрытой трубке выделяет много воды. В кислотах легко растворяется. Реакция с перекисью водорода на ванадий. В соответствующих растворах и концентрациях катион Ca2+ способен замещаться двумя К1– с образованием карнотита.

Происхождение и месторождения. Вместе с другими минералами экзогенного происхождения встречается в зоне окисления месторождений урансодержащих минералов. Образуется также в присутствии органических веществ, с которыми вообще часто связаны минералы ванадия.

Весьма возможно также, что тюямунит может образоваться за счет карнотита в осадочных породах путем воздействия на него вод, содержащих бикарбонат кальция. Экспериментальные исследования подтверждают возможность замещения калия кальцием.

Встречается обычно в виде землистых скоплений в ассоциации с гипсом в трещинках среди осадочных пород, содержащих органические остатки. Из месторождений зарубежных стран отметим ванадиеносные песчаники плато Колорадо (США).

КАРНОТИТ — K2[UO2]2 [V2O8] . 3H2O. Назван по фамилии А. Карно.

Химический состав. К2О — 10,44 %, UO3 — 63,41 % V2O5 — 20,16 %, Н2О — 5,99 %. В виде примесей устанавливаются: Na2O, MgO, CaO, в очень незначительных количествах CuO, PbO и др.

Сингония моноклинная; ромбо-призматический в. с. L2PC. Пр. гр. P21/a(C 52h). a0 = 10,47; b0 = 8,41; с0 = 6,91; β = 103°40′. Обычно наблюдается в порошковых массах и в виде налетов.

Цвет карнотита ярко-желтый или зеленовато-желтый. Блеск сильный, на плоскостях спайности перламутровый. Ng = 1,950, Nm = 1,925, Np = 1,750.

Твердость 2–2,5. Хрупок. Спайность совершенная по {001}. Уд. вес 4,46. Сильно радиоактивен.

Диагностические признаки. Во многом похож на тюямунит. Отличим по оптическим константам.

П. п. тр. легко сплавляется в черный шарик, окрашивая пламя в бледно-фиолетовый цвет (следует наблюдать сквозь синее стекло, поглощающее желтый оттенок света натрия. С бурой дает перл урана. Легко растворяется в кислотах. Реакция на ванадий с перекисью водорода. Порошок, слегка смоченный HCl, становится кровяно-красным (присутствие ванадия).

Происхождение и месторождения. Распространен в зоне выветривания осадочных пород, главным образом песчаников, обогащенных органическими остатками. Впервые был найден в ванадиеносных песчаниках юрского возраста в штатах Юта и Колорадо (США).

Встречен также в известковистых песчаниках в провинции Шаба (Демократическая Республика Конго), Радиум-Хилл (Австралия) и во многих других местах.

4. Группа бирюзы

Здесь объединяются пятиводные основные фосфаты Cu, Al и Fe3+, кристаллизующиеся в триклинной сингонии. Мы опишем лишь бирюзу.

БИРЮЗА — CuАl6[РО4]4[OН]8 . 4Н2О. Синоним: каллаит (древнее название бирюзы). Разновидность, богатая железом, названа рашлеитом, а ферридоминантный аналог бирюзы называется халькосидеритом CuFe3+6[РО4]4[OН]8 . 4Н2О.

Химический состав. CuO — 0,57 %, Аl2О3 — 36,84 %, Fe2O3 — 0,5–21 %, Р2О6 — 34,12 %, Н2О — 19,47 %. Устанавливаются различные примеси.

Сингония триклинная, пинакоидальный в. с. Обычно распространена в скрытокристаллических массах почковидной формы или в виде корок, прожилков и неправильной формы скоплений.

Цвет бирюзы небесно-голубой, яблочно-зеленый, зеленовато-серый. Блеск восковой. Ng = 1,65, Nm = 1,62 и Np = 1,61.

Твердость 5–6. Довольно хрупка. Спайность по {001} совершенная, по (010) средняя. Излом слегка раковистый. Уд. вес 2,60–2,83.

Диагностические признаки. Характерны цвет и восковой блеск. Однако в ряде случаев для отличия от похожих иногда на нее хризоколлы и других минералов меди приходится прибегать к химическим реакциям.

П. п. тр. растрескивается, буреет. Пламя окрашивает в бледно-зеленый цвет. В закрытой трубке выделяет много воды. С бурой и фосфорной солью дает реакцию на медь. В кислотах растворяется. Дает реакцию на фосфор.

Происхождение и месторождения. Образуется в условиях выветривания (часто вместе с лимонитом), при воздействии меденосных поверхностных растворов на горные породы, содержащие глинозем (в полевых шпатах и др.) и фосфор (в виде апатита и др.). Известны случаи образования бирюзы за счет ископаемых костей и зубов животных («костяная бирюза» или одонтолит). Органическое происхождение такой бирюзы отчетливо устанавливается в шлифах под микроскопом.

Лучшая бирюза в течение ряда столетий добывалась в Маданском месторождении (около г. Ниишапура в Иране), где она вместе с лимонитом образовалась в виде неправильной формы скоплений и тонких прожилков среди выветрелой изверженной породы — трахита. Как драгоценный камень бирюза отсюда шла в Европу через Турцию. Из остальных месторождений упомянем: Вади-Магара (на Синайском полуострове), Кара-Тюбе (к югу от Самарканда, Узбекистан) и др.

Практическое значение. Лучшие по окраске разности бирюзы (небесно-голубого цвета) употребляются на украшения. Худшие разности поддаются искусственной окраске.