Вещественный состав горных пород и руд

Алмазы обычно люминесцируют в рентгеновских и ультрафиолетовых лучах. У некоторых разностей алмаза люминесценция выражена очень резко. Алмазы прозрачны для рентгеновских лучей. Это облегчает идентификацию алмаза, так как некоторые стекла и бесцветные минералы, например циркон, подчас внешне похожие на него, непрозрачны для рентгеновских лучей той же длины волны и интенсивности.

Люминесценция алмаза обусловлена присутствием в нем примеси азота. Примерно 2% алмазов не содержат азота и не флуоресцируют; обычно это мелкие камни. Исключение составляет «Куллинан» - самый большой ювелирный алмаз в мире (см. рисунок).

Для измерения веса алмазов принят метрический карат, -- 0,2 грамма или 200 миллиграммов. Алмазы массой более 15 карат -- редкость, массой в сотни карат -- величайшая редкость. Некоторые камни получают собственные имена, мировую известность и прочное место в истории. Подробнее об исторических алмазах.

В настоящее время общемировой объем добычи алмазов составляет порядка 130 миллионов карат. Главное использование природных алмазов - в ювелирном деле, но далеко не из каждого алмаза можно сделать бриллиант. Безусловно, ювелирными считаются около 15% добываемых алмазов, еще 45% считаются околоювелирными, т.е. уступают ювелирным по размеру, цвету или чистоте.

Главные производители алмазов - Австралия, Россия, ЮАР и Демократическая Республика Конго, на которые в совокупности приходится более 3/5 мировой добычи алмаза. Другие крупные производители - Ботсвана, Ангола и Намибия. Индия, бывшая единственным источником алмазов до 18 в., в настоящее время добывает их сравнительно немного.

Алмазы ювелирного качества встречаются в ЮАР и в Республике Саха (Якутия, Россия) в кимберлитах - темных зернистых ультраосновных вулканических породах, сложенных преимущественно оливином и серпентином.

Кимберлиты залегают в форме трубчатых тел («трубок взрыва») и обычно имеют брекчиевидное строение. Из нескольких тонн добытого кимберлита извлекают доли карата высококачественного алмаза.

Алмазы добывают также из аллювиальных (речных) и прибрежно-морских галечных россыпей, куда они выносились в результате разрушения алмазосодержащей кимберлитовой вулканической брекчии. В таких условиях ювелирные камни обычно приобретают шероховатую поверхность. Часто они являются лучшими ограночными камнями, так как противостояли разрушительному действию ударов о камни при переносе водотоками или морскими волнами в зоне прибоя, и поэтому должны представлять прочную крепкую массу, относительно свободную от внутренних напряжений.

Известны случаи, когда алмазы, добытые из кимберлитовых трубок, взрывались, что свидетельствует о колоссальном напряжении внутри камня. Это явление дает ключ к пониманию того, что кристаллизация алмазов должна была протекать в условиях громадных давлений. Большинство ограненных алмазов при исследовании в поляризованном свете обнаруживает наличие внутренних напряжений. Полагают, что алмазы образовались на больших глубинах в мантии Земли, а затем не менее чем 3 млрд. лет назад мощными взрывами были вынесены на поверхность. Алмазы обнаружены также в метеоритах.

Сверкание и красота алмаза в полной мере раскрываются только после огранки. Долгое время считалось, что Л. ван Беркем из Брюгге в конце 15 в. разработал метод точной симметричной огранки (используемый до сих пор), заключающийся в шлифовке камня на железном круге, на который наносится смесь алмазного порошка и масла. Сейчас существование этого мастера ставится под сомнение. Предполагают, что вышеуказанный метод был разработан в Индии.

Ранее полагали также, что бриллиантовую огранку (главный тип огранки округлых алмазов и в настоящее время) изобрел итальянский гранильщик Винченцо Перуцци в конце 17 в., но и это мнение оказалось ошибочным.

Бриллиант (от франц. brillant - блестящий), алмаз, которому посредством обработки придана специальная форма, так называемая бриллиантовая огранка, максимально раскрывающая оптические свойства камня

Бриллиантовая огранка разрабатывалась постепенно на протяжении всего 17 в. Ранее были созданы другие типы симметричной и тщательно спроектированной огранки. Например, огранка розой, когда камни имеют форму капли смолы (т.е. плоское основание и ограненный треугольными фасетами купол), вероятно, появилась в начале 16 в.

Однако бриллиантовая огранка, близкая к современной, сложилась лишь в начале 20 в., когда были установлены пропорции и углы, необходимые для придания камню максимального сверкания. Ювелиры называют такую огранку «старой горняцкой». В настоящее время огранка алмаза еще более совершенна.

Любой ограненный камень, включая бриллиант, состоит из двух частей: верхней - коронки и нижней - павильона. Между ними располагается узкий поясок, или рундист (самая широкая часть бриллианта). Обычный круглый бриллиант имеет 58 фасетов, или фасеток (искусственных граней). К ним относятся: 1 восьмиугольная таблица (площадка), венчающая коронку, 8 фасетов звезды, 4 главных фасета коронки, 4 угловых фасета коронки, 16 верхних фасетов рундиста (прилегающих к нему сверху), 16 нижних фасетов рундиста (непосредственно под ним), 4 угловых фасета павильона, 4 главных фасета павильона и 1 фасетка на кончике павильона (калета; теперь наносится очень редко).

Островные силикаты, их свойства. Характеристика берилла, турмалина, эпидота.

ОСТРОВНЫЕ СИЛИКАТЫ.

Класс силикатов. Минералы этого класса широко распространены в земной коре (свыше 78%). Они образуются преимущественно в эндогенных условиях, будучи связаны с различными проявлениями магматизма и с метаморфическими процессами. Лишь немногие из них возникают в экзогенных условиях. Многие минералы этого класса являются породообразующими магматических и метаморфических горных пород, реже осадочных.

Силикаты характеризуются сложным химическим составом и внутренним строением. В основе их структуры лежит кремнекислородный тетраэдр (см. рис.), в центре которого находится ион кремния Si4+, а в вершинах - ионы кислорода О2-, которые создают четырехвалентный радикал [SiO4]4-.

Они располагаются изолированно, то есть ни один из кислородных ионов, окружающих ион Si не является общим для других, смежных с ним тетраэдров.

Среди катионов островных силикатов преобладают Mg2+, Fe2+, Ca2+ а также Al3+, Fe3+, иногда Ве2+, Ti4+, Zr4+ . Щелочные элементы Na и К встречаются в исключительных случаях. Алюминий, в отличие от других типов силикатов, практически никогда не входит в структуру минералов в координации 4, т.е. не заменяет Si в его тетраэдрических группах.

Физические свойства островных силикатов довольно характерны и обусловлены особенностями кристаллических решеток этих минералов. Форма кристаллов, как правило, изометричная.

Минералы обладают высокой твердостью и относительно повышенным удельным весом, вследствие плотной упаковки ионов. Это бесцветные или слабо окрашенные минералы. Интенсивная окраска бывает только у минералов, содержащих ионы-хромофоры. Среди островных силикатов мы рассмотрим следующие минералы:

БЕРИЛЛ - Be3Al2[Si6O18] Гексагональная сингония

В группу бериллов входят изумруд, аквамарин и обычный берилл. Они имеют неоспоримое право на внимание всех любителей драгоценных камней.

В минералогии название "берилл" прилагается ко всем разновидностям этого минерала, название "изумруд" - к зеленой разности, а "аквамарин" - к разности цвета морской волны.

Но в ювелирном деле термин "берилл" имеет более узкий смысл и используется для обозначения светлоокрашенных камней, а также камней, имеющих не зеленую, а другую окраску, так что вошло в обычай говорить о "желтом берилле" или "розовом берилле".

В последнее время проводится дальнейшее разграничение понятий, причем для розовых камней используется название "морганит", а для золотисто-желтых - "гелиодор".

Название минерала пришло к нам через латинское beryllus от греческого "бериллос" - древнего слова, значение которого теряется в веках. Возможно, оно с самого начала относилось, по крайней мере, частично, к тем же разновидностям этого минерала, которые и сейчас обозначаются этим названием.

Берилл, если иметь в виду название, под которым этот минерал известен науке, является алюмосиликатом бериллия и имеет формулу Be3Al2Si6O18L.

Анализы часто показывают присутствие в нем небольших количеств щелочных металлов, а также гелия. Полагают, что атомы этих элементов не входят в кристаллическую решетку содержащего их берилла, а удерживаются в каналах структуры, расположенных параллельно оси симметрии шестого порядка.

Алюминий может замещаться небольшими количествами хрома и окисного железа. В изумрудах было обнаружено от 1 до 2% воды.

Бериллий, как указывает его название, впервые был открыт в образце минерала берилла в 1798 г. химиком Вок-леном. Одно время он был известен под названием "глициний" (от греческого "глицис" - сладкий) из-за сладкого вкуса его солей.

Чистый берилл бесцветен, но благодаря почти неизменному присутствию примесей он приобретает различную окраску. Наиболее часты следующие цвета: зеленый (он столь своеобразен у этой разновидности, что соответствующий оттенок подучил название изумрудно-зеленого), от зеленоватого (цвета морской волны) до голубого у аквамарина, розовый у морганита и желтый. Цвет изумруда обычно обусловлен незначительной примесью хрома.

Много лет назад Гольдшмидт обнаружил, что в зеленых норвежских бериллах содержится больше ванадия, чем хрома, и на основании этого факта пришел к выводу, что трехвалентный ванадий может играть в берилле ту же роль, что и хром. С тех пор ванадий был обнаружен в изумрудах из многих месторождений, а в зеленом берилле из Салининхи в бразильском штате Баия ванадий сопровождается заметным количеством железа и лишь следами хрома.

Окрашенные одним лишь ванадием зеленые бериллы получены искусственным путем. Предлагалось название "изумруд" использовать лишь для обозначения зеленых бериллов, окрашенных примесью хрома. Такое ограничение понятия "изумруд" было бы полезным для специалистов, причем наличие или отсутствие хрома быстро определялось бы с помощью спектроскопа, но весьма вероятно, что для непрофессионалов изумруд всегда останется "сверкающей зеленой разновидностью берилла".

В аквамаринах оттенки цвета, меняющиеся от голубоватого до желтовато-зеленого, обусловлены, по-видимому, главным образом примесью железа. Розоватый оттенок морганита может быть связан с присутствием лития, а с примесью окисного железа обычно связана окраска желтых бериллов.

Гелиодор содержит незначительную примесь урана и поэтому радиоактивен.

Плотность берилла варьирует от 2,67 до 2,90. Таким образом, берилл гораздо плотнее, чем кварц, и если берилл и кварц поместить в трубку с соответственно подобранной тяжелой жидкостью, первый всегда будет скапливаться ниже второго.

Плотность колумбийских и сибирских изумрудов колеблется от 2,68 до 2,74, но в среднем равна 2,712. Бразильские бледные изумруды менее плотные, плотность их колеблется от 2,67 до 2,70, а южноафриканские изумруды более плотные, плотность их изменяется от 2,72 до 2,77, но в большинстве случаев значение плотности близко к 2,75. Плотность аквамаринов и желтых бериллов колеблется от 2,68 до 2,75. Бразильский зеленый берилл имеет плотность около 2,80, а морганит имеет самую большую плотность по сравнению с другими разновидностями берилла: от 2,72 до 2,90, в большинстве случаев около 2,82.

Эти высокие значения плотности могут быть обусловлены присутствием щелочных металлов - цезия и рубидия. У синтетических изумрудов, которые были получены раньше, плотность и оптические константы были заметно ниже, чем у природных камней, но в искусственных изумрудах, полученных позднее, такое различие отсутствует. Тщательное изучение включений остается одним из лучших методов, позволяющим отличать природные и искусственные камни.

Твердость берилла варьирует от 7,5 до 8, причем изумруд несколько мягче, чем другие разновидности. Отмечается слабая спайность, параллельная базису. Подобно большинству драгоценных камней, берилл весьма хрупок и легко раскалывается и покрывается трещинами. Замутненные, непрозрачные из-за трещинок камни называют моховыми.

В пламени паяльной трубки берилл плавится с трудом. Он устойчив к воздействию фтористоводородной кислоты, а также других кислот.

Непрозрачные бериллы, не находящие применения в ювелирном деле, являются главной рудой для получения металла бериллия, который используется для приготовления специальных сплавов - главным образом с медью, а также с железом и никелем.

ТУРМАЛИН- Na(Mg,Fe)3(Al,Fe)6[Si6O18][BO3]3(OH,F)4 Тригональная сингония

В 1703 г. голландские моряки впервые привезли в Европу удлиненные кристаллы лилово-розового цвета. Вслед за жителями Цейлона они называли эти камни «туремали», что по-синегалезски означает «минерал», «драгоценный камень». Так возник современный термин «турмалин», которым называют разновидность силиката, включающего соединения алюминия, бора, марганца и магния.

Турмалин - прозрачный драгоценный камень, издавна известный и распространенный во всем мире. Он имеет свойство электризоваться при нагревании.

Турмалин - один из самых интересных и оригинальных самоцветов. Из-за сложности и изменчивости химического состава разнообразна и его цветовая гамма - розовые, красные, синие, зеленые, желтые, коричневые камни множества оттенков. Особенно высоко ценится красный турмалин, иначе называемый "малиновый шерл".

Наряду с однотонными турмалинами нередко встречаются полихромные, когда в одном кристалле имеются участки разного цвета.

Различно окрашенные турмалины имеют собственные названия: рубеллит (розовый, красный, малиновый), ахроит (бесцветный), индиголит (в синих тонах), верделит (в зеленой гамме), шерл (черный), хамелеонит (оливково-зеленый при дневном освещении и буровато-красный при искусственном).

Турмалин - боратосиликат, так как структура минерала содержит плоский треугольный радикал [BO3]3-.

Шерл NaFe3Al 6[Si6O18][BO3]3(OH,F)4. Темно-синий, черный.

Дравит NaMg3Al6[Si6O18][BO3]3(OH,F)4. Бурый.

Рубеллит (Li,Na)(Fe,Mn)3Al6[Si6O18][BO3]3(OH,F)4. Розовый.

Полная изоморфная смесимость в ряду шерл - дравит.

Главнейшие изоморфные замещения в турмалине следующие: Mg2+ = Fe2+; 2Fe2+ = Li1+ +Al3+; Fe2+ = Mn2+; Fe3+ = Al3+; Na+,Al3+ = Ca2+, Mg2+; OH- = F- и другие.

Минерал образует столбчатые удлиненные до короткопризматических кристаллы с гемиморфной огранкой головок, с поперечным сечением в виде сферического треугольника. Часто штриховка граней вдоль оси С.

Известны шестоватые, радиально-лучистые агрегаты, а также сплошные зернистые массы.

Свойства: Блеск стеклянный до шелковистого. Хрупкий. Спайности нет. Излом неровный до раковистого. Твердость 7.5-8. Обладает пиро- и пьезоэлектрическими свойствами. Пироэлектричество - электричество, возникающее в кристаллах в связи с изменением температуры. Пьезоэлектричество - электричество, возникающее в кристаллах при растяжении или сжатии.

ЭПИДОТ - Са2FeAl2[SiO4][Si2O7]O(OH) Моноклинная сингония

Название от греческого "эпидозис" - приращение - за форму поперечного сечения в виде параллелограмма.

Кристаллы удлиненные, часто штриховка вдоль удлинения. Радиально-лучистый, шестоватый, зернистые агрегаты. Цвет зеленовато-желтый, фисташково-зеленый.

Блеск стеклянный, на плоскостях спайности до перламутрового. Излом неровный, иногда ступенчатый.

Твердость 6.5-7.

Химический состав: Окись кальция (СаО) 23,5%, окись алюминия (Аl2О3) 24,1%, окись железа (Fe2О3) 12,6%, двуокись кремния (SiO2) 37,9%, вода (Н2О) 1,9% (сp. с цоизитом).

Хорошо образованные кристаллы характеризуются обилием граней (около 200 простых форм!); самые распространенные формы кристаллов -- длиннопризматические, игольчатые или столбчатые.

Кристаллическая структура. Силикат с изолированными группами кремнекислородных тетраэдров.

Класс симметрии. Призматический -- 2/т.

Спайность. Совершенная параллельно оси b (001) и ясная параллельно (100).

Происхождение. Метаморфический в ассоциации с хлоритом и амфиболами (зеленые сланцы); в скарнах в ассоциации с гранатом, кальцитом, диопсидом, магнетитом. В поверхностных условиях устойчив. Практического значения пока не имеет.

Основные типы неметаллических полезных ископаемых. Главные представители драгоценных и поделочных камней

Неметаллические полезные ископаемые

К неметаллическим полезным ископаемым относится обширная группа минералов и горных пород, из которых не извлекают в качестве главного компонента большинство металлов, которые не представляют углеводороды и углеводородные виды энергетического сырья, гидроминеральные и газообразные ресурсы.

Область применения неметаллических полезных ископаемых чрезвычайно широка: по существу нет ни одной отрасли народного хозяйства, где бы в той или иной мере не использовалось это сырье.

В настоящее время насчитывается свыше 150 видов неметаллических полезных ископаемых, используемых в естественном или переработанном виде. Из них получают различные химические элементы, включая некоторые металлы (серу, фосфор, хлор, фтор, калий, натрий и др.), и их соединения. Среди последних присутствуют и специфические виды топлива (соединения бора, фтора и др.).

Помимо сырья, из которого извлекают в качестве полезных компонентов химические элементы и их соединения, к неметаллическим полезным ископаемым относятся промышленные минералы (в том числе монокристаллы и кристаллические агрегаты) и промышленные горные породы.

Эти горные породы обладают ценными с практической точки зрения физическими (электропроводность, плотность и др.), химическими (растворимость, кислотоупорность, щелочеупорность и др.) и техническими (монолитность, декоративность, абразивность, огнестойкость и др.) свойствами.

Важнейшей особенностью многих неметаллических полезных ископаемых является значительная изменчивость их физико-химических и технических свойств, учитываемых при геолого-экономической оценке месторождений. Эта изменчивость может проявляться не только на уровне различных месторождений, но и в пределах одного месторождения и даже одной горной выработки. В первую очередь это свойственно слюде, пьезокварцу, асбесту и др.

При геолого-экономической оценке месторождений полезных ископаемых одним из главных показателей являются запасы сырья. В таблице (см. ниже) приведена группировка месторождений некоторых неметаллических полезных ископаемых по разведанным запасам, принятая в России.

Страницы: 1, 2, 3