Материал: Betekhtin

Раздел IV. Окислы (оксиды)

301

глубинных вод, выходящих изпод толщ вечной мерзлоты в виде не за
мерзающих зимой ключей. На происхождении ледников и глетчерных
льдов останавливаться не будем.

Месторождения

 льда общеизвестны. Из ледяных пещер, встречающих

ся в районах с холодной длинной зимой и коротким летом, отметим извест
ную у нас 

Кунгурскую пещеру

 (Пермская область), привлекающую много

численных туристов красотой множества сверкающих на сводах кристаллов.
Из ледовых пещер зарубежных стран наиболее замечательна пещера 

Доб'

шины

 (Словакия), в которой свыше 7000 м

2

покрыто льдом. Общий объем

льда составляет 120 000

м

3

. 

Ледяные стены достигают 15 м

высоты.

Практическое значение.

 Лед применяется в холодильном деле и для

различных целей в быту и технике, в травматологии. В суровых холод
ных районах, где зимой нет возможности достать воду для питья, послед
няя получается из мощного речного и озерного льда.

2. Группа куприта

Из окислов металлов типа А

2

О в природных условиях известен лишь

один куприт — закись меди (Сu

2

О). Искусственно в структуре куприта

кристаллизуется также Ag

2

O, не установленная в природе.

КУПРИТ 

— Сu

2

О. Название происходит от лат. 

cuprum

 — медь. Си

ноним: красная медная руда. Так называемые кирпичная медная руда
(с примесью гидроокислов железа) и смоляная медная руда (с примесью
кремнезема и гидроокислов железа) являются по существу минеральны
ми смесями.

Химический состав. 

Си — 88,8 %. Очень часто устанавливается в ка

честве механической примеси самородная медь, а в скрытокристалличе
ских разностях — Fe

2

O

3

, SO

2

 и Н

2

О.

Сингония 

кубическая; гексаоктаэдрический в. с. 3

L

4

4

L

3
6

6

L

2

9

PC

. Пр. гр.

Рn

3

–

т

(

O

4

h

). 

a

0 

= 4,26. Кристаллическая структура может быть формально

представлена как объемноцентрированная кубическая решетка с атома
ми кислорода в узлах, в которую вдвинута со смещением на одну четверть
вдоль телесной диагонали гранецентрированная решетка того же разме
ра, но с медью в узлах. Координация меди равна двум, а кислорода — че
тырем. 

Облик кристаллов 

октаэдрический (рис. 144), реже кубический

или додекаэдрический; в исключительных случаях (месторождение 

Кор'

нуолл

, Англия) присутствуют грани пентагонтриокта

эдра (проявление гипоморфизма). Кристаллы обычно
мелки. Изредка наблюдаются игольчатые или волоси
стые индивиды, а также объемные скелетные кристал
лы с тремя системами взаимно перпендикулярных игл
(халькотрихит). Чаще встречается в сплошных зерни
стых, иногда в землистых (в смеси с посторонними при
месями) агрегатах.

Рис. 144.

 Крис

талл куприта

Описательная часть

302

Цвет 

куприта красный до свинцовосерого (в тонкозернистых или

скрытокристаллических агрегатах). 

Черта 

коричневокрасная или буро

ватокрасная (при растирании вторым бисквитом желтеет). 

Блеск 

крис

таллов в изломе алмазный или полуметаллический. В тонких осколках
куприт полупрозрачен. 

N 

= 2,85.

Твердость 

3,5–4. Хрупкий. 

Спайность 

по {111} ясная. 

Уд. вес

 5,85–6,15.

Диагностические признаки. 

Характерными свойствами являются:

алмазный блеск, красная черта и особенно парагенезис с самородной ме
дью, иногда другими вторичными минералами меди — малахитом, азури
том и др. От киновари, прустита и пираргирита отличается по черте
(у киновари — яркокрасная, у прустита и пираргирита — красная, зеле
неющая при растирании, а у куприта — коричневокрасная), но главным
образом по поведению п. п. тр.

П. п. тр. на угле чернеет, затем спокойно плавится и в восстановитель

ном пламени дает королек меди. При нагревании в щипчиках окрашива
ет пламя в слабый зеленый цвет, а после смачивания HCl — в красивый
голубой. В HNO

3

 легко растворяется, раствор зеленеет, а от прибавления

избытка аммиака становится синим.

Происхождение и месторождения. 

Куприт образуется почти исклю

чительно при 

экзогенных

 процессах окисления халькозиновых, реже бор

нитовых руд, распространенных в медных месторождениях в зоне вто
ричного сульфидного обогащения (ниже уровня грунтовых вод).
Массовое развитие его может иметь место главным образом в том случае,
когда в силу тех или иных причин (в частности, при понижении базиса
эрозии) происходит понижение уровня грунтовых вод и возникшая до
этого зона, богатая халькозином, попадает в сферу окисления. Процесс
окисления халькозина при растворении в воде образующейся серной кис
лоты протекает, очевидно, по следующей реакции:

Cu

2

S + 2О

2

 + Н

2

О 

→

 Cu

2

O + H

2

SO

4

.

Легко видеть, что в случае недостатка кислорода по этой реакции вме

сто Сu

2

О или наряду с ним будет возникать металлическая медь, которая

действительно очень часто наблюдается в образцах куприта (узнается по
занозистости в изломе купритовых масс).

Вместе с самородной медью изредка встречается в некоторых осадоч

ных породах, содержащих растительные остатки. В этих случаях он, по всей
вероятности, является продуктом восстановления органическими веще
ствами сульфата закиси меди при некотором доступе кислорода по схеме:

Cu

2

SO

4

 + С + О 

→

 Сu

2

О + СО

2

 + SO

2

.

В тех случаях, когда концентрация углекислоты в растворах стано

вится значительной, куприт оказывается неустойчивым. В природе широ

Раздел IV. Окислы (оксиды)

303

ко распространены псевдоморфозы карбоната меди — малахита — по куп
риту. В более редких случаях он замещается другим карбонатом меди —
азуритом.

В больших количествах и в хорошо образованных кристаллах встре

чался в 

Гумешевском, Меднорудянском 

и

 Турьинских

 рудниках на Урале, а

также в ряде месторождений Алтая и в других местах в ассоциации с ма
лахитом, азуритом, гидроокислами железа и пр. Из зарубежных пользо
валось известностью месторождение 

Шесси

 близ Лиона (Франция), где

встречались кристаллы до 2–3 см

в

поперечнике, и многие другие.

Практическое значение. 

Является одной из самых лучших медных

руд. В далекие времена купритовые руды вместе с самородной медью, оче
видно, представляли собой важнейшие объекты эксплуатации. В настоя
щее время в значительных массах встречается сравнительно редко.

3. Семейство цинкита

К этому семейству принадлежат сравнительно редкие в природе про

стые окислы типа 

АХ, 

т. е. двухвалентных металлов (Mg, Ni, Fe, Mn, Cd,

Ca, Be, Zn). К этому семейству условно отнесем и оксиды двухвалентных
Cu и Pb. Мы здесь кратко рассмотрим лишь цинкит, а также тенорит.

ЦИНКИТ

 — ZnO. 

Химический состав.

 Zn — 80,3 %, О — 19,7 %. 

Синj

гония

 гексагональная; дигексагональнопирамидальный в. с. Пр. гр.

P

6

3

mc

(

С 

4
6

v

). 

Кристаллическая структура

 типа вюртцита. Наблюдался в

виде вкрапленных зерен и сплошных масс.

Цвет

 оранжевожелтый до темнокрасного изза примеси марганца

(чистый синтетический ZnO бесцветен). 

Черта

 оранжевожелтая. 

Блеск

алмазный. Оптически положительный. 

Ng 

= 2,029

и 

Nm 

= 2,013.

Твердость

 4. 

Спайность

 по {101

–

0} средняя. 

Уд. вес

 5,66.

П. п. тр. не плавится. В кислотах растворяется. 

Прочие свойства. 

Об

ладает детекторными свойствами.

Месторождения. 

В России отмечен в 

Дукатском

 месторождении

(Магаданская область). В значительных скоплениях встречается в из
вестном контактовометасоматическом месторождении 

Франклин

  в

НьюДжерси (США) в ассоциации с виллемитом — Zn

2

SiO

4

 и франкли

нитом — (Zn,Mn)Fe

2

O

4

 в кальцитовых массах. Кристаллы очень редки и

наблюдаются только в более поздних кальцитовых жилах. Указывался
также в свинцовоцинковом месторождении 

Олькуш

 (Польша), близ 

Са'

равеццы

 в Тоскане (Италия) и в других местах.

ТЕНОРИТ

 — СuО. 

Химический состав.

 Сu — 79,9 %, О — 20,1 %. Си

ноним: мелаконит (массивная разность).

Сингония

 моноклинная. Призматический в. с. 

L

2

PC

. Пр. гр. 

С

2/

с

. Редкий.

Наблюдается обычно в виде тонкочешуйчатых или землистых агрегатов.

Цвет

 черный или сероваточерный. 

Черта

 сероваточерная. 

Блеск

полуметаллический. В полированных шлифах сильно анизотропен.

Описательная часть

304

Твердость

 3,5. Хрупкий. 

Уд. вес

 5,8–6,4.

П. п. тр. не плавится. В кислотах легко растворяется.

Месторождения.

 Встречается в зонах окисления медносульфидных

месторождений в ассоциации с купритом, лимонитом, хризоколлой, ма
лахитом, гидроокислами марганца и другими гипергенными минерала
ми. На Урале был описан в районе 

Турьинских

 медных рудников (Север

ный Урал), в 

Меднорудянском

 месторождении (у г. Нижний Тагил).

Обнаружен среди продуктов осаждения из эксгаляций вулкана 

Большой

Толбачик

 (Камчатка) в виде щеток пластинчатых кристаллов.

В больших количествах наблюдался в медных месторождениях в рай

оне 

Верхнего озера

 в штате Мичиган (США), в месторождениях пустыни

Атакама (Чили) и др. В тонких чешуйках на лаве встречается на 

Везувии

и 

Этне 

в ассоциации с хлоридами щелочей и меди.

4. Семейство корунда–ильменита

Кроме составляющих группу корунда полуторных простых окислов

типа 

А

2

Х

3

(Al

2

O

3

, Fe

2

O

3

, Cr

2

O

3

, V

2

O

3

) сюда по данным рентгенометрии

следует отнести также принадлежащие к группе ильменита сложные

(двойные) окислы типа 

ABX

3

(где A = Mg,

Fe

2+

, Mn

2+

, Zn и B = Ti), кристаллизующиеся

в структуре, производной от типа корунда.
Характерно, что Fe

2

O

3

 с FeTiO

3

 при высоких

температурах образуют непрерывный ряд
твердых растворов, распадающихся при ох
лаждении.

Все минералы группы корунда кристалли

зуются в тригональной сингонии и имеют од
нотипные кристаллические структуры — тип
Аl

2

О

3

 (рис. 145). Лишь Fe

2

O

3

 в природных ус

ловиях встречается в двух модификациях:

α

Fe

2

O

3

 — тригональной сингонии и 

γ

Fe

2

О

3

 —

кубической. Симметрия двойных окислов
типа FeTiO

3

 более низкая по сравнению с про

стыми окислами типа Fe

2

O

3

, так как катионы

их неэквивалентны. Образуются они в усло
виях относительно высоких температур.

КОРУНД

 — Аl

2

О

3

. Название минера

лу дано еще в Индии. Для Аl

2

О

3

 известны

следующие полиморфные модификации:
1) 

α

Аl

2

О

3

 (корунд) — тригональная, наибо

лее устойчивая в природных условиях; обра
зуется в широком температурном интервале
(500–1500 °С); 2) 

β

Аl

2

О

3

 — гексагональная,

Рис. 145.

 Кристаллическая

структура корунда, изобра

женная в виде групп Аl

2

О

3

Раздел IV. Окислы (оксиды)

305

устойчивая при очень высоких температурах; превращение 

α

Аl

2

О

3

 в 

β

Аl

2

О

3

 происходит при температурах 1500–1800 °С; эта модификация об

разуется при очень медленном охлаждении расплава Аl

2

О

3

; 3) 

γ

'

Al

2

O

3

—

кубическая, с кристаллической структурой типа шпинели (так же как и в
случае маггемита); получается искусственно при прокаливании гидрата
окиси алюминия (бемита) до температур ниже 950 °С; при более высо
ких температурах неустойчива — переходит в 

α

Аl

2

О

3

.

Химический состав.

 Аl 53,2 %. Кристаллические разности исключи

тельно чисты по составу. Ничтожные примеси Сr обусловливают крас
ную, Fe

3+

 — коричневую (в смеси с Mn) и розовую, Ti

4+

 — синюю, смесь

Fe

2+

 и Fe

3+

 — черную окраску.

Сингония

 тригональная; дитригональноскаленоэдрический в. с.

L

3
6

3

L

2

3

РС. 

Пр. гр. 

R

3

–

c

(

D

6
3

d

). 

a

0 

= 4,76; 

с

0 

= 13,01; 

а

0 

: 

с

0

/2 = 1 : 1,363. 

Кристалj

лическая структура

 Аl

2

О

3

 изображена на рис. 145 в виде групп Аl

2

О

3

 по

углам двух ромбоэдров, слагающих элементар
ную ячейку. Несмотря на кажущуюся слож
ность, она имеет довольно простую структурную
схему. Ионы кислорода находятся в плотнейшей
гексагональной упаковке и располагаются сло
ями перпендикулярно тройной оси (рис. 146),
наложенными один на другой. Катионы Аl рас
полагаются между двумя такими слоями в виде
гексагональной сетки, заполняя две трети окта
эдрических пустот (т. е. пустот между шестью
анионами кислорода, три из которых принадле
жат одному, а три других, повернутых относи
тельно первых на 180°,— другому слою ионов
кислорода). При этом группы каждых трех
ионов кислорода образуют общую грань для
двух смежных октаэдров в соседних слоях. Ха
рактерно, что катионные слои наложены друг на
друга таким образом, что в каждой вертикаль
ной колонке из октаэдров так же как и в слое,
чередуются два заселенных с одним незаселенным, причем пары заселен
ных октаэдров по вертикали образуют винтовые тройные оси.

Облик кристаллов.

 Обычно наблюдаются довольно хорошо образо

ванные бочонковидные, столбчатые, пирамидальные и пластинчатые кри
сталлы, достигающие иногда больших размеров (до дециметра в попереч
нике). Наиболее часто встречаются грани гексагональной призмы {112

–

0},

гексагональных дипирамид {224

–

1}, {224

–

3}, ромбоэдра {101

–

1} и пинакоида

{0001} (рис. 147). Часто грани призм и дипирамид, а также грани пинако
ида бывают покрыты косой штриховкой. В других случаях наблюдается
штриховка в горизонтальном направлении вследствие двойникования по

Рис. 146.

 Один слой

плотнейшей упаковки

анионов кислорода с

катионами алюминия

(в октаэдрических пусто

тах) в проекции на плос

кость (0001). В гексагональ

ной ячейке располагаются

один над другим шесть

слоев Аl—О. Вверху

показана группа Аl

2

О

3

(в профиле)