минералогия (1006435), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Этими особенностями обусловлен ряд важных общих свойств самородных металлов.Из всех природных веществ самородные металлы обладают наилучшейэлектропроводностью и теплопроводностью. Все они в полированном видеобладают сильным металлическим блеском, т. е. высокой отражательнойспособностью. Показатели преломления, от которых зависит блеск, являются наивысшими.
Лишь для золота, серебра и меди они меньше 1, но этотакже обусловливает высокую отражательную способность (см. рис. 26).Точно так же и показатели поглощения света исключительно высоки.Большинство этих характеристик находится в прямой связи с электронной структурой металлов.
Энергетические уровни электронных состояний в металлах лишены дискретности и образуют широкие сплошные полосы — энергетические зоны. Зоны валентных электронов иэлектронов проводимости в соединениях с преобладающей металлической связью перекрываются, что позволяет валентным электронам бытьподвижными носителями заряда и обеспечивать высокую электропроводность. Далее большая ширина зон позволяет электронам совершать переходы в широком диапазоне энергий.
Возможность таких переходов обеспечивает поглощение квантов электромагнитного излучения различныхдлин волн — практически всего видимого спектра, что и приводит к полной непрозрачности металлов.Цвет преобладающего большинства самородных металлов серебряноили оловяннобелый. Бросающимся в глаза исключением являются цвета золота и меди. Эти элементы могут обнаруживать более высокие валентности, чем следует по их положению в таблице элементов (Сu2+Сl12,Аu3+Сl13).
Допускают, что избирательное отражение света связано с особенностями зонной структуры этих металлов.Из всех известных минералов самородные металлы обладают наибольшим удельным весом (особенно минералы элементов платиновойгруппы). Металлы, структура которых характеризуется координационным числом 12 и отсутствием направленных сил связей, обладают высокой ковкостью, отсутствием ясно выраженной спайности в изломе иобычно невысокой твердостью. В отношении твердости исключениесоставляют лишь иридий и минералы, содержащие этот элемент в значительных количествах.Ковкость и пластичность металлов обусловлены главным образомчислом направлений, нормально к которым расположены плотнейшиеупакованные слои.
В средах, обладающих кубической плотнейшей упаковкой, таких направлений мы имеем четыре, тогда как в гексагональнойструктуре — одно. Поэтому металлы со структурами кубической упаковРаздел I. Самородные элементы и интерметаллические соединения161ки обладают большей пластичностью по сравнению с металлами с гексагональной структурой.Благородные металлы, характеризующиеся лантаноидным сжатиематомных объемов, более устойчивы в химическом отношении.
Вследствиеэтого золото и минералы платиновой группы широко распространеныв россыпях речных долин.Физические свойства группы полуметаллов (мышьяка, сурьмы и висмута), характеризующихся существенной долей участия ковалентныхсвязей и как бы частично искаженными до ромбоэдрической симметриипримитивно упакованными кубическими структурами, несколько отличаются от свойств типичных металлов. Проводимость этих веществ с ростом температуры повышается, в отличие от металлов. Наименьшие искажения в кристаллической структуре от кубического прототипа(искусственного αPo) наблюдаются у висмута, который обладает наибольшим в данной группе блеском, наименьшей хрупкостью, наименьшей твердостью и др.
Общими для всех трех металлов являются морфологические особенности кристаллов и направления спайности, что строгосогласуется с особенностями их кристаллического строения.Твердые при нормальных условиях неметаллы по кристаллическимструктурам и связанным с ними свойствам совершенно не похожи на типичные металлы. На характеристике их подробно остановимся при описании минералов.1.
Группа золотаВ эту группу входят типичные самородные металлы: медь, серебро,золото и их разновидности по химическому составу.Из указанных элементов золото в природе наблюдается главным образом в самородном виде, изредка в виде теллуридов. Серебро нередковстречается также в виде сернистых и галоидных соединений. Медь в самородном виде распространена значительно реже, чем сернистые, кислородные и другие ее соединения.Все эти металлы кристаллизуются в кубической сингонии, образуяоднотипные плотноупакованные кристаллические структуры. Золото исеребро, имеющие почти одинаковые размеры элементарных ячеек, образуют твердые растворы, тогда как медь, обладающая меньшими размерами ячейки, только при высокой температуре дает с золотом твердыерастворы, распадающиеся при охлаждении.
Для системы «серебро — медь»наблюдаются крайне узкие пределы растворимости друг в друге.МЕДЬ — Сu. Химический состав. Обычно бывает химически чистой.В качестве примесей иногда содержатся Fe (до 2,5 %), Ag (нередко в видевключений самородного серебра), изредка Аu в виде твердого растворадо 2–3 % (золотистая медь).Сингония кубическая; гексаоктаэдрический в. с. 3L4L36L29PC.
Пр. гр.Fm3m(О5h) . a0 = 3,6077. Кристаллическая структура — простейшая162Описательная частьРис. 62. Кристалл самородной меди.Окрестности Екатеринбурга (Урал)и представлена гранецентрированнымкубом: атомы Сu располагаются в вершинах куба и в центре каждой грани элементарной ячейки, что отвечает кубическойплотнейшей упаковке.Облик кристаллов. Правильно образованные кристаллы редки (рис. 62).Главные формы: {100}, {111}, {110}.Встречаются двойники срастания по(111) (рис. 63) и кратные двойники (рис.64), иногда в виде кристаллических дендритов (рис.
65). Агрегаты. Часто наРис. 63. Двойники кристаллов самородной меди по (111):p {100}, a {111}, b1 {101}, b2 {201}Рис. 64. Кратный двойник(пятерник) октаэдрическихкристаллов по (111)Рис. 65. Кристаллический дендритсамородной меди, состоящий из рядавытянутых двойников. Турьянскиерудники (Урал)Раздел I.
Самородные элементы и интерметаллические соединения163блюдаются неправильные пластинчатые дендриты или реже целые пластины, образовавшиеся в трещинах пород при экзогенных процессах.В верхних частях месторождений (в зонах окисления) находили дажесплошные массы в несколько тонн весом.Цвет меди меднокрасный, в свежем изломе — розовый, часто с побежалостью. Черта розовая, металлически блестящая. Блеск типичный металлический.Твердость 2,5–3.
Обладает ковкостью. Излом крючковатый. Спайjность отсутствует. Уд. вес. 8,5–8,9. Прочие свойства. Прекрасный проводник электричества. Электропроводность 99,95 (для серебра 100).Диагностические признаки. Легко узнается по цвету, зеленоватым налетам малахита или красным пленкам куприта, ковкости и удельному весу.П. п. тр. плавится (температура плавления 1080 °С). В разбавленной HNO3легко растворяется. В НCl растворяется с трудом, образуя хлорид меди.Водный раствор в аммиаке обладает характерным синим цветом.Происхождение и месторождения.
Самородная медь образуетсяв восстановительных условиях при различных геологических процессах.Типичные гидротермальные месторождения, имеющие самостоятельноезначение, очень редки, они тяготеют к основным породам. Примером могутслужить крупные месторождения самородной меди, нередко серебросодержащей (мохавкит), в районе Верхнего Озера (в штате Мичиган, США), где вкрапления ее в габбродолеритах ассоциируют с цеолитами, пренитом, датолитом,кальцитом и другими минералами. Крупные самородки аналогичного генезиса наблюдались в России в диабазах на берегу бухты Пропащая Губа (островНовая Земля) и в Тайметском месторождении (Кемеровская обл.).В виде микроскопических выделений медь нередко наблюдается в гидротермально измененных основных изверженных породах, где она моглаобразоваться в результате разложения медьсодержащих сульфидов.Наиболее обычно нахождение меди в нижних частях зон окислениямедносульфидных месторождений в ассоциации с купритом (Сu2О), малахитом, иногда халькозином (Cu2S) и другими медными минералами.В виде пластинок и неправильной формы пластинчатых ветвистых образований она может быть встречена в трещинах боковых пород по соседству с месторождением.
В центральном Казахстане обильные находкимеди делались на верхних горизонтах Джезказганского месторождениямедистых песчаников. В музее СанктПетербургского горного институтаи в музее Московского геологоразведочного института сохранились образцы плитообразных больших глыб самородной меди, доставленные всвое время из старых рудников в Дегеленских горах (Восточный Казахстан), где отдельные глыбы достигали нескольких тонн весом.Известны месторождения меди в осадочных породах, преимущественнов песчаниках в виде цемента между песчинками или в виде неправильнойформы конкреций, иногда в ассоциации с купритом, малахитом, азуритом164Описательная частьи другими без видимой связи с первичными медными месторождениями.Условия образования этого типа месторождений еще недостаточно изучены.
Несомненный интерес представляют скопления меди в виде неправильной формы конкреций в песчаниках Наукатского месторождения в Ферганской долине (Таджикистан).Замечательные кристаллические двойниковые сростки и дендриты изверхних горизонтов известных Турьинских месторождений (СеверныйУрал) были описаны Г. Розе в 1837 г.Наконец, необходимо упомянуть о так называемой цементной меди,которая выделяется на железных предметах (скобах, болтах, рельсахи т. д.) в заброшенных горных выработках, залитых рудничными водами, содержащими в растворе сульфаты меди.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
