Окисли та гідроокиси

До цього класу відносять сполуку елементів з киснем та гідроксильною групою. В земній корі на долю цього класу приходиться 17 %. Найбільш поширеними мінералами є окисли кремнію, алюмінію, заліза, марганцю та титану.

Походження мінералів даного класу різноманітне – магматичне, пегматитове, гідротермальне та екзогенне. Для більшості мінералів даного класу характерна висока твердість.

Кварц SiO₂. Утворює дві модифікації: β-кварц – низькотемпературний, стійкий до температури 537°С, тригональної сингонії і кварц - високотемпературний, стійкий в межах 867°С гексагональної сингонії. В природі найбільш поширений - кварц. Дана характеристика стосується саме цієї модифікації, яка називається просто кварцом. Хімічний склад: Sі - 46,7%, О - 53,3%.

Фізичні властивості. Твердість – 7. Блиск скляний (на гранях) до алмазного, жирний, матовий (на зламі). Прозорий. Колір - безбарвний Забарвлення обумовлене наявністю механічних включень, дефектами в решітці, опроміненням. Залежно від цього колір може бути молочної білий, сірий, фіолетовий, димчатий, чорний, синій, рожевий, зеленим бурий, жовтий і інших кольорів. Риска безбарвна. Морфологія - зернисті і кристалічні агрегати, кристали друзи, щітки, жеоди. Форми граней різноманітні. Спайність дужа недосконала. Злам раковистий, нерівний.

Різновиди - гірський кришталь (прозорий), аметист (фіолетовий), маріон (буро-чорний), цитрин (жовтий), рожевий кварц, молочний кварц, празем (зелений), сагеніт (волосатик) - кварц з включенням голчатих виділень рутил.

Особливі властивості - пропускає ультрафіолетове проміння, має властивість п'єзоелектризації (при механічному впливі на нього в ньому виникають електричні заряди), діамагнітний, часто має поперечну штриховку на гранях.

Генезис. Походження – виникає в різноманітних умовах - магматичний (у вивержених гірських породах) пегматитовий (в пегматитах), гідротермальний (жильний кварц), у метаморфічних і осадових породах.

Супутники. Парагенезис - характерний для кислих і середніх вивержених порід в асоціації з польовими шпатами слюдою, роговою обманкою. В гідротермальних жилах виділяться із золотом, різноманітними сульфідами, вольфрамітом, каситеритом топазом, берилом, кальцитом, баритом.

Халцедон - SiO₂ – приховано кристалічний різновид кварцу.

Фізичні властивості. Твердість 6-6,5. Блиск восковий або матовий. Мінерал характеризується різноманітними кольорами: димчастий, голубий, молочно-сірий, синювато-чорний, жовтий, червоний, оранжевий, коричневий, бурий, зелений, яблучно-зелений, чорний з білим та ін. Риски не дає. Іноді просвічує. Спайність відсутня, злам плоско раковистий. Аморфний, натічний, щільний, часто дає псевдоморфози.

Відмінні ознаки. Восковий блиск, твердий (залишає подряпину на склі), відсутня спайність, щільною будовою.

Хімічні властивості: в кислотах не розчиняється за виключенням HF.

Різновиди: сердолік або карнеол - жовто-червоний, червоний; сардар – буро-коричневий; сапфірин - голубувато-сірий; хризопраз – яблучно зелений; плазма – лугово-зелений; геліотроп - зелений з червоними плямами; агат – смугастий, гарного забарвлення різних кольорів; онікс - стрічково-смугастий різного забарвлення; яшма - кремниста щільна порода, головна частина якої складена халцедоном і кварцом з різноманітними домішками; кремінь - халцедон, сильно забруднений домішками піску і глини.

Генезис. Гідротермальний, хімічний, вулканічний.

Супутники: кварц, опал, лімоніт, карбонати.

Опал - SiO₂ · пН0₂. Вміст SiO₂ досягає 98 - 99%, води від 1 до 4%, рідко 13 - 20%.

Фізичні властивості. Твердість 5,5. Блиск скляний, восковий, матовий. Колір білий, сірий іноді проявляються дуже різноманітні кольори. Напівпрозорі або зразки що просвічуються відносяться до благородних опалів. Мінерал аморфний, зустрічається у склоподібних утворень з раковистим зломом.

Відмінні ознаки. Скляний або восковий блиск, раковистий злом. Від халцедону відрізняється меншою твердістю та крихкістю.

Хімічні властивості. При нагріванні в пробірці опал виділяє воду.

Різновиди: вогненний опал (червоний до медово-жовтого), благородний опал, якому притаманна гра кольорів (явище опалесценції), кам'яніючий опал – псевдоморфози по органічних залишках, дереву, молочний опал – молочно-білого кольору, напівпрозорий.

Генезис. Екзогенний, гідротермальний, біогенний.

Гематит (червоний залізняк) – Fe₂О₃. Назва походить від грецького слова «гематитес» - кривавий камінь.

Фізичні властивості:. Твердість 5-6. Блиск металічний, напівметалічний, матовий. Колір кристалічних різновидів стально-сірий до чорного, скритокристалічних і землистих - матово-чорний і яскраво-червоний. Риска вишнево-червона. Морфологія - землисті, лускуваті (залізна слюдка) та зернисті агрегати, натічні брунькоподібні оолітові (червоні, скляні, голубуваті) кристали і їх зростки. Щільні агрегати темно-червоного кольору називають червоним залізняком. Спайність відсутня. Злам нерівний. Сингонія тригональна.

Відмінні ознаки. У гематиту спостерігається вишнево-червоний, темний сталево-сірий, залізно-чорний колір. Риска завжди, незалежно від кольору вишнево-червона.

Різновиди. 1. Залізний блиск - крупнокристалічна різниця; колір чорний, темний стально-сірий. 2. Залізна слюдка - листуватий, лускатий гематит; добре виражена окремість в одному напрямку; колір темний сталево-сірий, чорний. 3. Мартіт - псевдоморфози (помилкові форми) по магнетиту; кристали, що мають форму октаедрів, ромбічних додекаедрів; колір чорний. 4. Червона охра (залізна охра) -землистий, порошкуватий гематит червоного кольору; м'який. 5. Залізна сметана – лускатий гематит; жирний на дотик, м'який, мазкий; колір вишнево-червоний. 6. Залізна троянда - зростки пластинок, що нагадують троянду. 7. Червона скляна голова - натічний гематит, радіально-променевої будови. Колір чорний з червонуватим відтінком. Поверхня блискуча.

Генезис. Метаморфічне. Лимоніт, потрапляючи в глибинні зони в умовах високого тиску і високої температури, переходить в гематит. Зустрічається і в зоні контакту гранітів, діоритів, сієнітів з вапняками у вигляді суцільних мас і вкраплень в материнську породу. Подібного типу родовища представляють результат взаємодії гідротермальних розчинів, що йдуть з магматичних вогнищ, з вапняками (контактово-метаморфічні походження).

Гематит виділяється і з гідротермальних розчинів і зустрічається в гіпотермальних і мезотермальних жилах. Утворюється він також в результаті хімічного вивітрювання ультраосновних магматичних порід і серпентинітів, на поверхні яких у такому випадку він залягає. Рідше гематит виникає в результаті хімічного вивітрювання магнетиту. Іноді він утворюється у вулканічних районах, осідаючи на стінках кратерів вулканів або на поверхні лав в результаті взаємодії виділяється FeCl₃ і пари води.

Супутники: Парагенезис - магнетит, кальцит, кварц, сілі кати, сульфіди (скарни); магнетит, кварц, барит, сидерит, сульфіди, каситерит - (гідротермальні родовища); магнетит, корунд, шпінель, силіманіт - (у вторинних кварцитах).

Гетит – FеО(ОН). Названий на честь І.В. Гете. Спочатку був названий по місцю знахідки на Вовк-острові на Онезькому озері - Онегітом. Однак ця назва в літературі не прижилась.

Фізичні властивості. Твердість 5 - 5,5. Блиск напівметалічний, матовий, шовковистий. Колір темно-бурий, чорний, жовтувато-бурий. Риска жовтувато-бура. Морфологія - суцільні, пористі, ніздрюваті маси, жеоди, брунькоподібні, сталактитові, оолітові утворення. Спайність досконала. Злам нерівний, скалковий. Сингонія ромбічна.

Особливі властивості - парамагнітний (слабо магнітний), крихкий.

Генезис. Утворюється в екзогенних умовах за рахунок окислення і розкладу залізовмісних мінералів: сульфідів, карбонатів, силікатів. Значні маси бурого залізняка виникають в зонах окислення сульфідних родовищ, утворюючи залізні шляпи, які складаються з гетиту, гідрогетиту, гідрогематиту і інших вторинних мінералів. У вигляді кристалів іноді зустрічається і як ендогенний мінерал.

Супутники. Парагенезис –спостерігається в асоціації з гідрогетитом, гематитом, бемітом, піритом, сидеритом, баритом.

Магнетит (магнітний залізняк) - Fе²⁺Fе³⁺О₄. Відноситься до складних окислів.

Фізичні властивості. Твердість 5,5 - 6. Блиск металічний, металоподібний, матовий. Колір залізно-чорний, риска чорна. Магнітний. Морфологія – зернисті маси, вкраплення в основних вивержених породах, кристали, друзи. Кристали здебільшого октаедричного, рідше додекаедричного виду. Сингонія кубічна. Спайність відсутня. Злам нерівний, крихкий.

Відмінні ознаки. Магнетит легко упізнається по постійному залізно-чорному кольору, по чорній рисці та магнітності. Схожий на хромовий залізняк. Відмінність - риса у хромистого залізняку бура; крім того, магнітний залізняк має більшу магнітність.

Хімічні властивості. Порошок розчиняється в соляній кислоті при нагріванні.

Різновид. Титаномагнетит, містить TiO₂.

Генезис. Велике промислове значення мають родовища магнетиту контактово - метасоматичного походження. Утворюється магнетит в зоні контакту гранітних магми, магми сієнітового, діоритові складу з вапняками. У цих родовищах він зустрічається у вигляді суцільних мас і вкраплень. Родовища магматичного походження пов'язані з основними, рідше кислими й середніми магматичними породами і представляють собою результат диференціації магми. Магнетит зазвичай зустрічається в габро, піроксенітах. Магнетит утворюється в результаті метаморфізму сполук заліза поверхневого походження під дією високого тиску і високої температури в глибинних умовах.

Супутники. У контактах: кальцит, кварц, гематит, пірит, халькопірит, апатит. У рудних жилах: гематит, сидерит. У кварцитах: кварц, гематит. Продукти хімічної зміни: гематит, лимоніт, сидерит.

Лімоніт (бурий залізняк) – Fe₂O₃ nH₂O. Назва походить від грецького слова «лемон» - луг, що підкреслює розташування родовищ в межах боліт.

Фізичні властивості. Твердість від 1 у землистих зразків, до 5 у щільних зразків. Блиск металоподібний, матовий. Колір буро-іржавий, буро-коричневий, жовто-бурий, чорний. Риска буро-іржава. Морфологія – натічні, ооліти, землисті, конкреції та ін. іноді утворює псевдоморфози по піриту.

Відмінні ознаки. Характерний іржаво-бурий, охряно-жовтий колір, риска іржаво-бура. Від бокситу відрізняється по кольору та щільності.

Хімічні властивості. Легко розчиняється у соляній кислоті, при нагріванні виділяє воду.

Різновиди: бура скляна голова – натічні форми з гладкою блискучою поверхнею; жовта охра – землистий, порошковатий лімоніт охряно-жовтого кольору.

Генезис. Утворюється в результаті хімічного вивітрювання: сидериту, піриту, халькопіриту, гематиту, магнетиту. Іноді внаслідок відкладення сполук заліза на дні боліт, озер та мілководної частини морів. Утворення лімоніту спостерігаються біля виходів залізистих джерел.

Супутники. Сидерит, піролюзит, халькопірит, гематит, серпентін, рогова обманка, авгіт, біотит.

Корунд - Аl₂О₃. Назва походить від староіндійського терміну «каурунтака».

Фізичні властивості. Дуже твердий, твердість 9. Блиск алмазний, скляний, металічний (для наждаку). Прозорий або просвічується в тонких уламках. Колір здебільшого синюватий, жовто-сірий, а також коричневий, червоний, зелений, чорний, фіолетовий, безбарвний при відсутності домішок. Морфології - дрібнозернисті агрегати, кристали дипірамідальні, бочкоподібні, призматичні. Спайність відсутня. Злам нерівний, раковистий. Сингонія тригональна

Відмінні ознаки. Корунд має неметалевий блиск; дуже твердий; кристали веретеноподібної або бочонкоподібної форми.

Хімічні властивості. У кислотах не розчиняється.

Різновиди: рубін - червоний, рожевий, прозорий, відповідне забарвлення виникає через присутність хрому; сапфір - синій, блакитний, прозорий; наждак - темний, непрозорий, суцільний дрібнозернистий (суміш корунду з магнетитом, гематитом, кварцом та ін.); орієнт - топаз (східний топаз) - жовтий, прозорий; орієнт - смарагд (східний смарагд) - зелений, прозорий; орієнт - аметист (східний аметист) - фіолетовий, прозорий; лейкосапфір - безбарвний.

Генезис. Утворення корунду спостерігається в зоні контакту вапняків і доломітів з гранітами. Корунд виділяється в пегматитові жилах, пов'язаних за походженням з лужними глибинними магматичними породами (сієніт-пегматити, нефелінові пегматити). Корунд виникає також в кристалічних сланцях, в мармурах і представляє собою продукт метаморфізації бокситу, що знаходився до цього серед осадових порід, які зазнали надалі метаморфізаціі. Корунд виділяється і з магми, багатих глиноземом і бідних кремнеземом, магнієм і залізом (нефелінові сиєніти), в результаті охолодження і кристалізації цих магми. Завдяки хімічній стійкості та великої твердості часто корунд концентрується в розсипах.

Супутники: плагіоклази, біотит, ортоклаз, нефелін, хлорити, кальцит, пірит, магнетит, кварц, мусковіт.

Піролюзит – МnО₂. Назва походить від двох грецьких слів «пір» (вогонь) і «лойсис» (миття).

Фізичні властивості. Твердість 6 - 6,5 (для кристалів), 1 - 2 (для землистих різновидів). Блиск металічний, матовий. Колір темно-стально-чорний (в агрегатах), стально-сірий (в кристалах). Риска чорна, синювато-чорна. Морфологія - землисті сажисті, суцільні кристалічні і приховано-кристалічні маси. Дендрити, ооліти, кірки, конкреції, іноді променисті і зернисті агрегати. Кристали довго- і коротко-призматичні. Спайність досконала. Злам нерівний, землистий. Сингонія тетрагональна. Особливі властивості - крихкий.

Відмінні ознаки. Піролюзит матовий, м'який, бруднить руки, чорного кольору, риска чорна, будова оолітова, землиста.

Хімічні властивості. Розчиняється в соляній кислоти з виділенням хлору.

Генезис. Утворюється піролюзит в мілководній прибережній частині моря. Колоїдні розчини які вміщують марганець приносяться ріками в морські, басейни. Під дією розчинених у морській воді солей відбувається коагуляція колоїдів і відкладення марганцевих сполук у прибережній частині моря. В процесі виділення марганцевих мінералів з водних розчинів беруть участь і бактерії. Окисли марганцю (конкреції піролюзиту) утворюються і на дні сучасних морів у глибоководному мулі (Чорне, Балтійське та Баренцове моря).

Крім того, піролюзит виникає в результаті хімічного вивітрювання мінералів які вміщують марганець (манганіт МnООН, родоніт (CaMn) [SiO₃]) і утворює марганцеві «капелюхи» у верхній частині родовищ.

Супутники: лімоніт, гематит.

Рутил - ТіО₂. Назва походить від латинського слова «рутилус», що означає червонуватий.

Фізичні властивості. Твердість 6 - 6,5. Блиск металоподібний, алмазний. Колір червонувато-бурий, червоний, бурий, жовтий, синюватий, фіолетовий, зелений, чорний. Риска жовта до світло-коричневої. Морфологія - кристали, зернисті агрегати. Кристали мають призматичний, стовпчастий та голковий вигляд. Спайність досконала. Злам раковистий. Особливі властивості - крихкий, грані кристалів часто покриті вертикальною штриховкою або борознами та горбками.

Генезис та супутники. Виникає в різноманітних умовах: в пегматитах, зв'язаних з основними породами; метаморфічне походження - в кварцитах, гнейсах, сланцях, в асоціації з хлоритом, тальком, серицитом; гідротермальне походження - з кварцом, ільменітом, магнетитом, гематитом, іноді з корундом; в розсипищах.

Ільменіт (титанистий залізняк) – FеТіО₃, Назва походить від назви місцевості – Ільменські гори на Уралі.

Фізичні властивості. Твердість 5- 6. Блиск металовидний, металевий. Колір залізно-чорний із стально-сірим відтінком, темно-бурий. Риска чорна, бурувато-чорна. Морфологія - щільні утворення неправильної форми, зерна таблитчасті, кристали від дрібних до великих. Спайність відсутня. Злам раковистий. Сингонія гексагональна. Слабо магнітний.

Відмінні ознаки. Ільменіт має постійний металевий блиск, темно-бурий, залізно-чорний колір, буру або чорну риску, щільну будову, слабо виражені магнітні властивості; спайність відсутня. Титанистий залізняк можна сплутати з олов'яним каменем і вольфрамітом. Відрізняється тим, що у олов'яного каменю риса блідо-жовта або слабо коричнева, відрізняється також формою кристалів (кристали олов'яного каменю відносяться до тетрагональної сингонії, титанистого залізняку - до гексагональної). Олов'яний камінь і вольфраму не володіють магнітними властивостями. У вольфраміту досконала спайність в одному напрямку.

Хімічні властивості. Порошок, нагрітий із соляною кислотою, повільно розчиняється і дає розчин жовтого кольору, який, відфільтрований і прокип’ячений з шматочком олова, приймає синє або фіолетове забарвлення. Порошок після кип'ятіння із серною кислотою, при додаванні краплі перекису водню, забарвлює розчин в оранжево-жовтий колір.

Генезис. Походження магматичне і пневматолітове; він генетично пов'язаний з сієніт-нефелінами.

Супутники. Магнетит, апатит.

Хроміт (хромистий залізняк) - (МgFе)Сr₂ O₄.

Фізичні властивості. Твердість 5,5 - 7.5. Блиск металічний до жирного. Колір чорний. Риска бура. Спайність відсутня. Злам нерівний. Морфологія - зернисті маси, вкраплені округлі зерна, рідко кристали октаедричного вигляду. Сингонія кубічна

Відмінні ознаки. Для хроміту постійними ознаками є залізно-чорний колір, бура риска. Хромовий залізняк можна сплутати з магнітним залізняком. Відрізняється за рискою (риска у магнітного залізняку чорна) і відсутності магнітності.

Хімічні властивості. У кислотах не розчиняється. З фосфорною кислотою при згущенні дає зелений чи фіолетовий розчин.

Генезис. Походження у хромистого залізняку магматичне виділяється разом з платиною при охолоджені і затвердінні ультраосновних і основних магм, втручається у товщу земної кори при тектонічних процесах.

Супутники. Серпентин, олівін, магнетит, тальк, доломіт, гіперстен, платина, у розсипах: платина.

Каситерит (олов'яний камінь) – SnO₂. Назва походить від грецького слова «каситерос» (олово).

Фізичні властивості. Твердість 6 – 7. Блиск металовидний, жирнуватий. Колір різноманітний - від безбарвного до чорного: бурий, коричневий, жовтий, оранжевий, червоний, синій, зелений, білий. Риска біла, сіра, жовта, бура. Морфологія - кристали, зернисті агрегати, сфероліти, іноді скрито-кристалічні маси. Кристали пірамідальні, призматичні, стовпчасті до голчастих, часто зустрічаються двійники. Сингонія тетрагональна. Спайність недосконала. Злам нерівний, напівраковистий.

Відмінні ознаки. Каситерит має двійники характерної форми. Каситерит можна сплутати з титанистим залізняком і вольфрамітом. Від титанистого залізняку відрізняється рискою (у титанистого залізняку вона бура) і за відсутності магнітних властивостей у олов'яного каменю. У вольфраміту існує спайність в одному напрямку.

Хімічні властивості. Поміщений в розбавлену соляну кислоту разом з металевим цинком при нагріванні покривається шаром металевого олова.

Різновиди: дерев'янисте олово - сильно смугасті або конкреційні утворення.

Генезис. Утворюється олов'яний камінь в результаті пневматолітових процесів.

Супутники. кварц, кальцит, молібденіт, пірит, халькопірит, галеніт, сфалерит.

Питання для самоконтролю:

1. Які мінерали з вивчених являються окислами, а які гідрокисли?

2. Який генезис є характерним для окислів та гідроокисів?

3. Які мінерали даного класу відносяться до важливих руд?

4. Проаналізуйте схожість та відмінності кварцу, халцедону, опалу.

5. Які діагностичні ознаки характерні для лімоніту, гематиту, магнетиту?

Завдання для самостійної роботи:

1. На контурну карту Світу нанесіть найбільші родовища гематиту, магнетиту, лімоніту.

2. Напишіть реферат на тему: «Альфред Лотар Вегенер – як засновник гіпотези «Дрейф континентів».

Література:

1. Павлинов В.Н. и др. Пособие к лабораторным занятиям по курсу общей геологии. - М.: Недра, 1970. – 192 с.

2. Каденская М.И. Руководство к практическим занятиям по минералогии и петрографии. - М.: Просвещение, 1976, - 240 с.

3. Музафаров В.Г. Определитель минералов, горных пород и окаменелостей. – М.: Недра, 1979. – 327 с.

4. Миловский А.В. Минералогия и петрография. – М.: Недра, 1985. – 432 с.

5. Сивий М.Я., Свинко Й.М. Геологія. Практикум. – К.: Либідь, 2006. – 248 с.