2.4. СУЛЬФАТЫ

Сульфаты – соли H2SO4, это соли морских, лагунных отложений и зоны окисления первичных месторождений. Сульфаты довольно распространены, их насчитывают до 300 минеральных видов.

Основу структуры сульфатов слагает анионный радикал [SO4]2–, в котором ионы тетраэдрически окружают S6+. В общую структуру такие группы соединяются с помощью катионов, добавочных анионов или молекул Н2О, вследствие чего возникают островные, цепочечные и слоистые мотивы структур.

Главные катионы сульфатов представлены Fe, Na, Cu, K, Ca, Pb, Mn, Zn, Ba, Sr. Размеры их различны, наиболее крупными катионами являются

Ba, Pb, Sr, Ca и Mg.

Их изоморфизм ограничен, установлен только между парами BaSO4

↔ SrSO4, Ba→ Pb, Ca→ Mn в ангидрите.

Сульфаты кристаллизуются в основном в сингониях низшей категории, главным образом в моноклинной и ромбической. Встречаются они в виде хорошо образованных кристаллов, а также в виде волокнистых, лучистых, землистых и зернистых агрегатов. Большинство сульфатов бесцветны, только сульфаты FeIII, FeII, CuII окрашены в желтые и зеленые цвета.

Сульфаты – это мягкие минералы, их твердость бывает не выше 3,5, а для водных сульфатов – ниже 2. Удельный вес меняется в зависимости от химического состава от 2 до 6–7 г/см3 (сульфаты Ba, Sr, Pb). Многие сульфаты легко растворимы.

По происхождению сульфаты преимущественно экзогенные образования морских водоемов, а также минералы зоны выветривания в условиях повышенной концентрации кислорода. Иногда сульфаты образуются гидротермальным путем (безводные) вблизи земной поверхности при повышенной концентрации кислорода.

В составе класса сульфатов рассмотрим минералы барит, целестин, ангидрит, англезит, гипс, эпсомит, мелантерит, халькантит, тенардит, мирабилит, полигалит, алунит и ярозит (табл. 14–15).

Таблица 14

Класс сульфатов, подкласс слоистых сульфатов

	Название	Название минерала (разновидности)	Формула	Сингония
	группы
	Группа гипса	Гипс (селенит – волокнистый; але-	Ca[SO4]·2H2O	Мон.
		бастр – тонкозернистый)
		33

Таблица 15

Класс сульфатов, подкласс островных сульфатов

	Название группы	Название минерала	Формула	Сингония
		(разновидности)
	Группа барита	Барит	Ba[SO4]	Ромб.
		Целестин	Sr[SO4]	Ромб.
		Англезит	Pb[SO4]	Ромб.
	Группа ангидрита	Ангидрит	Ca[SO4]	Ромб.
	Группа тенардита	Тенардит	Na2[SO4]	Ромб.
	Группа мирабилита	Мирабилит (глауберова	Na2 [SO4]·10H2O	Мон.
		соль – синоним)
		Эпсомит	Mg [SO4]·7H2O	Ромб.
		Мелантерит	Fe[SO4]·7H2O	Мон.
		Полигалит	K2MgCa2[SO4]4·2H2O	Трикл.
		Халькантит	Cu[SO4]·5H2O	Трикл.
	Группа	Алунит	KAl3[SO4]2·(OH)6	Триг.
	алунита-ярозита	Ярозит	KFe3[SO4]2·(OH)6	Триг.

Сульфаты применяют в химической промышленности как источник солей бария и стронция, в изготовлении красок, в производстве цементов и строительных смесей, и других отраслях промышленности, в том числе в пищевой, при производстве сахара.

2.5. ВОЛЬФРАМАТЫ И МОЛИБДАТЫ, ХРОМАТЫ, БОРАТЫ

К классу вольфраматов и молибдатов относится около 37 минеральных видов, представляющих собой в основном простые и водные соли молибденовой H2MoO4 и вольфрамовой H2WO4 кислот. Главными катионами являют-

ся Ca, Fe, Mn, Pb и U6+, примесями – Sr, TR, Nb, Ta, V и Cr. Между катионами

Ca→ Sr, Pb, Mn, TR наблюдается изо- и гетеровалентный изоморфизм.

В основе структуры соединений лежат несколько искаженные тетраэдры [WO4]2– и [MoО4]2–, которые увязываются в общую структуру посредством катионов. По структурным мотивам вольфраматы и молибдаты являются преимущественно островными и слоистыми. Молибдаты и вольфраматы – это минералы с ионным характером связи между катионами и анионами, и

34

ковалентным – в пределах анионных радикалов. В водных молибдатах и вольфраматах сильно проявлена водородная связь (ферримолибдит).

Необходимо отметить, что вольфраматы переходных элементов Fe2+ и Mn2+, образующие группу вольфрамита (Fe, Mn)WO4, в структурном отношении близки к сложным оксидам слоистой структуры с характерной октаэдрической координацией вольфрама и железа (марганца). В данном курсе минералы группы вольфрамита рассматриваются в классе вольфраматов.

Физические и морфологические особенности молибдатов и вольфраматов находятся в соответствии с кристаллическими особенностями и типом преобладающих химических связей. Для островных молибдатов и вольфраматов с ионным типом связи между катионами и анионами характерен в основном изометрический облик кристаллов, для цепочечных – призматический облик. Островные молибдаты и вольфраматы отличаются сильным, почти алмазным блеском на гранях и спайных сколах, жирным – на неровной поверхности, а также высоким показателем преломления. Окраска их связана с присутствием ионов-хромофоров. Беспримесные молибдаты и вольфраматы кальция бесцветны, минералы, содержащие воду, окрашены в желтые и зеленые цвета.

Люминесценция молибдатов и вольфраматов кальция связана с де-

фектными анионными центрами типа [W5+O4]3– и примесью элементов – активаторов Mn2+, TR2+, TR3+.

Происхождение минералов данного класса преимущественно гипогенное, связано в основном с процессами образования скарнов, грейзенов, гидротермальных жил (шеелит, молибдошеелит). Возможно и гипергенное происхождение как результат окисления молибденита и вольфрамита. К этому классу относят такие минералы как вольфрамит, ферримолибдит, шеелит, повеллит и вульфенит (табл. 16–17).

Хроматы. Класс насчитывает всего 9 минералов, образованных солями хромовой кислоты H2[CrO4]. В структурном отношении для них характерно содержание изолированных групп [CrO4]2–, соединенных катионами, следовательно, в хроматах островной структурный мотив.

Таблица 16

Подкласс островных молибдатов и вольфраматов

	Название группы	Название минерала	Формула	Сингония
		(разновидности)
	Группа шеелита	Шеелит	Ca[WO4]	Тетр.
		Повеллит	Ca[MoO4]	Тетр.
		Вульфенит	Pb[MoO4]	Тетр.
		(«желтая» свинцовая руда)
		35

Таблица 17

Подкласс цепочечных молибдатов и вольфраматов

	Название	Название минерала (разновидности)	Формула	Сингония
	группы
	Группа	Вольфрамит (ферберит – черного
	вольфрамита	цвета, содержит Fe, гюбнерит – бу-	(Fe,Mn) [WO4]	Мон.
		рый с красноватым оттенком, содер-
		жит Mn)
		Ферримолибдит	Fe2[MoO4]3 8H2O	Ромб.

Главным катионом является Pb, поскольку это крупный ион, то образует прочные соединения. Некоторые минералы содержат в своем составе дополнительные анионы [PO4], [CO3], [BO3].

Образуются хроматы в условиях среды с высокой концентрацией кислорода. Иногда они встречаются совместно с сульфатами, но изоморфные смеси или двойные соли с ними не образуют.

Из этого класса изучим только один минерал – крокоит (табл. 18).

			Таблица 18
	Класс хроматов
Подкласс	Название минерала (разновидности)	Формула	Сингония
Островные хроматы	Крокоит	Pb[CrO4]	Мон.

Бораты. Видообразующими катионами боратов служат щелочноземельные (Ca2+, Mg2+), щелочные (Na+), а также переходные металлы (Fe2+, Mn2+). Роль дополнительных анионов играют группы (OH)–, Cl–, реже F–. Многие бораты содержат воду. Изоморфизм ограничен, за исключением

людвигита и борацита, для которых характерны изоморфные замещения между Mg2+ и Fe2+.

В структурном отношении бораты похожи на силикаты и характеризуются разнообразием анионных радикалов. Выделяют островные бораты с изолированными борокислоридными радикалами – людвигит, со сдвоенными и кольцевыми радикалами – ашарит и иньоит, с цепочечными – гидроборацит, улексит, колеманит, пандермит и слоистыми – сассолин.

Бораты образуют кристаллически-зернистые, землистые, плотные скрытокристаллические, нередко радиально-лучистые, сферолитовые, волокнистые агрегаты, кристаллические корки и друзы кристаллов.

36