Общая характеристика минералов группы галогенидов. Подробно галит, сильвин и флюорит.

С химической точки зрения относящиеся сюда минералы представлены солями кислот: HF, HCl, HBr и HJ; соответственно этому среди этих минералов различают фториды, хлориды, бромиды и иодиды. Галогеносоли являются комплексными соединениями. Существуют водные соли и более сложные соединения, содержащие добавочные кислородсодержащие анионы: [ОН]1–, О2–, изредка [SO4]2– и [JO3]1–. Это так называемые оксигалоидные соединения, переходные к типичным кислородным соединениям. Главные элементы, образующие галогениды расположены в левой половине менделеевской таблицы, преимущественно в I и во II группах. Кристаллохимические особенности галоидных соединений. Установлено, что галогениды легких металлов характеризуются структурами с типичной гетерополярной (ионной) связью, тогда как в соединениях тяжелых металлов, катионы которых обладают сильной поляризацией, возникают гомополярные (ковалентные) или переходные к ним связи между ионами. В соответствии с этим находятся и физические свойства минералов. Так как в галогенидах с типичной ионной связью принимают участие катионы легких металлов с малыми зарядами и большими ионными радиусами, а в связи с этим с весьма слабой способностью к активной поляризации, то естественно, что эти минералы обладают прозрачностью, бесцветностью (наблюдаемые окраски, как правило, являются аллохроматическими), малыми удельными весами, а также такими свойствами, как необычайно легкая растворимость многих галогенидов в воде, низкие показатели преломления, а следовательно, и слабый стеклянный блеск минералов. Что касается катионов тяжелых металлов с 18-электронной наружной оболочкой (Cu, Ag и др.), склонных к сравнительно резко выраженной поляризации окружающих анионов и к образованию кристаллических структур с ковалентной связью, то здесь мы наблюдаем уже существенные отличия в свойствах галогенидов высокие удельные веса, наличие у ряда соединений хотя и слабой, но идиохроматической окраски, сильно повышенные показатели преломления, алмазный блеск, резко пониженная растворимость этих минералов и др. Теперь перейдем к характеристике свойств, зависящих от главных анионов в галогенидах: F1–, Cl1–, Вr1– и J1–. Прежде всего следует отметить, что анион F1– значительно отличается по своим размерам от остальных анионов. Это обстоятельство весьма существенно сказывается на выборе тех или иных катионов для образования соединений (в соответствии с координационными числами и типом кристаллической структуры), на их устойчивости, а в связи с этим и на физических и химических свойствах. Не случайно, что главная масса фтора в земной коре связана с Са и отчасти с Аl и Si (в галогеносолях), тогда как хлор и резко подчиненные ему по распространенности бром и йод в основном связаны с Na, К, (Rb), (Cs) и Mg (в водных солях). В противоположность хлоридам, бромидам и иодидам тяжелых металлов (Аu, Ag, Hg и др.) их фториды вовсе не встречаются в природных условиях. Хлориды легких металлов чрезвычайно легко растворяются в водной среде, тогда как их фториды в большинстве своем устойчивы по отношению к воде. Температуры плавления и кипения фторидов несравненно выше, чем хлоридов тех же металлов. Об особенностях поведения галогенов в природе. При магматических процессах не создается условий для концентрации этих элементов в сколько-нибудь значительных количествах. Фтор и хлор лишь в качестве добавочных анионов входят в ряд минералов, преимущественно силикатов и фосфатов (большей частью в пегматитах и в контактово-метасоматических образованиях). Главная масса этих элементов, очевидно в виде летучих соединений с металлами, переходит в гидротермальные растворы. Из галогенидов во многих гидротермальных образованиях широко представлен CaF2 (флюорит), отчасти фторалюминаты, однако хлориды металлов не встречаются, если не считать крайне редких находок NaCl (галита) в виде микроскопических кристалликов в капельках растворов, обнаруживаемых в виде включений в некоторых минералах (кварце, галените). Зато в экзогенных условиях хлориды Na, в меньшей степени хлориды, К, Mg и других металлов, образуются, нередко в огромных массах, в усыхающих соленосных бассейнах вместе с сульфатами, иногда боратами и другими растворимыми в воде соединениями. Вместе с хлором соответствующая концентрация наблюдается также для брома и йода. Гигантскими коллекторами растворенных хлоридов являются океанические и морские бассейны. Однако содержание фтора в морской воде совершенно ничтожно: около 0,8 г на 1 м2. Для миграции фтора в экзогенных условиях характерна еще одна особенность. В процессе выветривания горных пород и рудных месторождений, в общей сложности, наряду с хлором освобождаются немалые количества этого элемента, но химическое сродство его к кальцию настолько велико, что по пути следования к морским бассейнам он в значительной мере выпадает из растворов с образованием труднорастворимого соединения CaF2 и задерживается в континентальных осадках. Этим и объясняется совершенно незначительное содержание его в морской воде. О классификации галогенидов. Таким образом, все, что сказано о свойствах галогенидов и о геохимической роли галогенов при процессах минералообразования, заставляет все минералы, относящиеся к данному разделу, разбить на два класса. Класс 1. Фториды и соли комплексных фторных кислот. Класс 2. Хлориды, бромиды и иодиды.

ФЛЮОРИТ — CaF2. Сингония кубическая; гексаоктаэдрический в. с. Облик кристаллов. В пустотах встречается в виде хорошо образованных кубических, реже октаэдрических и додекаэдрических кристаллов. Двойники часты по (111). Агрегаты. Чаще наблюдается в виде вкраплений и сплошных зернистых, реже землистых масс (ратовкит).Цвет. Флюорит редко бывает бесцветным и водяно-прозрачным. Большей частью окрашен в различные цвета: желтый, зеленый, голубой, фиолетовый, иногда фиолетово-черный. Блеск стеклянный. Твердость 4. Хрупок. При продолжительном одностороннем давлении обнаруживает пластическую деформацию. Спайность совершенная по октаэдру. Уд. Вес 3,18 (у нечистых разностей колеблется в пределах 3,0–3,2) Прочие свойства. Часто проявляется флюоресценция (термин произошел именно от названия этого минерала). В катодных лучах флюорит светится обычно фиолетовым цветом со своеобразным синевато-зеленым оттенком. Свечение появляется также при нагревании (термолюминесценция). Происхождение и месторождения. В главной своей массе образуется при гидротермальных процессах, часто являясь спутником рудных металлических минералов в жилах. Может встречаться в ассоциации с самыми разнообразными минералами гидротермального происхождения. Он наблюдается также в некоторых породах осадочного происхождения, но не образует значительных скоплений с высоким содержанием F. Как трудно растворимое в воде соединение, CaF2 из соленосных растворов выпадает одним из первых, иногда в аморфном виде. Поэтому неудивительно, что редко встречающиеся скопления флюорита приурочены к ранним химическим осадкам, т. е. к отложениям гипса, ангидрита, кальцита, доломита. Изредка в виде новообразований он наблюдается в зоне окисления рудных месторождений, например в виде кристалликов на почковидном гётите. Как спутник флюорит встречается в многочисленных месторождениях цветных и редких металлов.

ГАЛИТ — NaCl. Сингония кубическая; гексаоктаэдрический в. с. Облик кристаллов кубический. Двойники редки по (111). Для кристаллов самосадочной соли бывают характерны воронкообразные ступенчатые углубления на гранях (100). Агрегаты. Самосадочная соль наблюдается в виде рыхлых или плотных кристаллически-зернистых корок или «пластин» на дне бассейнов, а также друз кристаллов, нередко очень крупных. Цвет. Чистые массы галита прозрачны и бесцветны или имеют белый цвет. Но часто те или иные красящие пигменты обусловливают окраску в различные цвета: серый (обычно глинистые частицы), желтый (гидроокислы железа), красный (безводная или маловодная окись железа), бурый и черный (органические вещества, исчезающие при нагревании). Для каменной соли иногда наблюдается очень характерная интенсивная синяя окраска в виде пятен или полос, особенно в участках, подвергшихся сильной деформации. Блеск галита стеклянный, на поверхностях слегка выветрелых разностей жирный. Твердость 2,5. Хрупок. При продолжительном одностороннем давлении обнаруживает способность к пластической деформации. Спайность совершенная по кубу. Уд. вес 2,1–2,2. Прочие свойства. Обладает слабой электропроводностью, исключительно высокой теплопроводностью. Легко растворим в воде: до 35 % при комнатной температуре. Вкус соленый. Гигроскопичен. Происхождение. Главные массы галита, как и других растворимых в воде солей, образуются при экзогенных процессах в усыхающих замкнутых соленых озерах или мелководных лагунах и заливах, отделенных от морского бассейна песчаными барьерами (барами), в условиях жаркого сухого климата. В виде продуктов возгона галит вместе с другими хлоридами отлагается на стенках кратеров вулканов и в трещинах лавовых потоков. Размеры подобных скоплений, за крайне редкими исключениями, обычно бывают невелики. Характерно, что галит в этих случаях почти всегда содержит в себе довольно много KCl, который при высоких температурах входит в него в виде твердого раствора.

СИЛЬВИН — KCl. Сингония кубическая; гексаоктаэдрический в. с. Облик кристаллов кубический. Двойники часты по (111). Агрегаты. Обычно встречается в виде сплошных зернистых масс, иногда слоистой текстуры. Цвет. Чистые разности водяно-прозрачны и бесцветны. Весьма обычен молочно-белый цвет, обусловленный включениями мельчайших пузырьков газов. Ярко-красные и розовые сильвины также являются кристаллозолями; в виде грубой дисперсной фазы в них заключены мельчайшие чешуйки гематита (Fe2O3), остающиеся в осадке при растворении. Блеск стеклянный. Твердость 1,5–2. При царапании обнаруживает некоторую степень пластичности как и при продолжительном одностороннем давлении. Спайность совершенная по {100}. Уд. вес 1,97–1,99. Прочие свойства. Вкус горьковато-соленый, жгучий. Теплопроводность высокая. Легко растворяется в воде. Гигроскопичен. Происхождение. Сильвин, так же как и галит, образуется в усыхающих соляных озерах, но встречается по сравнению с ним гораздо реже — далеко не во всех месторождениях каменной соли. По пути миграции поверхностных растворов в значительной части адсорбируется почвами. Из рассолов он выпадает одним из последних и потому обычно встречается в верхах соленосных скоплений. Иногда он является продуктом разложения карналлита, образующегося в тех же условиях. Как продукт сублимации он встречается на стенках кратеров вулканов и в трещинах застывших лав.