Минералы сульфаты: Сульфаты (минералы) — это… Что такое Сульфаты (минералы)?
Содержание
Сульфаты (минералы) — это… Что такое Сульфаты (минералы)?
- Сульфаты (минералы)
Сульфаты (минералы)
Сульфаты — минералы, соли серной кислоты H2SO4. В кристаллической структуре их обособляются комплексные анионы SO42-. Наиболее характерны сульфаты сильных двухвалентных оснований, особенно Ba2+, а также Sr2+ и Ca2+. Более слабые основания образуют основные соли, часто весьма неустойчивые (например сульфаты окисного железа), более сильные основания — двойные соли и кристаллогидраты.
Свойства
Происхождение (генезис)
Образуются в условиях повышенной концентрации кислорода и при относительно низких температурах, то есть вблизи земной поверхности. Большей частью экзогенные, хемогенные (в месторождениях солей). Сульфаты Cu, Zn и других близких элементов образуются при разрушении сульфидов.
Использование
Некоторые из сульфатов добывают для различных технических целей (гипс, барит и др.). для химической промышленности (мирабилит и др.), как руды Mg и др.
Литература
- Геологический словарь, Т. 2. — М.: Недра, 1978. — С. 287.
См. также
Ссылки
Wikimedia Foundation.
2010.- Массовое убийство в Вирджинском политехническом институте
- ССР (значения)
Сульфаты — Модель SO42− аниона Сульфаты минералы, соли серной кислоты h3SO4. В их кристаллической структуре обособля … Википедия
МИНЕРАЛЫ И МИНЕРАЛОГИЯ — Минералы твердые природные образования, входящие в состав горных пород Земли, Луны и некоторых других планет, а также метеоритов и астероидов. Минералы, как правило, довольно однородные кристаллические вещества с упорядоченной внутренней… … Энциклопедия Кольера
СУЛЬФАТЫ — соли серной кислоты h3S04, содержащие ион SO2 ; или ион HSO гидросульфаты, а также природные минералы (С. меди, цинка, железа, свинца и др.), образующиеся при разрушении (см.). Большинство С. (за исключением CaS04, SrS04 и BaS04) хорошо… … Большая политехническая энциклопедия
Минералы — Минерал (фр. minéral, от позднелат. minera руда) природное тело с определённым химическим составом и кристаллической структурой, образующееся в результате природных физико химических процессов и являющееся составной частью земной коры, горных… … Википедия
Радиоактивные минералы — минералы, содержащие природные Радиоактивные элементы (долгоживущие изотопы радиоактивных рядов 238U, 235U и 232Th) в количествах, существенно превышающих величины их среднего содержания в земной коре (Кларки). Известно около 250 Р. м.,… … Большая советская энциклопедия
Гипергенные минералы — минералы, возникающие в зоне гипергенеза, т. е. в самой поверхностной части земной коры, при низких значениях температур и давлений (см. Гипергенные процессы). Для Г. м. характерны гидратация (вхождение в кристаллическую решётку… … Большая советская энциклопедия
ГИПЕРГЕННЫЕ МИНЕРАЛЫ — минералы, возникающие в зоне гипергенеза при низких темп pax и давлениях. Включают глинистые минералы, гидроксиды, соли кислородных кислот (сульфаты, нитраты и т. д.) … Естествознание. Энциклопедический словарь
гипергенные минералы — минералы, возникающие в зоне гипергенеза при низких температурах и давлениях. Включают глинистые минералы, гидроксиды, соли кислородных кислот (сульфаты, нитраты и т. д.). * * * ГИПЕРГЕННЫЕ МИНЕРАЛЫ ГИПЕРГЕННЫЕ МИНЕРАЛЫ, минералы, возникающие в… … Энциклопедический словарь
Аутигенные минералы — Аутигенными в отличие от терригенных принято называть минералы осадочных пород, которые формируются (растут) в процессе накопления, диагенеза и литификации осадка. Аутигенными являются минералы, образовавшиеся на месте их нахождения в… … Википедия
ГИПЕРГЕННЫЕ МИНЕРАЛЫ — минералы, возникающие в зоне гипергенеза при низких температурах и давлениях. Включают глинистые минералы, гидроксиды, соли кислородных кислот (сульфаты, нитраты и т. д.) … Большой Энциклопедический словарь
Смотреть что такое «Сульфаты (минералы)» в других словарях:
Ученые СПбГУ открыли новый минерал на Камчатке
Результаты исследований опубликованы в журнале Mineralogical Magazine.
Ученые Университета изучают богатое минералогическое разнообразие вулканов Ключевской группы уже шесть лет. Наибольший интерес для специалистов представляет Толбачик, который фактически состоит из двух вулканов — Острый Толбачик и Плоский Толбачик. Для этого сейсмически активного района характерны извержения гавайского типа, при которых горячая базальтовая лава распространяется вдоль образовавшихся трещин. В результате таких процессов образовался Толбачинский дол со множеством как остывших, так и действующих до сих пор конусов, сложенных вулканическим шлаком. В последние годы крупные извержения здесь происходили дважды: в 1975–1976 годах и совсем недавнее — в 2012–2013 годах. События 70-х годов получили название Большое трещинное Толбачинское извержение и привели к образованию целой серии конусов.
«Тогда произошло два крупных прорыва лавы — на севере и юге территории вокруг вулкана Толбачик. Конуса северного прорыва обозначаются номерами: первый, второй и третий. Наиболее богатыми по минеральному разнообразию являются фумаролы первого и второго. Новый минерал мы обнаружили именно на втором шлаковом конусе», — рассказал руководитель научной группы, профессор кафедры кристаллографии СПбГУ Олег Сийдра.
Гликинит является безводным оксисульфатом цинка и, как многие минералы фумарольного происхождения, отличается наличием дополнительных атомов кислорода, которые не входят в кислотные остатки (сульфатные анионы). Условия минералообразования в изучаемых научной группой СПбГУ фумаролах являются настолько сильно окислительными, что тетраэдрические оксокомплексы образуются и с цинком, а не только с медью. Однако, как отмечает Олег Сийдра, такая координация для цинка является очень редкой.
«Ранее, до того как мы стали систематически изучать сульфатную минерализацию на фумаролах Толбачика, безводные сульфаты цинка нигде не были описаны. В ходе наших работ на Камчатке нам удалось установить сразу четыре новых вида с цинком. Первые три — германнянит, майзланит, белоусовит — мы обнаружили в 2018–2019 годах. И вот, совсем недавно, гликинит. Как видно на фотографии, минерал образует красивые игольчатые кристаллы. Назвали находку в честь профессора кафедры кристаллографии, специалиста в области роста кристаллов Аркадия Эдуардовича Гликина», — отмечает Олег Иоханнесович.
На первый взгляд формула нового минерала довольно простая: Zn3O(SO4)2. Однако в гликините присутствует весьма значительная примесь меди, с которой цинк смешивается в трех атомных позициях в своей кристаллической структуре. В лабораторных условиях воспроизвести чистый аналог гликинита без примеси меди ученые не смогли — образовывались другие соединения. Получить необходимые кристаллы для дальнейшего изучения удалось только после добавления в систему меди. По словам специалистов, в данном случае двухвалентные катионы меди являются стабилизатором структуры гликинита.
Полевые работы и исследования научной группы были поддержаны грантом Российского научного фонда № 16-17-10085
В работе над исследованием нового минерала принимала участие большая группа специалистов — большую часть выполнил доцент Университета Евгений Назарчук. На базе ресурсного центра Научного парка СПбГУ «Рентгенодифракционные методы исследования» ученые провели рентгеноструктурное изучение нового минерала. Непростым этапом исследования стал процесс уточнения кристаллической структуры гликинита, которым занималась аспирантка СПбГУ Диана Некрасова. Оказалось, что кристаллы нового безводного сульфата образуют сложные срастания (двойники), которые значительно усложняют расшифровку структуры. Оптические свойства гликинита изучала старший преподаватель СПбГУ Евгения Авдонцева совместно со студентом магистратуры Артемом Борисовым. Химический состав минерала установил сотрудник ресурсного центра «Геомодель» Владимир Шиловских.
На следующем этапе ученые планируют детально изучить свойства аналога гликинита. Особенно интересным представляется изучение так называемого разбавленного магнетизма на синтетических аналогах. Атомы цинка и меди образуют в структуре гликинита сложные тетраэдрические цепочки.
Сульфаты
Сульфаты
— соли серной кислоты. Они имеют светлую
окраску, небольшую твёрдость, многие
из них растворимы в воде.
Основная
масса сульфатов имеет осадочное
происхождение — это химические морские
и озёрные осадки. Многие сульфаты
являются минералами зоны окисления,
известны сульфаты и как продукты
вулканической деятельности. Различают
сульфаты безводные, водные и сложные,
содержащие кроме общего для всех
анионного комплекса [SO4]2-
также добавочные анионы (ОН)—.
Во
всех этих минералах в их кристаллической
структуре имеются обособленные сложные
анионы — тетраэдры. Вообще сульфатов
в природе мало, больше всего сульфатов
железа, натрия, калия, алюминия, кальция,
бария. Самыми распространенными являются
гипс, ангидрит, барит, алунит, тенардит,
мирабилит. Почти все сульфаты — это
экзогенные минералы, исключение
составляют барит, алунит.
Группа
барита. В нее входят два изоструктурных
минерала — барит и целестин и их
промежуточные по составу разновидности.
Сингония ромбическая. Кристаллы
ромбо-призматического облика или
таблитчатые, часто прозрачные. Цвет
белый, желтый, коричневый (от включений
лимонита), голубой. Блеск стеклянный,
жирный. Хорошо заметна (по трещинкам и
ступенчатым сколам) совершенная спайность
в трех направлениях (по двум граням
призмы и пинакоиду). Твердость 3,5. Высокая
плотность — около 4,5 г/см3.
Главные
минералы-сульфаты
Группа | Минерал | Сингония | Твердость |
Барита | Барит | Ромб. | 3-3,5 |
| Целестин |
| 3-3,5 |
Ангидрита | Ангидрит |
| 3-3,5 |
| Англезит |
| 2,5-3 |
Гипса | Гипс | Мон. | 1,5 |
Купоросов | Эпсомит | Ромб. | 2-2,5 |
| Мелантерит | Мон. | 2 |
| Халькантит | Трикл. | 2,5 |
Тенардита | Тенардит | Ромб. | 2-3 |
Мирабилита | Мирабилит | Мон. | 1,5-2 |
Астраханита | Астраханит |
| 2,5-3 |
Полигалита | Полигалит | Трикл. | 2,5 |
Алунита | Алунит | Триг. | 3,5-4 |
| Ярозит |
| 2,5-3,5 |
| Брошантит | Мон. | 3,5-4 |
Кроме
одиночных кристаллов эти минералы
встречаются в их щетках, друзах и в
зернистых массах. Барит образуется в
гидротермальных средне- и низкотемпературных
месторождениях, целестин встречается
в виде секреций в осадочных горных
породах.
Минералы группы барита
узнаются по высокой плотности, спайности.
Друг от друга отличаются по условиям
их нахождения в природе.
Ангидрит.
Типичный минерал хемогенных осадков
(эвапоритов). Слагает в толще осадочных
горных пород зернистые сплошные
мраморовидные (но не вскипающие от
соляной кислоты) прослои разной мощности
(иногда до 1000 м), ассоциирует в них с
гипсом. Обнаружен во многих гидротермальных
среднетемпературных месторождениях
сульфидных руд в виде крупных зерен и
кристаллов белого, серого, сиреневого
цвета с хорошей спайностью по трем
взаимно перпендикулярным пинакоидам.
Также обнаружен в некоторых метаморфических
горных породах. Используется как сырье
для изготовления цемента и как поделочный
камень.
Англезит. Распространенный
продукт окисления галенита. Образует
плотные зернистые и натечные агрегаты,
друзы, кристаллические корки. Кристаллы
призматические таблитчатые. Бесцветный,
белый, серый.
Гипс. Сингония
моноклинная. Образует уплощенные и
призматические кристаллы. Гипс образуется
как низкотемпературный гидротермальный
минерал, кристаллизуется из подземных
вод в песчаниках и глинах, но чаще всего
выпадает в виде гидрохимических осадков
на дне усыхающих водоемов (пластов,
чередующихся со слоями ангидрита и
каменной соли). По мере пересыщения
раствора сначала осаждается гипс, затем
ангидрит, потом галит.
Осадочные
гипсы — это мелкозернистые массивные
горные породы. В них в ходе перекристаллизации
образуются жилы, гнезда, жеоды хороших
кристаллов гипса и его жилки
параллельно-волокнистого строения.
Кристаллы легко подвергаются природной
пластической деформации. Гипс может
вырастать и на поверхности усыхающих,
растрескивающихся глин в виде хорошо
оформленных кристаллов (их можно собирать
как грибы), при своем росте они
отталкиваются, приподнимают глину, а
сами вырастают чистыми.
Сульфаты
в воде
Сульфаты
присутствуют практически во всех
поверхностных водах. Главным естественным
источником сульфатов являются процессы
химического выветривания и растворения
серосодержащих минералов, в основном
гипса, а также окисления сульфидов и
серы. Значительные количества сульфатов
поступают в водоемы в процессе отмирания
живых организмов, окисления наземных
и водных веществ растительного и
животного происхождения.
Из
антропогенных источников сульфатов в
первую очередь надо упомянуть шахтные
воды и в промышленные стоки производств,
в которых используется серная кислота.
Сульфаты выносятся также со сточными
водами коммунального хозяйства и
сельскохозяйственного производства.
Сульфаты
участвуют в круговороте серы. При
отсутствии кислорода под действием
бактерий они восстанавливаются до
сероводорода и сульфидов, которые при
появлении в природной воде кислорода
снова окисляются до сульфатов. Растения
и бактерии извлекают растворенные в
воде сульфаты для построения белкового
вещества. После отмирания живых клеток
в процессе разложения сера протеинов
выделяется в виде сероводорода, легко
окисляемого до сульфатов в присутствии
кислорода.
Повышенные содержания
сульфатов ухудшают органолептические
свойства воды и оказывают физиологическое
воздействие на организм человека – они
обладают слабительными свойствами.
Сульфаты
в присутствии кальция способны
образовывать накипь, так что их содержание
строго регламентируется и в технических
водах.
ПДК сульфатов согласно СанПиН
2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические
требования к качеству воды централизованных
систем питьевого водоснабжения. Контроль
качества» — 500 мг/дм3
Применение
Барит
используется для изготовления красок,
в химической, резиновой, бумажной
промышленности, для утяжеления бурового
раствора с целью увеличения его давления
на нефтегазоносные пласты и затруднения
выбросов нефти и газа при бурении
скважин. Целестин применяется при
производстве сахара, в пиротехнике,
химической промышленности и
фармацевтике.
Гипс используется для
производства цемента, в медицине, как
скульптурный камень (алебастр).
Лондонский
дизайнер отделал квартиру сульфатом
меди. На это ушло 75 тыс. литров жидкости.
Фото: Hilary Perkins
Сульфаты,
как правило, содержатся в шампунях и
моющих средствах – за счет этих
ингредиентов косметические продукты
приобретают свои пенящиеся свойства.
Но пена, которая образуется за счет
действия сульфатов, причиняет вред
волосам и коже.
Лаурилсульфат натрия
(аммония) и лауретсульфат натрия –
широко распространенные представители
группы сульфатов. Обнаружить их можно
в составе шампуней, мыла и гелей для
душа.
В значительной концентрации
сульфаты могут вызвать раздражение
кожи и слизистой оболочки глаз –
особенно, если кожа обладает повышенной
чувствительностью. Проникновение
сульфатов в дыхательные пути может
привести к раздражению дыхательной
системы.
Инспекция государственного строительного надзора Новосибирской области выражает благодарность за качественную подготовку студентов НГАСУ(Сибстрин) Инспекция государственного строительного надзора Новосибирской области выражает благодарность за качественную подготовку студентов института строительства и инженерно-экологического факультета НГАСУ(Сибстрин), проходивших там производственную практику в период с 21.06.2021 по 31.07.2021.
|
Обращение ректора Ю.Л. Сколубовича к абитуриентам Дорогие друзья! Абитуриенты, уважаемые родители! Наступило время принять решение по выбору вуза, специальности и, во многом — Вашего будущего. До 11 августа вузы принимают согласия на зачисление, хочу отметить, что в этом году ВСЕГО ОДНА ВОЛНА ЗАЧИСЛЕНИЯ в российских вузах!! и наш университет ждет ВАС!
|
Ректор Ю.Л. Сколубович принял участие в обсуждении проблем трудоустройства выпускников вузов на телеканале «Россия 1» Ректор НГАСУ (Сибстрин) Ю.Л. Сколубович принял участие в специальном выпуске программе «Вести Новосибирск» на канале Россия 1, посвященном трудоустройству выпускников вузов.
|
Студентам Сибстрина присуждены самые престижные стипендии в России Приказами Министерства науки и высшего образования Российской Федерации от 27.07.2021 №№ 685, 686 присуждены самые престижные стипендии в Российской Федерации лучшим студентам, магистрантам и аспирантам НГАСУ (Сибстрин), проявившим выдающиеся способности в учебной и научной деятельности. |
Другая порода | Статьи | Известия
Российские геологи нашли в трещинах вулкана на Камчатке новый минерал и дали ему имя дравертит. Новинка успешно прошла апробацию в Международной минералогической ассоциации. Выяснилось, что обнаруженный образец обладает очень упорядоченной структурой и высокой химической устойчивостью.
В исследовании участвовали сотрудники геологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, Института проблем химической физики РАН, Института вулканологии и сейсмологии Дальневосточного отделения (ДВО) РАН, Минералогического музея им. Ферсмана и Санкт-Петербургского государственного университета.
Как рассказал «Известиям» один из участников исследования, главный научный сотрудник кафедры минералогии геологического факультета МГУ Игорь Пеков, большинство недавно обнаруженных минералов имеет сложный химический состав.
— У найденного нами образца он очень простой, — отметил Игорь Пеков. — При этом на момент открытия его аналогов или близких «родственников» как в химическом, так и в структурном отношении не нашлось даже среди намного более многочисленных синтетических неорганических веществ.
Ученые исследовали активные фумарольные поля вулкана Толбачик на Камчатке. Фумаролы — это трещины и отверстия в кратерах, из которых выходят горячие газы. Их скопления появились на Толбачике после сильного извержения в 1975–1976 годах. Эти трещины остаются горячими уже более 40 лет: температура вулканических газов в местах их выхода на поверхность там сегодня достигает 500 градусов Цельсия.
В ходе экспедиции ученые извлекли из двух вулканических трещин с высокой температурой газов образцы минералов. Они показались геологам необычными. С помощью электронно-зондового микроанализатора удалось определить их химический состав. Это оказалась смесь сульфатов — меди с примесью цинка и незначительным количеством магния,
при полном отсутствии водородсодержащих групп. При этом безводородные сульфаты как меди, так и магния в природе достаточно редки.
Инфракрасный спектр и порошковая рентгенограмма указывали на родство нового минерала с халькокианитом — простым безводным сульфатом меди, довольно широко распространенным в трещинах вулкана Толбачик. Несмотря на родство, соединения оказались совсем разными. Халькокианит капризный, за несколько дней контакта с холодным атмосферным воздухом, содержащим влагу, он начинает превращаться в водные сульфаты меди. А вот дравертит устойчив на воздухе.
Чтобы разгадать природу нового минерала и его свойств, ученые провели рентгеноструктурный анализ. Соединение, как оказалось, принадлежит к ранее неизвестному типу. Дравертит действительно родственен халькокианиту, но в кристаллической решетке нового минерала медь и магний строго упорядочены. Такая структура делает его устойчивым по отношению к химическим «агрессорам».
— После открытия дравертита ученые из СПбГУ и Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН обнаружили в трещинах вулкана Толбачика цинковый аналог дравертита с такой же кристаллической структурой, — рассказал «Известиям» замдиректора Института физики Земли РАН, доктор геолого-минералогических наук Евгений Рогожин. — Это подтвердило, что представители такого структурного типа образуются только в жестких условиях — в горячих трещинах на активных вулканах.
Обнаруженный необычный минерал был назван дравертитом в честь известного советского специалиста по минералогии, геологии и изучению метеоритов Петра Драверта.
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ
Как глубинные бактерии создают полезные минералы
Ученые кафедры физиологии растений и биотехнологии БИ ТГУ исследуют одни из самых древних микроорганизмов на планете – сульфатредуцирующие бактерии, участвующие в формировании горных пород и минералов и способные растворять их. В рамках проекта, поддержанного грантом РФФИ, микробиологи изучат геохимическую активность сульфатредукторов и продолжат работы по поиску новых представителей этой группы.
– Для обеспечения жизненных процессов данные микроорганизмы используют сульфаты, при этом происходит выделение сероводорода. Связываясь с металлами, он образует нерастворимые сульфиды, – говорит доцент кафедры физиологии растений и биотехнологии БИ ТГУ Юлия Франк. – В результате контакта сероводорода с растворами, несущими металлы, могут возникать сульфидные руды. Мы полагаем, что эти процессы происходят и на большой глубине, на уровне двух-трех километров под землей, где температура достигает 60 градусов и выше.
В рамках нового проекта микробиологи ТГУ займутся изучением биогеохимического взаимодействия микроорганизмов и металлов. При этом ученые сосредоточатся на двух элементах – железе и мышьяке, который является металлоидом. Исследования, запланированные учеными в рамках гранта РФФИ, позволят получить новые знания о роли сульфатредуцирующих бактерий в круговороте серы и железа.
– Сейчас мы хотим решить три научные задачи – найти и выделить новые виды сульфатредукторов, оценить их активность в подземной воде и воссоздать в лаборатории условия аналогичные тем, в которых обитают бактерии, чтобы выяснить, какие минералы эти микроорганизмы могут образовывать при высоких температурах, – рассказывает Юлия Франк.
Результаты, полученные в рамках проекта, помимо фундаментальной ценности могут иметь и большое практическое значение. Сейчас сульфиды широко применяют в разных отраслях, включая промышленность и здравоохранение. Например, сульфид кобальта используется в приборах, сульфид мышьяка в медицине и для создания солнечных батарей нового поколения. Поэтому микробиологи намерены выяснить, способны ли бактерии образовывать наноразмерные частицы сульфида мышьяка, которые недавно было предложено использовать в качестве фотоактивного элемента.
Отбор проб ученые будут производить из нефтепоисковых скважин, пробуренных в середине ХХ века в Парабельском, Верхнекетском, Колпашевском районах Томской области. Нефти в них не оказалось, но есть термальные пластовые воды, которые поднимаются по скважинам с глубины двух-трех километров.
Во время недавних исследований микробиологи ТГУ уже обнаруживали в этих скважинах новые виды прокариот – микроорганизмов, живущих в полной темноте при высокой температуре, обладающих интересными физиологическими и биохимическими свойствами. В частности, у глубинных прокариот встречаются необычные ферменты, которые, в совокупности с устойчивостью к высоким температурам, делают их перспективными агентами биотехнологий.
На фото ультратонкий срез (электронная микроскопия) клеток бактерии Thermodesulfovibrio sp.N1, выделенной учеными БИ ТГУ из скважины 1-Р в Белом Яре
Самородные металлы, селениды, галогениды и ассоциирующие минералы из бурых железняков Амурского и Верхне-Аршинского месторождений (Южный Урал) | Блинов
1. Аюпова Н.Р., Котляров В.А. (2011) Первая находка селенидов в колчеданных рудах Молодежного медно-цинково-колчеданного месторождения (Южный Урал). Минералогия Урала-2011. Мат-лы VI Всерос. совещ. Миасс; Екатеринбург: УрО РАН, 116-118.
2. Белогуб Е.В. (2009) Гипергенез сульфидных месторождений Южного Урала. Дис. … докт. геол.-мин. наук. Миасс, ИМин УрО РАН, 537 с.
3. Блинов И.А., Белогуб Е.В., Новоселов К.А., Филиппова К.А. (2011) Техногенная гипергенная минерализация Верхне-Аршинского свинцово-цинкового месторождения (Башкортостан). Башкирский химический журнал. 18(4), 136-144.
4. Блинов И.А., Котляров В.А. (2011) Электрографическое изучение глинистых минералов из зоны окисления Амурского стратиформного месторождения (Ю. Урал). Кристаллохимия, рентгенография и спектроскопия минералов. СПб: СПбГУ, 125-126.
5. Геохимия, минералогия и генетические типы месторождений редких элементов. Т. 2. Минералогия редких элементов. (1964) Гл. ред. К.А. Власов. М.: Наука, 830 с.
6. Герман-Русакова Л.Д. (1962) Миграция элементов в зоне окисления Блявинского медноколчеданного месторождения на Южном Урале. М.: АН СССР, 128 с.
7. Гоулдстейн Д., Ньюбери Д., Эчлин П., Джой Д., Фиори Ч., Лифшин Э. (1984) Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ. Кн. 1. М.: Мир, 303 с.
8. Зайков В.В. (2007) Амурское цинково-колчеданное месторождение (Южный Урал). Металлогения древних и современных океанов-2007. Гидротермальные и гипергенные рудоносные системы. Миасс: УрО РАН, 184-191.
9. Зайков В.В., Сергеев Н.Б. (1993) Зона гипергенеза серноколчеданной залежи Гайского месторождения (Южный Урал). Геология рудных месторождений. (4), 20-32.
10. Ларин В.Н. (2005) Наша Земля (происхождение, состав, строение и развитие изначально гидридной Земли). М.: Агар, 248 с.
11. Лидин Г.Д., Матвиенко Н.Г., Зимаков Б.М., Гагауз Ф.Г., Вардоиани Э.Ю., Переверзов В.В. (1982) Новые данные о выделениях водородных природных газов из ультраосновных пород. Докл. АН СССР. 264(5), 1224-1228.
12. Минералогия Урала: Арсениды и стибниды. Теллуриды. Селениды. Фториды. Хлориды и бромиды. Под ред. Н.П. Юшкина. (1991) Свердловск: УрО АН СССР, 214 с.
13. Мягкая И.Н., Лазарева Е.В., Густайтис М.А., Заякина С.Б., Полякова Е.В., Жмодик С.М. (2013) Золото в системе сульфидные отходы и торфяник как модель поведения в геологических процессах. Докл. АН. 453(2), 201-206.
14. Некрасова А.А., Азовскова О.Б., Магазина Л.О. (2007) Самородный цинк в корах выветривания некоторых золоторудных объектов Среднего и Южного Урала. Минералогия Урала-2007. Миасс; Екатеринбург: УрО РАН, 140-144.
15. Новгородова М.И. (1983) Самородные минералы в гидротермальных рудах. М.: Наука, 288 с.
16. Перельман А.И. (1989) Геохимия. М.: Высш. шк., 528 с.
17. Смирнов С.С. (1955) Зона окисления сульфидных месторождений. М.; Л.: Изд. АН СССР, 332 с.
18. Трофимов О.В., Зайков В.В., Сергеев Н.Б., Масленникова С.П. (1992) Зона окисления Гайского медноколчеданного месторождения. Миасс: ИМин УрО РАН, 63 с.
19. Яхонтова Л.К., Зверева В.П. (2000) Основы минералогии гипергенеза. Владивосток: Дальнаука, 336 с.
20. Belogub E.V., Novoselov K.A., Spiro B., Yakovleva V. (2003) Mineralogical and sulphur isotopic features of the supergene profile of Zapadno-Ozernoye massive sulphide and gold-bearing gossan deposit, South Urals. Miner. Mag. 67(2), 339-354.
21. Belogub E.V., Novoselov K.A., Yakovleva V.A. Spiro B. (2008) Supergene sulphides and related minerals in the supergene profiles of VHMS deposits from the South Urals. Ore Geol. Rev. 33(3-4), 239-254.
22. Boyle R.W. (1965) Geology, geochemistry, and origin of the lead-zinc-silver deposits of the Keno Hill-Galena hill area, Yukon territory (with short descriptions of the tin, tungsten, and gold deposits). 319 p.
23. Boyle R.W. (1961) Native zinc at Keno Hill. Can. Mineralog. 6(5), 692-694/
24. Clark A.H., Sillitoe R.H. (1970) Native Zn and α-Cu, Zn from mina Dulcinea de Llampos, Copiapo, Chile. Amer. Mineralog. 55(5-6), 1019-1021.
25. Dekov V.M., Damyanov Z.K., Kamenov G.D., Bonev I.K., Bogdanov K.B. (1999) Native cooper and α-copper-zinc in sediments from the TAG hydrothermal field (Mid-Atlantic Ridge, 26єN): nature and origin. Marine Geol. 161, 229-245.
26. Grey I.E., Mumme W.G., Mills S.J., Birch W.D., Wilson N.C. (2009) The crystal chemical role of Zn in alunite-type minerals: Structure refinements for kintorenite and zincian kintoreite. Amer. Mineralog. 94(5-6), 676-684.
27. Jambor J.L., Dutrizac L.E. (1983) Beaverite-Plumbojarosite solid solutions. Can. Mineralog. 21, 101-113.
28. Simon G., Essene E.J. (1996) Phase relations among selenides, sulfides, tellurides, and oxides: I. Thermodynamic properties and calculated equilibria. Econ. Geol. 91(7), 1183-1209.
29. Thornber M.R. (1985) Supergene alteration of sulphides VII Distribution of Element During the Gossan Forming Process. Chem. Geol. 53, 279-301.
Познакомьтесь с 7 деликатными сульфатными минералами
Сульфатные минералы хрупкие и встречаются у поверхности Земли в осадочных породах, таких как известняк, гипсовая порода и каменная соль. Сульфаты обычно живут рядом с кислородом и водой. Существует целое сообщество бактерий, которые зарабатывают на жизнь восстановлением сульфата до сульфида, в котором отсутствует кислород. Гипс — безусловно, самый распространенный сульфатный минерал.
Алунит
Роберт М. Лавинский / Wikimedia Commos / CC BY 3.0
Алунит представляет собой водный сульфат алюминия, KAl 3 (SO 4 ) 2 (OH) 6 , из которого производят квасцы. Алунит еще называют алюмитом. Он имеет твердость по шкале Мооса от 3,5 до 4 и окраску от белого до телесно-красного цвета. Обычно он обнаруживается в массивной оболочке, а не в виде кристаллических жилок. Поэтому тела алунита (называемые квасцами или квасцами) очень похожи на известняк или доломит. Вы должны подозревать алунит, если он полностью инертен в кислотном тесте.Минерал образуется при воздействии кислых гидротермальных растворов на тела, богатые щелочным полевым шпатом.
Квасцы широко используются в промышленности, пищевой промышленности (особенно в маринаде) и медицине (особенно в качестве кровоостанавливающего средства). Он также отлично подходит для уроков по выращиванию кристаллов.
Англесайт
Роберт М. Лавинский / Wikimedia Commons / CC BY 3.0
Англезит — сульфат свинца, PbSO 4 . Он находится в свинцовых месторождениях, где окисляется сульфидный минерал галенит, и его также называют свинцовым шпатом.
Ангидрит
Роберт М. Лавинский / Wikimedia Commons / CC BY 3.0
Ангидрит — это сульфат кальция, CaSO 4 , похожий на гипс, но без гидратационной воды.
Название означает «безводный камень», и он образуется там, где низкая температура вытесняет воду из гипса. Как правило, вы не увидите ангидрит, кроме как в подземных выработках, потому что на поверхности Земли он быстро соединяется с водой и превращается в гипс.
Барит
Дидье Дескуэнс / Wikimedia Commons / CC BY 4.0
Барит — это сульфат бария (BaSO 4 ), тяжелый минерал, который обычно встречается в виде конкреций в осадочных породах.
В рыхлых песчаниках Оклахомы барит образует «розы». Они похожи на гипсовые розы, и, конечно же, гипс также является сульфатным минералом. Однако барит намного тяжелее. Его удельный вес составляет около 4,5 (для сравнения, у кварца — 2,6), потому что барий является элементом с большим атомным весом. В остальном барит трудно отличить от других белых минералов с табличными формами кристаллов.Барит также встречается у ботриоидов.
Растворы, содержащие барий, попали в камень во время этого метаморфизма, но условия не благоприятствовали хорошим кристаллам. Диагностическим признаком барита является только вес: его твердость от 3 до 3,5, он не реагирует на кислоту, имеет прямоугольные (орторомбические) кристаллы.
Барит широко используется в буровой промышленности в виде плотной суспензии (бурового раствора), которая выдерживает вес бурильной колонны. Он также используется в медицине в качестве заполнения полостей тела, непрозрачных для рентгеновских лучей.Название означает «тяжелый камень», и горняки также называют его грохотом или тяжелым лонжероном.
Селестин
Роберт М. Лавинский / Wikimedia Commons / CC BY 3.0
Целестин (или целестит) — сульфат стронция, SrSO 4 . Он встречается в отдельных местах с гипсом или каменной солью и имеет характерный бледно-голубой цвет.
Гипсовая роза
Дадеро / Wikimedia Commons / CC BY 1.0
Гипс — это мягкий минерал, водный сульфат кальция или CaSO 4 · 2H 2 O.Гипс является стандартом для степени твердости 2 по шкале твердости минералов Мооса.
Ваш ноготь поцарапает этот прозрачный минерал от белого до золотистого или коричневого цвета, и это самый простой способ идентифицировать гипс. Это самый распространенный сульфатный минерал. Гипс образуется там, где морская вода концентрируется в результате испарения, и он связан с каменной солью и ангидритом в эвапоритовых породах.
Минерал образует пластинчатые конкреции, называемые розами пустыни или песчаными розами, растущими в отложениях, подвергнутых воздействию концентрированных рассолов.Кристаллы растут из центральной точки, а розы появляются, когда матрица выветривается. На поверхности они хранятся недолго, всего несколько лет, если их кто-нибудь не соберет. Помимо гипса, розы также образуют барит, целестин и кальцит.
Гипс также имеет массивную форму, называемую алебастром, шелковистую массу тонких кристаллов, называемых атласным шпатом, и прозрачные кристаллы, называемые селенитом. Но больше всего гипса встречается в массивных меловых пластах каменного гипса. Его добывают для изготовления гипса.Стеновые плиты для дома залиты гипсом. Plaster of Paris — это обожженный гипс, большая часть связанной с ним воды удалена, поэтому он легко соединяется с водой, чтобы вернуться в гипс.
Селенитный гипс
Э. Зимбрес и Том Эпаминонд / Wikimedia Commons / CC BY 2.5
Селенит — это название, данное прозрачному кристаллическому гипсу. Он имеет белый цвет и мягкий блеск, напоминающий лунный свет.
Sulfate Minerals — обзор
7.16.8 Изотопы серы в осадочных сульфатах и сульфидах
В океанской воде и отложениях основной формой окисленной серы является сульфат-ион, SO 4 2−, где это Составляет в основном минералы сульфата кальция (гипс и ангидрит, в основном эвапоритового происхождения) и сульфат бария (барит).Этот сульфат имеет большое значение для атмосферного кислородного цикла, поскольку масса O 2 , содержащегося только в сульфате океанской воды (Таблица 6), примерно вдвое превышает массу O 2 в современной атмосфере, и это намного больше, если считать как растворенный, так и осадочный сульфат. В осадочной среде экзогенных резервуаров восстановленная сера составляет около 40% от общего количества серы (Таблица 6). Ранее, в фанерозое, эта доля, вероятно, была значительно выше, и она снизилась с 75% на 500 млн лет назад до нынешнего значения из-за изменений во вкладе восстановленной серы из мантии в океан (рис. 23).Массивные месторождения морских сульфатных минералов обычно образуются в эвапоритовых условиях и при постоянном притоке морской воды в мелководные бассейны. Эти условия, отличные от недавних, были характерны для мелководных эпиконтинентальных морей и, вероятно, более теплого климата.
Таблица 6. Массы серы (S, в молях) в основных резервуарах Земли a
| Верхняя мантия | 6230 × 10 18 | |
| Океаническая кора | 161 × 10 18 | |
| Континентальная кора | 185 × 10 18 | |
| Эндогенные резервуары b | 6,576 × 10 18 | сульфид) | 8 × 10 18 |
| Континентальный восстановленный (сульфид) | 145 × 10 18 | |
| Континентальный окисленный (сульфат) | 192 × 10 18 | |
| 40 × 10 18 | ||
| Пресная вода (сульфат) | 40 × 10 15 | |
| Атмосфера (SO 2 ) | 56 × 10 9 | |
| Экзогенные резервуары | 385 × 10 18 | |
| 900 | ||
| Биота океана d | 0.9–4 × 10 12 |
Рис. 23. Доля восстановленной серы в резервуарах неглубоких кратонных отложений и океанской воды как функция времени в фанерозое, рассчитанная по модели MAGic. Данные любезно предоставлены M. Guidry из Arvidson et al. (2006).
Следует иметь в виду, что отложение сульфатов и других минералов эвапорита в соленых озерах не обязательно связано с равномерно теплым климатом, но чаще всего с условиями засушливости (например.g., Кара-Бугазский залив в Каспийском море или Большое Соленое озеро) и, иногда, наличие более древних в геологическом отношении залежей солей, которые обеспечивают поступление рассолов в озера.
Бактериальное восстановление SO 4 2− до H 2 S и HS — предпочтительно использует более легкий изотоп 32 S, в результате чего пирит, образующийся в процессе сульфатного восстановления, изотопно легче чем его источник, SO 4 2− -ион в морской воде.Таким образом, периоды большего образования и хранения пирита будут отражаться в предпочтительном удалении более легкого 32 S в процессе восстановления сульфата, оставляя позади более тяжелый сульфат с более высоким δ 34 S. Основные проявления фанерозойских эвапоритов сульфата кальция показаны на рисунке 24 вместе со значениями δ 34 S сульфата, вкрапленного в осадочные породы или присутствующего в виде небольших примесей в биогенных кальцитах (Kampschulte and Strauss, 2004). Относительно большой разброс значений δ 34 S в некоторые периоды может быть связан с изменением местных условий, таких как отложения в бассейнах с ограниченной циркуляцией или в водах, которые контактировали с открытым океаном.Например, разброс δ 34 S от 15 ‰ до почти 45 ‰ в сульфате, связанном с неопротерозойскими карбонатами в одном пласте мощностью 80 м, был интерпретирован как результат отложения химического градиента в морской воде из более холодного открытого бассейна. океана к более теплым и мелководным шельфовым водам (Hurtgen et al. , 2006).
Рис. 24. Изотопный состав серы сульфата (, стандарт метеорита Canyon Diablo Troilite (CDT)) в эвапоритах и серы, структурно связанной в оболочках кальцита в фанерозое.Белые кружки представляют данные анализа всей породы с δ 34 S, тогда как закрашенные черные кружки представляют данные по биологически произведенному морскому кальциту. Заштрихованные серые области представляют данные по месторождениям эвапоритов. Эта тенденция отражает изотопный состав серы фанерозойской морской воды (по Kampschulte, 2001, измененный из главы 7.15). Открытые алмазы — это морские бариты мелового и кайнозойского возраста. Из Paytan et al. (1998, 2004).
Тренд δ 34 S океанического сульфата за последние 500 млн лет в целом согласуется с трендом сульфатного тренда, как показано на Рисунке 25a.Тенденции δ 34 S в эвапоритах и карбонатах аналогичны, показывая вековое снижение в палеозое, от кембрия к каменноугольному периоду и перми, с последующим нерегулярным увеличением к современному периоду (Kampschulte and Strauss, 2004, и рис. 24). ). Кроме того, тренд осадочного сульфида (FeS 2 , рис. 25b) в тот же период фанерозоя показывает уменьшение значений δ 34 S. Большой разброс значений δ 34 S в пределах отдельных геологических периодов отражается в очень большом разбросе, от -6 ‰ до -23 ‰, в пирите, образованном внутри стенок камеры Cosmoceras sp., раковина аммонита диаметром 3,5 см, предположительно келловейского возраста средней юры (Ono et al. , 2006). Этот разброс частично перекрывает диапазон δ 34 S для юрского периода, показанный на рис. 25b, на 175 млн лет назад.
Рис. 25. δ 34 S (a) сульфата океанской воды (SO 4 2−) (данные Strauss, 1983, взяты из Canfield, 2005; также Strauss, 1993) и (b) осадочные сульфиды (FeS 2 ) (Canfield, 2001; Shen et al. , 2001).В фанерозойских отложениях моложе 540 млн лет значения δ 34 S сульфидов являются средними за период. Данные любезно предоставлены Canfield (2005).
Поскольку значения δ 34 S как сульфата, так и сульфида показывают долгосрочное снижение примерно на 260 млн лет в палеозое, первое интуитивное объяснение может заключаться в том, что это связано с комбинацией меньшего восстановления сульфатов в океане. , меньшее накопление пирита и повышенное выветривание пирита в отложениях, обнаженных на суше. Эта интерпретация связана с двумя проблемами: во-первых, значения δ 34 S осадочных сульфидов и сульфатов в возрасте от 550 до 2100 млн лет относительно высоки, и их вклад в результате выветривания в океан не будет способствовать изменению климата. снижение δ 34 S сульфата в морской воде; во-вторых, пирит встречается в основном в сланцах, которые также содержат органическое вещество, выветривание которого привело бы к изотопно более легкому δ 13 C в океаническую воду.Однако в палеозое наблюдается отрицательная корреляция между уменьшением значений δ 34 S сульфата и увеличением значений δ 13 C карбоната, как показано на рисунках 25a, 14b и 17 (Garrels and Lerman, 1981). , 1984, со ссылками на более ранних авторов). По мере увеличения δ 13 C карбонатов, что указывает на большее накопление органического вещества, δ 34 S сульфатов уменьшается. Как и в современной морской воде, концентрация SO 4 2− намного выше (28 ммоль кг −1 ), чем у DIC (около 2 ммоль кг −1 ), такая разница в Концентрации указывает на то, что DIC может быть более чувствительным к изменениям изотопных значений входящего углерода, которое происходит из-за различных пропорций карбонатных пород и сланцев.
Из балансового соотношения между изотопными входами и выходами S в океан, аналогичным соотношению для углерода, как указано в уравнении (18),
δ34Sinput = fδ34Spyr + 1 − fδ34Ssul = δ34Ssul − 1 − fε
Кэнфилд (2004) оценил долгосрочный вклад δ 34 S в как 3 ± 3 ‰ и долю f от общего количества серы, хранящейся в виде сульфида в отложениях, уменьшающуюся с примерно 1 в начале палеозойской эры до примерно 0,25 на конце (см. Рис. 23).Более того, он пришел к выводу, что за последние 700 млн лет сера накапливалась в океане из-за значительного снижения возврата серы в мантию из насыщенных кислородом глубоких океанов, а резервуары серы на поверхности Земли и мантии не находятся в стабильном состоянии. в настоящее время и в прошлом поверхностные резервуары могли отклоняться от среднего изотопного состава земной коры из-за субдукции изотопно легких сульфидов из бескислородного океана.
Недавно процесс массово-независимого (или, точнее, не зависящего от массы) фракционирования изотопов серы был изучен рядом авторов в земных осадочных средах (например,g., Mojzsis et al. , 2003; Farquhar et al. , 2003; Ono et al. , 2006; со ссылками на более ранние работы других). Различия в атомных массах четырех стабильных изотопов серы ( 32 S, 33 S, 34 S и 36 S; Таблица 1) приводят к меньшему фракционированию: 33 S / 32 S. чем у 34 S / 32 S, потому что разница в атомных единицах массы составляет 33-32 = 1 а.е.м. для первой пары и вдвое больше для последней, 34-32 = 2 а.е.м.г., Глава 4.06). Точно так же фракционирование 36 S / 32 S (36-32 = 4 а.е.м.) должно быть примерно в два раза больше, чем фракционирование 34 S / 32 S. атомные массы преобразуются в отношения, уточненные теорией фракционирования изотопов, между значениями δ x S: δ 33 S≈0,5 δ 34 S и δ 36 S≈2 δ 34 S. Эти значения соответствуют массовому фракционированию.Однако точные масс-спектрометрические измерения биологического фракционирования, сульфатов и сульфидов показывают, что некоторые из значений δ x S отклоняются от ожидаемых различий, зависящих от массы, и такие отклонения были интерпретированы как предоставление дополнительной информации о биологически управляемое окисление или восстановление серы и ее накопление в осадках.
Сульфатный минерал — обзор
1.116.2.2 Установка реакции сульфата кальция
Гипс — это название минерала, относящегося к категории сульфат кальция, и его химическая формула — дигидрат сульфата кальция, CaSO 4 ⋅ 2H 2 О.Однако более широкое определение включает все сульфаты кальция, включая полугидрат сульфата кальция, CaSO 4 0,5H 2 O, который известен как гипс или гипс Парижа (POP). Фиг. 6 обобщает полиморфизм сульфата кальция; «G» указывает, что реакция превращения происходит в газовой фазе, а «l» указывает, что реакция происходит в жидкой фазе. 23
Рисунок 6. Полиморфизм сульфата кальция.
Дигидрат сульфата кальция и безводный сульфат кальция II типа, не растворимый в воде, можно рассматривать как руду.Когда дигидрат сульфата кальция нагревается, образуются β- или α-формы полугидратов сульфата кальция, как показано в уравнении [I].
ICaSO4⋅2h3O → CaSO4⋅0.5h3O + 1.5h3O
Полугидраты сульфата кальция β-формы, плотность которых составляет 2,64 г см -3 , образуются при нагревании CaSO 4 ⋅ 2H 2 O досуха при температуре 120–130 ° C. Напротив, α-форма, плотность которой составляет 2,76 г / см -3 , образуется, когда CaSO 4 2H 2 O нагревается гидротермально до температуры около 130 ° C.При 190 ° C CaSO 4 ⋅ 0,5H 2 O теряет воду и становится безводным сульфатом кальция, α-CaSO III типа 4 и β-CaSO 4 . Безводный сульфат кальция, взятый за природную руду, стабилен. Однако безводный сульфат кальция, образующийся при нагревании при 190 ° C, легко превращается в свои полугидраты, вступая в реакцию с влажностью в атмосфере. Дальнейшее нагревание до 400 ° C приводит к безводному нерастворимому сульфату кальция.
Реакция схватывания и затвердевания полугидрата сульфата кальция представляет собой фазовое превращение полугидрата сульфата кальция в дигидрат сульфата кальция и известна как реакция растворения-осаждения, как показано в уравнениях [II] и [III].
IIαCaSO4⋅0.5h3O + 1.5h3O → CaSO4⋅2h3O + 17,2 Джмоль − 1
IIIβCaSO4⋅0.5h3O + 1.5h3O → CaSO4⋅2h3O + 19,3 Джмоль − 1
В этой реакции происходит экзотермическое растворение Ca – осаждение 4 ⋅ 0,5H 2 O и CaSO 4 ⋅ 2H 2 O играет очень важную роль ( Рисунок 7 ).
Рис. 7. Растворимость α- и β-полугидрата сульфата кальция и дигидрата сульфата кальция в зависимости от температуры.
Например, растворимость α-формы полугидрата сульфата кальция, CaSO 4 ⋅ 0.5H 2 O, и дигидрат сульфата кальция, CaSO 4 ⋅ 2H 2 O, составляет 0,92 г / 100 мл и 0,2 г / 100 мл при 20 ° C, как показано в уравнениях [IV] и [V], соответственно. Следовательно, когда CaSO 4 0,5H 2 O смешивается с водой, в 100 мл раствора. Если CaSO 4 ⋅ 2H 2 O не существует, раствор будет стабильным, то есть находящимся в равновесии с CaSO 4 ⋅ 0.5H 2 O, и дальнейшая реакция не происходит. Однако CaSO 4 ⋅ 2H 2 O существует, и его растворимость составляет 0,2 г / 100 мл при 20 ° C, как показано на рис. 7 .
IVCaSO4⋅0,5h3O⇄Ca2 ++ SO42− + 0,5h3O
VCaSO4⋅2h3O⇄Ca2 ++ SO42− + 2h3O
Это означает, что раствор, находящийся в равновесии с CaSO 4 ⋅ 0,5H 2 O пересыщен по отношению к CaSO 4 ⋅ 2H 2 O. Следовательно, Ca 2+ и SO42–, что эквивалентно ∼0.72 г CaSO 4 2H 2 O, выпадет в осадок в виде кристаллов CaSO 4 ⋅ 2H 2 O. Осаждение ионов Ca 2+ и SO42− из жидкости приводит к недосыщению раствора до CaSO 4 ⋅ 0,5H 2 O, что приводит к дальнейшему растворению CaSO 4 ⋅ 0,5H 2 O. В реальной реакции концентрация ионов Ca 2+ и SO42- не меняется со временем и является относительно постоянной. В любом случае, эта реакция растворения-осаждения формирует стержневидные кристаллы CaSO 4 ⋅ 2H 2 O, и переплетение этих стержневидных кристаллов CaSO 4 ⋅ 2H 2 O образует установленную массу, как показано на Рисунок 8 .
Рис. 8. Изображение застывшего полугидрата сульфата кальция на сканирующем электронном микроскопе.
Как показано на рис. 7 , разница между растворимостью CaSO 4 0,5H 2 O и CaSO 4 2H 2 O становится меньше с повышением температуры. В результате меньшей разницы CaSO 4 0,5H 2 O не затвердевает при высоких температурах около 100 ° C.
Из-за роста кристаллов дигидрата сульфата кальция, показанного на , рис. 8, , гипс демонстрирует расширение при схватывании, как показано на , рис. 9, , где расширение при схватывании и расширение при поглощении нанесены на график в зависимости от времени после смешивания.Расширение схватывания вызвано ростом кристаллов дигидрата сульфата кальция, как объяснялось ранее. С другой стороны, абсорбционное расширение или гигроскопическое расширение наблюдается, когда штукатурка погружается в водный раствор в процессе ее схватывания. Различное расширение объясняется поверхностным натяжением воды на поверхности кристалла. Когда штукатурке дают возможность застыть в атмосфере, окружающая вода уменьшается, и растущие кристаллы гипса ударяются о поверхность оставшейся воды, поверхностное натяжение которой препятствует росту кристаллов наружу.Когда вода, необходимая для реакции, израсходована и реакция практически завершена, рост кристаллов гипса прекращается, даже в его заторможенной форме.
Рисунок 9. Пример схватывания и впитывающего расширения штукатурки.
Напротив, если вода подается во время процесса схватывания, кристаллы гипса могут расти дальше. Для расширения абсорбции необходимо добавить воду в штукатурку во время схватывания. Это значительно отличается от добавления большего количества воды к предварительно замешанной штукатурке.
На реакцию схватывания штукатурки влияют добавки или загрязнения. Известно, что некоторые белки и биологические макромолекулы замедляют реакцию схватывания, предотвращая полную гидратацию полугидрата, ингибируя образование затравочных кристаллов и образуя комплексы с затравочными кристаллами. 20,22,24 Загрязнение сульфата кальция белками может увеличить время схватывания до 200 мин. 25 Также пластырь растворяется быстрее при наличии крови.Чтобы минимизировать замедление схватывания и ускоренное растворение, используются ускорители схватывания, такие как NaCl, Na 2 SO 4 , KCl и K 2 SO 4 . Однако следует использовать предварительно установленный сульфат кальция, если настройка не может быть гарантирована.
Минералогическое общество Америки — Сульфатные минералы: кристаллография, геохимия и значение для окружающей среды
Минералогическое общество Америки — Сульфатные минералы: кристаллография, геохимия и значение для окружающей среды
Заказать публикации онлайн (скидка 25% для участников MSA, CMS и GS, кроме доставки)
MinPubs.org Pay-Per-View GeoScienceWorld Pay-Per-View
Описание Содержание Список томов
Том 40: Сульфатные минералы: кристаллография, геохимия и значение для окружающей среды
Чарльз Н. Алперс, Джон Л. Джамбор и Д. Кирк Нордстром, редакторы
2000 i-xii + 608 стр. ISBN 0-939950-52-9; ISBN13 978-0-939950-52-2
Обзорные главы в этом томе послужили основой для краткого курса по сульфатным минералам, спонсированного Минералогическим обществом Америки (MSA) 11-12 ноября 2000 года в Тахо-Сити, Калифорния, перед ежегодным собранием MSA, Геологического общества. Америки и других ассоциированных обществ в соседнем Рино, штат Невада.Организаторы курса (и редакторы этого тома «Обзоров по минералогии и геохимии») Альперс, Джон Джамбор и Кирк Нордстром также организовали соответствующие тематические сессии на встрече GSA по сульфатным минералам как в гидротермальных, так и в низкотемпературных средах.
Сульфат — распространенный и повсеместный компонент литосферы и гидросферы Земли. Сульфатные минералы представляют собой важный компонент нашей минеральной экономики, проблемы загрязнения воздуха и воды, технологии уменьшения загрязнения и естественные процессы, которые влияют на землю, которую мы используем.Огромные количества гипса расходуются при производстве стеновых панелей, а сульфаты кальция также используются в скульптуре в виде алебастра (гипса) и папье-маше (бассанита). На протяжении веков AI-сульфатные минералы, или «квасцы», использовались в дубильной и красильной промышленности, и эти сульфатные минералы также были второстепенным источником металлического алюминия. Барит широко используется в нефтяной промышленности в качестве утяжелителя во время бурения, а целестин (также известный как «целестит») является основным источником стронция для керамической, металлургической, стекольной промышленности и производства лицевых панелей для телевизоров.Ярозит является основным отходом гидрометаллургической переработки цинковых руд и используется в сельском хозяйстве для снижения щелочности почв. На многих горнодобывающих предприятиях при добыче и переработке угля или сульфидных руд металлов (в основном золота, серебра, меди, свинца и цинка) образуются отходы, которые создают кислые сульфатные воды, богатые тяжелыми металлами, что обычно приводит к загрязнению воды. и осадок. Концентрированные воды, связанные с шахтными отходами, могут приводить к осаждению различных минералов сульфатов металлов при испарении, окислении или нейтрализации.Некоторые из этих сульфатных минералов растворимы и сохраняют металлы и кислотность только временно, тогда как другие нерастворимы и улучшают качество воды за счет удаления металлов из водяного столба.
Минералогия и геохимия сульфатных минералов представляют значительный научный интерес как в высокотемпературных (магматические и гидротермальные), так и в низкотемпературных (выветривание и эвапориты) средах. Физический масштаб процессов, на которые влияет водный сульфат и связанные с ним минералы, простирается от субмикроскопических реакций на границе раздела минералов и воды до глобальных проблем океанического круговорота и баланса массы и даже до внеземных применений в исследовании других планет и их спутников.При разведке полезных ископаемых минералы супергруппы алунит-ярозит признаны ключевыми компонентами развитой ассоциации аргиллитовых (кислотно-сульфатных) гидротермальных изменений, а супергенные сульфатные минералы могут быть полезными ориентирами для определения месторождений первичных сульфидов. Роль растворимых сульфатных минералов, образующихся из кислого дренажа шахт (и его природного эквивалента, дренажа кислых горных пород) в хранении и высвобождении потенциально токсичных металлов, связанных с влажно-сухими климатическими циклами (в годовом или другом временном масштабе), все больше ценится в окружающей среде. исследования месторождений полезных ископаемых и отходов горнодобывающей промышленности и обогащения полезных ископаемых.
В этом томе собрана и обобщена текущая информация о сульфатных минералах с различных точек зрения, включая кристаллографию, геохимические свойства, геологическую среду образования, отношения термодинамической стабильности, кинетику образования и растворения, а также экологические аспекты. Первые две главы посвящены кристаллографии (глава 1) и спектроскопии (глава 2). Среды с сульфатами щелочных и щелочноземельных металлов описаны в следующих трех главах, посвященных эвапоритам (глава 3), барит-целестиновым месторождениям (глава 4) и кинетике осаждения и растворения гипса, барита и целестина (глава 5).Кислая среда — тема следующих четырех глав, которые охватывают растворимые соли металлов, полученные в результате окисления сульфидов (глава 6), гидроксисульфаты железа и алюминия (глава 7), ярозиты в гидрометаллургии (глава 8) и кристаллографию алунита-ярозита, термодинамику и геохронология (глава 9). В следующих двух главах обсуждается термодинамическое моделирование сульфатных систем с точки зрения прогнозирования растворимости сульфатов и минералов в водах, охватывающих широкий диапазон состава и концентрации (Глава 10), и прогнозирования взаимодействий между твердыми сульфатными растворами и водными растворами (Глава 11).В заключительной главе, посвященной систематике стабильных изотопов (глава 12), обсуждается полезность сульфатных минералов для понимания геологических и геохимических процессов как в высокотемпературной, так и в низкотемпературной среде, а также для раскрытия прошлой эволюции природных систем с помощью палеоклиматических исследований.
Чарльз Н. Альперс
Геологическая служба США, Сакраменто, США
и
Джон Л. Джамбор
Ванкувер, Британская Колумбия, Канада
6 октября 2000 г.
Содержание тома 40
Титульный лист
с.я
Авторские права
с. ii
Предисловие и предисловие
с. iii — iv
Содержание
с. v — xii
Глава 1. Кристаллохимия сульфатных минералов
Фрэнка К. Хоторна, Сервей В. Кривовичева и Питера С. Бернса, стр. 1 — 112
Глава 2. Рентгеновская и колебательная спектроскопия сульфатов в земных материалах
Сатиш К. Б. Минени, стр. 113–172
Глава 3. Сульфатные минералы в отложениях эвапорита
Рональд Дж.Спенсер, стр. 173–192
Глава 4. Геохимия барит-целестина и среды образования
Джеффри С. Ханор, стр. 193–276
Глава 5. Осаждение и растворение сульфатов щелочной земли: кинетика и поверхностная энергия
А. Хина и Г. Х. Нанколлас, стр. 277–302
Глава 6. Металл-сульфатные соли окисления сульфидных минералов
Джона Л. Джамбора, Д. Кирка Нордстрома и Чарльза Н. Алперса, стр.303–350
Глава 7. Гидроксисульфаты железа и алюминия из кислых сульфатных вод
Дж. М. Бигхэма и Д. Кирка Нордстрома, стр. 351–404
Глава 8. Ярозиты и их применение в гидрометаллургии
Джона Э. Дутрисака и Джона Л. Джамбора, стр. 405–452
Глава 9. Кристаллография, термодинамика и геохимия алунита-ярозита
Р. Э. Стоффреген, К. Н. Альперс и Джон Л. Джамбор, стр. 453–480
Глава 10. Растворимость и термодинамика твердых растворов: сульфаты, карбонаты
и галогениды
Пьера Глинна, стр. 481–512
Глава 11. Прогнозирование растворимости сульфатных минералов в концентрированных водах
Кэрол Птачек и Дэвид Блоус, стр. 513–540
Глава 12. Систематика стабильных изотопов сульфатных минералов
Роберт Р. Сил, II, Чарльз Н. Алперс и Роберт О. Рай, стр. 541–602
Индекс
с. 603–608
Сульфатные минералы
Том 40 обзоров по минералогии и геохимии собирает и синтезирует текущую информацию о сульфатных минералах с различных точек зрения, включая кристаллографию, геохимические свойства, геологическую среду образования, отношения термодинамической стабильности, кинетику образования и растворения, а также экологические аспекты.Первые две главы посвящены кристаллографии (глава 1) и спектроскопии (глава 2). Среды с сульфатами щелочных и щелочноземельных металлов описаны в следующих трех главах, посвященных эвапоритам (глава 3), барит-целестиновым месторождениям (глава 4) и кинетике осаждения и растворения гипса, барита и целестина (глава 5). Кислая среда — тема следующих четырех глав, которые охватывают растворимые соли металлов, полученные в результате окисления сульфидов (глава 6), гидроксисульфаты железа и алюминия (глава 7), ярозиты в гидрометаллургии (глава 8) и кристаллографию алунита-ярозита, термодинамику и геохронология (глава 9).В следующих двух главах обсуждается термодинамическое моделирование сульфатных систем с точки зрения прогнозирования растворимости сульфатов и минералов в водах, охватывающих широкий диапазон состава и концентрации (Глава 10), и прогнозирования взаимодействий между твердыми сульфатными растворами и водными растворами (Глава 11). В заключительной главе, посвященной систематике стабильных изотопов (глава 12), обсуждается полезность сульфатных минералов для понимания геологических и геохимических процессов как в высокотемпературной, так и в низкотемпературной среде, а также для раскрытия прошлой эволюции природных систем с помощью палеоклиматических исследований.
Обзорные главы в этом томе послужили основой для краткого курса по сульфатным минералам, спонсированного Минералогическим обществом Америки (MSA) 11-12 ноября 2000 г. в Тахо-Сити, Калифорния, перед ежегодным собранием MSA, Геологической службы. Общество Америки и другие ассоциированные общества в соседнем Рино, штат Невада. Организаторы курса (и редакторы этого тома «Обзоров по минералогии и геохимии») Альперс, Джон Джамбор и Кирк Нордстром также организовали соответствующие тематические сессии на встрече GSA по сульфатным минералам как в гидротермальных, так и в низкотемпературных средах.
2.3 Минеральные группы — физическая геология
Большинство минералов состоит из катиона (положительно заряженный ион) или нескольких катионов и аниона (отрицательно заряженный ион (например, S 2– )) или анионного комплекса (например, SO 4 2– ) . Например, в минерале гематите (Fe 2 O 3 ) катион — Fe 3 + (железо), а анион — O 2– (кислород). Мы группируем минералы в классы на основе их преобладающей анионной или анионной группы.К ним относятся оксиды, сульфиды, карбонаты, силикаты и другие. Силикаты, безусловно, являются преобладающей группой с точки зрения их содержания в коре и мантии. (Они будут обсуждены в разделе 2.4). Некоторые примеры минералов из различных минеральных групп приведены в таблице 2.3.
| [Пропустить таблицу] | |
| Группа | Примеры |
|---|---|
| Оксиды | Гематит (оксид железа Fe 2 O 3 ), корунд (оксид алюминия Al 2 O 3 ), водяной лед (H 2 O) |
| Сульфиды | Галенит (сульфид свинца PbS), пирит (сульфид железа FeS 2 ), халькопирит (сульфид меди и железа CuFeS 2 ) |
| Сульфаты | Гипс (сульфат кальция CaSO 4 · H 2 O), барит (сульфат бария BaSO 4 ) (Обратите внимание, что сульфаты отличаются от сульфидов.Сульфаты содержат ион SO 4 –2 , в то время как сульфиды содержат ион S –2 ) |
| Галогениды | Флюорит (фторид кальция CaF 2 ), галит (хлорид натрия NaCl) (Галогенидные минералы имеют в качестве аниона галогеновые элементы — минералы во втором последнем столбце правой части таблицы Менделеева, включая F, Cl, Br и др. — см. Приложение 1.) |
| Карбонаты | Кальцит (карбонат кальция CaCO 3 ), доломит (карбонат кальция-магния (Ca, Mg) CO 3 ) |
| Фосфаты | Апатит (Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH)), бирюза (CuAl 6 (PO 4 ) 4 (OH) 8 · 5H 2 O) |
| Силикаты | Кварц (SiO 2 ), полевой шпат (алюмосиликат натрия NaAlSi 3 O 8 ), оливин (силикат железа или магния (Mg, Fe) 2 SiO 4 ) (Обратите внимание, что в кварце анион — это кислород, и хотя можно было бы утверждать, что кварц является оксидом, он всегда относится к силикатам.) |
| Самородные минералы | Золото (Au), алмаз (C), графит (C), сера (S), медь (Cu) |
Оксид минералы содержат кислород (O 2–) в качестве аниона, но исключают минералы с кислородными комплексами, такими как карбонат (CO 3 2– ), сульфат (SO 4 2 — ) и силикатного (SiO 4 4–). Наиболее важными оксидами являются оксиды железа гематит и магнетит (Fe 2 O 3 и Fe 3 O 4 соответственно).Обе эти руды являются важными железными рудами. Корунд (Al 2 O 3 ) является абразивом, но также может быть драгоценным камнем в виде рубина и сапфира. Если кислород также объединяется с водородом с образованием гидроксильного аниона (OH —), минерал известен как гидроксид . Некоторыми важными гидроксидами являются лимонит и боксит, которые представляют собой руды железа и алюминия соответственно. Замороженная вода (H 2 O) является минералом (оксидом), а жидкая вода — не потому, что у нее нет регулярной решетки.
Сульфиды — это минералы с анионом S –2 , и они включают галенит (PbS), сфалерит (ZnS), халькопирит (CuFeS 2 ) и молибденит (MoS 2 ), которые являются наиболее важными. руды свинца, цинка, меди и молибдена соответственно. Некоторые другие сульфидные минералы — это пирит (FeS 2 ), борнит (Cu 5 FeS 4 ), стибнит (Sb 2 S 3 ) и арсенопирит (FeAsS).
Сульфаты — это минералы с анионом SO 4 -2 , в том числе ангидрит (CaSO 4 ) и его родственный гипс (CaSO 4 .2H 2 O) и сульфаты бария и стронция: барит (BaSO 4 ) и целестит (SrSO 4 ). Во всех этих минералах катион имеет заряд +2, который уравновешивает заряд –2 на ионе сульфата.
Галогениды названы так потому, что анионы включают галоген, элементы, хлор, фтор, бром и т. Д. Примерами являются галит (NaCl), криолит (Na 3 AlF 6 ) и флюорит (CaF 2 ).
Карбонаты включают минералы, в которых анион представляет собой комплекс CO 3 –2 .Карбонат соединяется с +2 катионами с образованием минералов, таких как кальцит (CaCO 3 ), магнезит (MgCO 3 ), доломит ((Ca, Mg) CO 3 ) и сидерит (FeCO 3 ). Минералы меди малахит и азурит также являются карбонатами.
В фосфатных минералах анион представляет собой комплекс PO 4 –3 . Важным фосфатным минералом является апатит (Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH)), из которого состоят ваши зубы.
Силикат минералы включают элементы кремний и кислород в различных пропорциях от Si: O 2 до Si: O 4 . Они подробно обсуждаются в разделе 2.4.
Природные минералы — это одноэлементные минералы, такие как золото, медь, сера и графит.
Упражнение 2.2 Минеральные группы
Мы классифицируем минералы в соответствии с анионной частью формулы минерала, и формулы минералов всегда пишутся с анионной частью справа.Например, для пирита (FeS 2 ) Fe 2 + — это катион, а S — — это анион. Это помогает нам узнать, что это сульфид, но это не всегда так очевидно. Гематит (Fe 2 O 3 ) — оксид; это легко, но ангидрит (CaSO 4 ) является сульфатом, потому что SO 4 2– — это анион, а не О. В тех же случаях кальцит (CaCO 3 ) является карбонатом, а оливин (Mg 2 SiO 4 ) — силикат.Минералы, содержащие только один элемент (например, S), являются самородными минералами, в то время как минералы с анионом из галогеновой колонки периодической таблицы (Cl, F, Br и т. Д.) Являются галогенидами. Укажите групповые названия для следующих минералов:
| Имя | Формула | Группа |
|---|---|---|
| сфалерит | ЦНС | |
| магнетит | Fe 3 O 4 | |
| пироксен | MgSiO 3 | |
| англезит | ПбСО 4 | |
| сильвит | KCl | |
| серебристый | Ag | |
| флюорит | CaF 2 | |
| ильменит | FeTiO 3 | |
| сидерит | FeCO 3 | |
| полевой шпат | КАЛСИ 3 О 8 | |
| сера | S | |
| ксенотим | ИПО 4 |
Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Настройка вашего браузера для приема файлов cookie
Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:
- В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
- Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
- Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
- Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г.,
браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере. - Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.
Почему этому сайту требуются файлы cookie?
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie
потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Что сохраняется в файле cookie?
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.
Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.