Номенклатура и систематика (классификация) минералов

Минералы - это природные химические продукты, соединения, реже элементы,
образующиеся в результате геологических процессов на различных стадиях развития.

Искусственные химические соединения или элементы не могут считаться
минералами, т. к. большая их часть не встречается в природе.

Минералы - однородные, обладающие определенным химическим составом и
кристаллической структурой составные части горных пород и руд, представляющие собой
другие природные соединения (или элементы) любого агрегатного состояния (тв., жид., газ)
и являющиеся естественными продуктами различных геологических процессов.

В состав земной коры входят 108 химических элементов, возникших на ранней
стадии эволюции Земли вследствие конденсации различных типов ядерных частиц (нейтрон,
электрон, позитрон). Возможность образования неорганических соединений ограничено, хотя
лабораторным путем их можно получить больше. Проблема ограниченности видов связана с
условиями образования и устойчивостью минералов.

Ограниченное число минералов в природе обусловлено причинами:

1.природой распространения и концентрация химических элементов в земной коре;

2.однообразием геологических процессов.

У-осн. породы - характерны Cr, Ni, Со, V, Ti, не встречаются - Li, Be, Sn.

Кислые породы - характерны Li, Be, Sn.

Если сравнить число минералов, образующихся в различных физико-химических
условиях, то видно постепенное увеличение этого числа при переходе от
высокотемпературных к низкотемпературным:

1200-1600°С - образуется 40 минералов,

800-1200°С -120 минералов,

300-800°С - 500 минералов (пневматолиты),

<100°С - 800 минералов (экзогенные).

При высоких температурах возникают природные соединения простого состава и
структуры. При более низких температурах увеличивается разнообразие соединений с
более сложным составом и структурой.

Основная классификационная единица - минеральный вид - совокупность
минеральных индивидов, характеризующимся постоянным или изменяющимся составом и
структурой. Каждый минеральный вид имеет свое собственное название:

1.Большинство названий от греческих слов с окончанием -ит.

2.Минералы, различные по химическому составу.

3.Географический признак (андалузит, ильменит, мусковит). -

4.По фамилии ученых и деятелей (гётит, ломонсовит).

5.Смысл потерян (аметист - камень трезвости).

Для многих минералов вводятся разности и разновидности. Разновидности -
отдельные члены переменного состава.

(Fe, Mn)[WO4] - вольфрамит

разности - Mn[WO4] и Fe[WO4]

Разности -■ индивиды минерального вида, отличающиеся от другого вида
некоторыми особенностями. Различают:

1.Химические разности (содержание примесных элементов в определенных
естественных границах - Со в пирите).

2.Структурные (различаются тонкими особенностями кристаллической структуры
при неизменном химическом составе - правые и левые структуры кварца, упорядоченная структура - ортоклаз). Морфологические (имеют облик кристаллических индивидов или минеральных
агрегатов) - халцедон - разность SiO2, пиролюзит - полианит (крист.).

Физические (физические свойства - оптические) - халцедон, аметист, цитрин,
изумруд.

В конце 19 в. классифицировали по 3-м направлениям:

а)генетическая - естественная, подразделение геологических процессов (магматические, пегматиты, гидротермальные);

б)геохимическая - разделы соответствуют основным элементам (минералы Fe, S и др);

в)кристаллохимическая - устанавливают зависимость между химическим составом
и структурой минералов. В основе - химический характер соединений, тип связи между
структурными единицами, тип упаковки.

Годовиков предложил сходную классификацию (более дробную):
Типы —► Классы —* Подклассы — * Отделы —► Подотделы —> Группы —> Подгруппы—»• Семейства —> Подсемейства —> Минеральный вид.

87. Главные типы месторождений фосфатного сырья. 2 типа фосфатного сырья – фосфориты и апатиты. ФОСФАТНОЕ СЫРЬЁ.АПАТИТЫ. выделяются апатитовые и апатитсодержащие месторождения.

Промышленные типы месторождений:

Эндогенные месторождения:

Магматические, апатит-нефелиновая формация, связанная с интрузиями агпаитовых нефелиновых

сиенитов; апатит-магнетитовая формация с габбро-сиенитовыми интрузиями (месторождение Кируновара) руды комплексные апатит ассоциирует с магнетитом; апатит-титаномагнетитовая формация в габбро-пироксенит-дунитовых и габбро-анортозитовых магматических комплексах.

Карбонатитовые, формации: апатит-магнетитовая, апатит-карбонатная, апатитоносных ийолитов, апатитосодержащих фенитов. Приурочена к массивам центрального типа у/о щелочныз пород, форма тел штоки и дайки, руды приурочены к краевым частым. (Ковдорское месторождение).

Метаморфогенные месторождения:

Метаморфические, формация апатитсодержащих кварц-диопсидовых

пород.

Контактов-метаморфизованные, формация апатитовых руд, образовавшихся за счёт перекристаллизации фосфоритов под влиянием интрузий.

Серия экзогенная, группа кор выветривания, связана с корами выветривания карбонатов. Форма тел плащеобразные залежи, апатитовые руды представлены лимоит-франколитовыми рудами, в нижней части кор выветивания на карстообразной поверхности руды рыхлые, глинистые. Состав: апатит, франколит, вермикулит, глинистые минералы, редкометальные минералы. Месторождения Ковдор, Томптор,

ХИБИНСКАЯ ГРУППА МЕСТОРОЖДЕНИЙ

магматические, апатит-нефелиновая формация, связанная с интрузиями агпаитовых нефелиновых сиенитов.

В западной части Кольского полуострова (Мурманская область). Приурочены к Хибинскому массиву щелочных пород центрального типа позднедевонского возраста, залегающему среди

Метаморфитов архея и протерозоя. Площадь массива свыше 1300 кв.км. В плане имеет кольцевое строение. Наружное кольцо и внутренняя часть представлены разнообразными нефелиновыми сиенитами, слагающими конические тела, падающие к центру массива. В периферии массива между сиенитами залегают ийолит-уртитовые породы, к которым приурочены месторождения апатита. Наиболее крупные месторождения находятся в южной части массива. Представлены пласто- и линзообразными залежами протяженностью до 2-3 км. Мощность от 40 до 300 м.

Падение к центру массива под углом 20-50°. Самое крупное месторождение–Кукисвумчорское

разрабатывается с 1930 г. (открыто в 1925 г.). Руды преимущественно сложены апатитом, нефелином, эгирином, менее распространены сфен и титаномагнетит. По текстурным

признакам выделяются пятнистая, линзовидно-полосчатая, блоковая разновидности руд. По составу – апатит -нефелиновый и сфен- апатитовый типы. Среднее содержание Р2О5 около

30% или 75% апатита. Разведанные запасы апатит-нефелиновых руд всех месторождений превышают 4 млрд.т. Получают концентраты: апатитовый (утилизируется около 40% F), нефелиновый (производство глинозема, поташа,соды), сфеновый, титаномагнетитовый, эгириновый. Из апатита попутно извлекается фтор. Большинство исследователей считает, что апатит -нефелиновые руды являются продуктом дифференциации щелочной магмы в глубинном

очаге. Обогащенный фосфором ийолит-уртитовый расплав внедрялся по коническому разрыву между нефелиновыми сиенитами. Кристаллизация апатит-нефелиновых руд происходила в последние стадии дифференциации расплава. Фосфориты. Промышленные типы месторождений

Экзогенные месторождения:

Осадочные, морские, биохимические, формации: платформенных желваковых и ракушняковых фосфоритов. Возникают в результате накопления раковин, костей рыб, выполнение фосфоритов из растворов, их механическое распределение в виде конкреций. Постранственно изометричные или вытянутые залежи. Фосфориты входят в состав маломощных органогенно-терригеных формаций, сложенных ракушечными или желваковыми типами пород. Основные минералы – фосфаты, глауконит, кварц, кальцит, сидерит, глинистые минералы, фораминиферы, радиолярии, губки. Месторождения Егорьевское, вятско-Камсоке, желваковые фосфориты Тунгусско-Вилюйского бассейна, в бельгии, Франции, Великобритании.;

Геосинклинальных в основном массивных фосфоритов. Месторождение Каратау (США). этот линейные вытянутые залежи. Развита кремнисто-карбонатная фосфоритовая формация. Представлена интенсивными деформациями, как скаладчатыми, так и разрывным, нередко прорванными магматическими породами. Это богаты еруды. Присутствует ванадии и редкие земли. Сложены в основном фосфаритом, кварцем, халцедоном, доломитом, гидрослюдами.

Обломочные механические галечниковых фосфоритов.

Остаточные, приуроченные к фосфатсодержащим известнякам.

Инфильтрационные в известняках.

ЕГОРЬЕВСКОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ,осадочное, морское, биохимическое, формация платформенных желваковых и ракушняковых фосфоритов.В 80-100 км к юго-востоку от Москвы

В области распространения отложений верхней юры и нижнего мела, залегающих на размытой поверхности карбона. Фосфоритоносная толща перекрыта песками нижнемелового возраста, песчано-глинистыми отложениями (аллювиальными и моренными) неоген-четвертичного возраста, мощность которых от нескольких метров до 30-40 м. Месторождение расчленено долинами рек и оврагами на участки, общая площадь которых превышает 350 кв.км. Эксплуатируется с 1922 года. В фосфоритоносной толще мощностью более 3 м выделяются три фосфоритовых слоя. Промышленное значениеимеют два верхних (соответственно верхнеюрского и нижнемелового возраста), которые разрабатываются как один пласт. Состоят из конкреций и фосфатизированной фауны, сосредоточенных в кварцево - глауконитовом глинистом песке. Размер образований–от 1-2 до 5-15 см. Нередко сцементированы в фосфоритовую плиту. Средняя

мощность 1.17 м, продуктивность от 1090 до 2430 кг/кВ.м; содержание Р2О5 в руде от 6 до 15% (среднее 12.7%), в концентрате первичного обогащения 20-26%. Помимо фосфатов в состав руд

входят глауконит, кварц, гидрослюды, сидерит, гидроксиды железа, пирит. Запасыфосфоритов

375 млн.т. (49 млн.т. Р2О5). Концентрат перерабатывается на фосфоритовую муку. Попутно извлекается глауконит (для смягчения жестких вод, пигментное сырьё, калийное удобрение). Из пород вскрыши нижнемеловые пески используются как формовочное сырьё, глины неогеновых и четвертичных отложений – для производства стеновых плиток, кирпича,

Канализационных труб. Формирование фосфоритов связано с периодом обмеления моря, обуславливающим массовую гибель и скопление фосфорсодержащих морских организмов. Происходило разложение органического вещества с образованием углекислого аммония и фосфорнокислого кальция. Взаимодействие этих соединений приводило к выделению фосфорнокислого аммония. При взаимодействии последнего с известковыми раковинами возникал фосфорит по следующей реакции: 2(NH4) 3 PO4 + 3CaCO3 → Ca5 (PO4) 3 +3(NH4)2CO3

Образовывались фосфоритовые ракушечники. В результате диагенеза фосфорсодержащего осадка возникали желваки фосфорита.

МЕСТОРОЖДЕНИЯ БАССЕЙНА КАРАТАУ

осадочные, морские, биохимические, формация геосинклинальных массивных фосфоритов. В Казахстане в пределах хребта Каратау. Размеры бассейна 150х(25-30) км. Известно 46 месторождений. Самые крупные–Чулактау, Джанатас, Аксай, Коксу. Регион представляет антиклинорий северо-западного простирания, сформированный раннепалеозойским осадочным

комплексом, трансгрессивно перекрывающим мощную докембрийскую осадочную толщу. Пласты залегают моноклинально (обычно северо -восточное падение под угла -

ми 30-35°, реже близкое к вертикальному), нарушены многочисленными надвигами и сбросами. Залежи фосфоритов залегают среди доломитов и известняков чулактауской свиты раннекембрийского возраста мощностью 50-100 м, которая снизу вверх разделяется на горизонты: доломитовый, кремнистый, кремнистый с прослоями фосфоритов. Последний почти повсеместно размыт. Чулактауская свита перекрыта мощной толщей (более 2000м) доломитов, известняков (с прослоями кремней) среднекембрийского возраста. Выше залегают верхнедевонские конгломераты. Число и мощность пластов фосфоритов в продуктивном горизонте непостоянны: от одного пласта мощностью 0.6-14 м (месторождение Чулактау) до 7 пластов суммарной мощностью 30 м (месторождение Коксу). Местами продуктивный горизонт размыт.

Фосфориты в основном микрозернистые, плотные, черные, серые и коричневые различных оттенков. Сложены фосфатами, кварцем, халцедоном, доломитом. Присутствуют полевые шпаты,гидрослюда, силикаты магния и пирит. В местах размыва микрозерныстые руды сменяются галечниками и конгломератами, состоящими из обломков фосфоритов и вмещающих пород. Основная масса фосфоритов представлена фторкарбонат-апатитом, в котором

Часть фосфора замещена углеродом. Химический состав руд (в%): P2O5 – 18-30 (до 36%); SiO2 8-18; Fe2O3 – 0.8-1.7; Al2O3 – 0.1-1; TiO2 – 0.1; CaO– 28.5-44; MgO– 0.9-42.8; К2O– 0.2-0.7; CO2 – 4.9-9.3; SO3 – 0.3-1.3; C– 0.6-0.8; F–1.5-2.5. Из элементов –примесей в рудах содержатся стронций,

редкие земли, ванадий, марганец, свинец. Продуктивность достигает 25 т/кв.м. Местами фосфатная толща прорвана гранитами и близ контактафосфориты метаморфизованы до апатитовых руд. Месторождения разрабатываются открытым и подземным способами. Разведанные запасы фосфоритов бассейна составляют2.1 млрд.т или 504млн.т. Р2O5. Ресурсы оцениваются в 1.5 млрд.т. Р2O5. Фосфориты накапливались в мелководном морском бассейне в условиях аридного климата.