СКЛАД І ВЛАСТИВОСТІ ПРОСТИХ СОЛЕЙ

До цієї групи мінералів відносяться галоїди (галіт, сильвин, карналлит, бішофіт), сульфати (гіпс, ангідрит, барит та ін.), Карбонати (кальцит, доломіт, магнезит, сидерит і ін.), Фосфати, нітрати та ін. Вони широко поширені серед осадових і дещо менше серед метаморфічних і магматичних порід. У простих солях переважають зв'язку іонною типу, і більш складних - іонно-ковалентного типу, причому простежується збільшення ковалентності солей з переходом від легких до важких анионам або з заміною лужних металів на інші метали. Їх об'єднує слабка стійкість у воді, обумовлена особливостями будови і переважанням іонного типу зв'язку в сгруктуре, тому присутність простих солей в грунтах сильно впливає на їх фізико-хімічні властивості (особливо при вилуговуванні солей), на водопроникність, сольовий склад порового розчину і його агресивність і ін.

Галоїди . Складаються з великих іонів лужних металів з аніонами хлору або фтору. Найбільш просту будову серед галоідов має галит { "покидьки" - сіль), або кам'яна сіль NaCI, і сильвин КС1. Структура Галіт представлена іонами натрію і хлору, поперемінно розташовуються у вузлах решітки і утворюють щільну кубічну структуру. Більшість галоідов також має щільно упаковану кристалічну структуру, в якій обсяг пустот не перевищує 26%, їх щільність визначається хімічним складом і іонним радіусом елементів. Підвищена плинність кам'яної солі обумовлена її досконалою спайність.

Галоїдні мінерали утворюються при осадженні в соляних басейнах уздовж морських узбереж і при висиханні соляних озер в сухому жаркому кліматі. Стародавні поклади кам'яної солі, приурочені до пачок осадових порід, часто вичавлювати в процесі складкообразования, утворюючи соляні стовпи, або діапіри. Переважна частина всіх покладів кам'яної солі сформувалася в Пермську епоху.

Сульфати . Являють собою іонні мінерали - солі сірчаної кислоти: в тетраедричних аніоні (SO4] 2 сірка знаходиться в надзвичайно окислення, тому все сульфати мають однаковий структурний тип. Серед сульфатних мінералів в грунтах найбільш поширені гіпс Ca [S04] " 'H20 і ангідрит Ca [ S0 4 ], зустрічаються целестин Sr [S0 4 ], барит Ba [S0 4 ], Тенардье Na [S0 4 ] і Др- сульфати лужних металів і водні сульфати легко розчиняються у воді і мають специфічний солонуватий, гірко-солоний або терпкий смак. формування покладів сульфатів пов'язано з опадонакопиченням в замкну их морських басейнах.

У гірських породах досить часто спостерігаються взаємні переходи гіпсу в ангідрит і назад. При нагріванні гіпсу до температури 100 ... 200 ° С відбувається його поступова дегідратація і перехід в ангідрит, який супроводжується зменшенням об'єму гіпсу та освітою в ньому пустот. При зворотному процесі утворюється вторинний гіпс. Гідратації ангідриту і освіту вторинного гіпсу супроводжуються різким збільшенням його обсягу, внаслідок чого в породах створюються додаткові напруги, що досягають іноді величезної шинки.

Карбонати. Являють собою солі вугільної кислоти, в яких катіонами служать іони Са 2+ , Ме 2+ , Ва 2+ , Fe 2+ , Pb 2+ і ін. До їх складу також входять додаткові іони, найчастіше (ОН). Для карбонатів характерна змішана іонно-ковалентний зв'язок: між катіонами і аніонами існує іонна зв'язок, а в радикалах [СО *] 2 - ковалентний. Найбільш поширеними мінералами серед карбонатів є кальцит СаСОз і доломіт Ca, Mg (C03) 2, магнезит MgCOi, церуссит РbСОз, сидерит FеСОз, і ін. За своєю будовою кальцит схожий з галоидами. Він має кристалічну структуру іонного типу, утворену кальцієм Са 2+ і радикалом СО3 2 . Щільність карбонатів і сульфатів залежить від їх хімічного складу і від будови кристалічної структури: найбільші значення щільності мають карбонати, до складу яких входять атоми заліза або свинцю.

Фосфати, арсенати, борати , а також інші іонні і іонно-ковалентні солі менш поширені в грунтах, але в ряді випадків їх значення буває істотним. З осадовим процесом пов'язано освіту фосфоритів - скупчень фосфатів. Багато фосфати, що накопичуються в річкових, прибережних і морських розсипах, містять радіоактивні елементи і до них приурочені уранові родовища. Серед фосфатів і їх аналогів найбільш поширені апатит, монацит, еритрин, вивианит і ін.

Таким чином, найважливішим властивістю простих солей є їх розчинність, обумовлена переважанням іонного типу зв'язку в решітці мінералів. Стійкість простий солі визначається енергією її кристалічної решітки, т. Е. Роботою, необхідної для руйнування зв'язку і видалення іонів на відстані, при яких можна знехтувати взаємодіями між ними. Енергія кристалічної решітки залежить від радіуса і заряду іонів і підвищується зі зменшенням іонних радіусів і зростанням валентності (заряду) іонів. Співвідношення енергії кристалічної решітки іонного кристала і енергії гідратації іонів визначає розчинність солі. Розчинення відбувається в тому випадку, якщо енергія гідратації вище енергії кристалічної решітки, тому з ростом енергії решітки розчинність іонних кристалів в цілому знижується [50].

СКЛАД І ВЛАСТИВОСТІ СУЛЬФІДІВ І МЕТАЛЕВИХ З'ЄДНАНЬ

До сульфидам відносяться мінеральні види, що представляють собою з'єднання металів і полуметаллов перехідних елементів з сіркою, миш'яком, селеном і телуром, головними елементами в них також є Fe, Сі, Zn, Pb, Sb, Ag, АІ, Bi, З, Ni. Сульфіди та їх аналоги характеризуються яскраво вираженим ковалентним типом хімічного зв'язку між слагающими їх атомами з донорно-акцепторні характером її прояви та істотним внеском металевих і залишкових зв'язків. Серед сульфідів і їх аналогів відомо більше 250 мінеральних видів, проте значні скупчення утворюють не більше 20 видів. Найпоширенішими сульфідами є пірит, галеніт, сфалерит, халькопірит, марказит, арсенопірит, реальгар, антимоніт і ін. Сульфіди та їх аналоги є найважливішими рудами кольорових, благородних і багатьох рідкісних металів.

У гірських породах сульфіди зазвичай утворюють суцільні, кришталево-зернисті маси або зустрічаються у вигляді кристалів, вкраплення. Сульфіди з цепочечной структурою часто представлені агрегатами подовжено-призматичних і тонкоголкової кристалів з досконалої спайність по подовженню (антимоніт, вісмутін, сульфасолей свинцю). Для шаруватих сульфідів і їх аналогів характерна уплощенно-таблитчатая форма кристалів і дуже досконала спайність в одному напрямку (молибденит, тетрадіміт, аурипігмент). Велика частина сульфідів, за винятком сульфідів миш'яку, має високу щільність (до 8,5 г / см 3 ).

Сульфіди в основному мають гідротермальної походження, утворюються в магматичних процесах і в гіпергенних умовах в зоні вторинного сульфідного збагачення, а також в осадових породах. У поверхневих умовах Землі сульфіди і їх аналоги зазвичай нестійкі і в процесі окислення переходять, головним чином, в розчинні сульфати. За їх рахунок утворюються вторинні мінерали - оксиди, карбонати, сульфати, арсенати, силікати і самородні метали.

Крім сульфідів металеву зв'язок в грунтах мають такі тверді компоненти, як самородні метали (мідь, срібло та ін.), Деякі металеві руди, які є корисними копалинами, а також різні металеві з'єднання штучного походження, особливо відходи металів, що містяться в техногенних грунтах (звалищних, граничних і відвальних шлаках та ін.) [50].

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >