Минералогия химических элементов

1	Zn, Cd	План витрины	8	Au, Hg
2	Ga, In,Tl		7	Ag
3	Pb		6	Cu
4	Ge		5	Cu

ЦИНК - Zn

Атомный вес 65.38.Среднее весовое содержание в земной коре 0,0015%. Атомный радиус - 1,37Е. Ионный радиус - 0,83Е.

Имеет сильное сродство к сере, способен изоморфно замещать двухвалентные Mg, Mn, Fe, Cu, Cd. В ранних магматических образованиях Zn редок. В этих условиях он входит в состав ферромагнезиальных минералов (магнетит, ильменит). В контактово-метасоматических образованиях (скарны) цинк выделяется в виде: ганита, виллемита, гельвина, франклинита, цинкенита, сфалерита. Иногда в этом типе месторождений образуются крупные концентрации цинка. В гранитных пегматитах довольно редко Zn образует ганит, гентгельвин, сфалерит, а в щелочных - сфалерит, нордит.

Основная масса цинка выпадает в гидротермальную стадию минералообразования, при этом главное развитие и промышленное значение имеет сфалерит в свинцово-цинковых рудах. В более высокотемпературных процессах обычная черная железистая разновидность сфалерита - марматит, в то время когда в среднетемпературных процессах кристаллизуется безжелезистый сфалерит - клейофан и вюртцит. Сфалерит широко развит также в колчеданных рудах. В низкотемпературных сурьмяно-ртутных и свинцово-цинковых рудах образуется сфалерит, цинкенит. Часто выделяется в виде гелей, дающих характерные оолитовые и колломорфные образования сфалерита совместно с галенитом часто со сферолитовой структурой.

В зоне окисления цинковые минералы легко растворяются и переходят в форму подвижных солей и осаждается в виде силикатов, карбонатов, фосфатов, арсенатов - адамина, гемиморфита, аурихальцита, смитсонита. Некоторая часть цинка осаждается в виде бартита и деклуазита. В условиях сухого климата - госларит. Сфалерит образуется в процессе диагенеза осадочных пород. Гипергенный сфалерит выделяется в восстановительной обстановке в результате взаимодействия цинксодержащих растворов с органическим веществом.

Основная руда на цинк - сфалеритовая. В связи с легкоплавкостью и хорошей текучестью в расплавленном состоянии Zn широко применяется при художественном литье, а также в сплавах и производстве цинковых белил.

ТАЛЛИЙ - Tl

Атомный вес 204.39.Среднее весовое содержание в земнойкоре 0,0003%. Атомный радиус - 1,71Е. Ионный радиус Tl¹⁺ - 1,49Е, Tl³⁺ - 1,05Е.

Физико-химические условия образования характеризуют Tl как литофильный элемент с одной стороны, либо халькофильные свойства с другой стороны. Очень характерным для геохимии Tl+ является его изоморфизм с K+, Rb+, Cs+ и др. Тесно ассоциирует с Zn, Sb, Aq, Cu, Fe, Hg, As. При магматической дифференциации Tl в повышенных количествах входит в полевой шпат. Особенно высокие содержания Tl известны в амазоните. В пегматитах значительные концентрации Tl наблюдаются в мусковите, лепидолите, поллуците. Tl характерен для поздних стадий пегматитового процесса (замещающих комплексов), где он накапливается в циннвальдите, турмалине.

В средне- и низкотемпературных гидротермальных месторождениях: сурьмяно-ртутных, сурьмяно-мышьяковых, ртутных Tl образует арсеносульфиды - гутчисонит, лорандит, врбаит, крукеит, гутчисонит. Кроме того, входит в ряд сульфосолей свинца, иногда Tl накапливается в сфалерите и пирите. В осадочных породах и зоне окисления Tl3+ образует оксид-авиценит и сорбируется псиломеланом, ярозитом, мантанитом, романшеитом. Tl отмечен в золе многих каменных углей, возгонах и фумаролах.

В промышленности Tl получают из отходов переработки полиметаллических сернистых руд. Применяется Tl в электронике (высокочувствительные фотоэлементы), в термометрах для измерения низких температур, в сплавах, в антидетонаторах топлива, при изготовлении ядов.

СВИНЕЦ - Pb

Атомный вес 207.21.Среднее весовое содержание в земной коре 0,0016%. Атомный радиус - 1,74Е. Ионный радиус Pb²⁺ - 1,26Е, Pb⁴⁺ - 0,76Е.
Обычно встречается в виде Pb²⁺.

Свинец имеет сильное сродство к сере и образует соединения с S, Sb, As, Bi. В магматических породах: гранитах, сиенитах и базальтовых туфах Pb встречается в виде вкрапленности галенита. Галенит образует вкрапленность и зернистые агрегаты в скарнах совместно с козалитом сфалеритом и халькопиритом. В гранитных пегматитах образуются галенит, плюмбомикролит, реже козалит, а щелочных - галенит с сфалеритом.

В больших количествах минералы свинца образуются в гидротермальную стадию. В высокотемпературных, более глубинных кварц-вольфрамитовых, золоторудных и оловянно-сульфидных месторождениях свинец образует айкинит, галенит, козалит, джемсонит, самородный свинец. Максимальная концентрация свинца связана с полиметаллическими месторождениями, где с главным минералом свинца галенитом образуются джемсонит, геокронит, иорданит, Бетехтенит, Pb-Bi сульфосоли и др. В низкотемпературных гидротермальных, близповерхностных сульфидных месторождениях Pb в виде галенита отлагается совместно с сфалеритом и As-сульфосолями. Реже отмечены коломорфные галенит-сфалеритовые образования.

В зоне окисления характерны карбонаты, сульфаты, арсенаты, фосфаты свинца: церуссит, англезит, моттрамит, бедантит, плюмбоярозит. Гипергенный галенит отмечен в осадочных породах, где образует корки и налеты на конкрециях пирита и марказита, вкрапленность и тонкие пленки галенита в углях. В медистых песчаниках, известняках, фосфоритах галенит наблюдается в виде сингенетиченой вкрапленности.

Главным рудным минералом на свинец является галенит.Свинец применяется в сплавах, в медицине, а также в производстве красок.

МЕДЬ - Cu

Атомный вес 63.57. Среднее весовое содержание в земной коре 0,01%
Ионный радиус Cu⁺ - 0,98Е, Cu²⁺ - 0,80Е. Cu⁺ изоморфна с Au, Cu²⁺ - c Zn, Fe.

Cu относится к числу халькофильных элементов. При кристаллизации основной и ультраосновной магмы Cu вместе с S, Ni, Co, Pt образует высокотемпературные медно-никелевые руды с халькопиритом, кубанитом, борнитом, талнахитом, либо вкрапленные медные руды в габбро. В контактово-метасоматических образованиях (скарнах) Cu концентрируется в форме кубанита и халькопирита совместно с молибденитом. В гранитных пегматитах встречается халькопирит, а в щелочных - джерфишерит.

Крупная концентрация Cu связана с гидротермальным процессом. В высокотемпературных глубинных условиях Cu отлагается в виде халькопирита, теннантита и энаргита. Наиболее крупные месторождения Сu образуются на средних глубинах: это полиметаллические, колчеданные, кварц-сульфидные Cu-Zn и сульфидные Pb-Zn руды. Здесь Cu образует айкинит, блеклые руды, халькопирит, станин, виттихенит, кубанит, эннаргит и др. В месторождениях малых глубин наряду с сульфидами, образуются Cu самородная в восстановительных условиях из гидротермальных растворов, преимущественно основных изверженных пород (в диабазах).

В зоне гипергенеза сульфиды Cu окисляются и образуют воднорастворимые сульфаты. Когда растворы, содержащие Cu, достигают грунтовых вод, где отсутствует свободный кислород, Cu выпадает из раствора, образуя зону вторичного сульфидного обогащения, где помимо халькопирита, пирита, сфалерита развиваются борнит, ковеллин, халькозин и др. Выше уровня грунтовых вод Cu осаждается в виде карбонатов, силикатов, фосфатов, оксидов: малахита, азурита, куприта, тенорита, хризоколлы, брошантита, атакамита. В осадочных отложениях (известняки, алевролиты и др.) образуется халькопирит, образование которого связывается частично с сероводородным брожением. Кроме того халькопирит отмечен и в фосфоритах.

Главными промышленными минералами являются халькопирит, халькозин, ковеллин, борнит, малахит, азурит. Применяется в металлургии и электротехнике. Часть минералов Cu используется в камнесамоцветном искусстве.