Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Окислы и гидроокислы железа

Окислы и гидроокислы железа

21.09.2017

ГЕМАТИТ CX-Fe2O3. Гематит — наиболее распространенный минерал карстовых бокситов. Он встречается почти во всех структурных элементах боксита. Преобладающая часть гематита образуется одновременно со всем его веществом, часть — при наложенных процессах диагенеза, а меньшая часть возникает в боксите при поверхностных изменениях.
В боксите встречается гематит, в решетку которого, изоморфно замещая железо, входит алюминий. Это впервые было обнаружено Бенеславским, и по его предложению данный минерал получил название алюмогематита. Шоймар, прокаливая образцы синтетического алюмогётита, получил алюмогематит. В зависимости от количества алюминия, входящего в решетку минерала, сдвигаются рентгеновские рефлексы алюмогематита. По мнению Шоймара, Al2O3 может входить в состав гематита в количествах до 14 мол. %. При прокаливании чистого гётита, не содержащего алюминия, образуется темно-лиловый гематит; прокаленный же алюмогётит дает красноватый алюмогематит. Таким образом, возможно, что причиной красного или лилового цвета гематитовых бокситов является замещение железа в решетке гематита алюминием.
Жано и Жибер предложили для определения степени замещения железа алюминием использовать метод Мёссбауэра. В различных пробах латеритных и карстовых бокситов с помощью этого метода было определено, что Al2O3 входит в гематит в количестве 5—12 мол.%. По мнению Жано и Жибера, размер зерен алюмогематита составляет 150—400 A. По результатам исследований рентгеновскими методами, выполненных автором, гематит венгерских бокситов в большинстве случаев содержит 1—3 мол. % Al2O3.
В некоторых бокситах встречается титаногематит. По Штрунцу, это гематит с изоморфным замещением железа титаном, смешанные кристаллы могут содержать до 33% FeTiO3. Кишшем в гантском боксите при микроскопическом исследовании было обнаружено несколько зерен титаногематита. Вёрёшем во фракции зерен крупнее 0,06 мм из 51 пробы боксита Ганта также был найден титаногематит. Содержание титана в образцах по данным рентгеноспектрального анализа составляло 5—10%. По мнению Вёрёша, большая часть титаногематита образовалась на месте и только наиболее крупные зерна могли быть привнесены, их можно узнать по окатанности. Хартман в тяжелой фракции боксита с Ямайки обнаружил несколько сотых процента титаногематита.
Описанные некоторыми авторами как отдельные минералы гидрогематит и тургит автор этой книги, основываясь на данных Штрунца, не считает отдельными минералами. Они представляют собой такой тонкодисперсный гематит, который содержит абсорбированную H2O.
МАГГЕМИТ y-Fe2O3. Маггемит до настоящего времени обнаружен в 38 бокситовых месторождениях. Его количество в большинстве случаев не превышает 1—4%. Больше всего этого минерала отмечено в четвертичных бокситах тихоокеанских островов. По данным рентгеновского анализа автора, боксит острова Маре содержит в среднем 5—6%, острова Лифу 3—5% и острова Ниуэ 3—4% маггемита. Кристаллы маггемита менее совершенны, чем кристаллы гематита.
Зерна маггемита очень малы и не превышают нескольких десятых долей микрона, они встречаются в основной массе боксита. Им могут быть значительно обогащены отдельные пизолиты и бобовины. По данным Бенеславского, в североуральских девонских залежах маггемит чаще всего встречается совместно с магнетитом и является продуктом окисления магнетита. В корунд-гиббситовых пизолитах и бобовинах месторождений казахстанского типа маггемит также сопровождается магнетитом. В одной аркалыкской пробе, полученной автором от Лавренчука, содержится 5% маггемита, 14% гематита и 1% гётита. В твердых бокситовых гальках железистых бокситов Софиевской залежи Целиноградского бокситоносного района наряду с 20% гематита и 6% гётита было обнаружено 10% маггемита.
Маггемит обнаружен автором только в одной четверти проб из нескольких сотен исследованных образцов из венгерских месторождений. Количество маггемита составляет 1—4%, он присутствует в серых пиритсодержащих бокситах и вторичных бокситах, образовавшихся за счет их окисления.
Маггемитом обогащаются также и контактово-метаморфизованные зоны бокситов. Например, боксит месторождения Бедарьё в среднем содержит 1—3% маггемита, а вдоль пересекающей боксит базальтовой дайки в контактовой зоне содержание маггемита увеличивается до 4—8%. В отобранных Розложником (Rozlozsnyik) пробах боксита из контактово-метамофизо-ванных участков залежи Ремеци в Румынии автор обнаружил 6—12% маггемита, который сопровождался незначительным количеством магнетита и гематита.
По мнению Бенеславского, алюминий может изоморфно входить в решетку маггемита с образованием алюмомаггемита. Шоймар, нагревая алюмогётит до 460 °С, получил алюмомаггемит, который при дальнейшем нагревании преобразовался в алюмогематит. Можно предполагать, что встречающийся в бокситах маггемит частично является алюмомаггемитом, но точных определений до сих пор нет.
МАГНЕТИТ (Fe3+Fe2+)Fe3+ + O4. Этот минерал до настоящего времени был обнаружен на 27 месторождениях, но содержание минерала на 17 из них не превышает нескольких десятых или сотых процента. Магнетит весьма устойчив и поэтому в большинстве случаев попадает в боксит как обломочные зерна. Такие зерна магнетита были обнаружены в месторождениях Ямайки, Гаити и Доминиканской Республики, а также в месторождениях на юго-востоке США. В Боксонских залежах местами наблюдается послойное обогащение обломочным магнетитом. Высокое содержание терригенных магнетитовых зерен отмечает Бушинский в североуральских залежах. В Венгрии в боксите месторождения Обарок Гече обнаружила несколько истертых магнетитовых зерен. Вёрёш и Гече встретили магнетит в бокситах месторождений Надьедьхаза и Искасентдьёрдь. Некоторые зерна впоследствии преобразовались в маггемит.
Реже магнетит встречается в виде аутигенных кристаллов в форме кубов и октаэдров. Такие зерна были обнаружены Папиу и др. в залежах Падуреа-Краюлуи в Румынии. Там большая часть магнетита преобразована в гематит. В большинстве месторождений в настоящее время можно наблюдать только псевдоморфозы гематита по магнетиту. В некоторых бокситах Кампании и Абруцци в Италии Синно и Франко обнаружили магнетитовые октаэдры. Автором были изучены сильно обогащенные железом бокситы месторождений Паяс и Исляхие в Турции, было установлено, что в составе железистых минералов до 40—60% представлено гематитом и до 3 % магнетитом.
В отдельных залежах магнетитом обогащены пизолиты и бобовины. Так, например, Кискирас считает, что в небольших бокситовых залежах вблизи греческого города Пилос в среднем содержится 4—5% магнетита. В пизолитах высокие содержания магнетита и диаспора обычно встречаются вместе. Магнетит можно встретить также в гиббсит-корундовых пизолитах, бобовинах и бокситовых гальках Чадобецкого, Аркалыкского и Тургайского месторождений и месторождений Енисейского кряжа, но в основной массе боксита его чаще всего обнаружить не удается. Сопутствующими минералами являются гематит и маггемит. Возможно, что большая часть первоначального магнетита превратилась в маггемит. Лукович обнаружил, что в триасовом боксите месторождения Горне-Поле в Черногории наблюдается обогащение магнетитом и маггемитом ооидов и пизолитов, главным образом их богатого железом ядра. По мнению Беневславского, в отдельных советских месторождениях магнетит встречается в форме выполнения пор и трещин.
В верхней части ржаво-красного боксита с желтыми прожилками, отобранного с рудника Халимба — Череш, были обнаружены магнетитовые конкреции диаметром 20—30 см. На расстоянии приблизительно 1 м над ним можно обнаружить серый пиритсодержащий боксит. Проба такого боксита содержит 80% гематита, 13% маггемита и 6% гётита. Магнетитовые конкреции могли образоваться в процессе медленного окисления пирита. Из просачивающихся растворов сульфата двух- и трехвалентного железа выделились аморфные окислы железа, которые медленно перекристаллизовались в магнетит. Впоследствии большая его часть мартитизировалась и преобразовалась в гематит.
Кискирас предполагает, что в греческом боксите месторождения Элеусис — Мандра содержится в среднем 2—5 %, в некоторых местах 10 % магнетита в ассоциации с гематитом и что он образовался в результате воздействия тектонических сил. Это предположение соответствует и наблюдениям автора настоящей книги, согласно которым боксит залежи, расположенной вблизи Мазина в Югославии и претерпевшей значительное тектоническое воздействие, наряду с 10—14% гематита содержит 3—8% магнетита. В прочих бокситах на плато Лика до настоящего времени магнетит не был обнаружен.
В процессе метаморфизма бокситов гематит и гётит постепенно перекристаллизовываются в магнетит. Например, в боксите, подвергнутом контактовому метаморфизму из залежи вблизи Ремеци в Румынии, магнетит является единственным минералом железа. Лаппаран обнаружил в слабо-метаморфизованном боксите острова Самос зерна магнетита в тесном срастании с гематитом. В отдельных пробах его количество достигло 11%. В горах Западный Тавр в Турции слабометаморфизованный боксит в среднем содержит 1—2% магнетита, а сильно преобразованный (наждак) 10—20% магнетита. Частично магнетит образует отдельные зерна, частично же в корунде образует мелкие октаэдры. Руды классического месторождения наждака на острове Наксос в среднем содержат 20—25% магнетита. Под влиянием гидротермальной деятельности, которая следовала за метаморфизмом, в трещинах наждака заново образовались кристаллы магнетита.
По мнению Бенеславского, магнетит в бокситах местами может содержать до 15% Al2O3.
УЛЬВОШПИНЕЛЬ (Fe2+Ti4+)Fe2+O4. Сюда можно отнести также минерал, описываемый в специальной литературе под названием титаномагнетит, который представляет собой смешанные кристаллы ульвошпинели и магнетита. Минерал обычно встречается в виде обломочных зерен. Так, например, он описан в девонских бокситах Северного Урала в виде обломков величиной 0,01—0,2 мм совместно с магнетитом. Он встречается также в бокситах Ямайки, где входит в состав фракции тяжелых минералов. Кроме этого, ульвошпинель была обнаружена и в ряде более мелких месторождений, в количестве нескольких сотых или тысячных процента.
Аутигенные октаэдрические кристаллы ульвошпинели были обнаружены на стенках некоторых мелких полостей и трещин в североуральских бокситах.
ХРОМИТ Cr2FeO4. Обломочные зерна хромита — редкий компонент бокситов. Самое высокое содержание хромита в бокситах на территории Венгрии отмечено в месторождении Нежа. По данным исследований, выполненных Кишшем, наиболее часто встречающимся после циркона, гематита и ильменита тяжелым минералом в боксите является хромит, содержание которого местами достигает десятых долей процента. Он был обнаружен Кишшем и в боксите Ганта. Здесь кроме обломочных окатанных зерен встречено несколько совершенно целых, имеющих форму октаэдра кристаллов хромита, которые, по его мнению, являются эпигенетическими. Вёрёш и Гече в бокситах месторождений Надьедьхаза и Искасентдьёрдь обнаружили несколько обломочных зерен хромита.
Залежь Мандра II месторождения Элеусис — Мандра в Греции содержит 0,2—0,6% хромита. В нижней части залежи его количество (0,4—0,6%) немного больше, чем в верхней (0,2—0,4%). В бокситах Ямайки также систематически можно встретить обломочные зерна хромита, но их мало.
В ходе исследований с помощью электронного микрозонда было обнаружено присутствие обломочных зерен хромита величиной 3—25 мкм в залежи Па-де-Реку месторождения Бриньоль во Франции. Хромитовые зерна находились внутри богатых железом обломочных зерен боксита, что указывает на их переотложенность. Чаще всего встречались зерна величиной 5x5 мкм. В других залежах месторождения Бриньоль хромита не обнаружено. Залежь Па-де-Реку расположена ближе других к кристаллическому фундаменту массива Мор, расположенного к юго-востоку от бокситовых месторождений. Вероятно, зерна хромита не подвергались длительной транспортировке, а были отложены в самых близких к выходам фундамента залежах.
ГЕРЦИНИТ Al2FeO4. До сих пор герцинит был обнаружен только в южнофранцузском бокситовом месторождении Бедарьё. Герцинит встречается в количестве 4—25% в зоне контактового метаморфизма вокруг пересекающей боксит базальтовой дайки. По данным рентгенодифрактометрических исследований, выполненных авторами, герцинит довольно плохо окристаллизован; величина его зерен меньше одною микрометра.
ГЁТИТ а-FeOOH. После гематита гётит является наиболее распространенным минералом железа в карстовых бокситах. Наибольшая часть гётита имеет син- и диагенетическое происхождение, реже он эпигенетичен. Как продукт окисления пирита, гётит образуется в приповерхностных условиях.
В боксите встречается также гётит с частичным замещением железа алюминием. Данный вид по предложению Бенеславского называется алюмогётитом. Тилю удалось получить такой синтетический алюмогётит, в котором 33 мол. % железа замещено алюминием, и он определил, что соответственно увеличению замещения смешаются рентгеновские рефлексы алюмогётита. Шоймар, а также Шоймар и Йонас на основании исследований синтетического гётита показали, что в зависимости от величины замещения смешаются пики ИК-спектров и эндотермические пики дериватограмм. С помощью ИКС было изучено 50 проб с венгерских месторождений и определено в них количество алюмогётита. Шоймар установил, что количество алюминия, входящего в гётит, увеличивается в соответствии со средним содержанием гётита в боксите. В гётитах искасентдьёрдьского боксита алюминий замещает 7—30 мол. % железа, гантского — 10—20, сёцкого — 8—15 и ньирадского боксита — 5—15 мол. %.
Жано и Жибер с помощью мёссбауэровской спектроскопии кроме гематита, как упоминалось выше, исследовали также гётит. В различных пробах боксита было обнаружено замещение АlOОН, достигающее максимально 23 мол. %. Авторами было определено, что чем больше алюминия входит в минерал, тем меньше размер кристаллов гётита.
На основании выполненного автором систематического анализа образцов из Венгрии и других районов можно утверждать, что в бокситах чаще встречается алюмогётит, чем чистый гётит. Последний встречается главным образом в гнездах, конкрециях, корках и выполнениях трещин. Чаще всего алюминием замещается 5—20 мол. % железа. Наибольшее замещение (32 мол. %) было обнаружено автором в голоценовых бокситах с островов Тихого океана.
Упоминавшийся некоторыми авторами гидрогётит нельзя считать самостоятельный минералом, он представляет собой, вероятно, тонкодисперсный гётит, содержащий большое количество абсорбированной воды.
ЛЕПИДОКРОКИТ y-FeOOH. Этот вторичный минерал довольно редок в бокситах. До сих пор в карстовых бокситах не было описано первичного лепидокрокита. Лепидокрокит, обнаруженный в пизолитах Порожнинского месторождения бокситов Приангарской группы, можно считать диагенетическим. Здесь он встречен в ассоциации с гематитом, магнетитом и гётитом.
Лепидокрокит в Венгрии известен только в залежи Эплень II. В верхней части залежи имеются образовавшиеся на месте корней растений темно-лиловые гематитовые конкреции. Центральная и внешняя части этих конкреций содержат только 2—3% лепидокрокита, а в промежуточных слоях содержание лепицокрокита увеличивается до 10%. По их структуре можно предположить, что остатки корней первоначально были пиритовыми. По мнению автора, лепидокрокит образовался в результате довольно медленного спокойного окисления пирита и ассоциирующегося с ним гематита.
В залежах Сувая-Шолая, хребет Грмеч, Юркович обнаружил псевдоморфозы лепицокрокита по пириту и тонкие жилки в пестром окисленном боксите. И в данном случае лепидокрокит мог образоваться в период эпигенеза и гипергенного окисления пирита. В лиловой бокситовой глине месторождения Биела-Поляна в Черногории Драгович встретил несколько процентов лепидокрокита. В залежах этой группы часто встречается серый пиритсодержащий боксит, и весьма возможно, что и лиловая бокситовая глина первоначально была пиритсодержащей. В месторождении Падуреа-Краюлуи в Румынии Папиу и др. вблизи пиритовых зерен обнаружили немного лепидокрокита, вполне возможно, что он образовался в процессе окисления пирита.
В охро-желтой глине нижней части бокситовой залежи, расположенной недалеко от арьежского Дурбана, Комб обнаружил вторичные гиббсит-гётитовые гнезда, которые содержали 2—3% лепидокрокита. В таком же количестве данный минерал был найден этим автором и в темно-коричневой богатой гётитом железной корке. Над этими образованиями были обнаружены остатки серого пиритсодержащего боксита. Видимо, и здесь лепидокрокит образовался в ходе медленного окисления пирита.
СИДЕРОГЕЛЬ FeOOH+aq. По Шгрунцу, так называют аморфный гель гидроокисла трехвалентного железа. Сидерогель нельзя смешивать с лимонитом, который является смесью субмикроскопических кристаллов гётита и лепицокрокита. Эго обобщенное название используют для обозначения железистого материала в боксите еще в поле, до детального минералогического определения.
Раньше многие авторы считали, что значительная часть железа в бокситах присутствует в форме аморфного геля гидроокисла трехвалентного железа. По данным рентгенографических исследований последних лет оказалось, что только наиболее молодые бокситы содержат значительное количество сидерогеля. Например, в бокситах островов Лифу, Маре и Ниуэ содержание сидерогеля доходит до 2—10%. Во всех бокситах древнее миоцена сидерогеля или совершенно нет или он встречается только в следах.
Можно думать, что сидерогель нестабилен и со временем раскристаллизовывается в гётит или в гематит. Этому процессу способствует давление кровли.