11. Промышленные типы месторождений самородной серы
Кпромышленнымотносятсяместорожденияосадочныеивулкано-9
генныегидротермально-метасоматические.
Осадочныеместорождениясодержат 90% мировыхзапасовиобес-
печивают 95% всейдобычисамороднойсеры.Возникаютвводныхбассей-
нахврезультатепроявлениянесколькихпоследовательноразвивающихся
процессов, приводящихкокислениюсероводородаисульфидовсвыделе-
ниемэлементарнойсерыприучастиисеро– итиобактерий. Продуктокис-
ления – самороднаясеранакапливаетсявдонныхотложениях. Месторож-
дениянаходятсянапобережьеМексиканскогозалива (СШАиМексика), в
Сицилии, Испании, наюгеФранции, вИраке (Мишрак), Польше, Предкар-
патье (Язовское, Раздолидр.), Куйбышевскойобласти (Сырейско-
Каменнодольское, Алексеевское), СреднейАзии (Гаурдак, Чангырташ).
Формарудныхтелпластыилинзы. Мощностьрудныхтелколеблется
отединицдопервыхдесятковметров, редкодо 130 м.
Месторождениясерыподразделяютсяпоморфологическомупризнаку
наместорождения, связанныеспластовымизалежамигипсовиангидритов
иместорождения, приуроченныеккепрокамсоляныхкуполов.
Наместорожденияхсеры, связанныхспластовымизалежамигипсов
иангидритов,имеютсянесколькотиповруд:
Известняковыепрожилково–вкрапленныерудыссодержанием
серы – 25%. ЭтоместорожденияЯзовское, Гаурдак, Мишракидр.
Кальцит–доломитовыерудысгипсом. Содержаниесерывэтих
рудах 12-14%. ИмеютраспространениенаместорожденияхСредневолжско-
госероносногобассейна (Алексеевское, Волынское).
Глинисто–известняковыерудыпредставленыглинамисоблом-
камисероносныхизвестняков, присутствуютнаместорожденияхпервых
двухтипов.
Месторождениясамороднойсеры, приуроченныеккепрокам (шляпам)
соляныхкуполов, известнывдольсеверногоизападногопобережийМекси-
канскогозалива.
Сераприуроченаккальцитовойиликгипсовойзонамкепроков, где
оназаполняеттрещиныикаверны. Содержаниесерыврудеот 20 до 50%.
Имеютсякавернысуглекислотой, метаном, сероводородом, нефтью; харак-
тернырассолы, нагретыедо 80оС.
Вулканогенныегидротермальныеместорожденияпространственно
игенетическитесносвязанысмолодымилисовременнымназемнымвулка-
низмом. Источникомсерыявляютсявулканическиегазовыеижидкиеэма-
нации. Рудовмещающиепородыандезиты, туфобрекчии, туфы, лавобрек-
чии. Практическивсепромышленныеместорождениярасположенывпре-
делахТихоокеанскоговулканическогопояса. Образуютсяместорожденияв
поверхностныхусловияхилинаглубинахдо 350 мотповерхности. Чаще
ониприуроченыксклонам, подножьямикальдерамстратовулкановилик
межвулканическимвпадинам. Рудныетелалокализуютсявслояхпористых
пирокластическихпороднапересеченииихразломами. Формарудныхтел
штоко-, линзо, режепласто- итрубообразная. Размерырудныхтел: длина
250 – 1300 м, ширина 50 – 950 м, мощность 10 – 150 м. Рудовмещающиепо-10
роды (андезиты, ихтуфыитуфобрекчии) поддействиемсернокислыхвул-
каническихрастворовпревращенывовторичныекварцитыссерой. Вто-
ричныекварцитысложеныкварцемилиопалом, серой, алунитомикаоли-
нитом. Содержаниесерывсерныхкварцитах - 30 – 35%.
Серасформироваласьметасоматическимпутемичастичнопутемза-
полненияпустот. Рудыимеютмассивную, очковую, псевдобрекчиевую, по-
лосчатуюилипрожилковуютекстуру. Кэтомутипуотносятсяместорожде-
нияКамчаткииКурильскихостровов (Новое, Заозерноеидр.), Японии
(Мацуо, Акан, Огуси, Адзумаидр.), Чили (Копиано), ПеруиФилиппин. За-
пасыотсотентысячдодесятковмиллионовтонн.
12. Месторождения фосфоритов по генезисуразделяютсянаосадочные,
выветриванияиметаморфогенные.
Осадочныеместорождениясодержат 88% разведанныхзапасови
обеспечивают 95% добычиР2О5. Месторожденияявляютсяморскимииоб-
разуютсялибопутемнакоплениябогатыхфосфоромраковин (биохемоген-
ные), либовыпадениемфосфатаизраствора (хемогенные), либопримеха-
ническомразрушенииранееобразованныхфосфоритов, ихпереносаиот-
ложенияввидефосфоритовыхгалечниковиконгломератов.
Хемогенныефосфоритывосновноммикрозернистыесодержание
Р2О5от 10 до 30%. Например, месторождениябассейновКаратау (Казах-
стан), Актюбинский (Приуралье), ГорнойШории, Русскойплатформы.
БиохемогенныеэторакушечниковыефосфоритыссодержаниемР2О5
от 3 до 12%. Месторождения: Кингисеппское (Ленинградскаяобласть) име-8
сторожденияПрибалтики. Переотложенные фосфоритыпредставляютотдельныегоризонты
галечниковиконгломератовнаместорожденияххемогенноготипа (напри-
мер, Актюбинскийфосфоритовыйбассейн). Среди морских осадочных месторожденийпогеотектонической обстановке выделяются месторождения
геосинклинального, платформенного и переходного типов.
Геосинклинальныеосадочныеместорожденияфосфоритовхарактери-
зуютсялинейнойвытянутостьюнасотникилометровиширинойвдесятки
км. Вихпределахразвитыкремнисто–карбонатныефосфоритовыеотложе-
ниямощностьюдо 100 м, которыесодержатдо 10 пластовмикрозернистых
руд, суммарноймощностьюдо 40 м. Рудыбогатые, содержаниеР2О5 до
36%. Фосфоритоносныетолщиотличаютсясложнымскладчатымзалегани-
ем, осложненнымразрывнымнарушениями. Кэтомутипуотносятсяместо-
рожденияфосфоритоносныхбассейновКаратау, Монголии, Австрии, США.
Платформенныеосадочныеместорожденияпредставленыизомет-
ричнымиивытянутымителамифосфоритов, горизонтальнозалегающими
средиорганогенно–обломочныхпород.Обычновыделяютсянеболеетрех
рабочихпластовракушечниковыхижелваковыхфосфоритов. Мощность
отдельныхслоевотнесколькихдесятковсмдо 1м. Рудыбедные, содержа-
нияР2О5 - 3-18%, требуютобогащения. Месторожденияфосфоритовплат-
форменноготипаимеютсявБельгии, Франции, Великобритании, России
(Вятско–Камское, Егорьевское, Кингисеппское), Эстонии (Маарду).
Месторождения переходного типа сложенытерригенно–
карбонатнымипородами, мощностьюдонесколькихдесятковметров, про-
тяженностьюсотникилометров. Продуктивнаятолщавключаетдо 8 рабо-
чихпластовсуммарноймощностьюдо 20 м. Залеганиерудныхтеливме-
щающихпородпочтигоризонтальное. Рудыбогатые, содержаниеР2О5 – 24-
35%. МесторожденияэтоготипанаходятсявМарокко, Алжире, Тунисе,
Египте, Сирии, Ираке, Иране, Турции.
Ксовременнымморскимместорождениямотносятсяфосфоритовые
конкрецииконтинентальногошельфассодержаниемфосфатадо 32%.
Месторождениявыветриванияэтохемогенныеостаточно–
инфильтрационныеместорождения. Образованиеихсвязанолибоснакоп-
лениемнаместевыветриваниянерастворимыхфосфатов, либосвыщелачи-
ваниемфосфатовипоследующимметасоматическимзамещениемимииз-
вестняков. Рудыпредставляютсобойрыхлуюпороду, нередкозаключаю-
щуюкаменистыеразностифосфоритов. Характернаплащеобразнаяформа
залежей. Мощностьот 0.5 до 30 м. СреднеесодержаниеР2О5вразличных
залежахот 11 до 22%. МесторожденияимеютсявСША.
Месторожденияметаморфогенныхфосфоритовпредставляютсо-
бойпороды, претерпевшиеметаморфическиеизмененияипревращение
фосфатавапатит, илимикрозернистыхфосфоритовыхрудгеосинклиналь-
ноготипа, образовавшиесяприрегиональномметаморфизме
4. Промышленныетипыместорожденийграфита
Промыщленнымиявляютсямагматические, пегматитовые, скарновые
иметаморфогенные (метаморфизованныеиметаморфические) месторожде-
нияграфита.
Раннемагматическиеместорожденияредки, ноимеютвысокоека-
чествографитовыхруд. Связаныонисинтрузивнымииэффузивнымипо-
родамилюбогосостава. Графитовыетелаимеютформуштоков, гнезд, жил
ссодержаниемграфитадо 85%. Графиткристаллический, режевстречаются
скоплениярассеянногочешуйчатогографита. МесторожденияБотогольское
(В.Сибирь), ЧеремшанскоеиМиасское (Урал), Клей (США).
Скарновыеместорожденияобразуютсянаконтактекарбонатных
породсплутоническимипутемлибокристаллизацииорганическогоуглеро-
да, либовосстановлениемСО2, возникшегопридиссоциации, каквранне-
магматическихместорождениях. Графитгрубочешуйчатый. Рудызалегают
ввидештоковижилвкальциево–магнезиальныхскарнах. Месторождения
тольковКанаде (БлэкДональд, Гренвилл) иСША (всерииГренвилл).
Метаморфогенныеместорождениязанимаютведущееместовза-
пасахидобычеграфита. Формируютсязасчетконцентрированногоили
рассеянногоуглеродистоговещества, подвергшегосяметаморфизму, ираз-
деляютсянаметаморфизованныеиметаморфические.
Метаморфизованныеместорождениявозниклипритермальномметамор-
физмепластовугляилигорючихсланцев. Являютсяглавнымисточником14
скрытокристаллическогографита. Месторожденияимеютформупластови
пластовыхзалежей, переходящихвкаменныеугли. Площадираспростране-
нияимощностизначительные. Содержаниеуглерода 60-95% Месторожде-
нияНогинское, Курейское (В.Сибирь), Боевское (Урал), Аягузскаягруппа
(Казахстан), атакжеместорождениявМексике, Ю.Кореи, Австрии.
Метаморфическиеместорожденияприуроченыкграфитоносным
гнейсамикристаллическимсланцам, являющимсяосновнымисточником
высококачественныхчешуйчатыхграфитовыхруд. Образовалисьврезуль-
татеглубокогометаморфизмапервично-осадочныхиосадочно-
вулканогенныхпород, содержавшихранееорганическоевещество. Рудные
залежипредставляютсобойнеправильныепластыилинзыграфитовых
вкрапленныхруд, протяженностьюдо 3 км, мощностью 15-250 м. Содержа-
ниеуглеродаот 2 до 30%, редкодо 60%. Рудылегкообогащаются. Частона
коренныхвыходахгнейсовразвиваетсякоравыветривания, обогащенная
графитом (Мадагаскар, Украина). Месторожденияэтоготипа – Завальев-
ское (Украина, районКривогоРога), Таматаве, Маровинци (Мадагаскар),
Тайгинское (Урал), Боярское (республикаБурятия), Центральное, Безымян-
ное (Иркутскаяобласть), Ихальское (Карелия), Барамул (Индия)
8. Промышленные типы месторождений хризотил-асбеста
Этиместорождениясвязаныссерпентинитами, образующимисяпри
метаморфизмеультрабазитов (апогипербазитовые) илидоломитизирован-
ныхизвестняковврезультатегидротермальныхпроцессов (апокарбонати-
товые). П.М. Татариноввыделяетгидротермальныеискарновые.
Гидротермальныеместорождениясвязанысультраосновнымипо-
родамииотносятсякнизко- исреднетемпературнымобразованиямумерен-
ныхглубин. Этотгенетическийтипсодержит 95,5% запасовиобеспечивает
95% добычи. Гидротермальнаяприродаасбестаявляетсядискуссионной.
Похарактеружилкования (строениюивзаимномурасположениюжил
асбеста) иморфологиирудныхтелвыделяетсятриподтипа – баженовский,
лабинскийикарачаевский.
Баженовскийподтипасбестовыхзалежейпредставленмощнымидо
600 мкрутопадающимителами, протяженностьюдо 4500 м, залегающихв
гипербазитах. Залежиимеютконцентрически - зональноестроение, обу-13
словленноеразличнымитипамиасбестоносностиввидепросечек (отдель-
ныежилки), мелкопрожила, мелкойикрупнойсеток, простыхисложных
отороченныхжил. Асбестпоперечно-волокнистый, содержаниевзависимо-
стиоттекстурныхразновидностейколеблетсяотпервыхдо 20-30%. Место-
рождения - Баженовское, Джетыгаринское, КиембайскоеУралаиМолодеж-
ное, Актовракское, Ильчирское, Саянскоеидр. вСибири.
Лабинскийподтипместорожденийпредставленодиночнымижилами
поперечно-волокнистогоасбеставовмещающихсерпентинитахвблизикон-
тактасгранитоидами. Рудныетелаимеютдлинупопростираниюдесятки,
редкосотниметров, мощностьдесяткисантиметровдо 4 м. Встречаютсяна
месторожденияхбаженовскогоподтипа.
Карачаевскийподтиппредставленпродольно-волокнистымивыпол-
нениямитрещин, расплющеннымиволокнистымимассамиипримазкамина
плоскостяхскольжениясерпентинитов, присутствующимивзонахтектони-
ческихнарушенийместорожденийбаженовскогоподтипа (Екеульмесское
месторождениевКазахстане, месторожденияСША).
Скарновыеместорождениягенетическисвязаныссерпентинизаци-
ейдоломитизированныхизвестняковидоломитов, возникшихвсреднетем-
пературнуюгидротермальнуюстадиюконтактовогометаморфизма. Они
представленыруднымителамипоперечно-, косо- ипродольно-волокнистого
хризотил-асбеста, залегающимисредимагнезиальныхкарбонатныхпород.
Характерныодиночные (АспагашскоеместорождениевСибири) исетчатые
жилы, мелкопрожилкиипросечкипоперечноипродольноволокнистого
хризотил-асбеста (Вангырскоеидр. месторожденияПриполярногоУрала
2. Промышленные типыместорождений алмазов
Месторожденияалмазовпогенезисумагматические (эксплозивные);
метаморфогенные; астроблемыироссыпи.
Магматическиеместорождения - раннемагматическиеместорож-
денияалмазовкимберлитовоготипавовсеммиреявляютсяосновными
объектамиэксплуатации. Изнихдобывается ~80% природныхалмазов.
Кимберлиты, скоторымисвязаныместорожденияалмазов, приуроченык
зонамактивизациидревнихплатформ. Кимберлитовыемагматическиетела
сложеныультраосновнойпорфировойпородой, котораяпредставляетсобой
либоостаточныйпродуктдлительногофракционирования, либорезультат
частичнойвыплавкимантийноговещества. Кимберлитпредставляютсобой
эруптивныебрекчиитрубок, содержащихобломкикакчужеродных (оса-
дочных, метаморфических, магматическихидругихкомплексов), такирод-
ственныхпородсцементированныеэффузивнымиобразованиями. Кпро-
магматическимотносятся: алмаз, оливин, пироп, энстатит, диопсид, хромит,
ильменит, шпинель, магнетит, флогопит, апатит, графит.
Большинствокимберлитовыхтелимеетсложноестроение. Внаибо-
лееупрощенномслучаеучаствуютдвеосновныеразновидностипород, об-
разовавшиесявходедвухпоследовательныхфазвнедрения: брекчия (1-й
этап) имассивный «крупнопорфировый» кимберлит (2-йэтап).
Поформеиусловиямзалеганиявыделяют: трубкивзрыва (самая
крупнаятрубка (1650х1070 м) Мвауди), дайкиижилысраздувами.
Позапасамместорожденияалмазовкимберлитовоготипаподразде-
ляются (млнкар) науникальные (500), крупные (150-500), средние (50-150),
мелкие (менее 50).
Поалмазоносности (содержанию) выделяют (вкар/т) уникальные
(более 3), высокоалмазоносные (1-3), среднеалмазоносные (0.3-1), снизкой
алмазоносностью (менее 0.3), носвыходомкрупныхалмазов.
Подоле (выходув %) ювелирныхкристалловвыделяютуникальные
(50), высокие (30-50), средние (15-30), низкие (5-15).
Примерместорожденийалмазовкимберлитоваготипа – трубкиУдач-
ная, Айхал, Мир (Россия), Премьер (ЮАР), Орапа (Ботсвана).
Раннемагматическиеместорожденияалмазовлампроитовоготипа
открытыв 1976 годувЗападнойАвстралии, гдеэксплуатируетсякрупное
месторождениеАргайл. Алмазоносныелампроитыустановленытакжев
США, Замбии, Котд′Ивуаре, Индии. НатерриторииРоссииместорождения
лампроитовоготипапоканевыявлены, хотясамилампроиты, включаяал-
мазоносные, установленывКарелии, Челябинскойобласти, ПолярномУра-
ле. Посвоемустроениюместорождениялампроитовоготипавцеломанало-
гичныкимберлитовым. ТрубкилампроитовместорожденияАргайлбыстро20
выклиниваютсянаглубину, гдепереходятвдайки.
Лампроит – этобогатаяКи Mg основнаяилиультраосновнаяпорода
вулканическогоилиинтрузивногогипабиссальногопроисхождения. Глав-
ныеминералы – оливин, клинопироксен (диопсид), флогопит, лейцит, ам-
фибол, ортопироксен, санидинистекло. Акцессорныеминералы – апатит,
нефелин, шпинель, перовскит, ильменит. Впородевсегдаприсутствуют
ксенолитыминеральныхагрегатовобразованныевусловияхверхнейман-
тии (оливин, пироксен, гранат, шпинель). Длялампроитовхарактернывы-
сокиеотношения K2O/Na2O более 3 иповышенныеконцентрации Rb, Sr, Ba,
Ti, Zr, Pb, Th, U илегкихредкоземельныхэлементов.
Поусловиямзалеганиясредиместорожденийалмазовлампроитового
типавыделяютаналогичнокимберлитамтрубкивзрываидайкиижилы.
Позапасамразделениеместорожденийаналогичноекимберлитам.
Поалмазоносностилампроитыразделяются (вкар/т) науникальные
(5), высокоалмазоносные (2-5), средние (1-2), низкие (1).
Повыходуювелирныхкристаллов (в %) месторожденияразделяются
навысокие (15), средние (5-15), низкие (5).
Раннемагматическиеместорождения алмазов кимберлит-
лампроитовоготипапредставленыместорождениемвАрхангельскойобла-
сти. Породыалмазоноснойтрубкиповещественномусоставублизкикал-
мазоноснымкимберлитамМало-БотуобинскогоиДалдыно-Алакитского
районовЯкутии.
Кольцевыеимпактныеструктуры (астроблемы) этоструктуры
размеромотпервыхдосотникмсвязанысосверхмощнымивзрывными
процессами, источниккоторыхлибовнеземной (падениекрупныхнебесных
тел), либоэндогенныйхарактер.
ВРоссииестьместорождениеПопигайскоенаАнабарскомкристал-
лическоммассиве. Позапасамрудыисодержаниямалмазовместорождение
превышаетвсотниразсамыекрупныевкимберлитах. Ноалмазывимпакт-
ныхместорожденияхзаключенывкрепкиеплотныеэффузивногооблика
породыипредставленыисключительнотехническимисортами – мелкими
(обычноменее 0,3 мм) поликристаллическимиагрегатами.
МетаморфогенныеместорожденияпредставленыКумбыкальским
месторождениемКазахстана, атакжеместорождениямиКитаяиАвстралии.
Алмазыустановленывбиотитовыхгнейсах, биотит-кварцевых, гранат-
пироксеновыхипироксен-карбонатныхпородах. Позапасамисодержанию
алмазовместорождениеКазахстанавдесяткиразпревышаетсамыекруп-
ныевысокоалмазныекимберлитовыетрубки; посравнениюсимпактными
месторождениямивнихменьшезапасы, новышесодержанияалмазов. Ал-
мазыимеюткрайнемелкийразмеркристаллов (десяткимикрон).
Кметаморфогенномутипуотносятсяидревние (докембрийские) ал-
мазоносныеконгломераты (~12% мировойдобычиалмазовзарубежных
стран). Формарудныхтелпластовая. Среднеесодержание 0,1-0,4 кар/м3
МесторожденияалмазоввконгломератахимеютсявИндии, Бразилии,
ЮАР (алмазыдобываютсяпопутносзолотомиураном).
Россыпныеместорожденияимеютсявовсехтипахроссыпей. Ос-21
новноепромышленноезначениеимеюталлювиальныероссыпи, делюви-
ально-пролювиальныеиприбрежно-морские.
Аллювиальныероссыпи (современныхидревнихречныхдолин) явля-
ютсяведущимипомасштабудобычиалмазовизроссыпей. Мощностьтор-
фоввысокойпоймыитеррассоставляет 2-5, редко 10-15 миболее; песков –
1-3 м, валлювиальныхроссыпяхэрозионно-карстовыхдолиндо 10-20 м. К
этомутипуотноситсяроссыпьр. Молодо (Россия).
Делювиально-пролювиальныероссыпиформируютсянасклонахив
логахвозлекоренныхисточниковиотносятсякмелкимисреднимпомас-
штабу (руч. Пироповый, Россия).
Прибрежно-морскиероссыпиподразделяютсянаподводные, пляже-
выеибереговыхтеррас. Зонатакихроссыпейвюго-западнойАфрикепро-
тягиваетсянамногиесотникмприширинеот 5 до 20 км. Продуктивные
пластысложеныгалечниками, галечнымигравелитами, иногдаконгломера-
тамисизвестковымцементом. Содержаниеалмазов 0.5-2 кар/м3
допервых сотенкар/м3 В ЮАРсодержаниеалмазоввроссыпяхсоставляет 100-300
кар/м3 мощность продуктивногопласта 0,2-0,9 м, доляювелирныхалмазом 90-95%
1.Алма́з (от араб. ألماس, ’almās,которое идёт через арабск. из др.-греч. ἀδάμας — «несокрушимый») — минерал, кубическая аллотропная форма углерода. При нормальных условиях метастабилен, то есть может существовать неограниченно долго. В вакууме или в инертном газе при повышенных температурах постепенно переходит в графит
Главные отличительные черты алмаза — высочайшая среди минералов твёрдость (но в то же время хрупкость), наиболее высокая теплопроводность среди всех твёрдых тел 900—2300 Вт/(м·К)[2], большие показатель преломления идисперсия. Алмаз является диэлектриком. У алмаза очень низкий коэффициент трения по металлу на воздухе — всего 0,1, что связано с образованием на поверхности кристалла тонких плёнок адсорбированного газа, играющих роль своеобразной смазки. Когда такие плёнки не образуются, коэффициент трения возрастает и достигает 0,5—0,55. Высокая твёрдость обусловливает исключительную износостойкость алмаза на истирание. Для алмаза также характерны самый высокий (по сравнению с другими известными материалами) модуль упругости и самый низкий коэффициент сжатия. Энергия кристалла составляет 105 Дж/г-ат, энергия связи 700 Дж/г-ат — менее 1 % от энергии кристалла.
Температура плавления алмаза составляет 3700—4000 °C при давлении 11 ГПа. На воздухе алмаз сгорает при 850—1000 °C, а в струе чистого кислорода горит слабо-голубым пламенем при 720—800 °C, полностью превращаясь в конечном счёте в углекислый газ. При нагреве до 2000 °C без доступа воздуха алмаз переходит в графит за 15-30 минут[1]. Средний показатель преломления бесцветных кристаллов алмаза в жёлтом цвете равен примерно 2,417, а для различных цветов спектра он варьируется от 2,402 (для красного) до 2,465 (для фиолетового). Способность кристаллов разлагать белый свет на отдельные составляющие называется дисперсией. Для алмаза дисперсия равна 0,063.
Одним из важных свойств алмазов является люминесценция. Под действием солнечного света и особенно катодных, ультрафиолетовых и рентгеновских лучей алмазы начинают люминесцировать — светиться различными цветами. Под действием катодного и рентгеновского излучения светятся все разновидности алмазов, а под действием ультрафиолетового — только некоторые. Рентгенолюминесценция широко применяется на практике для извлечения алмазов из породы.
Большой показатель преломления, наряду с высокой прозрачностью и достаточной дисперсией показателя преломления (игра цвета) делает алмаз одним из самых дорогих драгоценных камней (наряду с изумрудом и рубином, которые соперничают с алмазом по цене). Алмаз в естественном виде не считается красивым. Красоту придаёт алмазу огранка, создающая условия для многократных внутренних отражений. Огранённый алмаз называетсябриллиантом.
Сингония кубическая, кристаллическая решётка — кубическая гранецентрированная, а = 0,357 нм = 3,57 Å, z = 4, пространственная группа Fd3m (по Герману — Могену). Атомы углерода в алмазе находятся в состоянии sp³-гибридизации. Каждый атом углерода в структуре алмаза расположен в центре тетраэдра, вершинами которого служат четыре ближайших атома. Именно прочная связь атомов углерода объясняет высокую твёрдость алмаза.
Благодаря особенностям кристаллической структуры (все 4 валентных электрона атомов С прочно связаны) идеальный кристалл Алмаза (без примесей и дефектов решетки) должен быть прозрачным для видимого света диэлектриком. В реальных же кристаллах всегда имеется некоторое количество примесей и дефектов решетки, различное для разных образцов. Даже в наиболее чистых ювелирных Алмазах содержание примесей достигает 1018 атомов на 1 см3. Наиболее распространены примеси Si, Al, Ca и Mg. Распределение примесей в Алмазе может быть неравномерным, например, на периферии их больше, чем в центре. Сильные связи между атомами С в структуре Алмаза приводят к тому, что любое несовершенство кристаллической решетки Алмаза оказывает глубокое воздействие на его физические свойства. Этим объясняются, в частности, расхождения данных разных исследователей. При общем описании свойств Алмаза исходят из того, что максимальное содержание примесей составляет 5%, причем количество одной примесной компоненты не превосходит 2%.
В Алмазе также встречаются твердые (оливин, пироксен, гранаты, хромшпинелиды, графит, кварц, оксиды железа и т. п.), жидкие (вода, углекислота) и газообразные (азот и др.) включения.
На долю ювелирных алмазов обычно приходится 20-25% добываемых алмазов; в россыпных месторождениях их доля заметно выше, чем в коренных. Ювелирные алмазы прозрачны, без трещин и включений. При их огранке выявляются наибольший блеск и игра камня, устраняются природные дефекты, при этом теряется около 50% первоначальной массы. Разработана специальная бриллиантовая форма огранки, но используется также огранка клиньями, кабошоном, ступенчатая и их комбинации. Крупные алмазы ювелирного качества встречаются редко и получают собственные имена (крупнейшие в мире «Куллинан», «Эксельсиор» — 971,5 кар, «Звезда Сьерра-Леоне» — 968,9 кар). В основном природа дает человеку как раз так называемый «борт» – технические алмазы, не претендующие на лавры своих «чистокровных» собратьев. Среди техалмазов выделяются разновидности, наиболее известная из которых – карбонадо. Карбонадо в отличие от бесцветных ювелирных кристаллов отличаются черным цветом и непритязательной формой.
В алмазной резке, бурении и сверлении начали применяться именно технические алмазы, отбракованные самой природой для того, чтобы приносить людям практическую, а не эстетическую пользу.
3. Графи́т (от др.-греч. γράφω — пишу) — минерал из класса самородных элементов, одна из аллотропных модификаций углерода. Структура слоистая. Слои кристаллической решётки могут по-разному располагаться относительно друг друга, образуя целый ряд политипов, с симметрией от гексагональной сингонии (дигексагонально-дипирамидальный), до тригональной (дитригонально-скаленоэдрический). Слои слабоволнистые, почти плоские, состоят из шестиугольных слоёв атомов углерода. Кристаллы пластинчатые, чешуйчатые. Образует листоватые и округлые радиально-лучистые агрегаты, реже — агрегаты концентрически-зонального строения. У крупнокристаллических выделений часто треугольная штриховка на плоскостях (0001). Хорошо проводит электрический ток. В отличие от алмаза обладает низкой твёрдостью (1—2 по шкале Мооса). Плотность 2,08—2,23 г/см³. Цвет тёмно-серый, блеск металлический. Неплавкий, устойчив при нагревании в отсутствие воздуха. В кислотах не растворяется. Жирный (скользкий) на ощупь. Природный графит содержит 10—12 % примесей глин и окислов железа. При трении расслаивается на отдельные чешуйки (это свойство используется вкарандашах).
Теплопроводность графита от 278,4 до 2435 Вт/(м*К), зависит от марки графита, от направления относительно базисных плоскостей и от температуры[1].
Электрическая проводимость монокристаллов графита анизотропна, в направлении, параллельном базисной плоскости, близка к металлической, в перпендикулярном — в сотни раз меньше. Минимальное значение проводимости наблюдается в интервале 300—1300 К, причем положение минимума смещается в область низких температур для совершенных кристаллических структур. Наивысшую электрическую проводимость имеет рекристаллизованный графит.
Коэффициент теплового расширения графита до 700 К отрицателен в направлении базисных плоскостей (графит сжимается при нагревании), его абсолютное значение с повышением температуры уменьшается. Выше 700 К коэффициент теплового расширения становится положительным. В направлении, перпендикулярном базисным плоскостям, коэффициент теплового расширения положителен, практически не зависит от температуры и более чем в 20 раз выше среднего абсолютного значения для базисных плоскостей.
Монокристаллы графита диамагнитны, магнитная восприимчивость незначительна в базисной плоскости и велика в ортогональных базисным плоскостях. Коэффициента Холла меняется с положительного на отрицательный при 2400 К.
Со многими веществами (щелочными металлами, солями) образует соединения включения.
Реагирует при высокой температуре с воздухом, сгорая до углекислого газа.
Каждый атом углерода ковалентно связан с тремя другими окружающими его атомами углерода.
Различают две модификации графита: α-графит (гексагональный P63/mmc) и β-графит (ромбоэдрический R(-3)m). Различаются упаковкой слоёв. У α-графита половина атомов каждого слоя располагается над и под центрами шестиугольника (укладка …АВАВАВА…), а у β-графита каждый четвёртый слой повторяет первый. Ромбоэдрический графит удобно представлять в гексагональных осях, чтобы показать его слоистую структуру.
β-графит в чистом виде не наблюдается, так как является метастабильной фазой. Однако, в природных графитах содержание ромбоэдрической фазы может достигать 30 %. При температуре 2500-3300 К ромбоэдрический графит полностью переходит в гексагональный.
Использование графита основано на ряде его уникальных свойств.
· для изготовления плавильных тиглей, футеровочных плит — применение основано на высокой температурной стойкости графита (в отсутствие кислорода), на его химической стойкости к целому ряду расплавленных металлов
· электродов, нагревательных элементов — благодаря высокой электропроводности и химической стойкости к практически любым агрессивным водным растворам (намного выше, чем у благородных металлов).
· Для получения химически активных металлов методом электролиза расплавленных соединений. В частности, при получении алюминия используются сразу два свойства графита:
1. Хорошая электропроводность, и как следствие — его пригодность для изготовления электрода
2. Газообразность продукта реакции, протекающей на электроде — это углекислый газ. Газообразность продукта означает, что он выходит из электролизёра сам, и не требует специальных мер по его удалению из зоны реакции. Это свойство существенно упрощает технологию производства алюминия.
· твёрдых смазочных материалов, в комбинированных жидких и пастообразных смазках
· наполнитель пластмасс
· замедлитель нейтронов в ядерных реакторах
· компонент состава для изготовления стержней для чёрных графитовых карандашей (в смеси с каолином)
· для получения синтетических алмазов
· для изготовления контактных щёток и токосъёмников для разнообразных электрических машин, электротранспорта и мостовых подъёмных кранов с троллейным питанием, мощных реостатов, а также прочих устройств, где требуется надёжный подвижный электрический контакт.
· как токопроводящий компонент высокоомных токопроводящих клеёв
10. Се́ра — элемент 16-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы VI группы), третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 16. Проявляет неметаллические свойства. Обозначается символом S (лат. sulphur). В водородных и кислородных соединениях находится в составе различных ионов, образует многие кислоты и соли. Многие серосодержащие солималорастворимы в воде. Сера является шестнадцатым по химической распространённости элементом в земной коре. Встречается в свободном (самородном) состоянии и связанном виде.
Важнейшие природные соединения серы: FeS2 — железный колчедан или пирит, ZnS — цинковая обманка или сфалерит (вюрцит), PbS — свинцовый блеск или галенит, HgS — киноварь, Sb2S3 — антимонит. Кроме того, сера присутствует в нефти, природном угле, природных газах и сланцах. Сера — шестой элемент по содержанию в природных водах, встречается в основном в виде сульфат-иона и обуславливает «постоянную»жёсткость пресной воды. Жизненно важный элемент для высших организмов, составная часть многих белков, концентрируется в волосах. Серу применяют для производства серной кислоты, вулканизации каучука, как фунгицид в сельском хозяйстве и как сера коллоидная — лекарственный препарат. Также сера в составе серобитумных композиций применяется для получения сероасфальта, а в качестве заместителя портландцемента — для получения серобетона.
На воздухе сера горит, образуя сернистый ангидрид — бесцветный газ с резким запахом:
При нагревании сера взаимодействует со многими металлами, часто — весьма бурно. Иногда смесь металла с серой загорается при поджигании. При этом взаимодействии образуются сульфиды
При нагревании сера также реагирует с фосфором, образуя смесь сульфидов фосфора
7. Асбе́ст (греч. ἄσβεστος, — неразрушимый) — собирательное название группы тонковолокнистых минералов из класса силикатов. В природе это агрегаты, состоящие из тончайших гибких волокон. Применяется в самых различных областях, например в строительстве, автомобильной промышленности и ракетостроении. Существует два основных типа асбестов — серпентин-асбест (хризотил-асбест, или белый асбест) и амфибол-асбесты.
· Хризотил-асбест (3MgO·2SiO2·2H2O) — гидросиликат магния, структурно относится к слоистым силикатам. Из-за несоразмерности тетраэдрического и октаэдрического слоев в структуре серпентина возникают напряжения, которые компенсируются за счет изгиба Т-О пакетов, что обычно приводит к их «гофрировке», однако в случае хризотила направленность изгиба сохраняется и такие слои закручиваются в трубочки с внешним диаметром около 200 ангстрем (20 нм). Хризотил-асбест стоек к щелочным средам, разлагается в кислотах с образованием аморфного кремнезёма, что ограничивает возможности его применения. Основной на сегодня вид асбеста, применяемый в промышленности стран третьего мира (стран, где асбест разрешен к применению до сих пор).[1]
Продолжает использоваться в России и некоторых странах третьего мира для производства огнеупорных тканей (в том числе для пошива костюмов для пожарных), в строительстве в составе асбесто-цементных смесей для производства труб и шифера.
· Амфиболовый асбест — сложный гидросиликат. Сходен по физико-механическим свойствам с хризотил-асбестом. Отличается стойкостью к кислым средам, что препятствует его выведению из лёгочной ткани человека и способно вызвать серьёзные заболевания.[1]
Амфибиол-асбесты бывают пяти видов:
· крокидолит-асбест или голубой асбест (Na2Fe32+Fe23+)Si8O22(OH)2
· амозит-асбест
· тремолит-асбест
· антофиллит-асбест
· актинолит-асбест
Амфиболовые асбесты имеют худшие эксплуатационные характеристики по сравнению с хризотил-асбестом, поэтому применяются значительно реже и там где требуется устойчивость к кислотам.
Амфиболы имеют прямые иглообразные волокна — из-за хрупкости этих структур они образуют частицы, вдыхание которых является канцерогенным фактором.
По химическому составу асбесты представляют собой водные силикаты магния, железа, отчасти кальция и натрия. Асбест обладает высокой огнестойкостью, поэтому применяется в составах и композициях, где необходимо сочетание гибкости и термостойкости.
Отличительная и уникальная черта асбеста – рост его кристаллов только в одном направлении, в результате чего их длина может в десятки тысяч раз превышать толщину и доходить до нескольких сантиметров. По той же причине асбест при механическом воздействии легко расщепляется на тончайшие (меньше длины волны света) прочные эластичные волокна. Строение этих волокон и секрет их гибкости удалось разгадать только после изобретения электронного микроскопа. Оказалось, что асбестовые волоконца внутри пустые: их внутренний диаметр равен 13 нм при внешнем 26 нм. Эти волоконца сплетены в более толстые нити, длина которых может достигать 5 см и более.
Асбест входит в состав множества видов изделий в самых различных областях техники. Из волокнистого асбеста изготовляют ткани, картон, фильтры, брезенты, огнеупорные костюмы (для пожарных), бумагу, асбестоцементныестроительные материалы (например, шифер) и др.