Опишите главнейшие месторождения кремнеземистых материалов

     Кварцевые порфиры, в отличие от липаритов, значительно изменены; это – палеотипные  излившиеся аналоги гранитов, окрашенные в красный, бурый, желтый, зеленый или фиолетовый цвета, часто пятнистые.

     Структура в обоих случаях порфировая с фельзитовой или стекловатой основной массой, причем в липаритах вкрепленники представлены кристаллами кварца, цветных минералов и санидина, а в кварцевых порфирах – кварцем и ортоклазом. Цветные минералы в составе этих пород играют незначительную роль. Из них чаще всего встречаются биотит и роговая обманка. Стекловатые разновидности данных пород известны под общим названием вулканических стекол, среди которых выделяют обсидиан и смоляной камень.

     Обсидиан  – вулканическое стекло бархатно-черного или красновато-бурого цвета со стеклянным блеском и резко выраженным раковистым изломом

     Смоляной  камень (пехштейн) – вулканическое  стекло, обычно богатое водой (до 10%), окрашенное в зеленоватый или буроватый цвет. Обладает жирным блеском. В отличие от обсидиана, в пехштейне часто присутствуют, кроме кристаллитов, вкрапленники кварца, полевого шпата, авгита, слюды.

     Пески с высоким содержанием полевого шпата являются ценным сырьем для  стекольной и керамической промышленности. Чаще всего такие пески получают попутно при добыче и обогащении руд цветных и редких металлов, каолина и других полезных ископаемых.

     Каолинсодержащие  породы могут служить источником получения полевошпатового сырья  при их комплексной разработке, когда  помимо каолина из них можно получить полевошпатовый и кварцевый концентраты.

     Глины. Тонкообломочные породы, состоящие  преимущественно из «глинистых минералов» (осадочные новообразования, возникшие за счет разложения магматических), иногда с небольшой примесью обломочных реликтовых минералов, называют глинами. Характеризуются наличием частиц меньше 0,01 мм.

     В естественном состоянии или при  насыщении водой глины обладают в той или иной степени выраженной пластичностью. При обжиге глины получаются каменистые массы.

     Характерной особенностью глин является пористость. Сухие глины могут впитывать в себя воду, становясь при этом пластичными. Нормальная циркуляция воды в глинистых осадках невозможна. Впитав в себя определенное ее количество, они становятся водоупорными и водонепроницаемыми. Кроме того, многие глины способны поглощать (адсорбировать) и удерживать из жидкостей и газов отдельные их составные части; в частности, некоторые глины способны извлекать окрашивающие примеси из минеральных, растительных и животных масел и жиров. При этом адсорбция глин носит избирательный характер. С адсорбцией связаны также омыляющие свойства некоторых глин, которые поглощают из растворов и смесей жировые вещества и омыляют их.

     Основными породообразующими минералами в  глинах являются различные «водные» силикаты алюминия: каолинит, галлуазит, аллофан, пирофиллит, монтмориллонит, монотермит; кроме того, в глинах обычно присутствует кварц, халцедон или опал. В тех случаях, когда содержание кварца (опала, халцедона) значительно, глины называют тощими, в отличие от жирных, содержащих незначительное количество песчаного материала. Жирные глины характеризуются высоким содержанием каолинита – от 40 до 70%. Они жирны на ощупь, окрашены в серый, светло-серый и зеленоватый цвета. Тощие глины сравнительно бедны каолинитом и окрашены, чаще всего окислами железа или органическими веществами, в желтые, желтовато-бурые, красно-бурые, синеватые цвета различных оттенков.

     Кроме кварца, в глинах присутствуют чешуйки  слюд, главным образом гидрослюд (в отдельных случаях гидрослюды слагают основную массу глин), полевые шпаты, кальцит, доломит, гипс, рутил, турмалин, роговые обманки, глауконит, пирит, марказит, гетит, гематит, магнезит, сидерит. Иногда  в глинах встречаются также диаспор или гидраргиллит.

     По  химическому составу глины очень разнообразны. Главными химическими компонентами их являются: SiO₂ (40–70%), Al₂O₃ (10–35%) и вода (5–15%). Кроме того, в состав глин обычно входят K₂O, Na₂O, CaO, MgO, окислы железа (0–7%) и титана, SO₃, P₅O₅.

     В зависимости от содержания карбонатных  соединений среди глин выделяют: некарбонатные (неизвестковые и недоломитовые); известковые, с содержанием в них от 5 до 25% углекислого кальция; доломитовые, содержащие от 5 до 25% доломита.

     К собственно глинам относят породы, в которых содержание известкового материала не превышает 20–25%. Имеются все переходы от чистой глины к пескам и к известнякам.

     В зависимости от преобладающего минерала могут быть выделены глины нескольких типов, отличающихся друг от друга и физическими свойствами:

• каолинитовые (каолины), главной составной частью которых является каолинит;
• монотермитовые, основным минералом которых наряду с каолинитом служит гидрослюда типа серицита–монотермита;
• монтмориллонитовые (бентонитовые), состоящие главным образом из монтмориллонита и отличающиеся чрезвычайно высокой адсорбционной способностью и малой огнеупорностью;
• гидраргиллит–каолинитовые, состоящие из каолинита и гидраргиллита;
• полиминеральные, содержащие различные водные силикаты алюминия и другие минералы.

     Каолинитовые  и монотермитовые глины являются основным сырьем для производства огнеупорных изделий (огнеупорные глины) и используются при изготовлении фарфоровых, фаянсовых изделий, санстройизделий, облицовочных и фасадных плиток.

     Глины, более загрязненные примесями (тугоплавкие), в основном применяются для производства кислотоупорного кирпича, фасадных плиток, плиток для полов, керамических труб. Цвет черепка тугоплавких глин бывает самым разнообразным (от белого до бурого и коричневого).

     В монтмориллонитовых глинах или бентонитах в качестве примесей встречаются: кварц, опал, полевой шпат, биотит, хлорит, пироксен и другие. Отличительные свойства бентонита – очень высокая пластичность, адсорбционная способность и склонность к набуханию. Бентониты применяются при производстве фарфора и фаянса. Введение в состав масс бентонита резко повышает их пластичность, увеличивает механическую прочность высушенных изделий, понижает температуру обжига и повышает просвечиваемость фарфора.

     Гидрослюдистые  и другие полиминеральные глины, как правило, легкоплавки. Минералогический и химический их состав непостоянен. Характерно высокое содержание примесей кварца, полевого шпата, железистых и других минералов. Глины имеют разнообразную окраску: часто встречаются красные, бурые и желтые. Цвет обожженного черепка обычно темный: красный, бурый или коричневый. Легкоплавкие глины используют для производства изделий грубой керамики – кирпича, черепицы, стеновых камней, дренажных труб, керамических заполнителей.

     Каолины. В каолинах содержатся также близкие  к каолиниту минералы (галлуазит, аллофан, пирофиллит и монтмориллонит), образующиеся в результате разложения полевошпатовых магматических и метаморфических пород. Часто в них встречается и кремнезем в виде кварца, опала или халцедона.

     Макроскопически каолин представляет собой белую  глинистую тонкозернистую рыхлую жирную на ощупь малопластичную породу. По происхождению каолины делятся на:

• первичные, образовавшиеся на месте выветривания полевошпатовых пород. Такие каолины содержат значительное количество кварца и частиц материнской породы. Примесями в них являются включения мусковита, гидроокислов железа, турмалина, циркона, рутила, ильменита, магнезита и другие. Наиболее чистые каолины образуются в результате выветривания пегматитов и гранитов. По химическому составу первичные каолины отличаются от каолинита главным образом повышенным содержанием SiO₂.
• вторичные – переотложенные первичные каолины. По составу вторые чище первых; кварц и остатки иных минералов в них практически отсутствуют. Они отличаются от первичных некоторым разнообразием минералогического состава, обилием примесей и тонкой дисперсностью. В обожженном  виде каолины имеют белый цвет, иногда с кремовым, розоватым или сероватым оттенком, обусловленным примесями железистых, титановых и других включений. Они отличаются высокой огнеупорностью.

     Каолин  является основным сырьем для производства художественных и хозяйственных  фарфоровых и фаянсовых изделий, санитарно-строительной керамики, облицовочных плиток и других изделий.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     3.Опишите кристаллографические сингонии. Формы кристаллов: простые, комбинации, двойники. 

     В мире кристаллов, как и в живой  природе, существует симметрия. Элементами кристаллической симметрии являются плоскость симметрии, обладающая свойством зеркальности, ось симметрии (в том числе инверсионные оси симметрии), центр симметрии. В кристаллах элементы симметрии находятся во взаимосвязи. Все кристаллы, обладающие одинаковым комплексом элементов симметрии, относятся к одному классу (виду). Всего в результате сочетания элементов симметрии получается 32 класса симметрии.

     Русским кристаллографом А.В. Гадолиным (1828–1892) в 1869 г. было математически доказано, что никаких иных сочетаний видов  симметрии в кристаллах существовать не может.

     Кристаллографические  классы объединяются в 7 более крупных  групп, называемых кристаллографическими  сингониями, среди которых выделяются разновидности низших, средних и  высших сингоний:

1.кубическая  –          высшая; 

2.гексогональная 

     3.тетрагональная       средняя;

4.тригональная

      5.ромбическая

     6.моноклинная           низшая.

     7.триклинная

     Высшая  категория характеризуется отсутствием  единичного направления и наличием нескольких осей симметрии выше второго  порядка. К этой категории относятся кристаллы кубической сингонии. Они наиболее симметричны и имеют четыре оси симметрии третьего порядка 4L₃. Наибольшее число элементов симметрии выражается формулой 3L₄4L₃6L₂9PC.

     Средняя категория характеризуется одним  единичным направлением, совмещенным  с единственной осью симметрии выше второго порядка. Сюда входят кристаллы тригональной, тетрагональной и гексагональной сингоний.

     Кристаллы тригональной сингонии имеют ось  симметрии третьего порядка L₃ в единичном числе либо в сочетании с другими элементами. Наиболее совершенны кристаллы с формулой L₃3L₂3PC. Перпендикулярно к оси симметрии третьего порядка L₃ в сечении у кристаллов образуется тригон (равносторонний треугольник).

     Характерным признаком кристаллов тетрагональной сингонии является одна ось симметрии четвертого порядка L₄. Наиболее возможным считается такое сочетание элементов: L₄4L₂5PC. Перпендикулярно к оси симметрии в сочетании у многогранников образуется тетрагон (квадрат).

     Кристаллы гексагональной сингонии имеют одну ось симметрии шестого порядка L₆, перпендикулярно которой у многогранника в сечении образуется гаксагон (правильный шестиугольник). Максимальное количество элементов симметрии, возможное для этой сингонии, выражается формулой L₆6L₂7PC.

     Низшая  категория характеризуется наличием нескольких единичных направлений и отсутствием осей выше второго порядка. К этой категории относятся кристаллы триклинной, моноклинной и ромбической сингоний.

     Триклинная  сингония объединяет наименее симметричные формы кристаллов. Элементы симметрии  в ней имеют только один центр или вовсе отсутствуют.

     В кристаллах моноклинной сингонии имеется  одна плоскость симметрии P или одна ось второго порядка L₂; иногда эти элементы сочетаются с центром симметрии C.

     Кристаллы ромбической сингонии могут иметь  три плоскости симметрии 3P и три перпендикулярных к ним оси второго порядка 3L₂, а также центр симметрии C. Возможны сочетания в виде 3L₂; 3РС; L₂2РС или 3L₂С. У некоторых многогранников в сечении перпендикулярно L₂ образуется ромб. В отличие от кристаллов моноклинной сингонии у кристаллов ромбической сингонии один или несколько элементов удвоены или утроены.

     Разделение  кристаллов на группировки – сингонии (системы) – значительно облегчает  изучение не только геометрии кристаллов, но и их физических свойств; в ряде случаев кристаллы, относимые к одной и той же сингонии, оказываются близкими между собой по физическим свойствам. Так, все кристаллы кубической сингонии оказываются обладающими изотропностью оптических свойств, все же другие кристаллы – оптически анизотропны и т. д.

     Свободно  развивающиеся кристаллы обычно образуют многогранники с различным  количеством граней.

     По  внешнему огранению кристаллы разделяются  на две группы. К первой относятся  такие кристаллы, которые при  своем идеальном развитии состоят  из одинаковых и симметрично расположенных граней. Таковы куб, октаэдр и др. ко второй группе относятся идеальные кристаллы, обладающие различными по очертаниям и величине гранями. Например, пирамида ограничена гранями двух сортов: шестью равными треугольниками и одним шестиугольником в основании. Модель в форме кирпичика или спичечной коробки имеет уже грани трех сортов в виде парных прямоугольников большего, среднего и малого размеров.