Опишите главнейшие месторождения кремнеземистых материалов

     Ортоклазы – калиевые полевые шпаты. Химическая формула K₂O∙Al₂O₃∙6SiO₂. Встречаются ортоклазы в виде кристаллов, порой весьма крупных, часто же в виде мелкозернистых масс. Непрозрачны, имеют характерный стеклянный или перламутровый блеск. Ортоклазы могут быть окрашены в серый, беловатый, желтый и красный цвета.

     Альбиты – натриевые полевые шпаты. Химическая формула Na₂O∙Al₂O₃∙6SiO₂. Кристаллы альбита весьма сходны с кристаллами ортоклаза, но никогда не бывают такими крупными. Как и ортоклазы, альбит встречается часто в виде мелкозернистых масс. Альбит более прозрачен, чем ортоклаз, в тонких слоях просвечивает; имеет стеклянный блеск. Цвет альбитов бывает белый, серый, слегка голубоватый, зеленоватый и красноватый.

     Анортиты  – кальциевые полевые шпаты. Химическая формула CaO∙Al₂O₃∙2SiO₂. Анортиты образуют почти такие же кристаллы (всегда мелкие) и кристаллические массы, как ортоклазы и альбиты. Блеск анортитов стеклянный или перламутровый. Анортиты могут быть окрашены в белый, серый, желтоватый и голубоватый цвета.

     Плагиоклазы – известково-натриевые полевые шпаты. К ним относятся полевые шпаты, представляющие собой смесь альбита и анортита. Основной признак, отличающий плагиоклазы от ортоклазов – характерное пластинчатое строение первых. По химическому составу плагиоклазы представляют собой целую серию минералов, крайними членами которой являются альбит и анортит. Все промежуточные изоморфные смеси того и другого встречаются в различных пропорциях.

     В природе весьма редки полевые  шпаты, точно соответствующие тому или иному классу. Все полевые шпаты – сравнительно твердые минералы. Твердость их по шкале Мооса колеблется от 5,5 до 6,5 и в среднем равна 6. Плотность полевых шпатов колеблется в пределах от 2500 до 2800 кг/м³.

     Главнейшими потребителями полевого шпата являются керамическая и стекольная промышленность. Полевой шпат используется в качестве плавня при производстве фарфора и электрофарфора, фаянса, кислотоупорных и санитарно–строительных изделий, метлахских и облицовочных плиток, глазурей. Применение полевого шпата в силикатной промышленности основано на его способности плавиться при температуре 1200^оС и действовать на другие материалы шихты или массы подобно плавню или флюсу.

     Наиболее  важным полевошпатовым сырьем для керамической промышленности является ортоклаз или микроклин – эти калиевые полевые шпаты дают очень вязкое стекло, плавление ортоклаза и микроклина идет весьма постепенно, причем интервал между началом видимого плавления и его концом составляет 30–40^оС. Альбит дает менее вязкое стекло, что может вызвать деформацию изделий при неосторожном обжиге. Анортит плавится только при температуре около 1550^оС, вследствие чего в керамике не используется, но находит применение в производстве эмалей по черному металлу.

     Требования  промышленности к качеству полевошпатового сырья для тонкой и строительной керамики определяются государственными стандартами (ГОСТ 7030–75, с изм. и ГОСТ 15045–78, с изм.). В соответствии с этими требованиями содержание в зависимости от назначения сырья и его марки не должно превышать 0,15–0,3 % по массе, сумма оксидов CaO+MgO должна быть не более 1,5–2,5%, сумма оксидов щелочных металлов К₂О+Na₂O должна быть не менее 7–9%, содержание кварца не должно превышать 30–40%.

     Полевой шпат используется также в стекольном производстве для введения глинозема в состав различных специальных сортов стекла – термического, химического, водомерного и ряда других.

     Пегматиты представляют собой жильные, обычнокрупно–кристаллические   породы, сложенные полевым шпатом и кварцем. Пегматиты, представляющие промышленный интерес как сырье для стекла, фарфора, фаянса и других видов керамики, связаны, как правило, с кислыми магматическими породами.

     В отличие от аплитов, пегматиты характеризуются  очень крупнозернистой (гигантозернистой) структурой и так называемыми  графическими прорастаниями калиевых полевых шпатов (ортоклаза, микроклина) кварцем. При этом полевой шпат прорастается одинаково ориентированными зернами кварца, в результате чего и образуются характерные графические, или письменные, структуры.

     По  минеральному составу гранитные пегматиты близки к аплитам. Основную массу минералов в них также составляют полевые шпаты и кварц. Полевые шпаты представлены ортоклазом или микроклином и в меньшей мере кислым плагиоклазом – олигоклазом или альбитом. Кроме того, в них могут встречаться: слюды (мусковит, биотит, лепидолит), турмалин, берилл, топаз, апатит, циркон, гранаты, вольфрамит, молибденит, касситерит, сподумен, уранинит, монацит и др.

     По  минеральному составу выделяют редкометальные, слюдоносные и хрусталеносные (камерные) пегматиты.

     Редкометальные  пегматиты наиболее распространены и проявляют большей частью весьма четкую пространственную и генетическую связь с конкретными массивами гранитов. При этом главная их масса размещается вне пределов материнских интрузий. Минеральный состав редкометальных пегматитов очень разнообразен – в них обнаружено около трехсот наименований минералов.

     Слюдоносные пегматиты менее распространены, чем редкометальные, и в целом  характеризуются наиболее простым  и постоянным минеральным составом, насчитывающим не более тридцати-тридцати пяти минералов, из которых главными являются кварц, полевые шпаты и слюды.

     Хрусталеносные (камерные) пегматиты также имеют значительно менее сложный минеральный состав, чем редкометальные, – в  них обнаружено около семидесяти пяти минералов, причем 90–95% общего объема породы приходится на долю микроклина, альбита (реже – олигоклаза) и, главным образом, кварца, который составляет от 50 до 90% общего объема. Для хрусталеносных пегматитов характерно наличие пустот–камер (миаролитовые пустоты, занорыши) размерами до нескольких десятков кубических метров, выполненных кристаллами хрусталя, мориона, флюорита, берилла, иногда – микроклина. Здесь же концентрируется большая часть редкометальных, акцессорных, рудных, а также значительная часть слюдистых минералов.

     Требования  промышленности к качеству пегматитов и других полевошпатовых и кварц–полевошпатовых материалов определены ГОСТ 7030–75 (с изм.). В соответствии с этим стандартом доля оксидов железа, % по массе, в этих материалах не должна превышать 0,15–0,3; сумма оксидов щелочных металлов К₂О+Na₂O должна быть не менее 11–12, соотношение К₂О:Na₂O не должно быть менее 2-3. Такие полевошпатовые и кварц-полевошпатовые материалы, являющиеся в основном продуктом обогащения гранитных пегматитов, пригодны для производства художественного и хозяйственного фарфора и фаянса.

     Качество  кварц-полевошпатовых материалов, являющихся продуктами обогащения горных пород  и предназначенных для производства санитарно-строительной керамики и низкотемпературного фарфора, определяется ГОСТ 15045-78 (с изм.). Требования этого стандарта менее жесткие, так, например, сумма оксидов щелочных металлов К₂О+Na₂O должна быть не менее 7-9% по массе, а соотношение оксидов К₂О:Na₂O не должно быть менее 0,5-0,9.

     Граниты представляют собой глубинные магматические  породы, в состав которых входят кварц 20-40%, полевые шпаты 40-60% и цветные минералы – биотит, мусковит, роговая обманка, пироксен 1-20%. Макроскопически граниты представляют собой мелко-, средне- или крупнозернистые породы. Цвет – серый, розовый, желтоватый, красный, реже зеленый (амагонитовые граниты). В них сравнительно легко различаются все основные составные части: кварц, полевые шпаты и цветной компонент. Структура гранитов кристаллически-зернистая, гипидиоморфнозернистая. Реже в гранитах наблюдается порфировидная (в краевых зонах массивов, жилах и небольших штоках) и пегматитовая структуры. Для гранитов наиболее обычна однородная (массивная) текстура. Плотность гранита 2700 кг/м³, средняя плотность 2600 кг/м³. Предел прочности при сжатии у невыветренного гранита составляет 90-300 МПа.

     В зависимости от содержания в гранитах цветного минерала среди них выделяют:

• биотитовые – граниты с биотитом;
• двуслюдяные – граниты с биотитом и мусковитом;
• роговообманковые – граниты с амфиболом;
• пироксеновые – граниты с пироксеном (авгитом).

     Граниты, представляющие интерес как источник получения полевошпатового сырья, содержат менее 5% цветных минералов (аляскитовые граниты, аплиты), 5-7% K₂O и 2-3% Na₂O. Из таких светлых (лейкократовых) гранитов получают кварц-полевошпатовый концентрат для производства бесцветного стекла, фаянса и фарфора. Гранит прекрасно полируется и поэтому широко используется для получения красивого облицовочного и орнаментного материала.

     Гнейсы — полнокристаллические, яснозернистые, сланцеватые, непременно светлоокрашенные, нетемные породы, состоящие из полевых шпатов, кварца и слюд — светлой или темной, или обоих вместе, так что различаются подразделения — биотитовые, мусковитовые и двуслюдяные гнейсы. Дальнейшие подразделения производятся по появлению в заметном количестве других минералов — роговой обманки (при этом кварц иногда исчезает), граната, эпидота, силлиманита, графита и других минералов. Слюды (и другие минералы) образуют или отдельные индивиды, располагающиеся в параллельных плоскостях или поверхностях, или собираются в отдельные полосы — полосчатые гнейсы. В связи с последним обстоятельством на плоскостях сланцеватости в таких гнейсах ничего, кроме слюд, не видно, и остальные составные части распознаются на поперечных к сланцеватости или полосчатости изломах. От слюдяных сланцев гнейсы отличаются своей непременно светлой, в крайнем случае пестрой, окраской (с явным преобладанием светлых минералов), наличием заметного количества полевых шпатов и полосчатой текстурой в отличие от сланцеватой текстуры слюдяных сланцев. В качестве акцессорных минералов в гнейсах обычны апатит, циркон, титанит и рудные минералы.

     По  происхождению различают гнейсы, возникшие в результате метаморфизма осадочных (парагнейсы) и магматических (ортогнейсы) пород. Основанием для выделения разновидностей могут служить особенности минерального и химического состава, а также структуры и текстуры породы. Например — плагиогнейсы, породы в которых полевые шпаты представлены главным образом плагиоклазом, силлиманитовые гнейсы — то есть породы, кроме обязательного для гнейсов набора минералов (кварц и полевые шпаты) содержащие еще и силлиманит и т. д. Гнейсы возникающие при метаморфизме осадочных пород, обычно обогащены глинозёмом и нередко содержат такие минералы как андалузит, силлиманит, кианит, гранат. Такие гнейсы называют высокоглиноземистыми. Гнейсы порфиробластической структуры, содержащие крупные порфиробласты или порфирокласты полевых шпатов (обычно микроклина) нередко называют очковыми.

     Гнейсы  применяются для изготовления щебня, бута, плитняка, для фундаментов, тротуарных плит, иногда для облицовки (лучшие разновидности).

     Благодаря сланцеватости гнейс более пригоден, чем гранит для мощения дорог, для изготовления облицовочного материала. Однако сланцеватость способствует более быстрому выветриванию гнейса.

     Сиениты и нефелиновые сиениты, как и  граниты, относятся к глубинным  магматическим породам. Представляют собой полнокристаллические зернистые, от средне- до крупнозернистых, светлоокрашенные и темноокрашенные породы. Сиениты почти не содержат кварца и состоят в основном из щелочных полевых шпатов и цветных минералов. В нефелиновых сиенитах содержание щелочных полевых шпатов достигает 65-70%, нефелина около 20 и 10-15% биотита, амфибола и пироксена. В зависимости от содержания темноокрашенного минерала различают следующие разновидности нефелиновых сиенитов:

• миаскит – биотитовый нефелиновый сиенит;
• фойялит – роговообманковый или пироксеновый нефелиновый сиенит, иногда с биотитом;
• хибинит – эгириновый нефелиновый сиенит.

     К ультращелочным породам относится  уртит, состоящий из 82-85% нефелина, 12-16% эгирина, апатита и сфена.

     Добываемый  из нефелиновых сиенитов и апатит-нефелиновых  руд нефелин Na₃K[AlSiO₄]₄ является глиноземным сырьем для получения алюминия. Кроме того, его используют для получения соды, а нефелиновый или белитовый шлам, являющийся попутным продуктом при производстве глинозема из нефелиновых концентратов, находит применение в цементной промышленности. Нефелин широко используется в производстве стекла,  фарфора и фаянса. Применение нефелина в этих отраслях обусловлено наличием в нем глинозема и щелочей. Глинозем увеличивает прочность стекла, а щелочи играют роль флюса.

     Кислые  эффузионные породы – липариты и кварцевые порфиры также находят применение в производстве керамики.

     Название  «липариты» происходит от Липарских  островов (близ о. Сицилии). Иногда липариты называют риолитами. Они представляют собой кайнотипные излившиеся аналоги гранитов. Окрашены обычно в очень светлые тона, часто – белые.