Минералы калия

11.01.2017

Относительно слабо минералогенный элемент, вдвое уступающий Na по числу минеральных видов — для К известно 222 минерала; среди них 124 силиката, 20 гидросульфатов, 14 сульфатов, 10 гидрофосфатов, 8 оксидов, 6 карбонатов и гидрокарбонатов, по 5 гидроксидов, сульфидов, хлоридов и гидрохлоридов, по 4 фторида и ванадата, по 3 бората и гидробората, 3 арсената и гидроарсената, по 2 нитрата, хромата, органических минерала. В их число входят многие наиболее широко распространенные породообразующие силикаты (K2O, %): полевые шпаты (ортоклаз и др.), глауконит (К, Na, Ca)≤1 (Al, Fe, Mg)2*Si4O10 (4,5—9,5), слюды, гидрослюды, лейцит K[AlSi2O6] (21,5), алунит KAl3(SO4)2(OH)6 (11,4), К-селитра KNO3, карналлит MgCl2*KCl*6Н2O (-14,1), полигалит K2MgCa [SO4]4 2Н2O, каинит KMg(SO4)Cl*3Н2O, лангбейнит K2Mg2(SO4)3, сильвин KCl (51,2). Хлориды, нитраты и сульфаты служат промышленными источниками металла, а некоторые силикаты — нерудного агро- и полевошпатового сырья.
Повышенные количества 40K (Бк/кг) установлены в апатитах (44—170), фосфоритах (230), а особенно в N-P-K (1200—5900) и P-K (5900) удобрениях.
Среди минералов К наиболее легко растворимы солевые.
Самый легко растворимый — карналлит; легко растворимы каинит, сильвин (343,2 г/л).
Являясь сильно несовместимым элементом, К имеет низкие Kp (≤0,01) для большинства минералов, кроме биотита и флогопита (≥1). Kp элементов-примесей в биотите могут быть высокие для Sc, Cr, Zn (≥10), Mn, Rb, Cs, Ba, In (2—8 — по единичным пробам из дацитов и риолитов).
Среди силикатов К особенно характерен для многих слюд и слюдистоподобных минералов (О/Si~2,5, [Si2O5], в более половине силикатов этой группы), в которых он ассоциирует (кроме Si) с Al, Mg, Ca, Na, Fe, Li и др. Характерен как гетсровалентный изоморфизм — К+⇔Mg2+ (Fe2+) или Ca2+=Al3+(Fe3+)⇔SiO4, так и изовалентный — K+⇔Na+. В сульфиде К — джерфишерите установлен Cl.
Особенности химического состава КПШ и плагиоклазов полнее охарактеризованы без разделения на отдельные минералы этих групп. При систематическом изучении КПШ установлено, что Al/Si упорядоченность в пределах единых комплексов возрастает от безрудных к рудоносным породам; для микроклинов рудоносных пород характерны несколько повышенные количества Mn (≥50 г/т) и пониженные Pb, для ортоклаза соотношения обратные (Mn 10—40 г/т, Рb≥100 г/т). Ga и Tl накапливаются в КПШ гидротермальной стадии (≥50 и ≥10 г/т), часто в них Sr/Ba≥l; повышенные концентрации Ba (≥0,2%) и Sr (≥0,03%) отмечаются в КПШ, развитом по породам основного и среднего состава, минимальные — в перекристаллизованных породах. Показано также, что в кристаллах КПШ при больших увеличениях выявляются включения слоистых силикатов. Экспериментально установлена относительно высокая устойчивость ортоклаза в сухих системах (вплоть до P 10000 МПа) и способность образовывать при высоких давлениях твердый раствор с альбитом.
Наиболее обогащен элеменгами-примесями биотит (ГЭ=1*103), состав и структура которого весьма благоприятны для вхождения различных элементов. В особенно высоких количествах в нем (кроме минералообразующих элементов) могут содержаться TiO2 (до 13% — ферривотанит), ZnO (до 23% — хендриксит), а также Cs, F, Li, Cr, TR, Ba. Генеральные оценки средних содержаний элементов в биотите, Fe-K и Mg-K слюдах для разных типов пород и гранитоидов приведены в табл. 37—40, по В.В. Ляховичу, Т.Т. Ляхович и др. К этому аналитическому материалу необходимо добавить, что все выводы, сделанные относительно закономерностей распределения элементов-примесей в Na-K-содержащих силикатах, относятся и к биотиту. Кроме того, для биотита гранитоидов установлено, что с повышением химического потенциала К увеличивается концентрация F и снижается глиноземистость, параллельно росту железистости и глиноземистости повышается содержание Sn, а количество Cu и Sc прямо пропорционально железистости и обратно — магнезиальности, содержание Rb, Cs обратно пропорционально железистости, а Li — прямо пропорционально. Выявлено также, что биотиты рудоносных гранитов часто имеют меньшее количество флогопитовой молекулы, а иногда повышенную глиноземистость.
Минералы калия
Минералы калия
Минералы калия

При изучении состава биотитов из высокометаморфизованных пород России (четыре провинции) установлены различия содержаний элементов-примесей, связанные как с породным субстратом, так и со степенью метаморфизма. В общем во всех породах гранулитовой фации по сравнению с амфиболитовой увеличивается количество Ti, Ni, Cr, V, Ba и снижается — Zn, Sc, Y (см. табл. 39).
Для карбонагитов Е.М. Еськовой выявлено закономерное увеличение средних содержаний в биотите Mn, Li, Rb, Cs, Nb, Zr, Zn, Ca и уменьшение — Ti, Ba, V, Cr, Ni, Co от ранних типов к поздним. Флогопит из карбонатитов, залегающих в серпентинитах, по сравнению с находящимися в щелочном комплексе характеризуется более высокими содержаниями F, Li, Rb, Cs, Mn, Cr, Ni, Zr и значительно более низкими — Ti, V, Nb, Ga (табл. 40).
Состав биотитов зависит не только от типов пород, но и от истории геотектонического развития районов их распространения (см. табл. 30).
Минералы калия
Минералы калия
Минералы калия

Биотит кор выветривания довольно легко изменяется. По Л.А. Матвеевой, вынос K2O, Na2O, MgO при воздействии на биотит разными растворителями за 1 сут следующий (мг/л): вода 8,9, 2,9, 1,0; фульвокислота 16,8, 4,3, 10,0; гуминовая кислота 9,0, 5,5, 2,7; соляная 12,7, 2,5, 8,0; винная 9,4, 2,2, 12,6; лимонная 9,4, 4,3, 13,4. Процессы разложения биотита и других минералов усиливаются во влажном климате, при свободном поступлении растворителей, органики и приводят к образованию остаточных каолинит-гидрослюдистых кор выветривания, лишенных почти всех подвижных компонентов.
Мусковит и его мелкозернистая разновидность серицит также являются концентраторами многих элементов-примесей. Известны хромовые (до 4,8—6% Cr2O3 — фуксит), марганцевые (2,3—3% MnO), бариевые (до 10% BaO — эллахерит), магнезиальные (гюмбелит), литиевые (3—4% Li2O — трилитионит), ванадиевые (до 28% V2O3 — раскоэлит) разности, а также ферримусковит, богатый железом; теоретическое содержание K2O — 38,5%. Для калиевых триоктаэдрических слюд М. Ридер установлены главные типы замещений октаэдрических катионов: Mg—Fe2+ и Fe3+—(Li, Al); изоморфизм снижается при росте содержаний Fe2+ и благоприятен при увеличении количеств Mg и Li, Al, причем (Li, Al): Fe2+ = 1:1. Генеральные оценки средних содержаний остальных элементов-примесей в мусковите приведены в табл. 41. В отдельных типах месторождений (для мусковита) наряду с изоморфной формой типична примесь микрофаз собственных минералов некоторых элементов (Sn, Mo и др.). На широкий круг элементов-примесей проанализированы слюды Cr-V-Li метасоматитов Онежского прогиба (табл. 42). При выветривании мусковита многие элементы, и в частности Be (см. табл. 53), выносятся.
Минералы калия

Широкораспространенные слюдистые минералы из группы гидрослюд (иллит, глауконит и др.) практически не охарактеризованы на элементы-примеси. И.В. Николаевой для высококремнистых слюд типа глауконита (Si-K⇔R3+-R2+) установлен изоморфизм 3R3+—2R2+, общий для слюд в целом. В отличие от слюд группы мусковита, в этих минералах проявляется совершенный изоморфизм Fe3VI+→Al3VI+, двухвалентные катионы образуют минал (Mg0,7в2+ Fe0б3в2+)1,0, тогда как в гидротермальных слюдах они легко замещают друг друга: Mg2+→Fe2+. По преобладающему октаэдрическому катиону выделены: Fe3+ — глауконит, Al — сколит, MgFe2+ — булайит, Mg — селадонит, Fe2+ (без названия). Теоретический состав — катионы R3 + 1,7—2 ф. е., R2+ 2,5 ф. е.
Сульфиды К, например джерфишерит, по данным М.И. Новгородовой, содержат n % Cu (до 22,4%), Ni (до 20%), Fe и др.
Солевые экзогенные минералы К характеризуются монометалльным или комплексным (K-Mg или K-Mg-Ca) составом (см. табл. 28). Из элементов-примесей наиболее типичны Rb, Sr, Tl.