Минералы кальция

11.01.2017

Для Ca известно большое число минеральных видов — 643 минерала всех классов и типов, кроме самородных и им подобных соединений, а также оксихлоридов, йодидов и бромидов. Больше всего силикатов — 279, фосфатов и гидрофосфатов 83, арсенатов и гидроарсенатов 45, карбонатов 9, гидрокарбонатов 42, боратов и гидроборатов 45, оксидов 24, гидроксидов 25, сульфатов и гидросульфатов 25, ванадатов 20, фторидов и гидрофторидов 15, хлоридов и гидрохлоридов 9, молибдатов и органических соединений по 4, иодатов, теллуратов, вольфраматов по 3, сульфидов, хроматов и нитратов по 1.
В силикатах Ca наиболее часто сочетается с Na, Mg, Fe, Ti, Al, иногда с К, в фосфатах и гидрофосфатах — с Al, Na, Fe, Mn, Mg, в карбонатах и гидрокарбонатах — с U, TR, Na, Ba, Mg, в гидроксидах — с U, Mn, в гидросульфатах — с Cu.
Характер связи между главными минералообразующими компонентами— от стехиометрического до изоморфного — зависит от условий образования и химического типа минерала. Наиболее изучен изоморфизм Ca—Na и Ca—TR в гипогенных минералах (полевые шпаты, пироксены, амфиболы), а также Ca—Sr, Ca—Mn в различных минералах; изоморфизм Ca—Mg, Ca—Cd считается маловероятным из-за более выгодного образования стехиометрических соединений.
Минералы кальция

Наиболее широким распространением среди кальциевых и существенно кальциевых минералов пользуются полевые шпаты (табл. 69) — анортит An — Ca[Al2Si2O8] (20,1% CaO), битовнит (70—90% An), лабрадор (70—50% An), андезин (50—30% An). Известны редкие бариевые разновидности плагиоклазов — цельзиан Ba[Al2Si2O8] и гиалофан. Обогащенные Ca минералы известны среди клинопироксенов (диопсид, авгит и др.) и клиноамфиболов (тремолит, актинолит, роговые обманки и др.). Изучение Р. Хови с соавторами (1978 г.) Ca щелочных пироксенов показало, что содержание Mg4-Fe2++Mn изменяется прямо пропорционально содержанию Ca, а Na+К обратно пропорционально его количеству. Для Ca авгитов и субкальциевых пироксенов Ф. О. Салаевым и другими исследователями установлено, что с уменьшением количества Ca понижается содержание Al2O3, MnO и повышается TiO2 и FeO, а концентрация MgO практически не изменяется.
Среди карбонатов главными по распространенности являются кальцит CaCO3 и доломит CaMg(CO3)2. Для кальцита наиболее характерны Ba, Sr (до 4% Sr), Zn (до 4% ZnO), Mn и Co разновидности, для доломита — Pb, Zn, Mn, Ba. Fe (анкерит Ca(Mg, Fe)*[СO3]2).
Минералы кальция

Кальциты и доломиты осадочных формаций слабо изучены в отношении элементов-примесей; кроме Zn, Pb, Sr, Ba установлено наличие метана. Последний был обнаружен в кальците из черных сланцев триаса Сицилии в количестве 200 мг/кг; возможна примесь Pb. Несколько более полно изучены эндогенные кальциты. Показано, что содержание в них Fe и Mn(Mg) зависит от содержания их в растворах (уменьшается с понижением температуры), а также от кислотности-щелочности (повышается с ее увеличением). В результате изучения большого числа типов месторождений Н.А. Велиховой выделено пять групп эндогенных кальцитов: 1) содержащие 0,2—0,3% FeO+MnO — наиболее высокотемпературные (600—450° С), кальциты карбонатитов I—II стадий, скарнов и диопсидовых жил; 2) 3,2% FeO + MnO — ранние гидротермальные кальциты (400—250° С), кальциты карбонатитов III—IV стадий, миаскитов; 3) 1,6% FeO+MnO — кальциты сульфидных стадий (250—150°С); 4)0,5% FeO+MnO — поздние кальциты (150—50° С), иногда с флюоритом и цеолитами; 5) до 3,5% FeO+MnO — самые поздние (50°С), частично гипергенные кальциты. Имеются также данные по распределению элементов-примесей в кальците из карбонатитов Якутии (г/т): La 23, Ce 42, Sm 2, Eu 0,8, Tb 0,4, Yb 1,0, Lu 0,26, Th 0,6, Sr 4600, Sc 11, Co 1, Ta 11, Hf 26. Е. М. Еськовой обобщены материалы по содержанию Sr, Mn, La+Ce (табл. 70). Л.С. Бородин с соавторами привели состав редких земель в кальцитах из камафоритов (% от ΣTR): La 18—24,6; Ce 40— 50; Pr 3,3—7,4; Nd 17—24,6; Sm 1,4—4,8; Eu 0,2—1,5; Gd 1—3,6; Tb 0,3; Dy 0,1—1; Ho 0,1; Er 0,1—0,6: Yb 0,1—0,2 (ΣTR = 0,02 —0,2%).
Для экзогенных катагенетических кальцитов из осадочных пород Белоруссии А.А. Махнач (1986 г.) установил, что талассогенные условия приводят к значительному увеличению содержаний Sr (140 г/т) и Mn (980 г/т), по сравнению с атмогенными (Sr 18 г/т, Mn 270 г/т).
Минералы кальция

Ангидрит, по Л.С. Бершову, А. С. Марфунину, несет большое число изоморфных примесей — Cu2+, Y2+, Y3+, Gd3+, Sm2+, Sm3+, Mn2+, B3+, Na+ и др. Фосфат-апатит из примесей содержит повышенные количества Y, сульфаты — гипс и ангидрит — обогащены Sr (1835±490 и 1600 г/т соответственно), а также В (1—26 и 1—120 г/т).
Из обобщенных данных, полученных ИМГРЭ по элементам-примесям в апатитах (табл. 71), видно, что более высокие содержания Na, Sr, Ba, Nb, Ta, TR и F характерны для нефелин-сиенитовых пород. Для апатитов Алдана из метаморфитов (I) и апатитового оруденения селигдарского и ханинского типов (II) В.Н. Гулий с соавторами (1986 г.) установили наличие (%): Cl I 0,17 и II 0,34, Sr 0,11 и 0,38, F 2,67 и 2,36, S 0.91 и 0,28, Ce2O 0,75 и 0,27, La2O3 0,33 и 0,11.
Данные о составе флюорита из различных месторождений нашей страны имеются для наиболее типичных элементов-примесей этого минерала — Sr, U, Th, К, Pb, Rb (работы А.Р. Файзиева с соавторами). Для других распространенных минералов Ca надежные данные по составу элементов-примесей отсутствуют, только гранаты, благодаря работам В.И. Кузьмина, В.В. Ляховича, М.Д. Крыловой и др. изучены довольно полно.
Кальций относительно легко выщелачивается природными водами из породообразующих минералов: плагиоклаз ≤ кальциевый авгит ≤ кальциевый амфибол. В ряду плагиоклазов кальциевые разности выветриваются скорее, чем натриевые.
По увеличению физико-механической устойчивости минералы Ca образуют следующий ряд: гипс ≥ кальцит ≥ флюорит ≥ шеелит ≥ апатит ≥ плагиоклазы ≥ гранаты; по гидромеханической устойчивости: карбонаты ≥ полевые шпаты ≥ апатиты ≥ амфиболы ≥ пироксены. Ряд увеличения растворимости минералов Ca такой: кальцит ≥ доломит ≥ ангидрит ≥ гипс ≥ амфиболы ≥ пироксены. Кроме того, полевые шпаты обладают наименьшей гидроаэродинамической устойчивостью.
Растворимость соединений Ca снижается в ряду: Ca(NО3)2 ≥ Ca (ClO4)2 ≥ Ca (ОН)2 ≥ CaSO4 ≥ CaCO3. Абсолютная растворимость гипса, кальцита и флюорита (t = 20° С) составляет 2,4; 1,5*10в-2 и 0,016 г/л соответственно.
Некоторые минералы Ca встречаются в живых организмах. Среди них наиболее часто отмечаются кальцит, арагонит (жгутиковые водоросли, фораминиферы, черви, мшанки) и их гидроразновидности (синофеи, мохообразные сосудистые растения, мшанки, членистоногие, иглокожие, моллюски, хордовые), различные Са-фосфаты — франколит, даллиг, брушит, а также флюорит, уэделлит и гипс.