Смитсонит

Синоним: цинковый шпат

Группа смитсонита

Происхождение  названия

Назван в честь Джемса Смитсона  (1754—1829).

Английское название минерала - Smithsonite.

Содержание

• Химический состав
• Кристаллографическая характеристика
• Форма нахождения в природе
• Физические свойства
• Диагностические признаки
• Происхождение
• Месторождения
• Практическое применение
• Физические методы исследования
• Кристаллооптические свойства в тонких препаратах (шлифах)

Формула смитсонита

ZnCO3

Химический состав

Окись цинка (ZnO) 64,8% (Zn 52%), двуокись углерода (СO2) 35,2%, в виде примесей нередко присутствуют железо, марганец, реже кальций, магний, иногда кобальт, изредка кадмий.

Кристаллографическая характеристика

Сингония. Тригональная.

Класс симметрии. Дитригонально-скаленоэдрический — 3 т в. с. L363L23PC. Пр. гр. R3c (D63d). a0 = 4,65; с0 = 14,95.

Кристаллическая структура. Аналогична структуре кальцита (известкового шпата).

Главные формы:  ромбоэдров {101–1} и {401–1}, скаленоэдра {213–1}, реже пинакоида{0001}, ромбоэдров {011–2}, {022–1} и призмы {112–0). Грани часто изогнуты и шероховаты.

Форма нахождения в природе

Облик кристаллов. Редко встречающиеся кристаллы имеют как ромбоэдрический, так и скаленоэдрический облик.

Агрегаты. Обычно смитсонит наблюдается в землистых, зернистых или плотных скрытокристаллических агрегатах, часто в сферолитовых формах или в виде полосчатых корок, а также скорлуповатых, ячеистых и пористых масс. Натечные формы — «сосульки»,  образует белый налет окиси цинка (ZnO).

Физические свойства

Оптические

• Цвет смитсонита белый с зеленоватым, буроватым или сероватым оттенком. Интенсивно окрашенные в зеленый цвет разности содержат в виде примеси малахит. Бурые разности окрашены гидроокислами железа.
• Черта. Белая.
• Блеск стеклянный сильный.
• Отлив перламутровый.
• Прозрачность. Просвечивающий, непрозрачный.

Nm = 1,849 и Np = 1,621.

В катодных лучах светится слабым розоватым цветом.

Механические

• Твердость. 5 (наиболее высокое значение из всех минералов группы кальцита), хрупкий.
• Плотность 4,1–4,5.
• Спайность не вполне совершенная - ясная по ромбоэдру (1011) заметна лишь в явнокристаллических агрегатах.
• Излом. Раковистый, неровный.

Химические свойства

Поведение в кислотах. В кислотах смитсонит растворяется сравнительно легко, иногда с шипением (особенно землистые разности).

Прокаленный, после смачивания раствором Co[NO3]2 и вторичного прокаливания в окислительном пламени, зеленеет.

Диагностические признаки

Сходные минералы. Кальцит, фосфорит, доломит, каламин.

В корках и скрытокристаллических массах не всегда бывает легко отличить от ряда минералов, встречающихся в парагенезисе с ним опала, силикатов цинка (гемиморфита, виллемита) и др. Благодаря своей светлой окраске он не сразу бросается в глаза среди известняков. Приходится всегда прибегать к изучению его поведения перед паяльной трубкой и к химическим реакциям. Из второстепенных свойств для смитсонита характерны повышенные удельный вес и твердость (5).

Сопутствующие минералы. Кальцит, доломит, опал, каламин (кремниево-цинковая руда), сфалерит, малахит, азурит, церусеит, лимонит и другие минералы.

Происхождение и нахождение

Смитсонит является типичным минералом нижних горизонтов зоны окисления свинцовоцинковых сульфидных месторождений, залегающих в известняках. Иногда образует значительные залежи, преимущественно в лежачем боку рудных тел. Если в самих первичных рудах содержится много кальцита, то смитсонит встречается и в верхних частях зон окисления в ассоциации с силикатами цинка, галенитом и иногда остатками сфалерита. Образование его происходит метасоматическим путем по реакции обменного разложения легкорастворимого сульфата цинка с кальцитом:

ZnSO4 + CaCO3 + 2H2O = ZnCO3 + CaSO4 . 2H2O.

Эта реакция, по всей вероятности, совершается после того, как избыток свободной серной кислоты в растворах нейтрализуется при реакции с тем же кальцитом. Если при этом в растворах участвует сульфат закиси железа, что возможно лишь в нижних горизонтах зоны окисления, то смитсонит в виде изоморфной примесисодержит Fe[CO3], иногда в значительных количествах (монгеймит). Железистый смитсонит, попадая в окислительную обстановку, разлагается с выделением гидроокислов железа, при чем цинк в виде смитсонита, уже не содержащего железа, может переоткладываться в других местах. Смитсонитовые массы, густо пигментированные гидроокислами железа, по внешнему виду мало чем отличаются от обычных лимонитовых пористых или кавернозных масс и потому часто легко пропускаются. Присутствие в них смитсонита можно установить с помощью паяльной трубки или в шлифах под микроскопом.
 

Месторождения

Значительные месторождения смитсонита известны в северной Мексике, в Греции (Лавриум), в Юго-Западной Африке (Цумеб, Намибия);  и в других местах

Из месторождений России, где смитсонит встречался в значительных массах, следует указать свинцовоцинковые месторождения Восточного Забайкалья: Акатуй, Кадаинское (Нерчинский район) и др.

Заслуживает упоминания Турланское (Ачисайское) месторождение смитсонита в хребте Кара-Тау (Южный Казахстан), довольно долго считавшееся чисто свинцовым месторождением, пока за пределами основного рудного тела не были открыты большие залежи богатых окисленных руд цинка.

Укажем и на крупнейшее месторождение Ледвилл в Колорадо, шт. Миссури (США) разрабатывавшееся в зоне окисления как чисто свинцовое; только спустя 30 лет здесь же были обнаружены богатые смитсонитовые руды (настолько малоприметны они среди известняков и других пород).

Аттика (Греция); Блейберг, Каринтия (Австрия) ; Раибл (Италия, Восточные Альпы); Силезия (Польша); Альтенберг (Германия) и другие.

Практическое применение

Смитсонитовые руды, если встречаются в больших массах, могут являться ценным источником цинка. Содержание этого металла в них нередко бывает в 2–3 раза выше, чем в первичных сульфидных рудах. Таким образом, в нижних частях зон окисления месторождений свинцовоцинковых сульфидных руд, залегающих в известняках или доломитах, происходит не только отделение цинка от свинца, но и явное обогащение цинком экзогенных продуктов, отлагающихся метасоматическим путем в боковых породах.

Физические методы исследования

Дифференциальный термический анализ

Главные линии на рентгенограммах:  2,748(10) - 1,707(10) - 1,495(7) - 1,413(8) - 1,345(7) - 1,186(8) (смитсонит); 3,64(6) — 2,76(10) - 2,12(3) - 1,71(10) - 1,50(4) — 1,415(4) (сферокобальтит).

Старинные методы. Под паяльной трубкой не плавится, как и все карбонаты растрескивается, на угле дает белый налет ZnO. Железосодержащие разности буреют.

Кристаллооптические свойства в тонких препаратах (шлифах)

Одноосный отрицательный, как и другие тригональные карбонаты. no = 1,848, ne = 1,621.