Гемиморфит 

Синонимы:

Распространенные, широко применяемые названия: каламин — calamine (Валериус, 1753) от латинского calaminaris, calamus — тростник, солома, с которыми сходны по форме кристаллы и длинные сталактитовые образования минерала (не каламин Смитсона, 1803, отвечающий гидроцинкиту); галмей—Galmei (Агрикола, 1546 — до 17 в. обозначение гемиморфита и смитсонита). Устаревшие и излишние синонимы: кремнекислый цинк—silicate of zinc (Смитсон, 1803), цинковая руда стеклянная — Zinkglaserz (Карстен, 1808), цинковое стекло — Zinkglas (Хаусман, 1813), цинковый шпат—Zinkspath (Леонхард, 1821), цинково-кремневая руда —Kieselzinkerz, Zinkkieselerz (Брайтхаупт, 1823, 1832), кремнистый галмей— Kieselgalmei (Кобель, 1838), кремнистый цинк (Брайтхаупт, 1847), смитсонит — smithsonite (Брук и Милер, 1852; не смитсонит Ведана), вагит—Wagit (Родошковский, 1862).

Мореснетит — moresnetite (Риссе, 1865) — предположительно смесь гемиморфита и глинистого минерала (Кенгот, 1865); вануксемит — vanuxemite (Шепард, 1876) — предположительно смесь гемиморфита с монтмориллонитом (Дана, 1892).

Группа

Происхождение названия

Назван по гемиморфному развитию кристаллов (Кенгот, 1853).

Английское название минерала Гемиморфит - Hemimorphite.

Содержание

• Химический состав
• Разновидности
• Кристаллографическая характеристика
• Форма нахождения в природе
• Физические свойства
• Химические свойства. Прочие свойства
• Диагностические признаки. Спутники.
• Происхождение минерала
• Месторождения
• Практическое применение
• Физические методы исследования
• Кристаллооптические свойства в тонких препаратах (шлифах)
• Купить

 

Формула

Zn₄[Si₂O₇](OH)₂ •  H₂O

Химический состав

Химический теоретический состав: ZnO — 67,59, SiO₂ — 24,94,    Н₂O — 7,47. Количество элементов-примесей ничтожно. Спектроскопически в гемиморфите установлены Са, Mg и Fe — в качестве обычных элементов-примесей, а кроме того, Ti, Al, Cd; редки Ag, Zr и Be. В гемиморфите из некоторых месторождений спектроскопически определены Pb, Mo, As, Cu, Sb, Sn, Mn, Ge и полярографическйм методом— In, Ga. Форма вхождения отдельных элементов-примесей не выяснена; Са, Mg и Fe предположительно входят в решетку минерала. Для синтезированных образцов гемиморфита установлена возможность изоморфного замещения части кремния бериллием при одновременном замещении части кислорода гидроксилом.

 

Разновидности

 

Кристаллографическая характеристика

Сингония. Ромбическая. С²⁰_2v—Imm2.

Класс симметрии. Ромбо-пирамидальный. С_2v— mm2 (L₂2P); a:b:c=0,7835:l:0,4778 (Шрауф, 1859).

 

Кристаллическая структура

 

Главные формы:

Структура гемиморфита впервые была определена Ито и Уестом.  Структура характеризуется наличием сдвоенных SiO₄- тетраэдров — групп Si₂O₇, имеющих по одной общей вершине, основания тетраэдров ориентированы одинаково; атомы Zn расположены в тетраэдрах, в трех вершинах которых находятся атомы О, в четвертой — группы ОН; эти тетраэдры через общие ОН сдвоены в группы Zn₂O₆OH; их основания тетраэрдов ориентированы одинаково; атомы Zn расположены в тетраэдрах, в трех вершинах которых расположены атомы O, а в четвертой - группы OH; эти тетраэдры через общие OH сдвоены в Zn₂O₆OH; эти тетраэдры также ориентированы одинаково, что обуславливает ярко проявленный гемиморфизм кристаллов по оси c. К Группы Si₂O₇ связаны группами Zn₂O₆OH; половина содержащейся в минерале воды расположена в каналах, параллельных оси с. Золтаи, а также Макдональд и Круикшенк рассматривают структуру гемиморфита как трехмерный каркас из Si- и Zn-тетраэдров.

 

Форма нахождения в природе

 

Облик кристаллов. Типичен гемиморфный облик кристаллов.  Кристаллы тонкопластинчатые или таблитчатые по (010), часто удлинены по оси с (до призматических), значительно реже почти изометрические. Отмечались некоторые различия в габитусе кристаллов разных генераций.

Двойники по с (001) редки. Наблюдаются скипетровидные, взаимнопараллельные ( || оси с) срастания, кристаллов и веерообразные группы.

Агрегаты. Обычны снопообразные, тонкошестоватые, параллельно-волокнистые и радиально-лучистые агрегаты кристаллов, их друзы, розетки, веерообразные сростки, зернистые массы. Реже почковидные, сосцевидные, сталактитовые, гроздевидные и другие натечные, агрегаты, иногда с концентрически-скорлуповатым строением, также сферолитовые образования. Длина кристаллов до 6 см.

Физические свойства

Оптические

Цвет бесцветный, светло-голубой, зеленый (разной интенсивности), серый, желтоватый, бурый, коричневый, черный, синий, белый (иногда со слабым голубоватым или зеленоватым оттенком), кремовый, розовато-кремовый.

Черта белая, светло-серая.

Блеск сильный стеклянный.

Отлив

Прозрачность. Прозрачен, иногда полупрозрачен.

Показатели преломления

 Ng = , Nm = и Np =

Механические

Твердость 4,5-5.

Плотность 3,35—3,5.

Спайность по (110) совершенная, по (101) несовершенная, по (001) неясная.

Излом неровный до раковистого и полураковистого. Хрупок.

Химические свойства

После предварительного прокаливания легко разлагается кислотами с выделением студенистого кремнезема. Растворяется в концентрирванной КОН; с аммиаком образует осадок, растворяющийся в избытке реактива. Разлагается NaOH с образованием на зернах защитной поверхностной пленки кремнезема; повышение концентрации раствора NaOH способствует растворению этой пленки и ускорению процесса разложения гемиморфита.

В полированных шлифах травится НСl, HNO₃ (2%), HF, КОН, Н₃O₂ 30 %); структура выявляется от действия концентрированной НСl, конц. HNO₃, H₂SO₄ (6%), HBr, FeCl₃, царской водки и ее паров.

Прочие свойства

Пироэлектрические свойства выражены отчетливо (по оси с). Электричество возникает также при трении минерала и при его кратковременном сжатии.

Флуоресцирует в ультрафиолетовых лучах (2800—3600 А), цвет люминесценции белый, желтый, фиолетовый, слабо-зеленый, голубоватый, кремовый, голубоватый (связан с примесью Mn). Наблюдается явление триболюминесценции.
Инфракрасный спектр поглощения гемиморфита из Гренби (Миссури, США) в области от 900 до 400 см^-1 показывает пять сильных полос (862, 602, 562, 537, 446 см^-1) и одну полосу средней интенсивности (676 см^-1). Гемиморфит из месторождения Ледвилл (шт. Колорадо, США) дает широкую полосу поглощения воды с максимумом 3450 см^-1 .

Флотационная активность низкая. Сульфидизированный гемиморфит флотируется бутиловым ксантогенатом в широком интервале значений.

Поведение при нагревании. При нагревании до 450° происходит постепенное выделение молекулярной воды, которое не сопровождается изменением структуры минерала. На дифференциальных кривых нагревания потере этой воды большей частью отвечает слабо выраженный растянутый эндотермический прогиб, реже он более четкий с максимумом при 450°. Всегда хорошо выражен второй эндотермический прогиб с максимумом (по разным авторам): при 650°, 670°, 680°, 710°; он обусловлен выделением гидроксильной воды, которое начинается при 500°. С выделением гидроксильной воды связано изменение структуры гемиморфита и частичное превращение его в β-Zn₂SiO₄. Нагревание в интервале 700—925° приводит к превращению β-Zn₂SiO₄ в α -Zn₂SiO₄ (виллемит), которое выражается резким экзотермическим подъемом на кривых нагревания. При термической дегидратации гемиморфита получены псевдоморфозы β-Zn₂SiO₄, очень пористые, но с низкой проницаемостью для жидкостей.

Получение минерала

Образуется из нагретых до кипения растворов ацетата цинка (1 г Zn в 1 л) и силиката натрия при pH 6,4, из смеси ZnO, SiO₂ и Н₂O. Из растворов хлорида цинка и силиката натрия с добавкой едкого натра (до pH 12) и нитрата бериллия при комнатной температуре осуществлен синтез гемиморфита с замещением части кремния бериллием.

Диагностические признаки

Сходные минералы. Смитсомнит.

Сопутствующие минералы. Аллофан, англезит, брошантит, линарит, ярозит, хризоколла, смитсонит, эвлитин и арсенаты.

От смитсонита в плотных и натечных агрегатах отличается выделением при растворении в НСl студенистого SiO₂ и отрицательной реакцией на СO₂.

Происхождение и нахождение

Распространенный минерал зоны окисления цинковых и свинцово-цинковых месторождений. Обычен во многих месторождениях, приуроченных к карбонатным породам. Образуется в поздние стадии формирования зоны окисления.

Образование части гемиморфита связано с замещением других минералов. Известны псевдоморфозы его по сфалериту, кальциту, флюориту, галениту, ванадиниту. Имеются указания о нахождении гемиморфита с виллемитом, соконитом и цинкитом в метаморфизованных месторождениях, лишенных серы.

Изменение минерала

Замещается смитсонитом, кварцем, иногда виллемитом; эти минералы образуют псевдоморфозы по гемиморфиту.

 

Месторождения

Гемиморфит известен в ряде свинцово-цинковых месторождений Казахстана. На месторождении Гулынад он обнаружен в полостях выщелачивания, в трещинах и в кавернах опализированных известняков вместе с адамином, лимонитом, псиломеланом, вульфенитом и др.: в Акджале — в известняках вместе со смитсонитом, церусситом и цинковыми глинками; в Акчагыле — в скарнированных известняках с линаритом, азуритом, атакамитом и другими вторичными минералами Cu, Pb и Zn. В Кызыл-Эспе гемиморфит нередок в рудных залежах, приуроченных к известнякам и к скарнам; гемиморфит ранней генерации заместил малахит, церуссит, смитсонит, образовался позже ярозита, бедантита и гидроокислов марганца; кристаллы позднего гемиморфита в этом месторождении обнаружены на выделениях миметезита, ванадинита, вульфенита, деклуазита, гипергенного кварца, опала, халцедона, гипергенного кальцита, гидроокислов Mn, малахита. В месторождении Карагайлы установлен среди выделений нонтронита, наряду с вульфенитом, пироморфитом и другими минералами относится к поздней стадии гипер генного минералообразования. В месторождении Коксу гемиморфит — один из наиболее распространенных гипергенных минералов, а местами — главный минерал окисленных руд.

В Средней Азии гемиморфит известен в некоторых месторождениях Карамазарских гор; ассоциируется с аллофаном, англезитом, брошантитом, линаритом, ярозитом, хризоколлой, смитсонитом. В свинцово-цинковом месторождении Кургашинкан (Узбекистана) наблюдается вместе с платтнеритом. В оловянно-свинцово-цинковом рудопроявлении на Северном склоне Тянь-Шаня сопровождается кальцитом, вторичным касситеритом, биндгеймитом, плюмбоярозитом, миметезитом, ванадинитом, пиролюзитом, гаусманнитом, гетитом, малахитом и др.  В месторождении Иокуньж (Таджикистан) образовался по метаколлоидному сфалериту, слагает сферолитовые, частью ячеистые агрегаты, содержит включения гринокита. На Кавказе в месторождениях Садон и Холет гемиморфит образовался позже гидроцинкита. В небольших количествах обнаружен в зонах сажистых и охристых руд алтайских месторождений: Березовского, Зыряновского, Камышевского, Петровского, Таловского и др. В Анайском рудопроявлении в Восточной Сибири гемиморфит наблюдается в виде решетчатых образований по клейофану; промежутки между выделениями гемиморфита заполнены смитсонитом.

Встречен в свинцово-цинковых месторождениях Восточного Забайкалья — Тайнинском, Акатуевском, Воздвиженском, Кличкинском, Трехсвятительском, Нерчинском и др.; в Тайнинском месторождении наблюдается гемиморфит черного цвета с вростками доломита, обогащенного углистым веществом; в Акатуевском и Воздвиженском месторождениях выделения гемиморфита заключены в плотном лимонитизированном монгеймите. Известен также в месторождениях других регионов России.

В США наиболее распространен в Моренси (шт. Аризона); представлен выделениями на доломите, сфалерите, галените и гроздевидной хризоколле, сопровождается виллемитом, диоптазом и др.  В Тинтике (шт. Юта) обычны друзы гемиморфита среди выделений смитсонита и в известняке; наблюдаются также прожилки и пропластки гемиморфита, перемежающегося со смитсонитом, в известняке. В Маунт Принстон Гарфилд (шт. Колорадо, США) гемиморфит ассоциируется с золотом, серебром, кераргиритом, англезитом и вторичными медными минералами. В Ледвилле (шт. Колорадо) он наблюдается вместе с кераргиритом, образовался позже смитсонита. В Лед Хил Барстоу и других месторождениях Южной Калифорнии сопровождается аурихальцитом, азуритом и более поздними кальцитом и флюоритом. Во Франклине и Стерлинг Хиле (шт. Нью- Джерси) гемиморфит встречается в ассоциации с виллемитом, иногда — с трооститом. В Канаде гемиморфит встречен в Салмо (Британская Колумбия) вместе со сфалеритом и фосфатами цинка. В месторождении Брокен Хил в Замбии гемиморфит ассоциируется с более ранним деклуазитом и с более поздним тарбуттитом. В некоторых месторождениях Юго- Западной Африки гемиморфит сопровождается виллемитом, ковеллином, гипергенным галенитом, кварцем, пиролюзитом и др. В Иране в Кали-Кафи встречается вместе с платтнеритом, в Абдул-Абаде — с кварцем, в районе Гумушкана — с линаритом, азуритом и другими гипергенными минералами. В Италии, в Небида, компактные массы, корочки и бесцветные прозрачные кристаллы гемиморфита образуют кокарды в пустотах, в Фасса у Монцони (Тироль) в известняке гемиморфит наблюдается вместе с аллофаном (по Хинце, 1897). В свинцово-цинковых месторождениях Южной Португалии цинковые руды с гемиморфитом выполняют зоны брекчий в известняках или пустоты растворения в них. В Райбле (Каринтия, Австрия) гемиморфит со сфалеритом и галенитом образует выделения на агрегатах сидерита и барита, предположительно является гидротермальным. В Румынии в Беица Бихорулуй (б. Рецбанья) гемиморфит ассоциируется с более ранними хризоколлой и азуритом. В Болгарии в Говерданике встречен в ассоциации с самородной серой, ковеллином, хризоколлой, англезитом, аурихальцитом, линаритом и дру¬гими гипергенными минералами; в Крушов Четал (Центральные Родопы) наблюдались кристаллы гемиморфита ранней генерации, образующие включения в кристаллах гемиморфита поздней генерации. У Джеворке  гемиморфит частью отлагался на кристаллах вульфенита.В Рудных горах Саксонии (Германия) гемиморфит встречен в ассоциации с эвлитином и арсенатами. Известен также в месторождениях многих других стран.

 

Практическое применение

Вместе со смитсонитом входит в состав цинковых руд.

 

Физические методы исследования

Дифференциальный термический анализ

 

Главные линии на рентгенограммах: 

 

Старинные методы. Под паяльной трубкой почти не плавится. С содой на угле дает белый налет ZnO, который после обработки раствором CO(NO₃)₂. В окислительном пламени приобретает зеленую окраску. В закрытой трубке растрескивается, становится белым.

Кристаллооптические свойства в тонких препаратах (шлифах)

В проходящем свете бесцветен, реже бледно-голубоватый или зеленоватый, серый, бурый. Двуосный (+). Удлинение (+), погасание прямое. Плоскость оптических осей (100); Ng=c, Np—b, Nm=a; n_g= 1,634—1,638, n_m=1,616— 1,618, n =1,611—1,615; n_g—n_p=0,021—0,022; 2V=45—47°; r>v. В красном свете 2V=47°30', в желтом — 46°09', в зеленом — 44°42'; ng—n_p в красном свете 0,0217, в зеленом 0,0221 (Ланг, 1859, по Хинце).

В полированных шлифах в отраженном свете — белый, серый, несколько светлее кальцита и кварца. Отражательная способность около 5%. Двуотражение в воздухе слабое, в иммерсии ясное. Анизотропен. Эффект анизотропии маскируется внутренними рефлексами. Внутренние рефлексы белые, заметны в воздухе. В шлифах вдоль поверхностей роста гемиморфита наблюдались мелкие включения гринокита. В пластинчатых кристаллах гемиморфита из Кургашинкана (Узбекистан) имеются тонкие игольчатые микровключения платтнерита, частью образующие сетчатые двойниковые срастания. Наблюдались выделения гемиморфита с зональным строением.