Гипс минерал

«Гипс» — имеет старое греческое происхождение и применялось для обозначения обожженного гипса или алебастра

Гипс является широко распространенным породообразующим минером осадочных пород.

Содержание

• Химический состав
• Разновидности
• Кристаллографическая характеристика
• Форма нахождения в природе
• Физические свойства
• Химические свойства
• Диагностические признаки
• Происхождение минерала
• Месторождения
• Практическое применение
• Физические методы исследования
• Купить

Формула гипса

Ca[SO₄] * 2H₂O

 

Химический состав

 CaO — 32,57 %, SO3 — 46,50 %, Н2О — 20,93 %. Обычно чист. В виде механических примесей устанавливаются: глинистое вещество, органические вещества (пахучий гипс), включения песчинок, иногда сульфидов и др.

Разновидности
1. Селенит - волокнистый гипс с шелковистым блеском. Применяется для обозначения полупрозрачного гипса, проявляющего своеобразные луноподобные светлые рефлексы.

 

Кристаллографическая характеристика

Сингония моноклинная

Класс призматический в. с. L2PC. Пр. гр. А2/п (C 6 2h). а0 = 10,47; b0 = 15,12; с0 = 6,28; β = 98°58′. Z = 4.
 

Кристаллическая структура

Согласно данным рентгенометрии, отчетливо выступает слоистая структура этого минерала. Два листа анионных групп [SO4]2–, тесно связанные с ионами Са2+, слагают двойные слои, ориентированные вдоль плоскости (010). Молекулы Н2О занимают места между указанными двойными слоями. Этим легко объясняется весьма совершенная спайность, столь характерная для гипса. Каждый ион кальция окружен шестью кислородными ионами, принадлежащими к группам SO4, и двумя молекулами воды. Каждая молекула воды связывает ион Са с одним ионом кислорода в том же двойном слое и с другим ионом кислорода в соседнем слое.

Главные формы: Облик кристаллов. Кристаллы, благодаря преимущественному развитию граней {010}, имеют таблитчатый, редко столбчатый или призматический облик. Из призм наиболее часто встречаются {110} и {111}, иногда {120} и др. Грани {110} и {010} часто обладают вертикальной штриховкой.

Форма нахождения гипса в природе

 

Облик кристаллов. Образует толсто- и тонкотаблитчатые кристаллы

Часты двойники характерные по виду - так называемые "ласточкины хвосты".

Двойники срастания часты и бывают трех типов:

1. галльские контактные двойники по (100),
2. парижские контактные двойники по (101)
3. реже встречаются крестообразные двойники прорастания по (209). Отличить их друг от друга не всегда легко.

Два первые типа напоминают ласточкин хвост.
Галльские двойники характеризуются тем, что ребра призмы m{110} располагаются параллельно двойниковой плоскости, а ребра призмы l{111} образуют входящий угол, в то время как в парижских двойниках ребра призмы l{111} параллельны двойниковому шву.

 

Физические свойства гипса

Агрегаты. Встречается в виде плотных (алебастр), зернистых, землистых, листоватых и волокнистых агрегатов  (атласный шпат), искривленные кристаллы, конкреции и пылевидные массы.

В пустотах встречается в виде друз кристаллов.

В трещинах иногда наблюдаются асбестовидные параллельно-волокнистые массы гипса с шелковистым отливом и расположением волокон перпендикулярно к стенкам трещин. На Урале такой гипс называют селенитом. В тех случаях, когда гипс кристаллизуется в рыхлых песчаных массах, он в своей среде содержит множество захваченных песчинок, отчетливо заметных на плоскостях спайности крупных кристаллических индивидов (так называемый репетекский гипс).

Оптические

 

• Цвет гипса белый. Отдельные кристаллы часто водяно-прозрачны и бесцветны. Бывает окрашен также в серый, медово-желтый, красный, бурый и черный цвета (в зависимости от цвета захваченных при кристаллизации примесей).
• Черта белая. 
• Блеск стеклянный.
• Отлив на плоскостях спайности перламутровый; матовый, у волокнистых разностей - шелковистый.
• Прозрачный или просвечивает.
• Показатели преломления Ng = 1,530, Nm = 1,528 и Np = 1,520.Nm = b; (+ )2V = 58°, с : Ng = 52°. Сильная дисперсия г > и {001}.

Механические

• Твердость 2 (царапается ногтем). Весьма хрупок.
• Плотность 2,32.
• Спайность по {010} весьма совершенная, по {100},  соответствующая слоям из молекул Н2O;и {011} ясная; спайные выколки имеют ромбическую форму с углами 66 и 114°.
• Излом ступенчатый, зернистый, занозистый.
•  Плоскости скольжения {010}

Химические свойства

 Обладает заметной растворимостью в воде. Замечательной особенностью гипса является то обстоятельство, что растворимость его при повышении температуры достигает максимума при 37–38 °С, а затем довольно быстро падает. Наибольшее снижение растворимости устанавливается при температурах свыше 107 °С вследствие образования «полугидрата»— Ca[SO4] . 1/2 H2O.

В воде, подкисленной H2SO4, растворяется гораздо лучше, чем в чистой. Однако при концентрации H2SO4 свыше 75 г/л растворимость резко падает. В HCl растворим очень мало.

Диагностические признаки

Сходные минералы

Хорошо диагностируется по малой твердости (царапается ногтем) и весьма совершенной спайности. По спайности можно отщеплять тонкие листочки. Листочки гибкие. Похож на ангидрит, но более мягкий и в отличие от него царапается ногтем.

Для кристаллического гипса характерны весьма совершенная спайность по {010} и низкая твердость (царапается ногтем). Плотные мраморовидные агрегаты и волокнистые массы узнаются также по низкой твердости и отсутствию выделения пузырьков CO2 при смачивании HCl.

Сопутствующие минералы. Галит, ангидрит, сера, кальцит.

 

Происхождение и нахождение

Гипс в природных условиях образуется различными путями.

• В значительных массах он отлагается осадочным путем в озерных  морских соленосных отмирающих бассейнах. При этом гипс наряду с NaCl может выделяться лишь в начальных стадиях испарения, когда концентрация других растворенных солей еще невысока. При достижении некоторого определенного значения концентрации солей, в частности NaCl и особенно MgCl2, вместо гипса будут кристаллизоваться ангидрит  затем уже другие, более растворимые соли. Следовательно, гипс в этих бассейнах должен принадлежать к числу более ранних химических осадков. И действительно, во многих соляных месторождениях пласты гипса (а также ангидрита), переслаиваясь с пластами каменной соли, располагаются в нижних частях залежей и в ряде случаев подстилаются лишь химически осажденными известняками.
• Весьма значительные массы гипса возникают в результате гидратации ангидрита в осадочных отложениях под влиянием действия поверхностных вод в условиях пониженного внешнего давления (в среднем до глубины 100–150 м) по реакции: CaSO4 + 2H2O = CaSO4 . 2H2O

При этом происходят сильное увеличение объема (до 30 %) и в связи с этим, многочисленные и сложные местные нарушения в условиях залегания гипсоносных толщ. Таким путем возникло большинство крупных месторождений гипса на земном шаре. В пустотах среди сплошных гипсовых масс иногда встречаются гнезда крупнокристаллических, нередко прозрачных кристаллов («шпатоватый гипс»).

• В полупустынных и пустынных местностях гипс очень часто встречается в виде прожилков и желваков в коре выветривания самых различных по составу горных пород. Нередко образуется также на известняках под действием на них вод, обогащенных серной кислотой или растворенными сульфатами. Встречается, наконец, в зонах окисления сульфидных месторождений, но не в столь больших количествах, как этого можно было бы ожидать. Дело в том, что в подавляющем большинстве случаев в сульфидных рудах в том или ином количестве присутствуют пирит или пирротин, окисление которых (особенно первого) существенно увеличивает содержание серной кислоты в поверхностных водах. Подкисленные же серной кислотой воды значительно увеличивают растворимость гипса. Поэтому в ряде месторождений гипс более обычен в верхних частях зон первичных руд, где он в трещинах встречается вместе с другими сульфатами.
• Сравнительно редко гипс наблюдается как типичный гидротермальный минерал в сульфидных месторождениях, образовавшихся в условиях низких давлений и температур. В этих месторождениях он иногда наблюдается в виде крупных кристаллов в пустотах и содержит включения халькопирита, пирита, сфалерита и других минералов. Многократно устанавливались псевдоморфозы по гипсу кальцита, арагонита, малахита, кварца и других минералов, так же как и псевдоморфозы гипса по другим минералам.

Редким примером эндогенного (гидротермального) гипса могут служить прозрачные монокристальные массы, наросшие поверх щеток кристаллов цеолитов в полостях габброидов Талнахского месторождения (Норильская группа, Красноярский край).

 

Типичный морской химический осадок. По происхождению и нахождению в природе тесно связан с ангидритом. Может образовываться при дегидратации ангидрита. Образуется также в зоне выветривания сульфидов и самородной серы (так называемые гипсовые шляпы). Как и ангидрит, гипс иногда может быть гидротермального происхождения, встречаясь в продуктах фумарольной деятельности.

Месторождения

Осадочные месторождения гипса распространены по всему земному шару и приурочены к отложениям различного возраста. На перечислении их останавливаться не будем. Укажем лишь, что на территории России мощные гипсоносные толщи пермского возраста распространены по Западному Приуралью, в Башкирии и Татарии, Архангельской, Вологодской, Нижегородской и других областях. Многочисленные месторождения позднеюрского возраста устанавливаются на Северном Кавказе, в Дагестане, Туркмении, Таджикистане, Узбекистане и др.

Хорошо известны его месторождения в районе Джирдженти, Сицилия; в Парижском бассейне, Франция; в Северной Германии; в районе Кракова, Польша; в Зальцбурге, Австрия; в Чихуахуа, Мексика; в штатах Нью-Йорк и Мичиган, США; в провинциях Онтарио и Нью-Брансуик (Хилсборо), Канада, и других местах.

Практическое применение

Практическое значение гипса велико, особенно в строительном деле.

1. Модельный или лепной (полуобожженный) гипс применяется для получения отливок, гипсовых слепков, лепных украшений карнизов, штукатурки потолков и стен, в хирургии, бумажном производстве при выделке плотных белых сортов бумаги и пр. В строительном деле он употребляется как цемент при кирпичной и каменной кладке, для набивных полов, изготовления кирпичей, плит для подоконников, лестниц и т. п.
2. Сырой (природный) гипс находит применение главным образом  цементной промышленности в качестве добавки к портландцементу,  каменный материал для ваяния статуй, различных поделок (особенно уральский селенит), в производстве красок, эмали, глазури, при металлургической переработке окисленных никелевых руд и др.

Используется в производстве вяжущих строительных минералов (строительный гипс, алебастр - полуобоженный гипс, цемент), в медицине, бумажной промышленности, в качестве удобрения. Селенит применяется как недорогой поделочный камень.

Физические методы исследования

Дифференциальный термический анализ. Теряя воду переходит в ангидрит (дегидратация).

Дегидратация гипса происходит постепенно; сначала он превращается в полугидрат Ca [SO4] *0,5Н2О, затем в растворимый ангидрит y-Ca[S04], далее в нерастворимый ангидрит (i-Ca [S0₄] и, наконец, при температуре выше 1500° в вероятную модификацию <x-Ca[S04]. Метастабильный y-Ca[S04] получается при температуре 100° в виде гексагонально-трапецеэдрической модификации (С622), n0 = 1,501, nе = 1,546, уд. в. 2,58. При 150° он превращается в (i-CalSOJ (обычный ангидрит).

При нагревании в условиях атмосферного внешнего давления, как показывают термограммы, гипс начинает терять воду при 80–90 °С, и при температурах 120–140 °С полностью переходит в полугидрат, так называемый модельный, или штукатурный, гипс (алебастр). Этот полугидрат, замешанный с водой в полужидкое тесто, вскоре твердеет, расширяясь и выделяя тепло.

Главные линии на рентгенограммах: 4,29(10) — 3,06(6) — 2,87 (7) — 2,68(6) - 2,07(6) - 1,79(5).

Старинные методы. Под паяльной трубкой теряет воду, расщепляется и сплавляется в белую эмаль. На угле в восстановительном пламени дает CaS.