Касситерит

Синоним: оловянный камень.

Касситерит фактически является единственным промышленно важным минералом олова.

Происхождение названия

От греческого «касситерос» — олово  

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

Формула касситерита

SnO₂

 

Химический состав минерала

Олово (Sn) 78,8% (по химической формуле), кислород (О) 21,2%. Почти постоянно присутствуют примеси. Во многих случаях, особенно в касситеритах из пегматитовых месторождений, обнаруживаются Fe2O3, Ta2O5, Nb2O5, TiO2, MnO, FeO, изредка ZrO2 и WO3. Все эти разновалентные металлы, подобно тому как это встречается в не которых разностях рутила, по всей вероятности, присутствуют в виде изоморфных примесей или продуктов распада твердых растворов.

Кристаллографическая характеристика

• Сингония тетрагональная.
• Класс симметрии. Дитетрагонально-бипирамидальный  в. с. L₄4L₂5PC.
• Пространственная группа Р4₂/mmm (D_¹⁴4n). а₀ = 4,72; с₀ = 3,17.
• Отношение осей. с/а = 0,672.

Искусственно ромбические кристаллы SnO2 (с уд. весом 6,70) были получены Добрэ.

 Кристаллическая структура. Аналогична структуре ру­тила (рутиловая решетка).

Она отличается некоторыми особенностями от плотноупакованных структур оксидов, таких как корунд. Если в кристаллической структуре типа корунда листы плотнейшей упаковки ионов кислорода располагаются перпендикулярно тройной оси, а в структуре типа шпинели — параллельно граням октаэдра (т. е. также перпендикулярно тройным осям), то в кристаллической структуре типа рутила, как показал Н. В. Белов, направления плотнейшей упаковки в виде колонок параллельны главной (четверной) оси кристаллов касситерита. Каждый ион Sn окружается шестью ионами кислорода, располагающимися по углам почти правильного октаэдра. Такие октаэдры в кристаллической структуре касситерита вытянуты вдоль оси с в виде прямолинейных колонок, чем и обусловливается иногда игольчатый или шестоватый облик кристаллов с направлениями плоскостей спайности параллельно вытянутости индивидов.

Форма нахождения в природе

Облик кристаллов

Облик кристаллов. В виде хорошо образованных и сравнительно часто наблюдаемых кристаллов касситерит встречается в пустотах. Кристаллы обычно мелкие, но из редка достигают крупных размеров — до 10 см (несколько килограммов весом). Чаще всего они имеют дипирамидальный, пирамидально-призматический или столбчатый облик, иногда игольчатый. В пегматитах обычно встречаются кристаллы дипирамидального облика и нередко в виде двойников. Вкрапленные зерна в грейзенах и гранитах часто обладают неправильными очертаниями. Неправильные формы свойственны также зернам касситерита, образовавшимся метасоматическим путем при эндогенном окислении станни на и других сернистых соединений олова.

Двойники кристаллов очень часты и, подобно двойникам рутила, имеют коленчатый вид. 

 

Агрегаты. Сплошные зернистые массы встречаются редко. Обычно наблюдается в виде вкраплений кристалликов или неправильной формы зерен. В пустотах высокотемпературных гидротермальных жил он иногда обнаруживается в виде друз хорошо образованных кристаллов. Так называемый «деревянистый касситерит» встречается в виде желваков и концентрически-зональных почковидных и гроздевидных форм; иногда обладает тонким параллельно-волокнистым (коллоидные формы) строением. Под микроскопом в этих случаях нередко можно наблюдать, что отдельные зоны сложены то скрытокристаллическими микроагрегатами, то явно-зернистыми, столбчатыми, радиально ориентировочными индивидами. Встречаются скорлуповатые, слив­ные рбразования

Физические свойства
Оптические

 

• Цвет. Касситерит из-за примесей Fe, Nb, Та и Mn обычно окрашен в темно-бурые оттенки до смоляно-черного цвета.  Может иметь серый, реже красный и жел­тый цвет.
• Совершенно бесцветные разности очень редки. На крупных кристаллах зональность от черного и бурого до почти бесцветного может наблюдаться невооруженным взглядом.
• Черта Белая до светло-желтой, у темных разностей обычно слабоокрашенная в буроватые оттенки.
• Блеск алмазный, Грани кристаллов иногда матовые. Непрозрачные черные разности обладают даже полуметаллическим блеском
• Отлив в  изломе — смоляной, слегка жирный.
• Прозрачность. Просвечивающий, непрозрачный.
• Показатели преломления Ng = 2,09 и Np = 1,99.

Механические

• Твердость 6–7, наиболее мягкие — темноокрашенные разности. Хрупок.
• Спайность несовершенная, иногда ясная по {110}.
• Излом. Раковистый.
• Плотность. 6,8—7,1..

Химические свойства. Поведение в кислотах. Кислоты не действуют. Если положить на касситерит каплю HCl и прикоснуться к нему кусочком цинка (или лучше специально изготовленной цинковой иглой), то через некоторое время под восстанавливающим влиянием бурно выделяющегося водорода на нем образуется металлический налет олова, блестящий после протирки на сукне (очень характерная для касситерита, почти всегда удающаяся реакция «оловянного зеркала»).

Прочие свойства.  Немагнитен. Черные разности, обогащенные железом, все же обладают электромагнитными свойствами.

Диагностические признаки

 

Сходные минералы. Везувиан, турмалин, сфалерит, иль­менит, вольфрамит, магнетит, рутил.

По форме кристаллов, двойникам и цвету похож на рутил, а светлоокрашенные разности — также на циркон. Существенно отличается от них по удельному весу, твердости (у циркона 7–8) и характерному слегка жирному или смоляному блеску в изломе и сильному алмазному на гранях. В тонких шлифах мелкие зерна касситерита можно принять за циркон, двупреломление у которого значительно ниже.

Сопутствующие минералы. Типичный парагенезис: кас­ситерит, турмалин, топаз, литиевые слюды (лепидолит), литиево-железистые слюды (циннвальдит), кварц, апа­тит, флюорит, арсенопирит, вольфрамит, шеелит, молиб­денит, самородный висмут, халькопирит и др.

Происхождение и нахождение минерала

 

Рудопроявления касситерита и место­рождения олова большей частью генетически связаны с гранитными интрузиями (с оловоносными гранитами). При этом касситерит обычно приурочен к образованиям постмагматической стадии: пегматитовым, пневматолитовым или гидротермальным. При образовании касситерита большую роль играют такие летучие компоненты, как фтор, бор, хлор, которые входят в состав важнейших сопутствующих минера­лов— топаза (фтор), турмалина (бор), апатита (хлор). Оловоносными являются многочисленные типы грейзенов: слюдистые, топазовые, турмалиновые и др.; при высоком содержании касситерита они называются кас-ситеритовыми грейзенами. Кроме того, оловоносные гра­ниты могут испытывать автометаморфизм под воздейст­вием собственных летучих компонентов. В таких слу­чаях касситерит в ассоциации с топазом, турмалином и кварцем встречается в небольших штокообразных те­лах, которые часто «переполняют» гранитный массив. Такие породы называются цвиттером — это сплошная оловянная руда.

Известны следующие генеьические типы месторождения касситерита:

1. Месторождения касситерита генетически связаны с кислыми изверженными породами, преимуществен но гранитами. В самих гранитах касситерит устанавливается очень редко, и то главным образом в грейзенизированных участках, т. е. превращенных под влиянием пневматолитовых агентов (F, Cl, В и др.) в слюдистополевошпатокварцевую породу с топазом, флюоритом, цинвальдитом (литиевой слюдой), турмалином и другими минералами. Полагают, что при высоких температурах олово переносится в виде летучих соединений SnF₄ и SnCl₄, которые впоследствии гидролизуются с выпадением SnO₂. Установлено также, что щелочные растворы, содержащие сероводород, в восстановительной среде весьма активны в отношении переноса олова.
2. Очень неравномерно распространенные скопления касситерит образует в пегматитовых жилах, связанных с оловоносными интрузиями. Касситерит, в отличие от гидротермальных месторождений, часто содержит Nb, Та, Fe и другие металлы. В парагенезисе с ним присутствуют: кварц, слюды, альбит, турмалин, иногда колумбит, берилл, сподумен и т. д.
3. Касситерит встречается также в некоторых контактово-метасоматических месторождениях в тесной ассоциации с различными сульфидами, что указывает на отложение его в гидротермальную стадию процесса.
4. Жильные гидротермальные месторождения касситерита являются гораздо более важными в промышленном отношении. Из них главное значение имеют типы жил:

• кварцево-касситеритовые;
• сульфидно- касситеритовые.

В первом типе, кроме преобладающего кварца и касситерита, обычно присутствуют: турмалин, белая слюда, полевые шпаты, вольфрамит, в небольших количествах арсенопирит, пирит, иногда флюорит, топаз, берилл и другие минералы. Касситерит встречается главным образом вкрапленным в кварцевую массу и в пустотах в виде кристаллов, иногда достигающих крупных размеров.

Во втором типе месторождений, имеющих важное значение в ряде районов России, касситерит ассоциирует преимущественно с сульфидами: в одних случаях главным образом с пирротином и отчасти со сфалеритом, халькопиритом, станнином; в других — преимущественно со сфалеритом и галенитом и, наконец, в третьих — с малораспространенными различными сульфидами, среди которых видную роль играет висмутин (боливийский тип). Из нерудных минералов, кроме кварца, в существенных количествах встречаются черные турмалины, очень часто железистые хлориты и карбонаты.

5. В зонах окисления оловорудных месторождений касситерит исключительно устойчив. Этим объясняется его нахождение в россыпях.

6. Касситерит экзогенного происхождения, образующийся при разрушении сульфидов олова, в виде пористых и землистых масс встречается в зонах окисления.

Месторождения касситерита

На территории России месторождения касситерита распространены главным образом в Восточной и особенно в Северо-Восточной Сибири.
Укажем на некоторые, наиболее типичные примеры месторождений различных формаций.

1. Представителем оловоносных пегматитов является Завитинское месторождение (к юго-востоку от оз. Байкал, в районе слияния pp. Ингоды и Онона), где они залегают в краевых частях гранитного массива. Пегматитовые жилы здесь местами сильно изменены пневматолитовыми процессами, обусловившими оруденение. Измененные (грейзенизированные) участки их содержат розовый турмалин, лепидолит, гранат, касситерит и зеленый турмалин.
2. К числу контактово-метасоматических месторождений из находящихся в России относятся мелкие месторождения в Питкяранте (Южная Карелия), где касситерит наблюдался с сульфидами меди и железа в кварц карбонат-диопсид-гранатовых скарнах. К этому типу относятся месторождения Такфонское и Майхура в Зеравшанском хребте (Средняя Азия, Таджикистан), где среди скарновых образований с пирротином, арсенопиритом и халькопиритом встречаются касситерит, станнин и висмутин.
3. Примером кварцево-касситеритовой формации является Ононское месторождение (ст. Онон, Забайкалье), где имеется ряд ветвящихся кварцевых жил, пересекающих осадочные породы. Руды представлены здесь кварцевыми массами, в которых касситерит ассоциирует с белой слюдой, топазом, флюоритом, арсенопиритом, пиритом и другими минералами. К этому же типу относятся многочисленные месторождения Кавалеровского рудного района в Приморье, месторождения Иультин на Чукотке и Бутугычаг в верховьях Колымы.
4. К касситеритосульфидным месторождениям относятся Хапчерангинское (Восточное Забайкалье) и Восток 2 (Приморье). Касситерит ассоциирует в них с различными сульфидами: арсенопиритом, пирротином, сфалеритом, вюртцитом, галенитом, халькопиритом, а также железистыми хлоритами, карбонатами и кварцем.
5. Гидротермальные месторождения с колломорфным касситеритом, образовавшиеся в близповерхностных условиях, представлены Джалиндинским и другими месторождениями в Восточной Сибири. Касситерит обычно ассоциирует с кварцем, нередко гематитом, иногда флюоритом, топазом и другими.

Из месторождений зарубежных стран большой известностью пользуется классические оловоносные провинции: Альтенберг, Циннвальд, Садисдорф, Зейфен, Побершау, Эренфридерсдорф в саксонских Рудных горах, Танненберг, Тирперсдорф, Эльсниц в Фогтланде (Германия); Кор­нуэлл (Англия); Забайкалье, Средняя Азия; провинция Юньнань (Китай); п-ов Малакка и прилежа­щие острова (Малайская касситеритовая провинция); Потоси (Боливия); Африка (Нигерия, Южная Африка) и другие месторождения, распространенные по всему миру.

Малайская оловоносная провинция (Бирма, Западный Таиланд, весь Малайский полуостров и южные острова — Бангка, Биллитон и другие), где широко распространены крупные касситерит-содержащие россыпи, образующиеся при разрушении коренных (главным образом пегматитовых и кварцево-касситеритовых) жил.

В пегматитах Туркестанского хребта (Таджикистан) находится с кварцем, альбитом и лепидолитом. Великолепные кристаллы и двойники наблюдаются в пустотах кварцевых жил в топазцинвальдитовых грейзенах (цвиттерах)

Известны месторождения в Хорни Славков в Рудных горах (Чехия).

В Боливии распространены кварцевые жилы с касситеритом, вольфрамовыми минералами, различными сульфидами, флюоритом и турмалином, а также сульфиднокасситеритовые месторождения.

Практическое применение

Касситеритовые руды представляют собой единственный вид сырья, из которого в промышленных масштабах добывается олово. Последнее имеет следующие применения:

1) для производства белой жести используемой в консервной про­мышленности ;

2) для легкоплавких, трудно-окисляемых сплавов с медью (бронзы), цинком, медью и свинцом (латуни), припоя (со свинцом) и другие.

3) для лужения медной посуды;

4) для изготовления оловянной фольги (станиоля);

5) в керамике (для красок, эмали) и для других целей.

Физические методы исследования

Дифференциальный термический анализ

Старинные методы. Под паяльной трубкой не плавится, но с тремя объемами соды на угле, при быстром дутье, в резко восстановительном пламени получаются мелкие ковкие корольки олова и белый налет SnO2.

Кристаллооптические свойства касситерита в тонких препаратах (шлифах)

 

В тонких шлифах часто наблюдается кристаллически-зональное и секториальное строение отдельных кристаллов и зерен, обусловленное чередованием зон с раз личной степенью интенсивности окраски..

Одноосный. Ng = 2,09 и Np = 1,99. . Иногда встречающиеся оптически двуосные разности, возможно, обладают кристаллической структурой, близкой к ромбической, но скорее всего аномальная двуосность вызвана внутренними напряжениями, возникшими в связи с резкой зональностью.