Природные карбонаты
Приро́дные карбона́ты, класс минералов – солей угольной кислоты (H2CO3). Известно свыше 200 минеральных видов. Основой структуры является плоский треугольный анион [CO3]2– в сочетании с одним или двумя главными катионами, с добавочными анионами OH–, F–, Cl– и др.) или без них.
Распространённые природные карбонаты
Наиболее широко распространены природные карбонаты кальция (кальцит, арагонит), магния (магнезит), железа (сидерит), натрия (трона); реже встречаются карбонаты бария (витерит), стронция (стронцианит), марганца (родохрозит), свинца (церуссит), цинка (смитсонит), меди (малахит, азурит), редкоземельных элементов (бастнезит), уранила (UO2)2+ (рётзерфордит) и др. Характерны многочисленные изоморфные ряды (например, сидерит – магнезит); присуще явление полиморфизма (например, у карбоната кальция три структурные модификации, в том числе кальцит и арагонит).
Кальцит. Джоплин, штат Миссури (США). Архив БРЭ.Структура. Характерные формы нахождения и свойства
Большинство природных карбонатов кристаллизуется в ромбической и моноклинной, реже в тригональной или гексагональной сингониях. Наиболее распространённые карбонаты имеют структуру кальцита (магнезит, сидерит, доломит, родохрозит, смитсонит) или арагонита (стронцианит, витерит, церуссит). Характерные формы нахождения – зернистые или плотные агрегаты, встречаются также радиально-лучистые, игольчатые, натёчные, почковидные выделения. Многие природные карбонаты образуют хорошо огранённые кристаллы крупных размеров. Минералы этого класса в основном бесцветны или окрашены в бледные тона.
Двулучепреломление у исландского шпата. Спайный выколок. Размер 3,5 см. Бассейн Нижней Тунгуски (Красноярский край, Россия). Коллекция В. И. Степанова Минералогического музея имени А. Е. Ферсмана РАН (Москва). Фото: Наталья Пекова. Интенсивно окрашены минералы, в составе которых присутствуют ионы-хромофоры. Карбонаты меди – зелёные и синие (малахит, азурит), железа – коричневые (сидерит), марганца – розовые (родохрозит). Механические включения (битум, гематит, хлорит) окрашивают карбонаты в чёрный, красный, зелёный цвет соответственно. Твёрдость по шкале Мооса от 1 (трона) до 5 (смитсонит). Спайность главным образом совершенная; на её поверхностях – характерный стеклянный блеск. Природные карбонаты легко растворяются в соляной кислоте с выделением CO2; для них характерно высокое двойное лучепреломление.
Происхождение. Практическое значение
Природные карбонаты широко распространены в земной коре. Карбонаты кальция, магния, натрия (реже железа и марганца) осаждаются в морских и озёрных бассейнах хемогенным или биогенным путём, формируя толщи известняков, доломитов, залежи природной соды. Метаморфизм приводит к перекристаллизации осадочных минералов-карбонатов, слагающих известняки и доломиты, и образованию мраморов. Природные карбонаты – типичные минералы средне- и низкотемпературных гидротермальных жил. Некоторые карбонаты кристаллизуются из магматических расплавов с формированием карбонатитовых лав или тел карбонатитов в кольцевых щёлочно-ультраосновных интрузивных массивах. Отдельные природные карбонаты имеют метасоматическую природу, образуясь в ходе вторичной карбонатизации околорудных пород, сопровождающей ряд рудных процессов. Карбонатные минералы встречаются в корах выветривания, формирующихся по силикатным породам в условиях аридного климата. Карбонаты свинца, цинка, меди, уранила, реже кобальта, никеля – характерные минералы зон окисления рудных месторождений.
Природные карбонаты используются в качестве сырья для цементной и химической промышленности, как строительные и отделочные материалы, поделочные камни. Они являются компонентами руд некоторых металлов – меди, свинца, цинка, стронция, редкоземельных элементов и др.