Алюминий: образование и геологические разновидности
Linas JuozenasПоделиться
Формирование, геология и разновидности алюма-(K)
Как калиевый алюминий растёт из кислоты, пара и испарения
Калиевый алюминий, минералогически называемый алюм-(K), — хрупкий гидратированный двойной сульфат, который образуется там, где кислые сульфатные растворы встречаются с алюминием и калием, а затем достаточно высыхают для кристаллизации. Его лучшие природные формы — ледяные октаэдры, стеклянные микрокристаллы, снежные друзы и яркие эффлоресцентные корки на вулканических, шахтных, пещерных или сульфатно-выветренных поверхностях.
Минеральная идентичность
Что означает «Алюм» в минералогии
Алюм-(K) — природная минеральная форма калиевого алюма, гидратированного двойного сульфата с формулой KAl(SO4)2·12H2O. Он относится к группе минералов алюма, в которых одновалентный катион, такой как калий, натрий или аммоний, соединяется с сульфатом алюминия и двенадцатью молекулами воды.
Самая узнаваемая идеальная форма — октаэдр: две пирамиды, соединённые основаниями, прозрачные или белые, с стеклянными треугольными гранями. Однако в природе алюм чаще встречается в виде эффлоресцентных корок, мелких сверкающих друз, пористых белых покрытий, порошкообразного налёта или тонких сталагмитоподобных образований. Та же химия, которая придаёт алюму ледяной вид, делает его уязвимым. Вода и влажность — не мелкие проблемы, а часть жизненного цикла минерала.
Октаэдрическая геометрия
Нейтральные или слабо подходящие растворы для роста могут создавать чёткие октаэдрические формы, особенно если кристаллы имеют достаточно пространства и стабильные условия.
Эффлоресцентный рост
Большинство природного алюма образуется, когда сульфатная влага мигрирует к поверхности, испаряется и оставляет минеральную корку.
Структура, богатая гидратом
Двенадцать молекул воды гидратации являются ключевыми для идентичности, внешнего вида и нестабильности алюма. Обезвоживание и повторное увлажнение могут изменять его поверхность и форму.
Кисло-сульфатный признак
Алюм образуется в средах, сформированных серной кислотой, сульфатными минералами, изменёнными породами, фумарольными парами или выветриванием сульфидов.
Алюм-(K) — это двенадцативодный сульфат калия и алюминия, хрупкий, водорастворимый сульфатный минерал, который кристаллизуется при испарении или конденсации паров в кислых сульфатных условиях.
Где встречается
Кислота, алюминий, калий и сухой воздух
Для образования квасца необходима специфическая химическая комбинация. Должна присутствовать серная кислота или сульфатный раствор, алюминий должен поступать из глин, полевых шпатов, изменённой вулканической породы или стеновой породы, а калий должен попадать в раствор. Наконец, испарение или охлаждение должны концентрировать раствор достаточно, чтобы появились кристаллы.
Вулканические фумаролы и сольфатары
Кислые пары и конденсаты реагируют с шлаком, стенками кратеров и изменённым вулканическим материалом. По мере охлаждения и высыхания поверхностей квасец может образовываться в виде корок, друзы или мелких кристаллов.
Кислые стены шахт и отвалы
Окисляющиеся сульфиды производят серную кислоту. Эта кислота выщелачивает алюминий и щелочные металлы из окружающей породы, затем осаждает сульфатные соли в сухие периоды.
Уголь и аргиллитовые осадки
Глины, сланцы или угольные пласты с пиритом могут генерировать кислые поровые воды. Там, где глины или полевые шпаты содержат калий, квасец может образовываться в виде высолов.
Пещеры с серной кислотой
Кислота, образующаяся при окислении сульфидов или дегазации сероводорода, реагирует с породой, содержащей алюминий. В пещерах с влиянием гуано может присоединяться аммониевый квасец.
Сухие защищённые микроклиматы
Навесы из породы, защищённые штреки и засушливые фумарольные поверхности лучше сохраняют растворимые соли, чем открытые наружные поверхности.
Зоны засушливых соленых сульфатов
Нижние гидраты и натрийсодержащие родственники могут появляться там, где интенсивное испарение и очень сухие условия изменяют водный баланс сульфатных солей.
Рост в стабильном растворе может дать более чистые кристаллы. Сезонное просачивание и испарение обычно образуют корки, налеты, друзу, сталагмиты и хрупкие покрытия.
Пути формирования
Три пути от кислого сульфатного раствора к кристаллу квасца
Фумарольное осаждение
Вулканические газы и кислые пары конденсируются на более холодной породе. Конденсат, богатый сульфатами, реагирует с измененным вулканическим материалом, поглощая алюминий и калий. Когда раствор высыхает на поверхности, может образовываться квасец-(K) в виде кристаллических покрытий, микрооктаэдров или корок.
Супергенный путь кислотного дренажа
Пирит или марказит окисляются у поверхности, образуя серную кислоту. Эта кислая вода растворяет алюминий из глин или полевых шпатов и собирает калий из горной породы. В сухие периоды концентрированная поровая вода оставляет сульфатные соли.
Химия пещер и гуано
В микроклиматах пещер серная кислота может разъедать стены, содержащие алюминий. Там, где в химический процесс входит аммиак из гуано, может образовываться аммониевый квасец, известный как чермигит, вместе с алуногеном, юрбанитом или другими кислотными сульфатными минералами.
Сезонное восстановление влажности и сухости
Многие корки квасца не образуются один раз. Они частично растворяются во влажные периоды, перемещаются с влагой и перекристаллизуются в сухие периоды. Этот цикл может создавать сверкающий налет или постепенно тускнеть на старых поверхностях.
Кислота создает подвижность, горная порода поставляет алюминий и калий, испарение концентрирует раствор, а сухой воздух позволяет кристаллическим граням или коркам сохраняться достаточно долго, чтобы их можно было увидеть.
Парагенезис и текстура
Как формируется квасец в сульфатном комплексе
Алюм редко встречается один в зрелой кислотно-сульфатной среде. Он принадлежит к изменяющейся минеральной структуре, которая может включать ранние пористые сульфаты алюминия, сульфаты железа, сульфаты магния, гипс, серу и последующие гидратные изменения. Последовательность часто сезонная, а не фиксированная: влажность, поток воздуха, температура и химия жидкости постоянно меняют поверхность.
Наиболее распространённые текстуры мелкие, так как алюминий формируется на или возле открытых поверхностей. Образец может показывать сверкающую друзу на тёмной вулканической скоории, белый налёт на изменённой рудной породе, сталактитовые «сосульки» под просачиванием или пористую волокнистую корку там, где жидкость испарялась многократно. Острые одиночные кристаллы привлекательны, но их следует оценивать осторожно, так как алюминий легко выращивается и вне природы.
- Друзы: плотные поля микрокристаллов, сверкающих как иней при боковом освещении.
- Эффлоресцентный налёт: мягкие белые или бесцветные корки, образующиеся при испарении сульфатных растворов.
- Сталактитовые массы: рост вниз там, где сульфатный раствор капает или просачивается перед высыханием.
- Октаэдрические кристаллы: более острые, коллекционные формы, обычно требующие необычно стабильных условий роста.
- Кубические формы: возможны при определённых условиях раствора, но менее привычны, чем классический октаэдр алюма.
| Наблюдение | Вероятное значение | На что обращать внимание |
|---|---|---|
| Яркий алюминий поверх тусклой сульфатной корки | Поздний сухой эпизод мог отложить свежий алюминий поверх старого материала. | Слоистость, стеклянные верхние поверхности и старый меловой субстрат под ними. |
| Рядом зелёные или голубовато-зелёные сульфаты | Минералы сульфата железа, такие как мелантерит, могут входить в тот же комплекс кислотных стоков. | Документируйте ассоциации; эти минералы также чувствительны к влаге. |
| Родная сера с корками алюма | Могут быть задействованы условия с фумарольными или серосодержащими кислотными парами. | Жёлтые зерна серы, вулканическая матрица, корки возле вентиля и сернистые изменения. |
| Волокнистые массы сульфата алюминия | Алюноген или родственные гидратированные сульфаты алюминия могут предшествовать или сопровождать алюмы. | Шёлковистые волокна, мягкие белые маты и очень деликатный поверхностный рост. |
| Свежие кристаллы возле защищённых трещин | Лучшее микроклиматическое укрытие позволило растворимым солям сохраниться. | Навесы, запечатанные полости, сухие штреки и затенённые фумарольные ниши. |
Стабильность и изменения
Минерал, созданный водой, повреждаемый водой
Алюм-(K) красив, потому что богат гидратом, прозрачен или белого цвета и способен образовывать чёткие геометрические грани. Он хрупок по той же причине. Влага может растворять, травить, мигрировать или рекристаллизовать поверхность. Тепло может удалять воду из структуры. Колебания влажности могут превращать блеск в порошкообразный налёт.
Растворимость в воде
Вода может вызывать раковины, тусклость или стирать деликатные поверхности. Мытьё неподходяще для большинства природных образцов.
Износ от влажности
Влажный воздух может смягчать края и создавать мутные, матовые или меловые поверхности на ранее ярких кристаллах.
Чувствительность к теплу
Квасцы могут терять структурную воду при нагревании. Даже умеренное воздействие тепла может быть вредным со временем.
Переходы гидрата
Связанные сульфаты с меньшим содержанием воды могут появляться в засушливых условиях или при дегидратации.
Для квасцов витрина — часть среды минерала. Сухое, закрытое хранение с осушителем может сохранить то, что открытый воздух быстро изменит.
Связанные минералы
Сульфатные минералы, которые помогают рассказать историю
Связанные минералы делают образец квасцов более значимым, так как они раскрывают окружающую химию. В фумарольных и супергенных условиях квасцы могут встречаться с гидратированными алюминиевыми сульфатами, магниевыми сульфатами, железными сульфатами, гипсом, серой и натриевыми родственниками квасцов.
Алунаген
Гидратированный алюминиевый сульфат, который может образовывать шелковистые, волокнистые, мягкие белые массы в кислых сульфатных средах.
Пикерингит
Магниево-алюминиевый сульфат, часто встречающийся в эффлоресцентных сульфатных комплексах в засушливых или шахтных условиях.
Эпсомит
Магниевый сульфат, образующий деликатные, водорастворимые корки и кристаллы в пещерах, шахтах и испарительных условиях.
Мелантерит
Железный сульфат, часто связанный с окислением пирита и кислотными шахтными стоками, часто нестабилен в обычных комнатных условиях.
Гипс
Более стабильный сульфат кальция, который может появляться в зонах кислого сульфатного выветривания и испарительных средах.
Родная сера
Классический спутник в фумарольных зонах, дающий жёлтый контраст и указывающий на вулканическую серную химию.
Алунаген, мелантерит, эпсомит и сера поблизости должны побудить к тщательной документации. Эти спутники часто показывают, относится ли квасец к истории шахтных стен, пещер, испарительных или фумарольных условий.
Группа квасцов и близкие родственники
Варианты с калием, натрием, аммонием и гидратом
Семейство квасцов организовано вокруг родственных двойных сульфатов. Общая структура додекагидрата использует одновалентный катион, алюминий и сульфат с двенадцатью молекулами воды гидратации. Родственные минералы отличаются калием, натрием, аммонием или меньшим содержанием воды. Эти различия важны, так как отражают местную химию и засушливость.
| Минерал или материал | Формула | Типичная среда | Полезное различие |
|---|---|---|---|
| Квасцы-(K) | KAl(SO4)2·12H2O | Фумаролы, кислые стены шахт, супергенные сульфатные корки, сухие пещеры и защищённые испарительные поверхности. | Природный калиевый квасец; классическая октаэдрическая форма, но корки и друзовые образования распространены. |
| Квасцы-(Na) | NaAl(SO4)2·12H2O | Сульфатные среды с высоким содержанием натрия и испарительные комплексы. | Натриевый аналог квасцов; деликатный, растворимый и часто трудно различимый без анализа. |
| Чермигит | (NH4)Al(SO4)2·12H2O | Пещеры и шахты, где доступен аммоний, особенно кислые среды, влияющие гуано. | Аммониевые квасцы; контекст важен, так как отражает биологическое или азотсодержащее влияние. |
| Калинит | KAl(SO4)2·11H2O | Засушливые эффлоресцентные условия и среды сульфатов с низким содержанием воды. | Калий алюминиевый сульфат ундекахидрат; содержит меньше воды, чем квасцы-(K). |
| Мендоцит | NaAl(SO4)2·11H2O | Сухие испарительные сульфатные среды, часто с высоким содержанием натрия. | Натриевый алюминиевый сульфат ундекахидрат; очень растворим и чувствителен к влажности. |
| Тамаругит | NaAl(SO4)2·6H2O | Засушливые и солёные условия; может образовываться при изменении гидратов натриевого алюминия. | Низкогидратированный сульфат натрия и алюминия; могут встречаться таблитчатые и призматические формы. |
| Хромовый алюминий | KCr(SO4)2·12H2O | Наиболее известен как промышленный или лабораторно выращенный химический материал. | Тёмно-фиолетовые учебные или химические кристаллы не следует представлять как природные образцы минералов группы алюминия без документированного природного происхождения. |
Многие минералы семейства алюминия похожи на глаз. Надёжная идентификация на уровне вида может потребовать контекста месторождения, ассоциированных минералов и аналитического подтверждения.
Знаменитые месторождения
Классические места, где химия алюминия становится видимой
Сольфатара ди Позцуоли, Кампания, Италия
Классическая зона сольфатары и важный эталонный район для алюминия-(K) с кислотными парами, изменённой вулканической породой и серосодержащей фумарольной минерализацией.
Везувий, Кампания, Италия
Фумарольные сульфатные корки могут образовываться на поверхности шлака и стенок кратера, часто в ассоциации с серой и другими растворимыми сульфатными минералами.
Утёс Алюминиевой пещеры, Теннесси, США
Защищённая сульфатная скала и пещерная среда в Больших Дымчатых горах, известная алюминием-(K) и сопутствующими минералами, включая алуноген, эпсомит и мелантерит.
Фумаролы Эль-Десьерто, Потоси, Боливия
Высокогорный андский фумарольный материал дал алюминий-(K), связанный с серой и гидратами натриевого алюминия, включая тамаругит.
Шахта Монте Арсицио, Тоскана, Италия
Вторичная кислото-сульфатная ассоциация, где алюминий-(K) может встречаться с другими сульфатами в агрегатах и эффлоресцентных образованиях.
Засушливые фумарольные и шахтные условия по всему миру
Сухие защищённые среды в Андах, Китае и других регионах с высоким содержанием сульфатов могут сохранять минералы семейства алюминия там, где более влажный климат их растворил бы.
Самые сильные месторождения алюминия имеют общую химическую особенность: сернокислую кислотность, алюминисодержащую породу-носитель, наличие щелочей и достаточную сухость для сохранения растворимых солей.
Уход в полевых условиях и при экспозиции
Сбор минерала, который может измениться до попадания в коллекцию
Алюминий требует внимательного наблюдения и наказывает небрежное обращение. Его поверхность может изменяться от хрустальной и стекловидной до тусклой и меловой под воздействием влаги. Лучший план сохранения начинается с момента обнаружения: фотографируйте находку, фиксируйте условия и держите образец сухим с самого начала.
Документируйте на месте
Фотографируйте образец перед его снятием. Контекст места может быть важнее, чем отдельный фрагмент.
Не мойте
Вода может растворять, повреждать или стирать поверхности алюминия. Используйте только сухие инструменты и избегайте агрессивной чистки щеткой.
Используйте сухую упаковку
Помещайте образцы в закрытый контейнер с осушителем. Заменяйте или заряжайте силикагель по мере необходимости.
Ограничьте обращение
Используйте чистые, сухие руки, перчатки или инструменты. Избегайте дыхания непосредственно на свежие микрокристаллы под увеличением.
Избегайте влажных помещений
Кухни, ванные комнаты, подвалы, незапечатанные прибрежные витрины и влажные шкафы для показа могут повредить алюму.
Держите этикетки подробными
Записывайте местонахождение, геологические условия, сопутствующие минералы, дату, коллекционера и заметки по хранению.
Герметичный микроконтейнер с осушителем — не излишество для алюма. Часто именно это решает, сохранить образец или наблюдать, как он превращается в тусклый сульфатный налёт.
Часто задаваемые вопросы
Вопросы о формировании, геологии и разновидностях алюма-(K)
Является ли алюм-(K) тем же, что и обычный калиевый алюминий?
Да, алюм-(K) — это минерал природного двенадцатиуглеродного гидрата сульфата алюминия и калия, KAl(SO4)2·12H2О. Та же химия может быть воспроизведена в лабораториях и классах, поэтому происхождение должно быть чётко указано.
Почему природные кристаллы алюма встречаются реже, чем корки?
Природный алюм часто формируется путём испарения на открытых поверхностях, где жидкости мигрируют, высыхают, снова растворяются и перекристаллизуются. Эти условия обычно создают покрытия, друзу и налёт, а не крупные отдельные кристаллы.
Где обычно образуется алюм?
Он образуется в кислых сульфатных средах, таких как вулканические фумаролы, сольфатары, кислые шахтные стены, окисленные зоны угля или глинистые участки, сухие пещеры и защищённые испарительные микроклиматы.
Какие минералы обычно встречаются с алюмом?
Алуноген, пикерингит, эпсомит, мелантерит, гипс, самородная сера, тамаругит и другие растворимые сульфатные минералы могут встречаться вместе с алюмом в зависимости от условий.
Можно ли промывать образцы алюма?
Нет. Алюм водорастворим и может быть повреждён или смыт при промывке. Сухое хранение — самый безопасный способ.
В чём разница между алюмом и алунаитом?
Алюм-(K) — мягкий, водорастворимый гидратированный двойной сульфат. Алунайт — гораздо более твёрдый гидроксид сульфата алюминия и калия, который может встречаться в зонах изменения и служить источником калия и алюминия для последующих растворимых сульфатных минералов.
Являются ли фиолетовые кристаллы хромового алюминия природными минералами?
Хромовый алюминий известен как промышленное или лабораторное химическое вещество. Тёмно-фиолетовые кристаллы, продаваемые для демонстраций или украшения, не следует маркировать как природные минералы без документального подтверждения их естественного происхождения.
Как следует хранить алюминий?
Храните его сухим, прохладным и закрытым, желательно в герметичном микроконтейнере с силикагелем. Избегайте тепла, влажности, воды, соли, чистящих средств и открытого показа во влажных помещениях.
Основное
Алюм — это химия кислых сульфатов, замороженная в хрупкой геометрии
Алюм-(K) образуется там, где сульфатно-кислая среда встречается с алюминием и калием, а затем испарение завершает процесс кристаллизации. Вулканические фумаролы, кислые шахтные стены, зоны выветривания угля и глины, сухие пещеры и защищённые засушливые ниши создают подходящие условия. Его родственники — алюминий-(Na), чермигит, калинит, мендозит и тамаругит — отражают изменения в химии катионов и состоянии гидратации. Изучайте алюминий через его окружение, ассоциации, кристаллическую форму и свежесть, а затем сохраняйте его как растворимый иней: сухим, закрытым, задокументированным и аккуратно обращаясь.