Алюминий: образование и геологические разновидности
Linas JuozėnasПоделиться
Образование, геология и разновидности алума-(K)
Как калиевые квасцы образуются из кислоты, пара и испарения
Калиевые квасцы, в минералогии называемые алум-(K), - это хрупкий водный двойной сульфат, который образуется там, где кислые, богатые сульфатами флюиды встречаются с алюминием и калием, а затем достаточно высыхают для кристаллизации. Его лучшие природные проявления - ледяные октаэдры, стекловидные микрокристаллы, снежно-белая друза и яркие эффлоресцентные корки на вулканических поверхностях, стенках шахт, в пещерах или на поверхностях, выветрелых под воздействием сульфатов.
Идентичность минерала
Что означает «алум» в минералогии
Алюм-(K) - природная минеральная форма калиевых квасцов, гидратированный двойной сульфат с формулой KAl(SO4)2·12H2O. Он относится к группе минералов-квасцов, в которых одновалентный катион, такой как калий, натрий или аммоний, соединяется с сульфатом алюминия и двенадцатью молекулами воды.
Его наиболее узнаваемая идеальная форма - октаэдр: две пирамиды, соединённые основаниями, прозрачные или белые, с стекловидными треугольными гранями. Однако в природе алум чаще встречается в виде эффлоресцентных корок, мелкой сверкающей друзовой массы, пористых белых налётов, порошкообразного налёта или нежных сталактитовых образований. Та же химия, которая придаёт алуму ледяной вид, делает его уязвимым. Вода и влажность - не второстепенные факторы; они являются частью жизненного цикла минерала.
Октаэдрическая геометрия
Нейтральные или слегка благоприятные растворы для роста могут образовывать чёткие октаэдрические формы, особенно если кристаллам достаточно места и условия стабильны.
Эффлоресцентный рост
Большинство природных образцов алума формируется, когда богатая сульфатами влага мигрирует к поверхности, испаряется и оставляет после себя минеральную корку.
Структура, богатая гидратной водой
Двенадцать молекул кристаллизационной воды имеют ключевое значение для идентичности, внешнего вида и нестабильности алума. Дегидратация и регидратация могут изменять его поверхность и форму.
Кислотно-сульфатный признак
Алунит относится к средам, сформированным серной кислотой, сульфатными минералами, изменёнными породами, фумарольными парами или выветриванием сульфидов.
Алюм-(K) - это додекагидрат сульфата калия и алюминия, хрупкий, водорастворимый сульфатный минерал, который кристаллизуется в результате испарения или химии конденсата пара в кислых сульфатных условиях.
Где встречается
Кислота, алюминий, калий и сухой воздух
Квасцам необходимо специфическое химическое сочетание. Должны присутствовать серная кислота или богатая сульфатами жидкость, алюминий должен поступать из глин, полевых шпатов, изменённой вулканической породы или вмещающей породы, а калий должен попадать в раствор. Наконец, испарение или охлаждение должны достаточно сконцентрировать раствор, чтобы появились кристаллы.
Вулканические фумаролы и сольфатары
Кислые пары и конденсаты реагируют со шлаком, стенками кратеров и изменённым вулканическим материалом. По мере охлаждения и высыхания поверхностей квасцы могут образовываться в виде корок, друз или мелких кристаллов.
Кислые стенки и отвалы шахт
Окисление сульфидов образует серную кислоту. Эта кислота выщелачивает алюминий и щёлочи из окружающей породы, а затем в сухие периоды осаждает сульфатные соли.
Уголь и глинистые осадочные породы
Глины, сланцы или угольные пласты, содержащие пирит, могут образовывать кислые поровые воды. Если калийсодержащие глины или полевые шпаты поставляют ионы, квасцы могут образовываться в виде выцветов.
Пещеры с серной кислотой
Кислота, образовавшаяся при окислении сульфидов или дегазации сероводорода, реагирует с алюминийсодержащей породой. В пещерах под влиянием гуано аммониевые квасцы могут входить в этот комплекс.
Сухие защищённые микроклиматы
Скальные навесы, защищённые штольни и засушливые фумарольные поверхности лучше сохраняют растворимые соли, чем открытые поверхности на воздухе.
Засушливые солончаковые сульфатные зоны
Низшие гидраты и натрийсодержащие родственные соединения могут появляться там, где интенсивное испарение и очень сухие условия изменяют водный баланс сульфатных солей.
Рост в стабильном растворе может давать более чистые кристаллы. Сезонное просачивание и испарение обычно образуют корки, налёты, друзу, сталактиты и хрупкие покрытия.
Пути образования
Три пути от кислой сульфатной жидкости к кристаллу квасцов
Фумарольное осаждение
Вулканические газы и кислые пары конденсируются на более холодной породе. Богатый сульфатами конденсат реагирует с изменённым вулканическим материалом, поглощая алюминий и калий. Когда раствор высыхает на поверхности, квасцы-(K) могут образовывать кристаллические покрытия, микроскопические октаэдры или корки.
Супергенный путь кислого дренажа
Пирит или марказит окисляется у поверхности, образуя серную кислоту. Эта кислая вода растворяет алюминий из глин или полевых шпатов и собирает калий из вмещающей породы. В засушливые периоды концентрированная поровая вода оставляет после себя сульфатные соли.
Химия пещер и гуано
В пещерном микроклимате серная кислота может травить алюминийсодержащие стены. Если в химический процесс поступает аммиак из гуано, вместе с алуногеном, джурбанитом или другими кислыми сульфатными минералами могут образовываться аммониевые квасцы, известные как чермигит.
Сезонное восстановление во влажно-сухом цикле
Многие корки квасцов образуются не за один раз. Они частично растворяются во влажные периоды, перемещаются вместе с влагой и перекристаллизуются в сухие периоды. Этот цикл может создавать искрящийся налёт или постепенно тускнить старые поверхности.
Кислота обеспечивает подвижность, вмещающая порода поставляет алюминий и калий, испарение концентрирует раствор, а сухой воздух позволяет граням кристаллов или коркам сохраниться достаточно долго, чтобы их можно было увидеть.
Парагенезис и текстура
Как квасцы растут в сульфатном комплексе
Алун редко встречается в зрелой обстановке кислых сульфатных образований в одиночку. Он входит в изменчивую минеральную структуру, которая может включать ранние пористые сульфаты алюминия, сульфаты железа, сульфаты магния, гипс, серу и более поздние изменения гидратации. Последовательность часто имеет сезонный, а не фиксированный характер: влажность, движение воздуха, температура и химический состав жидкости постоянно переписывают поверхность.
Наиболее распространённые текстуры невелики, поскольку алун образуется на открытых поверхностях или вблизи них. Образец может демонстрировать сверкающую друзу на тёмном вулканическом шлаке, белый налёт на изменённой породе выработки, сталактитовые «сосульки» под местом просачивания или пористую хлопьевидную корку, где жидкость испарялась многократно. Острые одиночные кристаллы привлекательны, но их следует оценивать внимательно, поскольку алун легко выращивать и вне природных условий.
- Друзовые покрытия: плотные поля микрокристаллов, сверкающие в боковом свете, как иней.
- Эффлоресцентный налёт: мягкие белые или бесцветные корки, образующиеся при испарении сульфатных растворов.
- Сталактитовые массы: направленный вниз рост там, где богатый сульфатами раствор капает или просачивается перед высыханием.
- Октаэдрические кристаллы: более чёткие и привлекательные для коллекционирования формы, обычно требующие необычно стабильных условий роста.
- Кубический габитус: возможен при определённых условиях раствора, но встречается реже, чем классический октаэдрический кристалл алуна.
| Наблюдение | Вероятное значение | На что обратить внимание |
|---|---|---|
| Яркий алун поверх тусклой сульфатной корки | Более поздний сухой период мог отложить более свежий алун поверх старого материала. | Слоистость, стекловидные верхние поверхности и более старый меловидный субстрат внизу. |
| Зеленоватый или сине-зелёный сульфат поблизости | Сульфатные минералы железа, такие как мелантерит, могут входить в тот же комплекс минералов кислого дренажа. | Сохраняйте задокументированные ассоциации; эти минералы также чувствительны к влаге. |
| Самородная сера с корками алуна | Могут быть характерны фумарольные или богатые серой условия с кислыми парами. | Жёлтые зёрна серы, вулканическая матрица, корки вблизи жерла и сернистое изменение. |
| Хлопьевидные массы сульфата алюминия | Алуноген или родственные водные сульфаты алюминия могут предшествовать алуну или сопутствовать ему. | Шёлковистые волокна, мягкие белые корочки и очень тонкие поверхностные образования. |
| Свежие кристаллы возле защищённых трещин | Более благоприятный микроклимат позволил растворимым солям сохраниться. | Карнизы, герметичные полости, сухие штольни и затенённые фумарольные ниши. |
Стабильность и изменение
Минерал, созданный водой и разрушаемый водой
Алун-(K) красив благодаря высокому содержанию кристаллизационной воды, прозрачности или белому цвету и способности образовывать чёткие геометрические грани. По той же причине он хрупок. Влага может растворять, протравливать, перемещать или перекристаллизовывать поверхность. Нагрев может удалить воду из структуры. Колебания влажности могут превратить блеск в порошкообразный налёт.
Растворимость в воде
Вода может выщербливать, тускнить или стирать тонкие поверхностные структуры. Мытьё не подходит для большинства природных образцов.
Изменение под воздействием влажности
Влажный воздух может смягчать грани и придавать ранее ярким кристаллам мутную, матовую или меловидную поверхность.
Чувствительность к нагреванию
При нагревании алун может терять структурную воду. Даже умеренное воздействие тепла со временем способно причинить вред.
Переходы между степенями гидратации
Родственные сульфатные фазы с меньшей степенью гидратации могут возникать в засушливых условиях или в результате обезвоживания.
Для алуна витрина является частью минеральной среды. Сухое хранение в закрытом пространстве с осушителем может сохранить то, что открытый воздух быстро изменит.
Сопутствующие минералы
Сульфатные минералы, помогающие раскрыть историю
Сопутствующие минералы могут сделать образец алуна более информативным, поскольку показывают окружающую его химию. В фумарольных и супергенных условиях алун может встречаться с водными сульфатами алюминия, сульфатами магния и железа, гипсом, серой и натриевыми родственниками алуна.
Алуноген
Водный сульфат алюминия, способный образовывать шелковистые, волокнистые, мягкие белые массы в средах с кислыми сульфатами.
Пикерингит
Сульфат магния и алюминия, часто встречающийся в выцветных сульфатных ассоциациях засушливых районов или сред, связанных с шахтами.
Эпсомит
Сульфат магния, образующий нежные водорастворимые корки и кристаллы в пещерах, шахтах и испарительных средах.
Мелантерит
Сульфат железа, часто связанный с окислением пирита и кислым шахтным дренажом; обычно нестабилен в обычных комнатных условиях.
Гипс
Более стабильный сульфат кальция, который может встречаться в зонах выветривания кислых сульфатов и в испарительных средах.
Самородная сера
Классический спутник фумарольных областей: создаёт жёлтый контраст и указывает на вулканическую серную геохимию.
Алуноген, мелантерит, эпсомит и близлежащая сера должны побуждать к тщательной документации. Эти спутники часто показывают, связана ли история алуна со стенами шахты, пещерой, испарительной или фумарольной средой.
Группа алунов и близкие родственники
Калиевые, натриевые, аммонийные варианты и варианты с разной степенью гидратации
Группа алунов объединяет родственные двойные сульфаты. Обычная структура додекагидрата содержит одновалентный катион, алюминий и сульфат с двенадцатью молекулами кристаллизационной воды. Близкородственные минералы различаются калием, натрием, аммонием или меньшим содержанием воды. Эти различия важны, поскольку отражают местную химию и засушливость.
| Минерал или материал | Формула | Типичная обстановка | Полезное различие |
|---|---|---|---|
| Алун-(K) | KAl(SO4)2·12H2O | Фумаролы, кислые стенки шахт, супергенные сульфатные корки, сухие пещеры и защищённые испарительные поверхности. | Природный калийный алун; классическая октаэдрическая форма, но часто встречаются корки и друзы. |
| Алун-(Na) | NaAl(SO4)2·12H2O | Сульфатные среды, богатые натрием, и эвапоритовые ассоциации. | Натриевый аналог алуна; хрупкий, растворимый и часто трудно отличимый без анализа. |
| Цшермигит | (NH4)Al(SO4)2·12H2O | Пещеры и шахты, где доступен аммоний, особенно кислые среды под воздействием гуано. | Аммонийный алун; контекст важен, поскольку он указывает на биогенное или богатое азотом влияние. |
| Калинит | KAl(SO4)2·11H2O | Засушливые выцветные условия и сульфатные среды с низким содержанием гидратной воды. | Сульфат алюминия-калия, ундекагидрат; содержит меньше воды, чем алунит-(K). |
| Мендозит | NaAl(SO4)2·11H2O | Сухие испарительные сульфатные условия, часто богатые натрием. | Ундекагидрат натриево-алюминиевого сульфата; очень растворим и чувствителен к влажности. |
| Тамаругит | NaAl(SO4)2·6H2O | Засушливые и солончаковые условия; может образовываться при изменении гидратов натриевых алунитов. | Натриево-алюминиевый сульфат с меньшим содержанием гидратной воды; возможны таблитчатые и призматические формы. |
| Хромовый алун | KCr(SO4)2·12H2O | Чаще всего встречается как промышленный или выращенный в лаборатории химический материал. | Тёмно-фиолетовые учебные или химически выращенные кристаллы не следует выдавать за природные образцы минералов алунитовой группы, если природное происхождение не задокументировано. |
Многие минералы алунитовой группы внешне похожи. Для надёжного определения вида могут потребоваться сведения о месторождении, сопутствующие минералы и аналитическое подтверждение.
Знаковые месторождения
Классические места, где химия алунита становится видимой
Сольфатара-ди-Поццуоли, Кампания, Италия
Классическая сольфатарная обстановка и важный эталонный район для алунита-(K), с кислыми парами, изменёнными вулканическими породами и богатой серой фумарольной минерализацией.
Везувий, Кампания, Италия
Фумарольные сульфатные корки могут формироваться на поверхностях шлака и стенок кратера, часто в ассоциации с серой и другими растворимыми сульфатными минералами.
Утёс Алум-Кейв, Теннесси, США
Защищённая богатая сульфатами среда скал и пещер в горах Грейт-Смоки-Маунтинс, известная алунитом-(K) и сопутствующими минералами, включая алуноген, эпсомит и мелантерит.
Фумаролы Эль-Десьерто, Потоси, Боливия
Высокоандские фумарольные образования дали алунит-(K), ассоциированный с серой и гидратами натриевых алунитов, включая тамаругит.
Шахта Монте-Арсиччо, Тоскана, Италия
Кислотно-сульфатная вторичная ассоциация, в которой алунит-(K) может встречаться с другими сульфатами в агрегатах и выцветах.
Засушливые фумарольные и рудничные условия по всему миру
Сухие защищённые среды в Андах, Китае и других богатых сульфатами регионах могут сохранять минералы алунитовой группы, которые во влажном климате растворились бы.
Самые значимые месторождения алунита объединяет химическая среда: сернокислотная среда, алюминийсодержащая вмещающая порода, источник щелочей и достаточная сухость для сохранения растворимых солей.
Уход в полевых условиях и при экспонировании
Сбор минерала, который может измениться ещё до того, как попадёт в витрину
Алунит требует внимательного наблюдения и не терпит небрежного обращения. Под воздействием влаги его поверхность может измениться с чёткой и стекловидной на тусклую и меловидную. Лучший план сохранения начинается с момента обнаружения: сфотографируйте проявление, зафиксируйте обстановку и с самого начала храните образец в сухости.
Документируйте на месте
Сфотографируйте образец до его извлечения. Полевой контекст может быть ценнее отдельного фрагмента.
Не мойте
Вода может растворить, изъязвить или стереть поверхности алунита. Используйте только сухие инструменты и избегайте интенсивной чистки щёткой.
Используйте сухую упаковку
Помещайте образцы в закрытый контейнер с осушителем. При необходимости заменяйте или регенерируйте силикагель.
Ограничьте манипуляции
Используйте чистые сухие руки, перчатки или инструменты. Избегайте прямого дыхания на свежие микрокристаллы при увеличении.
Избегайте влажных помещений
Кухни, ванные комнаты, подвалы, негерметичные прибрежные витрины и влажные шкафы для экспонирования могут повредить алун.
Делайте этикетки подробными
Записывайте местонахождение, геологическую обстановку, сопутствующие минералы, дату, коллекционера и сведения об условиях хранения.
Герметичный микроконтейнер с осушителем для алуна — не чрезмерная мера. Часто именно от него зависит, удастся ли сохранить образец или останется лишь наблюдать, как он превращается в тусклый сульфатный налёт.
Часто задаваемые вопросы
Вопросы об образовании, геологии и разновидностях алуна-(K)
Является ли алун-(K) тем же веществом, что и обычный калиевый алун?
Да, алун-(K) — это название минерала для природного додекагидрата сульфата калия и алюминия, KAl(SO4)2·12H2О. Такую же химическую систему можно воспроизвести в лабораториях и на занятиях, поэтому происхождение следует описывать чётко.
Почему природные кристаллы алуна встречаются реже, чем корки?
Природный алун часто образуется в результате испарения на открытых поверхностях, где растворы перемещаются, высыхают, снова растворяют минерал и перекристаллизуются. Такие условия обычно приводят к образованию корок, друз и налётов, а не крупных изолированных кристаллов.
Где обычно образуется алун?
Он образуется в кислотно-сульфатных средах, таких как вулканические фумаролы, сольфатары, стены кислых шахт, окисленные угольные или богатые глиной зоны, сухие пещеры и защищённые испарительные микроклиматы.
Какие минералы обычно встречаются вместе с алуном?
В зависимости от обстановки вместе с алуном могут встречаться алуноген, пикерингит, эпсомит, мелантерит, гипс, самородная сера, тамаругит и другие растворимые сульфатные минералы.
Можно ли мыть образцы алуна?
Нет. Алун растворим в воде и может быть повреждён или полностью смыт при промывании. Самый безопасный подход — сухое хранение.
В чём разница между алуном и алунитом?
Алун-(K) — мягкий, растворимый в воде гидратированный двойной сульфат. Алунит — гораздо более твёрдый гидроксосульфат калия и алюминия, который может встречаться в зонах изменения пород и служить источником калия и алюминия для последующего образования растворимых сульфатных минералов.
Являются ли фиолетовые кристаллы хромового алуна природными минералами?
Хромовый алун наиболее известен как промышленное или лабораторное химическое вещество. Тёмно-фиолетовые кристаллы, продаваемые для демонстраций или декора, не следует называть природными минеральными образцами, если это не подтверждено документированным природным местонахождением.
Как следует хранить алун?
Храните его в сухом, прохладном и закрытом месте, желательно в герметичном микроконтейнере с силикагелем. Избегайте нагревания, влажности, воды, солевых методов, чистящих жидкостей и открытой демонстрации во влажных помещениях.
Главное
Алун — кислотно-сульфатная химия, застывшая в хрупкой геометрии
Алун-(K) образуется там, где богатая сульфатами кислотная среда взаимодействует с алюминием и калием, а затем испарение завершает кристаллизацию. Вулканические фумаролы, стены кислых шахт, зоны выветривания угля и глины, сухие пещеры и защищённые засушливые ниши создают подходящие условия. Родственные минералы — алун-(Na), tschermigite, kalinite, mendozite и tamarugite — отражают изменения катионного состава и степени гидратации. Определяйте алун по его обстановке образования, ассоциациям, габитусу кристаллов и сохранности, а затем храните его как растворимый иней: в сухости, закрытым, с подробной документацией и при осторожном обращении.