В каких породах содержится гипс
Гипс — природный минерал из класса сульфатов. Из всех природных сульфатов в строительной индустрии имеет наибольшее значение. В природе находится в виде дигидрата — двуводный сульфат кальция CaSO4 • 2H2O и в безводном состоянии — ангидрит CaSO4.
В основном гипс используют преимущественно как сырье для производства низко- и высокообжиговых гипсовых вяжущих и в качестве добавки, вводимой при помоле клинкера портландцемента и его разновидностей с целью регулирования сроков схватывания.
Другим направлением использования природного гипса является изготовление стеновых и перегородочных изделий, что обусловлено его низкой теплопроводностью: при 30°С 0,28-0,34 Вт/(м•K).
Природный двуводный гипс — горная порода осадочного происхождения, сложенная в основном из крупных и мелких кристаллов CaSO4 • 2H2O. Сростки кристаллов гипса могут образовывать гипсовые розы. Плотные образования гипса называют гипсовым камнем.
Структурные различия
По внешнему виду и строению горной породы различают:
- кристаллический прозрачный гипс;
- пойкилитовый или песчанистый гипс — кристаллы, переполненные песком.
- гипсовый шпат — пластинчатый минерал с плоскими прозрачными кристаллами слоистой структуры, индивиды довольно крупных размеров, прозрачные (марьин глаз);
- селенит — параллельно-тонковолокнистый гипс, желтоватого цвета с шелковистым блеском
- зернистый гипс;
- алебастр — наиболее чистый тонкозернистый гипс, напоминающую по внешнему виду мрамор, белого цвета или светлоокрашенный.
Различают кристаллическую, волокнистую, зернистую и песчанистую разности гипса.
Гипс образует сплошные мраморовидные массы, жилковатые скопления, а также единичные кристаллы и друзы. Облик его кристаллов обычно пластинчатый, столбчатый и игольчатый.
Физические свойства гипса
| двуводный гипс | Ангидрит | |
| Молекулярный вес, г/моль | 172.17 | |
| плотность, г/см3 | 2,2 — 2,4 | 2,9 — 3,1 |
| твердость по шкале Мооса | 2 | 3 — 4 |
| Прочность при сжатии, МПа | 80 | 60 — 80 |
| Растворимость в воде (г/л) при 20 °С, % | 0,2 | |
| Теоретический состав СаО по массе, % | 32,56 | 41,2 |
| Теоретический состав SO3 по массе, % | 46,51 | 58,8 |
| Теоретический состав H2O по массе, % | 20,93 | — |
Кристаллическая решетка двуводного гипса и ангидрита
В кристаллической решетке двуводного гипса каждый атом кальция окружен шестью комплексными группами, состоящими из четырех тетраэдров и двух молекул воды. Структура кристаллической решетки этого соединения слоистая. Слои образованы, с одной стороны, ионами Са2+ и группами SO4-2, а с другой — молекулами воды. Каждая молекула воды связана как с ионами Са 2+, так и с ближним сульфатным тетраэдром. Внутри слоя, содержащего ионы Са2+ и SO4-2 имеются относительно прочные (ионные) связи, в то время как в направлении к слоям, содержащим молекулы воды, связь слоев значительно слабее. Поэтому при тепловой обработке двуводный гипс легко теряет воду (процесс дегидратации). На практике этот процесс можно проводить до различной степени его завершенности и в зависимости от этого получать гипсовые вяжущие различных модификаций с различными свойствами.
В кристаллической решетке ангидрита ионы серы располагаются в центрах тетраэдрических групп кислорода, а каждый ион кальция окружен восемью ионами. Большей частью ангидрит образует сплошные массы, но встречаются кубические, короткостолбчатые и другие кристаллы.
Нагревание гипса
Под паяльной трубкой гипс теряет воду, расщепляется и сплавляется в белую эмаль. На кривых нагревания гипса наблюдаются три эффекта:
- при 80-90°С выделяется некоторое количество Н20;
- при 140°С гипс переходит в полугидрат;
- при температуре 140-220°С происходит полное выделение воды;
- при температуре 400°С гипс оказывается намертво обожженным.
Растворимость гипса
Гипс обладает заметной растворимостью в воде (около 2 г/л при 20°С). Замечательной особенностью гипса является то, 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» — CaSO4 • 0,5H2O. Растворимость гипса увеличивается в присутствии некоторых электролитов (например, NaCl, (NH4)2SO4 и минеральных кислот).
Из раствора гипс кристаллизуется в виде характерных игольчатых кристаллов, белых или окрашенных примесями.
Гипс от греческого — штукатурка, легко определяется по следующим свойствам:
- низкая твердость;
- обильный возгон воды в закрытой трубке;
- в пламени спиртовки белеет (мутнеет) и рассыпается в порошок, плавится в белую эмаль, которая дает щелочную реакцию;
- относительно плохо растворяется в воде и кислотах.
Растворение ангидрита ⎼ это непосредственное взаимодействие воды и сульфата кальция, насыщение наступает, когда энергия гидратированного иона станет равна энергии иона в решетке. Обычно такое растворение сопровождается небольшим тепловыделением (не всегда и не для всех солей). Основным фактором влияния при этом является температура.
Процесс растворения солей зависит и от свойств растворителя (воды), его минерализации, состава и рН-среды. Так, растворимость гипса возрастает с увеличением от содержания в воде солей хлористого натрия и магния. В дистиллированной воде растворимость гипса составляет 2 г/л, а в высококонцентрированных растворах NaCl (100 г/л) или MgCl (200 г/л) растворимость гипса увеличивается соответственно до 6,5 и 10 г/л.
Гипс хорошо растворяется в щелочах и соляной кислоте. С ростом концентрации раствора щелочи от 0,1 н. до 1 н. растворимость гипса резко возрастает. Таким образом, в зависимости от минерализации и состава растворителя скорость растворения гипса может изменяться в широких пределах, что необходимо учитывать при его выщелачивании из породы.
CaSO4 + NaCl = NaSO4 + CaCl2
CaSO4 + MgCl = MgSO4 + CaCl2
Разновидность гипса
Селенит
Селенит — это волокнистая разность гипса, полупрозрачный минерал, прочнее алебастра. Мягкий, твёрдость 2 по шкале Мооса (легко царапается ногтем). В качестве включений может содержать глину, песок, редко — гематит, серу, органические примеси.
Имеет шелковистый блеск. После полировки благодаря параллельно расположенным волокнам имеет красивый переливчатый оптический эффект, аналогичный эффекту кошачьего глаза..
Цветовая гамма представлена розовыми, голубыми, желтыми и красновато-перламутровыми оттенками. Можно встретить и кристально-белый селенит.
Применяется как поделочный камень для изготовления бижутерии, фигурок, резных художественно-бытовых изделий. Легко шлифуется наждачной бумагой и хорошо полируется. Изделия из селенита легко затираются и теряют полировку из-за малой твёрдости и после эксплуатации требуют повторной обработки.
Алебастр
Название «alabastrites», появилось от названия города Алебастрон в Египте, где камень добывался. Алебастр высоко ценился и использовался для изготовления маленьких сосудов для парфюмерных изделий и ваз для мазей. Нарезанный тонкими листами, алебастр достаточно прозрачен поэтому использовался для «остекления» окон.
Сегодня алебастр это основное сырье для производства гипса — порошкообразного вяжущего материала, получаемого путём термической обработки природного двухводного гипса CaSO4 • 2H2O при температуре от 100°C и выше.
Ангидрит
Ангидрит (от др.-греч. «лишённый воды») — безводный сульфат кальция. Ангидрит может быть белым, голубоватым, сероватым, реже красноватым.
При добавлении воды увеличивается в объёме примерно на 30 % и постепенно превращается в двуводный гипс.
Отложения ангидрита образуются в осадочных толщах главным образом в результате обезвоживания отложений гипса.
Ангидрит иногда используется как дешёвый декоративно-поделочный камень, по твёрдости занимающий промежуточное положение между яшмой, нефритом и агатом, с одной стороны, и мягким селенитом и кальцитом — с другой.
В наши дни применяется для производства безобжиговых и высокообжиговых гипсовых вяжущих веществ, а также в качестве добавки для производства цемента.
Минералы и горные породы / минерал Гипс
Гипс это минерал, водный сульфат кальция.
Синонимы
- гипсовый камень,
- зеркальный камень,
- монмартит,
- песчаная роза,
- роза пустыни,
- шпат гипсовый.
Химический состав
В состав гипса входят следующие элементы: Са, S, O.
Окись кальция (СаО) 32,6%, трехокись серы (SO3) 46,5%, вода (Н2О) 20,9%. Тонкие кристаллы и спайные пластинки гибки.
Кристаллическая структура слоистая; два листа анионных групп [SO4]2-, тесно связанные с ионами Ca2+, слагают двойные слои, ориентированные вдоль плоскости (010). Молекулы H2O занимают места между указанными двойными слоями. Этим легко объясняется весьма совершенная спайность, характерная для гипса. Каждый ион кальция окружен шестью кислородными ионами, принадлежащими к группам SO4, и двумя молекулами воды. Каждая молекула воды связывает ион Ca с одним ионом кислорода в том же двойном слое и с другим ионом кислорода в соседнем слое.
Разновидности минерала
Алебастр, марьино стекло (лёд девичий, стекло девичье), селенит (атласный шпат)
Обладает заметной растворимостью в воде. Замечательной особенностью гипса является то обстоятельство, что растворимость его при повышении температуры достигает максимума при 37-38°, а затем довольно быстро падает. Наибольшее снижение растворимости устанавливается при температурах свыше 107° вследствие образования «полугидрата» — CaSO4 × 1/2H2O.
При 107oC частично теряет воду, переходя в белый порошок алебастра, (2CaSO4 × Н2О), который заметно растворим в воде. В силу меньшего количества гидратных молекул, алебастр при полимеризации не даёт усадки (увеличивается в объеме прибл. на 1%). Под п. тр. теряет воду, расщепляется и сплавляется в белую эмаль. На угле в восстановительном пламени даёт CaS. 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.
Формы нахождения
Характерны сростки в виде «розы» и двойники — т.наз. «ласточкины хвосты»). Образует прожилки параллельно-волокнистой структуры (селенит) в глинистых осадочных породах, а также плотные сплошные мелкозернистые агрегаты, напоминающие мрамор (алебастр). Иногда в виде землистых агрегатов и скрытокристаллическте масс. Также слагает цемент песчаников.
Обычны псевдоморфозы по гипсу кальцита, арагонита, малахита, кварца и др., так же как и псевдоморфозы гипса по другим минералам.
Происхождение
Широко распространённый минерал, в природных условиях образуется различными путями. Происхождение осадочное (типичный морской хемогенный осадок), низкотемпературно-гидротермальное, встречается в карстовых пещерах и сольфатарах. Осаждается из богатых сульфатами водных растворов при усыхании морских лагун, солёных озёр. Образует пласты, прослои и линзы среди осадочных пород, часто в ассоциациях с ангидритом, галитом, целестином, самородной серой, иногда с битумами и нефтью. В значительных массах он отлагается осадочным путем в озёрных и морских соленосных отмирающих бассейнах. При этом гипс наряду с NaCl может выделяться лишь в начальных стадиях испарения, когда концентрация других растворенных солей еще не высока. При достижении некоторого определенного значения концентрации солей, в частности NaCl и особенно MgCl2, вместо гипса будут кристаллизоваться ангидрит и затем уже другие, более растворимые соли, т.е. 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.
Значительные массы гипса в осадочных породах образуются прежде всего в результате гидратации ангидрита, который в свою очередь осаждался при испарении морской воды; нередко при её испарении осаждается непосредственно гипс. Гипс возникают в результате гидратации ангидрита в осадочных отложениях под влиянием действия поверхностных вод в условиях пониженного внешнего давления (в среднем до глубины 100-150м.) по реакции: CaSO4 + 2H2O = CaSO4 × 2H2О. При этом происходят сильное увеличение объёма (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 гнёзда крупных, нередко прозрачных кристаллов.
Может служить цементом в осадочных породах. Жильный гипс обычно является продуктом реакции сульфатных растворов (образующихся при окислении сульфидных руд) с карбонатными породами. Образуется в осадочных породах при выветривании сульфидов, при воздействии образующейся при разложении пирита серной кислоты на мергели и известковистые глины. В полупустынных и пустынных местностях гипс очень часто встречается в виде прожилков и желваков в коре выветривания самых различных по составу горных пород. В почвах аридной зоны формируются новообразования вторично переотложенного гипса: одиночные кристаллы, двойники («ласточкины хвосты»), друзы, «гипсовые розы» и т.д.
Гипс довольно хорошо растворим в воде (до 2,2 г/л.), причём с повышением температуры его растворимость сперва растёт, а выше 24°С падает. Благодаря этому гипс при осаждении из морской воды отделяется от галита и образует самостоятельные пласты. В полупустынях и пустынях, с их сухим воздухом, резкими суточными перепадами температуры, засолёнными и загипсованными почвами, утром, с повышением температуры гипс начинает растворяться и, поднимаясь в растворе капиллярными силами, отлагается на поверхности при испарении воды. К вечеру, с понижением температуры, кристаллизация прекращается, но из-за недостатка влаги кристаллы не растворяются, — в районах с такими условиями кристаллы гипса встречаются в особенно большом количестве.
Местонахождения
В России мощные гипсоносные толщи пермского возраста распространены по Западному Приуралью, в Башкирии и Татарстане, в Архангельской, Вологодской, Горьковской и других областях. Многочисленные месторождения верхнеюрского возраста устанавливаются на Сев. Кавказе, в Дагестане. Замечательные коллекционные образцы с кристаллами гипса известны из м-ния Гаурдак (Туркмения) и других м-ний Средней Азии (в Таджикистане и Узбекистане), в Среднем Поволжье, в юрских глинах Калужской области. В термальных пещерах Naica Mine, (Мексика) были найдены друзы уникальных по размерам кристаллов гипса длиной до 11 м.
Применение
Волокнистый гипс (селенит) используют как поделочный камень для недорогих ювелирных изделий. Из алебастра издревле вытачивали крупные ювелирные изделия — предметы интерьера (вазы, столешницы, чернильницы и т. д.). Обожженный гипс применяют для отливок и слепков (барельефы, карнизы и т. д.), как вяжущий материал в строительном деле, в медицине.
Используется для получения строительного гипса, высокопрочного гипса, гипсоцементно-пуццоланового вяжущего материала.
рассказать об ошибке в описании
Свойства Минерала
| Цвет | Белый, красноватый, монокристаллы часто бесцветные, прозрачные, водяно-прозрачные (марьино стекло). |
| Цвет черты | белый |
| Происхождение названия | От греческого γυψοζ означающего мел или штукатурка |
| Год открытия | Первое упоминание о гипсе у Теофраста 300-325г. |
| IMA статус | действителен, описан впервые до 1959 (до IMA) |
| Химическая формула | CaSO4*2H2O |
| Блеск | стеклянный перламутровый шелковистый тусклый |
| Прозрачность | прозрачный полупрозрачный просвечивает непрозрачный |
| Спайность | совершенная по {010} средняя по {100} |
| Излом | раковистый ступенчатый занозистый |
| Твердость | 2 |
| Термические свойства | П. тр. Разлагается с потерей кристаллизационной воды и плавится в белую эмаль. В закрытой трубочке теряет кристаллизационную воду, превращаясь в сульфат кальция (“намертво обожженный гипс”) |
| Люминесценция | Кристаллы гипса с включениями иногда проявляют голубовато-белую, жёлтую, зелёную флюоресценцию |
| Strunz (8-ое издание) | 6/C.22-20 |
| Hey’s CIM Ref. | 25.4.3 |
| Dana (7-ое издание) | 29.6.3.1 |
| Dana (8-ое издание) | 29.6.3.1 |
| Молекулярный вес | 172.17 |
| Параметры ячейки | a = 5.679(5) Å, b = 15.202(14) Å, c = 6.522(6) Å β = 118.43° |
| Отношение | a:b:c = 0.374 : 1 : 0.429 |
| Число формульных единиц (Z) | 4 |
| Объем элементарной ячейки | V 495.15 ų |
| Двойникование | часты двойники прорастания по одному из двух законов: 1) двойники ласточкин хвост, пользующиеся наибольшим распространением—двойникование по граням призмы; 2) монмартрские (парижские) двойники—ребра призм расположены параллельно двойниковому шву |
| Точечная группа | 2/m — Prismatic |
| Плотность (расчетная) | 2.308 |
| Плотность (измеренная) | 2.312 — 2.322 |
| Дисперсия оптических осей | сильная r > v наклонная |
| Показатели преломления | nα = 1.519 — 1.521 nβ = 1.522 — 1.523 nγ = 1.529 — 1.530 |
| Максимальное двулучепреломление | δ = 0.010 |
| Тип | двухосный (+) |
| угол 2V | измеренный: 58° , рассчитанный: 58° до 68° |
| Оптический рельеф | низкий |
| Форма выделения | Кристаллы таблитчатые, редко столбчатые и призматические; характерны двойники срастания. Друзы кристаллов, плотные тонкокристаллические агрегаты, асбестовидные параллельно-волокнистые массы (селенит), прожилки, желваки |
| Классы по систематике СССР | Сульфаты |
| Классы по IMA | Сульфаты |
| Сингония | моноклинная |
| Литература | Бахтин А. И., Королев Э. А., Кринари Г. А., Морозов В. П. Механизм преобразования ангидрита, γ-CaSO4 и бассанита в гипс // Записки РМО, 1998, 127, 1, 83-88; Мартьянова Р.М. Некоторые особенности минералогии «гипсовых роз» // Записки ВМО, 1970, 99, 3, 358-362; Руссо Г.В. Расщепление кристаллов гипса // Записки ВМО, 1981, 110, 2, 167-171; Станкевич Е.Ф., Коршунов Н.А. Трона и гипс в травертинах Памира // Записки ВМО, 1977, 106, 1, 122-124 |
Фото Минерала
Статьи по теме
- Строительный гипс и его применение
Бытует мнение, что алебастр и строительный гипс – это одно и то же. Стоит уточнить, что алебастр подразумевает два различных минерала: карбонат кальция и гидросульфат кальция.
- Добыча и применение гипса
Гипс – это известковое минеральное вещество белого или желтого цвета. В основном его добывают в отмирающих водяных источниках. Добыча гипса проводится поверхностным и подземным способами.
- Марьино стекло это разновидность минерала гипс
Существует множество заблуждений относительно применения рассматриваемого вещества. Основное из них связано с его названием. В соответствии с ним марьино стекло называется так вследствие использования его для облицовки икон.