Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не путать с аппетитом .
Группа апатитов
Apatite Canada.jpg
Общий
КатегорияФосфатный минерал
Формула
(повторяющаяся единица)		Ca 5 (PO 4 ) 3 (F, Cl, OH)
Классификация Струнца8.BN.05
Кристаллическая системаШестиугольный
Кристалл классДипирамидальный (6 / м)
(тот же символ HM ) [1]
Космическая группаP6 3 / м (№ 176)
Идентификация
ЦветОт прозрачного до полупрозрачного, обычно зеленого, реже бесцветного, желтого, синего до фиолетового, розового, коричневого. [2]
Хрустальная привычкаТаблетчатые, призматические кристаллы, массивные, компактные или зернистые
Расщепление[0001] нечеткое, [1010] нечеткое [1]
ПереломОт конхоидальной до неровной [2]
Твердость по шкале Мооса5 [2] (определение минерала)
БлескСтекловидное [2] до подслоя
Полосабелый
ПрозрачностьОт прозрачного до полупрозрачного [1]
Удельный вес3.16–3.22 [1]
Польский блескСтекловидное тело [2]
Оптические свойстваДвойное лучепреломление, одноосное отрицательное [2]
Показатель преломления1,634–1,638 (+0,012, -0,006) [2]
Двулучепреломление0,002–0,008 [2]
ПлеохроизмСиние камни - прочные, от голубых и желтых до бесцветных. Остальные цвета от слабого до очень слабого. [2]
Дисперсия0,013 [2]
Ультрафиолетовая флуоресценцияЖелтые камни - пурпурно-розовый, более сильный в длинной волне; голубые камни  - от голубого до голубого как в длинной, так и в короткой волне; зеленые камни  - зеленовато-желтые, более сильные в длинных волнах; фиолетовые камни  - зеленовато-желтые в длинной волне, светло-фиолетовые в короткой. [2]

Апатит - это группа фосфатных минералов , обычно относящихся к гидроксиапатиту , фторапатиту и хлорапатиту , с высокими концентрациями ионов OH - , F - и Cl - соответственно в кристалле . Формула смеси трех наиболее распространенных конечных элементов записывается как Ca 10 ( PO 4 ) 6 (OH, F, Cl) 2 , а формулы кристаллических элементарных ячеек отдельных минералов записываются как Ca 10(PO 4 ) 6 (OH) 2 , Ca 10 (PO 4 ) 6 F 2 и Ca 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 .

Минерал был назван апатитом немецким геологом Абрахамом Готтлобом Вернером в 1786 году [3], хотя конкретный минерал, который он описал, был реклассифицирован как фторапатит в 1860 году немецким минералогом Карлом Фридрихом Августом Раммельсбергом . Апатит часто принимают за другие минералы. Эта тенденция отражена в названии минерала, которое происходит от греческого слова απατείν (апатеин), что означает обманывать или вводить в заблуждение . [4]

Геология [ править ]

Апатит встречается в осадочных, метаморфических, магматических и вулканических породах . Апатит может образовываться в осадочных процессах, вулканические процессы ( например , Пегматит ), метаморфические процессы, а также в гидротермальных источниках , [5] , а также производство биологических систем.

Апатит - один из немногих минералов, производимых и используемых биологическими системами окружающей среды. Апатит - определяющий минерал для 5 баллов по шкале Мооса . Гидроксиапатит, также известный как гидроксилапатит, является основным компонентом зубной эмали и костного минерала . Относительно редкая форма апатита, в которой большинство групп ОН отсутствует и содержит много карбонатных и кислых фосфатных замещений, является крупным компонентом костного материала.

Фторапатит (или фторапатит) более устойчив к воздействию кислоты, чем гидроксиапатит; в середине 20-го века было обнаружено, что в сообществах, в воде которых естественным образом содержался фтор, наблюдался более низкий уровень кариеса зубов . [6] Фторированная вода позволяет обменивать в зубах фторид-ионы на гидроксильные группы в апатите. Точно так же зубная паста обычно содержит источник фторид- анионов (например, фторид натрия, монофторфосфат натрия ). Слишком большое количество фтора приводит к флюорозу зубов и / или флюорозу скелета .

Следы деления в апатите обычно используются для определения термической истории орогенных поясов и отложений в осадочных бассейнах . [7] (U-Th) / He датирование апатита также хорошо установлено из исследований диффузии благородных газов [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14]] для использования при определении термических историй [ 15] [16] и другие, менее типичные приложения, такие как датирование палео-пожаров. [17]

Фосфорит - это осадочная порода , богатая фосфатом и содержащая от 18% до 40% P 2 O 5 . Апатит в фосфорите присутствует в виде скрытокристаллических масс, называемых коллофаном .

Использует [ редактировать ]

В основном апатит используется в производстве удобрений  - он является источником фосфора. Иногда его используют как драгоценный камень. Зеленые и синие разновидности в мелкодисперсном виде представляют собой пигменты с превосходной укрывистостью.

При переваривании апатита с серной кислотой , чтобы сделать фосфорную кислоту , фтористый водород образуется в качестве побочного продукта из любого Фторапатит содержания. Этот побочный продукт является второстепенным промышленным источником плавиковой кислоты . [18]

Фтор-хлорапатит составляет основу устаревшей системы люминесцентных люминесцентных ламп Halophosphor . Легирующие элементы марганца и сурьмы в количестве менее одного молярного процента - вместо кальция и фосфора, придающих флуоресценцию - и регулировка соотношения фтора и хлора изменяют полученный оттенок белого. Эта система была почти полностью заменена системой Tri-Phosphor. [19]

В Соединенных Штатах удобрения, полученные из апатита, используются для дополнения питания многих сельскохозяйственных культур, являясь ценным источником фосфатов .

Апатиты также являются предлагаемым материалом-хозяином для хранения ядерных отходов наряду с другими фосфатами.

Геммология [ править ]

Граненый голубой апатит, Бразилия
Желтые апатиты

Апатит редко используется в качестве драгоценного камня . Прозрачные камни чистого цвета были гранеными, и переливчатые образцы были кабошоном Обрежьте. [2] переливчатые камни известны как кошачий глаз апатит , [2] прозрачные зеленые камни известны как спаржи камень , [2] и голубые камни были названы moroxite . [20] Если в кристалле апатита выросли кристаллы рутила , то при правильном освещении ограненный камень дает эффект кошачьего глаза. Основными источниками драгоценного апатита являются [2]Бразилия, Мьянма и Мексика. Другие источники включают [2] Канаду, Чешскую Республику, Германию, Индию, Мадагаскар, Мозамбик, Норвегию, Южную Африку, Испанию, Шри-Ланку и США.

Использовать как рудный минерал [ править ]

Апатит на микрофотографиях шлифа из апатитового рудника Сиилинъярви . В кросс-поляризованном свете слева, в плоскополяризованном свете справа.
Апатитовый рудник в Сиилинъярви , Финляндия.

Иногда обнаруживается, что апатит содержит значительное количество редкоземельных элементов и может использоваться в качестве руды для этих металлов. [21] Это предпочтительнее традиционных редкоземельных руд, таких как монацит , [22], поскольку апатит не очень радиоактивен и не представляет опасности для окружающей среды в хвостах рудников . Однако апатит часто содержит уран и его нуклиды с такой же радиоактивной цепочкой распада . [23] [24]

Апатит - рудный минерал редкоземельного месторождения Хойдас . [25]

Термодинамика [ править ]

В стандартных энтальпий образования в кристаллическом состоянии гидроксиапатита, chlorapatite и предварительного значения для bromapatite, были определены с помощью реакции-раствора калориметрии . Предположения о существовании возможного пятого члена семейства кальциевых апатитов, йодапатита, были сделаны из соображений энергетики. [26]

Структурные и термодинамические свойства кристаллических гексагональных апатитов кальция Ca 10 (PO 4 ) 6 (X) 2 (X = OH, F, Cl, Br) были исследованы с использованием всеатомного потенциала Борна-Хаггинса-Майера [27]методом молекулярной динамики. Точность модели при комнатной температуре и атмосферном давлении проверялась по структурным данным кристалла с максимальными отклонениями c. 4% для галоапатитов и 8% для гидроксиапатита. Для оценки коэффициента изотермической сжимаемости этих соединений были выполнены прогоны моделирования высокого давления в диапазоне 0,5-75 кбар. Деформация сжатых твердых тел всегда упруго анизотропна, а поведение BrAp заметно отличается от поведения, которое демонстрируют HOAp и ClAp. Данные высокого давления pV были подогнаны к уравнению состояния Парсафара-Мейсона [28] с точностью лучше 1%. [29]

Моноклинные твердые фазы Ca 10 (PO 4 ) 6 (X) 2 (X = OH, Cl) и расплав гидроксиапатитного соединения также были изучены методом молекулярной динамики. [30] [31]

Лунная наука [ править ]

Лунные камни, собранные астронавтами во время программы «Аполлон», содержат следы апатита. [32] Повторный анализ этих образцов в 2010 году выявил воду, захваченную в минерале в виде гидроксила , что привело к оценкам содержания воды на лунной поверхности со скоростью не менее 64 частей на миллиард - в 100 раз больше, чем предыдущие оценки - и столь же высоким как 5 частей на миллион. [33] Если минимальное количество заблокированной минералами воды гипотетически превратить в жидкость, она покроет поверхность Луны примерно на одном метре воды. [34]

Биовыщелачивание [ править ]

Эктомикоризные грибы Suillus granulatus и Paxillus invutus могут выделять элементы из апатита. [35]

См. Также [ править ]

  • Список минералов
  • Моделирование тепловой истории
  • Гексафторкремниевая кислота
  • Гидроксиапатит в кости

Ссылки [ править ]

  1. ^ а б в г Апатит . Webmineral
  2. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p Геммологический институт Америки , GIA Gem Reference Guide 1995, ISBN  0-87311-019-6
  3. ^ По словам самого Вернера - (Вернер, 1788), стр. 85 - название «апатит» впервые появилось в печати:
    • Герхард, Калифорния, Grundriss des Mineral-systems [Схема системы минералов] (Берлин, (Германия): Кристиан Фридрих Химбург, 1786), с. 281. С п. 281: «Von einigen noch nicht genau bestimmten und ganz neu entdeckten Mineralien. Ich rechne hierzu folgende drei Körper: 1. Den Apatit des Herrn Werners.…» (О некоторых еще не точно определенных и совсем недавно открытых минералах. Я считаю среди них следующие три вещества: 1. апатит г-на Вернера.…)
    Вернер довольно подробно описал минерал в статье 1788 года.
    • Вернер, А.Г. (1788) "Geschichte, Karakteristik, und kurze chemische Untersuchung des Apatits" (История, характеристики и краткое химическое исследование апатита), Bergmännisches Journal (Miners 'Journal), vol. 1. С. 76–96. На стр. 84–85 Вернер объяснил, что, поскольку минералоги неоднократно ошибочно классифицировали его (например, как аквамарин ), он дал апатиту название «обманщик»: «Ich wies hierauf diesem Foßile, als einer eigenen Gattung, sogleich eine Stelle in dem Kalkgeschlechte an; und ertheilte ihm, - weil es bisher alle Mineralogen in seiner Bestimmung ir geführt hatte, - den Namen Apatit , den ich von dem griechischen Worte απατάω(decipio) bildete, und welcher so viel, как Trügling sagt . " (Затем я сразу же выделил этой окаменелости [т.е. материалу, полученному из-под земли ], как отдельному типу, место в линии передачи извести; и присвоил ей - потому что это ранее вводил в заблуждение всех минералогов своей классификацией - название «апатит», которое я образовал от греческого слова απατάω [апатао] (я обманываю) и которое говорит столько же, сколько [слово] «обманщик».)
  4. ^ "Информация о минералах фторапатита и данные" . mindat.org . Проверено 30 января 2018 .
  5. ^ Группа минералов апатита . минералы.net. Проверено 14 октября 2020.
  6. ^ Национальный институт стоматологических и черепно-лицевых исследований. История фторирования ; 2008-12-20.
  7. ^ Malusà, Marco G .; Фитцджеральд, Пол Г., ред. (2019). Термохронология треков деления и ее применение в геологии . Учебники Springer по наукам о Земле, географии и окружающей среде . DOI : 10.1007 / 978-3-319-89421-8 . ISBN 978-3-319-89419-5. ISSN  2510-1307 . S2CID  146467911 .
  8. ^ Zeitler, PK; Герцег, Алабама; McDougall, I .; Хонда, М. (октябрь 1987 г.). «U-Th-He датирование апатита: потенциальный термохронометр». Geochimica et Cosmochimica Acta . 51 (10): 2865–2868. Bibcode : 1987GeCoA..51.2865Z . DOI : 10.1016 / 0016-7037 (87) 90164-5 . ISSN 0016-7037 . 
  9. ^ Вольф, РА; Фарли, KA; Серебро, LT (ноябрь 1996 г.). «Диффузия гелия и низкотемпературная термохронометрия апатита». Geochimica et Cosmochimica Acta . 60 (21): 4231–4240. Bibcode : 1996GeCoA..60.4231W . DOI : 10.1016 / s0016-7037 (96) 00192-5 . ISSN 0016-7037 . 
  10. ^ Варнок, AC; Zeitler, PK; Вольф, РА; Бергман, Южная Каролина (декабрь 1997 г.). «Оценка низкотемпературной апатитовой U Th / He термохронометрии». Geochimica et Cosmochimica Acta . 61 (24): 5371–5377. Bibcode : 1997GeCoA..61.5371W . DOI : 10.1016 / s0016-7037 (97) 00302-5 . ISSN 0016-7037 . 
  11. ^ Фарли, KA (2000-02-10). «Диффузия гелия из апатита: общее поведение на примере фторапатита Дуранго» (PDF) . Журнал геофизических исследований: Твердая Земля . 105 (B2): 2903–2914. Bibcode : 2000JGR ... 105.2903F . DOI : 10.1029 / 1999jb900348 . ISSN 0148-0227 .  
  12. ^ Шустер, Дэвид Л .; Цветы, Ребекка М .; Фарли, Кеннет А. (сентябрь 2006 г.). «Влияние естественного радиационного повреждения на кинетику диффузии гелия в апатите». Письма о Земле и планетологии . 249 (3–4): 148–161. Bibcode : 2006E и PSL.249..148S . DOI : 10.1016 / j.epsl.2006.07.028 . ISSN 0012-821X . 
  13. ^ Idleman, Брюс Д .; Цайтлер, Питер К .; Макданнелл, Калин Т. (январь 2018 г.). «Характеристика выделения гелия из апатита при непрерывном постепенном нагреве». Химическая геология . 476 : 223–232. Bibcode : 2018ChGeo.476..223I . DOI : 10.1016 / j.chemgeo.2017.11.019 . ISSN 0009-2541 . 
  14. ^ МакДаннелл, Калин Т .; Цайтлер, Питер К .; Джейнс, Дарвин Дж .; Айдлман, Брюс Д .; Файон, Анния К. (февраль 2018 г.). «Скрининг апатитов для (U-Th) / He термохронометрии посредством непрерывного постепенного нагрева: компоненты возраста He и их влияние на разброс по возрасту». Geochimica et Cosmochimica Acta . 223 : 90–106. Bibcode : 2018GeCoA.223 ... 90М . DOI : 10.1016 / j.gca.2017.11.031 . ISSN 0016-7037 . 
  15. ^ Дом, Массачусетс; Вернике, ВР; Фарли, KA; Думитру, Т.А. (октябрь 1997 г.). «Кайнозойская термическая эволюция центральной Сьерра-Невады, Калифорния, из (UTh) / He термохронометрии». Письма о Земле и планетологии . 151 (3–4): 167–179. DOI : 10.1016 / s0012-821x (97) 81846-8 . ISSN 0012-821X . 
  16. ^ Элерс, Тодд А .; Фарли, Кеннет А. (январь 2003 г.). «Апатитовая (U – Th) / He термохронометрия: методы и приложения к проблемам тектонических и поверхностных процессов». Письма о Земле и планетологии . 206 (1–2): 1–14. Bibcode : 2003E и PSL.206 .... 1E . DOI : 10.1016 / s0012-821x (02) 01069-5 . ISSN 0012-821X . 
  17. ^ Райнерс, PW; Томсон, С. Н.; McPhillips, D .; Донелик, РА; Реринг, JJ (2007-10-12). «Термохронология лесных пожаров и судьба и перенос апатита на склонах холмов и в речных средах» . Журнал геофизических исследований . 112 (F4): F04001. Bibcode : 2007JGRF..112.4001R . DOI : 10.1029 / 2007jf000759 . ISSN 0148-0227 . 
  18. ^ Вильяльба, Гара; Эйрес, Роберт У .; Шредер, Ганс (2008). «Учет фтора: производство, использование и потери». Журнал промышленной экологии . 11 : 85–101. DOI : 10.1162 / jiec.2007.1075 .
  19. ^ Хендерсон и Марсден, «Лампы и освещение», Эдвард Арнольд Лтд., 1972, ISBN 0-7131-3267-1 
  20. ^ Streeter, Эдвин У., драгоценные камни и драгоценные камни 6е издание, Джордж Белл и Sons, London, 1898, P306
  21. ↑ Salvi S, Williams-Jones A. 2004. Щелочные гранит-сиенитовые месторождения. В Линнен Р.Л., Самсон И.М., редакторы. Геохимия редких элементов и месторождения полезных ископаемых. Сент-Катаринс (ОН): Геологическая ассоциация Канады. стр. 315-341 ISBN 1-897095-08-2 
  22. ^ Haxel G, Hedrick J, Orris J. 2006. Критические ресурсы редкоземельных элементов для высоких технологий . Рестон (Вирджиния): Геологическая служба США. Информационный бюллетень USGS: 087-02.
  23. ^ Проктор, Роберт Н. (01.12.2006), вдыхая полоний - New York Times . Nytimes.com. Проверено 24 июля 2011.
  24. ^ Табачный дым | Радиационная защита | Агентство по охране окружающей среды США . Epa.gov (28.06.2006). Проверено 24 июля 2011.
  25. ^ Great Western Minerals Group Ltd. | Проекты - озеро Хойдас, Саскачеван. Архивировано 1 июля 2008 г. в Wayback Machine . Gwmg.ca (27 января 2010 г.). Проверено 24 июля 2011.
  26. ^ Cruz, FJAL; Минас да Пьедаде, Мэн; Каладо, JCG (2005). «Стандартные мольные энтальпии образования гидрокси-, хлор- и бромапатита». J. Chem. Термодин . 37 (10): 1061–1070. DOI : 10.1016 / j.jct.2005.01.010 .
  27. ^ См .: Потенциал Борна-Хаггинса-Майера (SklogWiki)
  28. ^ Парсафар, Голамаббас и Мейсон, EA (1994) "Универсальное уравнение состояния для сжатых твердых тел", Physical Review B Condensed Matter , 49 (5): 3049–3060.
  29. ^ Cruz, FJAL; Canongia Lopes, JN; Каладо, JCG; Минас да Пьедаде, Мэн (2005). «Молекулярно-динамическое исследование термодинамических свойств апатитов кальция. 1. Гексагональные фазы». J. Phys. Chem. B . 109 (51): 24473–24479. DOI : 10.1021 / jp054304p . PMID 16375450 . 
  30. ^ Cruz, FJAL; Canongia Lopes, JN; Каладо, JCG (2006). «Молекулярно-динамическое исследование термодинамических свойств кальциевых апатитов. 2. Моноклинные фазы». J. Phys. Chem. B . 110 (9): 4387–4392. DOI : 10.1021 / jp055808q . PMID 16509739 . 
  31. ^ Cruz, FJAL; Canongia Lopes, JN; Каладо, JCG (2006). «Моделирование молекулярной динамики расплавленного гидроксиапатита кальция». Уравнение жидкой фазы . 241 (1–2): 51–58. DOI : 10.1016 / j.fluid.2005.12.021 .
  32. ^ Смит, СП; Андерсон, AT; Ньютон, Р. Olsen, EJ; Крю, А.В.; Исааксон, MS (1970). «Петрологическая история Луны, выведенная из петрографии, минералогии и петрогенезиса пород Аполлона-11». Geochimica et Cosmochimica Acta . 34, Дополнение 1: 897–925. Bibcode : 1970GeCAS ... 1..897S . DOI : 10.1016 / 0016-7037 (70) 90170-5 .
  33. ^ МакКуббина, Фрэнсис М .; Стил, Эндрю; Haurib, Erik H .; Неквасилц, Ханна; Ямашитад, Сигеру; Рассел Дж. Хемлея (2010). «Номинально водный магматизм на Луне» . Труды Национальной академии наук . 107 (25): 11223–11228. Bibcode : 2010PNAS..10711223M . DOI : 10.1073 / pnas.1006677107 . PMC 2895071 . PMID 20547878 .  
  34. ^ Fazekas, Эндрю "Луна сто раз больше воды , чем думали" National Geographic News (14 июня 2010) . News.nationalgeographic.com (14.06.2010). Проверено 24 июля 2011.
  35. ^ Джеффри Майкл Гэдд (март 2010 г.). «Металлы, полезные ископаемые и микробы: геомикробиология и биоремедиация» . Микробиология . 156 (Pt 3): 609–643. DOI : 10.1099 / mic.0.037143-0 . PMID 20019082 .