Гипс как полезное ископаемое описание. Гипс и алебастр – описание марок и их применение в строительстве и быту

Гипс - гидратированный сульфат кальция, один из самых распространенных минералов; термин используется и для обозначения сложенных им пород. Гипсом также принято называть строительный материал, получаемый путем частичного обезвоживания и измельчения минерала.

В старину древнегреческим словом «гипсос» именовали как гипс, так и мел, но со временем название закрепилось только за самим гипсом.

Гипсовыми пластинами с перламутровым отливом раньше обрамляли образа, в том числе и икону Божией Матери - Девы Марии. Отсюда такие старинные названия гипса как «марьино стекло», «дамский лёд» или «девичий лед».
Другие синонимы: алебастр, камень ленточный, леденец (устар.), мармолит, мрамор жигулёвский.

Обезвоженный аналог гипса - минерал ангидрит (греч. «безводный»).

Помимо относительно редкой прозрачной кристаллической разновидности существуют две основных формы гипса:

1) алебастр - массивная мелкозернистая разновидность, иногда используемая как облицовочный материал; Ученые-историки (в частности, египтологи) нередко называют алебастром античный строительный и поделочный материал, который фактически является тонкозернистым кристаллическим кальцитом или «мраморным ониксом». Однако в минералогии термин «алебастр» используется только по отношению к гипсу.

2) селенит или шелковистый шпат - волокнистый гипс, который часто используется в качестве поделочного камня.

Состав - CaSO4·2H2O. Сингония моноклинная. Реальный состав гипса близок к теоретической формуле; характерны лишь его небольшие колебания.

Кристаллическая структура слоистого типа. В ее основе - двойные слои, состоящие из анионных групп 2–, которые тесно связаны с ионами Са2+. Молекулы воды расположены между этими слоями, чем обусловлена совершенная спайность минерала. Каждый атом кальция находится в окружении шести атомов кислорода (из групп SO4) и двух молекул воды.

Кристаллы гипса преимущественно таблитчатые; реже встречаются столбчатые и призматические формы.

Гипс; сросток кристаллов около 9 см; Северо-Светлинская россыпь, Южный Урал. Фото: Р. Хайрятдинов.

Характерны весьма своеобразные двойники, своим обликом напоминающие ласточкин хвост. В пустотах иногда встречается в виде друз. Образует плотные мелкокристаллические агрегаты, а также параллельно-волокнистые массы с шелковистым отливом (селенит).

Иногда кристаллы гипса скручены и искривлены, в результате образуются эффектные сростки - «гипсовые цветы».

Самым известным подобным образованием является так называемая « », состоящая из гипса и мелких песчинок, захваченных в процессе роста.

В чистом виде - бесцветный или белый, иногда с сероватым оттенком. Захваченные при кристаллизации примеси придают гипсу зеленоватый, голубой, желтый и другие оттенки. К примеру, железо окрашивает его в красно-бурый цвет. Блеск: стеклянный; на спайных плоскостях - перламутровый. Показатели преломления: 1,519 - 1,531.

Хрупкий. Хорошая спайность в трех направлениях; спайные фрагменты имеют форму ромба с углами в 66° и 114°. Твердость - 2; гипс является одним из эталонов в шкале Мооса. Средний удельный вес - 2,3 г/см3. Слабо растворяется в соляной кислоте. Заметно растворим в воде. При добавлении в воду небольшого количества серной кислоты растворимость значительно повышается, но при концентрации H2SO4 более 75 г/литр она резко падает.

Гипс; кристалл около 4 см. © Milton Speckels

У гипса есть одно необычное и очень полезное для нас свойство - его растворимость в воде достигает максимума при температуре около 40°С, а при дальнейшем нагреве она довольно быстро снижается. Наибольшее падение растворимости достигается примерно при 110°С, что связано с переходом гипса в так называемый полугидрат (Ca·0,5H2O) - штукатурный гипс (алебастр), который будучи замешанным с водой вскоре расширяется и твердеет, выделяя тепло.

Всего выделяют пять различных путей образования природного гипса:
- отложение при испарении морской воды;
- концентрация рассеянного гипса текущими водами;
- изменения известняков под воздействием кислых сульфатных вод;
- изменение (гидратация) ангидрита;
- реже кристаллизуется как гидротермальный минерал в сульфидных месторождениях.

Месторождения гипса настолько многочисленны, что наврядли имеет смысл их перечислять. его мощные пласты обычно залегают в однорукавных устьях древних рек, у берегов внутренних морей, в мелководных морских отложениях или в местах, где когда-то располагались соленые лагуны.

Подобные области широко распространены по всей планете, но наиболее обширные залежи расположены на территории стран Средиземноморья: Греция, Италия, Испания, Марокко, Тунис. В России добыча гипса ведется во многих регионах; в их числе - Приуралье, Архангельская область, Дагестан, Поволжье.

Гипс; Водинское месторождение, Поволжье.

Гипс доступен, прост в обработке, легко впитывает воду, обладает рядом особых химических и физических свойств. Всё это делает его практически незаменимым строительным материалом, который очень пластичен - в незастывшем виде ему легко придать любую форму. Ровными стенами и потолками в наших домах мы обязаны именно гипсу - это важнейшая составная часть цементов. Кроме того, он находит применение в создании различных архитектурных деталей, для получения скульптурных копий и даже при снятии посмертных масок.

Ганч (он же глиногипс) - природная или искусственная смесь гипса и глины, которая с глубокой древности используется для оштукатуривания стен и потолков, а также для изготовления декоративной облицовки и скульптурных деталей.

Именно ганч определяет облик красивейших городов Средней Азии - Бухары, Самарканда, Хивы, где мастера вырезали на нем изречения из Корана.

Кроме того, ганч превосходно держит окраску и его красиво раскрашенные пластины отлично передают художественный замысел резчиков.

В химический состав гипса входят кальций и сера, что делает этот минерал полезным удобрением. С его помощью также очищают почвы от тяжелых металлов - благодаря особенностям кристаллической структуры, гипс может удерживать и поглощать эти загрязняющие элементы, не давая им проникнуть в воду. Это исключает вредные вещества из пищевых цепочек и делает сельскохозяйственную продукцию экологически чистой.

В конце XIX века для добываемого на Урале поделочного волокнистого гипса было придумано коммерческое название «селенит».

Своим перламутровым отливом этот камень действительно напоминает Луну. К тому же некоторые его разновидности обладают эффектом кошачьего глаза. Из такого гипса изготавливали статуэтки, шары и другие сувенирные изделия. Он и в наши дни довольно широко используется, как недорогой, но красивый поделочный и ювелирный камень.

Подробнее о - камне, подобном Луне.

Гипс - один из самых распространенных минералов в мире. Его добывают из земных недр повсеместно и широко используют в промышленности, строительной индустрии, медицине. В нашей статье вы найдете подробное описание и фото минерала гипса. Кроме того, узнаете о главных сферах его применения.

Минерал гипс: описание и химический состав

Горной породы, а также соответствующего строительного материала произошло от греческого слова gipsos («мел»). О гипсе человечество знает с самых древних времен. Не потерял он своей популярности и в наши дни.

Гипс - мягкий минерал. Он, кстати, является эталонным для шкалы относительной твердости Мооса, принятой еще в начале XIX века (твердость - 1,5-2,0).

По химическому составу минерал гипс - это водный сульфат кальция. В его структуру входят такие элементы, как кальций (Ca), сера (S) и кислород (O). Распишем химический состав гипса более подробно:

• трехокись серы, SO 3 - 46 %;
• окись кальция, CaO - 33 %;
• вода, H 2 O - 21 %.

Генетическая классификация: моноклинная сингония. Этот минерал отличается слоистой кристаллической структурой и весьма совершенной спайностью (от него можно с легкостью отщеплять отдельные тонкие «лепестки»).

Минерал гипс: свойства и отличительные признаки

Вот основные физические характеристики гипса, по которым его можно отличить от других минералов:

• излом неровный, но гибкий;
• блеск: от стеклянного до шелковистого или матового;
• твердость: низкая (легко царапается ногтем);
• минерал медленно растворяется в воде;
• на ощупь не жирный;
• оставляет после себя хорошо заметную белую черту;
• цвет: от белого до серого (иногда может быть розовым).

Гипс не вступает в реакции с кислотами, однако растворяется в хлористом водороде (HCl). Может иметь разную прозрачность, хотя прозрачный минерал гипс в природе встречается чаще. При нагревании свыше 107 градусов по Цельсию гипс превращается в алебастр, который, в свою очередь, при смачивании водой затвердевает.

Гипс очень часто путают с ангидритом. Отличить друг от друга эти два минерала можно по твердости (второй гораздо тверже, нежели первый).

Генезис минерала и его распространение в природе

Гипс - типичный минерал осадочного происхождения. Чаще всего он образуется из естественных водных растворов (например, на дне усыхающих морей и водоемов). Минерал гипс также может накапливаться в зонах выветривания самородной серы и сульфидов. При этом формируются так называемые гипсовые шляпы - рыхлые или же уплотненные горные массы, загрязненные многочисленными примесями.

В гипс часто встречается в сопровождении песка, каменной соли, ангидрита, серы, известняков и железа. Соседство с последним, как правило, придает ему буроватый оттенок.

В природе гипс встречается в виде вытянутых и призмовидных кристаллов. Он также часто формирует плотные чешуйчатые, волокнистые или же «таблеточные» агрегации. Нередко гипс представлен в виде так называемых роз или ласточкиных хвостов.

Основные разновидности минерала

Геологи выделяют несколько десятков разновидностей гипса. Минерал может быть волокнистым, атласным, плотным, пенистым, тонкозернистым, костяным, кубическим и т. д.

К основным разновидностям гипса относят:

• селенит;
• алебастр;
• «марьино стекло».

Селенит - полупрозрачный минерал с шелковистым блеском. Название происходит от греческого слова selena - «луна». Этот минерал и вправду отличается слегка голубоватым оттенком. Селенит используется как поделочный камень в изготовлении бюджетных ювелирных украшений.

Алебастр - мягкий, легко разрушаемый материал белого цвета, продукт дегидратации гипса. Широко применяется в производстве садовых скульптур, ваз, столешниц, лепнины и прочих предметов интерьера.

«Марьино стекло» (девичий или дамский лед) - еще одна разновидность гипса, прозрачный минерал с перламутровым или цветным отливом. Отличается уникальной структурой кристаллической решетки. В старину «марьино стекло» широко использовали в оформлении икон и святых образов.

Главные месторождения гипса

Минерал гипс распространен в земной коре повсеместно. Его месторождения встречаются в отложениях практически всех периодах геологической истории планеты - от кембрийского до четвертичного. Залежи гипса (а также сопутствующего его ангидрита) в осадочных породах имеют форму линз или пластов мощностью в 20-30 метров.

Ежегодно из недр земли извлекают свыше 100 миллионов тонн гипса. Крупнейшие мировые производители ценного стройматериала - США, Иран, Канада, Турция и Испания.

В России главные залежи этой породы сосредоточены на западных склонах Уральских гор, в Поволжье и Прикамье, Татарстане и Краснодарском крае. Главные месторождения гипса в стране: Павловское, Новомосковское, Скуратовское, Баскунчакское, Лазинское и Болоховское.

Сферы применения гипса

Область применения гипса чрезвычайно широка: строительство, медицина, ремонт и отделка, сельское хозяйство, химическая промышленность.

С самых древних времен из этого минерала вытесывали скульптуры и различные предметы интерьера - вазы, столешницы, балюстрады, барельефы и т. п. Из него часто изготавливают карнизы, стеновые блоки и плиты (так называемый гипсокартон). В «сыром» виде гипс применяется и в сельском хозяйстве в качестве удобрения. Его рассыпают на полях и угодьях для нормализации кислотности почвы.

Где еще применяют гипс? Минерал широко используется в бумажной и химической промышленности для получения цемента, серной кислоты, красок и глазурей. Кроме того, каждому, кто когда-либо ломал ногу или руку, знакома еще одна сфера его применения - медицина.

Гипс как строительный материал

Стройматериал гипс получают из Для этого породу обжигают в специальных печах, а затем перемалывают в мелкий порошок. В дальнейшем полученное сырье широко используется в строительстве и отделке.

В промышленной индустрии существует своя классификация гипса - техническая. Так, выделяют следующие его разновидности:

• высокопрочный гипс (применяется в медицине и стоматологии; из него также производят различные строительные смеси и формы для фарфорофаянсовой промышленности);
• полимерный (используется исключительно в травматологии для наложения фиксирующих повязок при переломах);
• скульптурный (название говорит само за себя - это основной компонент шпаклевочных смесей, различных статуэток и сувениров);
• акриловый (облегченный гипс, используемый для отделки фасадов зданий);
• огнеупорный из которого нередко производят гипсокартонные листы и стеновые блоки).

Помимо этого, существует отдельная маркировка гипса по прочности. Согласно с ней, выделяется 12 марок гипса - от Г2 до Г25.

В строительно-отделочных работах также широко применяется алебастр. По сравнению с гипсом, он более прочен и легок в обработке. Правда, без специальных добавок алебастр практически непригоден, так как он моментально высыхает.

Важно отметить, что даже при современном, столь высоком уровне развития науки и промышленности достойной замены гипсу пока не найдено.

Лечебные и магические свойства камня

Гипс не зря используют в медицине. Он способствует срастанию костных тканей, избавляет от излишней потливости, излечивает туберкулез позвоночника. Применяется гипс и в косметологии - как один из компонентов тонизирующих масок.

Издревле этот минерал считался своеобразным «лекарством» от человеческой гордыни, высокомерия и излишней самонадеянности. В магии считается, что гипс способен подсказывать человеку, как ему нужно поступить в той или иной ситуации. Он сулит удачу и материальное благополучие. Астрологи советуют носить амулеты из гипса людям, рожденным под знаками Козерога, Овна и Льва.

«Роза пустыни» - что это такое?

Таким красивым именем называют минеральный агрегат, одну из разновидностей гипса. Он и вправду напоминает внешне цветочные бутоны. Агрегаты состоят из кристаллических линзовидных сростков-лепестков характерного вида. Окрас «розы пустыни» может быть самым разнообразным. Он определяется цветом почвы или песка, в котором она сформировалась.

Довольно интересен механизм формирования этих «роз». Они образовываются в особо засушливых природно-климатических условиях. Когда в пустыни изредка выпадает дождь, влагу моментально впитывает в себя песок. Вода вступает во взаимодействие с частичками гипса, которые вымываются вместе с ней вглубь. Позже вода испаряется, а гипс кристаллизируется в песчаной массе, создавая самые неожиданные и причудливые формы.

«Роза пустыни» хорошо известна кочевым племенам африканской Сахары. В некоторых культурах данного региона сложилась традиция дарить эти каменные цветы своим возлюбленным в День святого Валентина.

Гипс известен еще с древних времен и до сих пор популярен как в строительстве, так и в других отраслях промышленности, а также в медицине. Формула природного (двуводного) гипса СаSO4 х2H2O. Даже многие современные материалы не превосходят его по некоторым техническим характеристикам. Если говорить о строительстве, то чаще всего гипс используется в виде порошка, который получают путем обжига и перемалывания гипсового камня. Применяется в качестве вяжущего для приготовления различных строительных растворов, а также из него изготавливают различные декоративные элементы. Для работы с гипсом, его необходимо развести в определенной пропорции с водой, при необходимости добавить наполнитель, после чего он превратиться в пластичный состав, и можно приступать непосредственно к работе с ним.

Свойства и применение строительного гипса.

Отличительной чертой строительного гипса от других вяжущих материалов (цемент, известковое тесто) является его свойство расширяться в процессе твердения. Процесс схватывания происходит достаточно быстро - от 5 до 30 минут, что, в некоторых случаях, не вполне удобно. Сроки схватывания гипса зависят от различных составляющих: свойств сырья, технологии изготовления, длительности хранения, количества вводимой воды, температуры вяжущего вещества и воды, условий перемешивания, наличия добавок и др. Чтобы регулировать сроки схватывания, в гипс, при затворении водой, вводят различные добавки. Например, для замедления схватывания в гипсовый раствор добавляют СДБ, известково-клеевой и кератиновый замедлители в количестве, не превышающем 0,1-0,5 % (в пересчете на сухое вещество) по массе гипса. Для малых объемов работ, например при ремонте, в качестве замедлителя схватывания применяют также мездровый клей или желатин. Эти добавки известны как пластификаторы и замедлители схватывания гипса.
Для ускорения схватывания (что необходимо, например, для более быстрого извлечения отлитого изделия из формы) гипса чаще всего применяют двуводный гипс, поваренную соль и сульфат натрия, вводя их в количестве от 0,2 до 3 % по массе.
По прочности гипс делится на 12 марок. В строительстве и при ремонте используют в основном марки от Г2 до Г7. Буква обозначает собой слово «гипс», а цифра говорит о пределе прочности на сжатие этого материала. Например, у марки гипса Г7 прочность на сжатие равна 7 МПа или 70 кг/см 2 . Это достаточно высокая прочность при плотности 1200 ÷ 1500 кг/м 3 .
Из минусов, можно выделить его достаточно низкую гигроскопичность, поэтому его использование применимо только в помещениях с низкой влажностью.

Работа с гипсом.

На практике, при работе с гипсом, в основном применяют раствор чистого гипса, реже с наполнителем. В зависимости от видов работ, гипсовый раствор может иметь различную степень густоты: жидкий, средний или нормальный или густой. Для приготовления жидкого раствора на 1 кг гипса потребуется примерно 0,7 л воды, среднего или нормального раствора − на 1,5 кг гипса 1 л воды и для густого раствора − на 2 кг гипса 1 л воды.
Приготовление раствора происходит следующим образом: в подготовленную тару сначала наливают необходимое количество воды и нее постепенно засыпают гипс с постоянным тщательном перемешивании. при таком способе приготовления получается однородная масса без примесей комочков неразмешанного гипса. Не следует перемешивать уже начавший схватываться гипсовый раствор, так как при этом гипс начинает отмолаживаться и практически теряет свои прочностные качества.
При работе с гипсом следует учитывать быстрое схватывание гипсового раствора и готовить небольшими порциями. Для замедления сроков схватывания гипсового раствора применяют замедлители схватывания, о которых выше уже говорилось. При использовании в качестве замедлителя клеевого раствора, его вливают в приготовленную для затворения воду, тщательно перемешивают и в этой воде затворяют гипс. Готовить клеевой раствор следует с расчетом на один день работы.

Строительные материалы на основе гипса.

Наверное,самые известные и широко используемые строительные изделия из гипса — это гипсокартонные листы . Они, как правило, используются при отделке стен, потолков и устройстве перегородок в помещениях и зданиях с сухим, нормальным и даже влажным режимом. Листы гипсокартона выпускаются различных размеров и делятся на два вида прямоугольной формы: с прямыми продольными кромками или с утонченными кромками с лицевой стороны.
Еще одним видом строительного материала на основе гипса являются гипсоволокнистые экструзионные декоративные плиты . Этот материал широко используют при отделки внутренних помещений,так как имеет благородный и привлекательный внешний вид. Кроме того, применение декоративных плит снижает трудоемкость отделочных работ, так как исключают шпаклевочные и штукатурные работы. Лицевая сторона плит имеет низкое водопоглощение и более плотную структуру.
Помимо изделий на основе гипса, широко используются сыпучие материалы. Это различного вида сухие смеси (штукатурки, шпаклевки и пр.). Использование сухих штукатурных смесей позволяет механизировать нанесение штукатурного слоя и существенно сократить сроки высыхания отделываемых поверхностей.

Наряду с отделочными материалами на основе гипса, широкое распространение получил такой строительный материал, как гипсобетон . И, хотя, из-за достаточно продолжительного срока высыхания конструкций гипсобетон редко используется для возведения стен, он нашел довольно широкое применение при строительстве перегородок.
Несомненным плюсом гипсобетона является его низкая, по сравнению с традиционным бетоном теплопроводность, а также его тепло- и звукоизоляционные свойства, что значительно удешевляет постройку и обеспечивает звукоизоляцию каждой отдельной жилой зоны.

Класса сульфатов, CaSO 4 .2Н 2 О. В чистом виде содержит 32,56% СаО, 46,51% SO 3 и 20,93% Н 2 О. Механические примеси главным образом в виде органического и глинистого веществ, сульфидов и др. Кристаллизуется в моноклинной . В основе кристаллической структуры — двойные слои из анионных групп (SO 4) 2- , связанных катионами Ca 2+ . Кристаллы таблитчатые или призматические, образуют двойники, так называемый ласточкин хвост. весьма совершенная. Агрегаты: зернистые, листоватые, порошковатые, конкреции, волокнистые прожилки, радиально-игольчатые.Чистый гипс — бесцветный и прозрачный, при наличии примесей имеет серую, желтоватую, розоватую, бурую до чёрной окраску. Блеск стеклянный. 1,5-2. 2300 кг/м 3 . В заметно растворим (2,05 г/л при 20°С). По происхождению главным образом хемогенный. Выпадает в осадок при t 63,5°С, а в растворах, насыщенных NaCl, — при температуре 30°С. При значительном повышении солёности в усыхающих морских лагунах и солёных озёрах вместо гипса начинает выпадать безводный сернокислый кальций — , аналогичным образом ангидрит возникает при обезвоживании гипса. Известен также гидротермальный гипс, образующийся в низкотемпературных сульфидных месторождениях. Разновидности: — полупрозрачные волокнистые агрегаты, отливающие в отражённом свете красивым шелковистым блеском; гипсовый шпат — пластинчатый гипс в виде прозрачных кристаллов слоистой структуры и др.

Применение гипса

Гипс применяется в сыром и обожжённом виде. 50-52% добываемого в гипсового камня используется для выработки гипсовых вяжущих веществ различного назначения (ГОСТ 195-79), получаемых обжигом природного гипса, 44% гипса — в производстве портландцемента, где гипс применяется как добавка (3-5%) для регулирования сроков схватывания цемента, а также для выпуска специальных цементов: гипсоглинозёмистого расширяющегося цемента, напрягающего цемента и др. 2,5% гипса потребляет сельское хозяйство при производстве азотных удобрений (сульфата аммония) и для гипсования засоленных почв; в цветной металлургии гипсование используется в качестве флюса, в основном при выплавке ; в бумажном производстве — в качестве наполнителя, преимущественно в высших сортах писчих бумаг. В некоторых странах ( , и др.) гипс применяется для производства серной кислоты и цемента. Способность гипса легко обрабатываться, хорошо воспринимать полировку и обычно высокие декоративные свойства позволяют применять его в качестве имитатора при производстве облицовочных плит для внутренней отделки зданий и как материал для различных поделок.

В южных районах СССР в народном хозяйстве используется глиногипс с содержанием CaSO 4 .2Н 2 О от 40 до 90%. Рыхлую породу, состоящую из гипса, и , называют землистым гипсом, а в Закавказье и Средней Азии — "гажа" или "ганч". Эти породы в сыром виде употребляются для гипсования почв, в обожжённом — для штукатурки, как вяжущее средство.

Месторождение гипса

В СССР наиболее крупные месторождения расположены в , Тульской, Куйбышевской, Пермской областях РСФСР, на Кавказе и в Средней Азии. На 150 месторождениях гипса и 22 месторождениях глиногипса, гажи и ганча разведаны по промышленным категориям запасы 4,2 млрд. т (1981). Имеются 11 месторождений, запасы гипса на которых превышают 50 млн. т (в том числе Новомосковское — 857,4 млн. т).

Гипса разрабатываются карьерами (Шедокский, Сауриешский комбинаты и др.) и шахтами ("Новомосковский", "Артёмовский", "Камское Устье" и др.). В СССР эксплуатируются 42 месторождения гипса и ангидрита и 6 месторождений гипсоносных пород с годовой добычей около 14 млн. т (1981), из которых 60,2% — на территории

«Гипс» - имеет старое греческое происхождение и применялось для обозначения обожженного гипса или алебастра

Гипс является широко распространенным породообразующим минером осадочных пород.

Химический состав

CaO - 32,57 %, SO3 - 46,50 %, Н2О - 20,93 %. Обычно чист. В виде механических примесей устанавливаются: глинистое вещество, органические вещества (пахучий гипс), включения песчинок, иногда сульфидов и др.

Разновидности
1. Селенит - волокнистый гипс с шелковистым блеском. Применяется для обозначения полупрозрачного гипса, проявляющего своеобразные луноподобные светлые рефлексы.

Кристаллографическая характеристика

Сингония моноклинная

Класс призматический в. с. L2PC. Пр. гр. А2/п (C 6 2h). а0 = 10,47; b0 = 15,12; с0 = 6,28; β = 98°58′. Z = 4.

Кристаллическая структура

Согласно данным рентгенометрии, отчетливо выступает слоистая структура этого минерала. Два листа анионных групп 2–, тесно связанные с ионами Са2+, слагают двойные слои, ориентированные вдоль плоскости (010). Молекулы Н2О занимают места между указанными двойными слоями. Этим легко объясняется весьма совершенная спайность , столь характерная для гипса. Каждый ион кальция окружен шестью кислородными ионами, принадлежащими к группам SO4, и двумя молекулами воды. Каждая молекула воды связывает ион Са с одним ионом кислорода в том же двойном слое и с другим ионом кислорода в соседнем слое.

Главные формы: Облик кристаллов. Кристаллы, благодаря преимущественному развитию граней {010}, имеют таблитчатый, редко столбчатый или призматический облик. Из призм наиболее часто встречаются {110} и {111}, иногда {120} и др. Грани {110} и {010} часто обладают вертикальной штриховкой.

Форма нахождения гипса в природе

Облик кристаллов. Образует толсто- и тонкотаблитчатые кристаллы

Часты двойники характерные по виду - так называемые "ласточкины хвосты".

Двойники срастания часты и бывают трех типов:

1. галльские контактные двойники по (100),
2. парижские контактные двойники по (101)
3. реже встречаются крестообразные двойники прорастания по (209). Отличить их друг от друга не всегда легко.

Два первые типа напоминают ласточкин хвост.
Галльские двойники характеризуются тем, что ребра призмы m{110} располагаются параллельно двойниковой плоскости, а ребра призмы l{111} образуют входящий угол, в то время как в парижских двойниках ребра призмы l{111} параллельны двойниковому шву.

Физические свойства гипса

Агрегаты. Встречается в виде плотных (алебастр), зернистых, землистых, листоватых и волокнистых агрегатов (атласный шпат), искривленные кристаллы, конкреции и пылевидные массы.

В пустотах встречается в виде друз кристаллов.

В трещинах иногда наблюдаются асбестовидные параллельно-волокнистые массы гипса с шелковистым отливом и расположением волокон перпендикулярно к стенкам трещин. На Урале такой гипс называют селенитом. В тех случаях, когда гипс кристаллизуется в рыхлых песчаных массах, он в своей среде содержит множество захваченных песчинок, отчетливо заметных на плоскостях спайности крупных кристаллических индивидов (так называемый репетекский гипс).

Оптические

• Цвет гипса белый. Отдельные кристаллы часто водяно-прозрачны и бесцветны. Бывает окрашен также в серый, медово-желтый, красный, бурый и черный цвета (в зависимости от цвета захваченных при кристаллизации примесей).
• Черта белая.
• Блеск стеклянный.
• Отлив на плоскостях спайности перламутровый; матовый, у волокнистых разностей - шелковистый.
• Прозрачный или просвечивает.
• Показатели преломления Ng = 1,530, Nm = 1,528 и Np = 1,520.Nm = b; (+)2V = 58°, с: Ng = 52°. Сильная дисперсия г > и {001}.

Механические

• Твердость 2 (царапается ногтем). Весьма хрупок.
• Плотность 2,32.
• Спайность по {010} весьма совершенная, по {100}, соответствующая слоям из молекул Н2O;и {011} ясная; спайные выколки имеют ромбическую форму с углами 66 и 114°.
• Излом ступенчатый, зернистый, занозистый.
• Плоскости скольжения {010}

Химические свойства

Обладает заметной растворимостью в воде. Замечательной особенностью гипса является то обстоятельство, 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»- Ca . 1/2 H2O.

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.

Диагностические признаки

Сходные минералы

Хорошо диагностируется по малой твердости (царапается ногтем) и весьма совершенной спайности. По спайности можно отщеплять тонкие листочки. Листочки гибкие. Похож на ангидрит , но более мягкий и в отличие от него царапается ногтем.

Для кристаллического гипса характерны весьма совершенная спайность по {010} и низкая твердость (царапается ногтем). Плотные мраморовидные агрегаты и волокнистые массы узнаются также по низкой твердости и отсутствию выделения пузырьков CO2 при смачивании HCl.

Сопутствующие минералы. Галит , ангидрит, сера , кальцит .

Происхождение и нахождение

Гипс в природных условиях образуется различными путями.

• В значительных массах он отлагается осадочным путем в озерных морских соленосных отмирающих бассейнах. При этом гипс наряду с NaCl может выделяться лишь в начальных стадиях испарения, когда концентрация других растворенных солей еще невысока. При достижении некоторого определенного значения концентрации солей, в частности NaCl и особенно MgCl2, вместо гипса будут кристаллизоваться ангидрит затем уже другие, более растворимые соли. Следовательно, 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.
• Весьма значительные массы гипса возникают в результате гидратации ангидрита в осадочных отложениях под влиянием действия поверхностных вод в условиях пониженного внешнего давления (в среднем до глубины 100–150 м) по реакции: CaSO4 + 2H2O = CaSO4 . 2H2O

При этом происходят сильное увеличение объема (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 гнезда крупнокристаллических, нередко прозрачных кристаллов («шпатоватый гипс»).

• В полупустынных и пустынных местностях гипс очень часто встречается в виде прожилков и желваков в коре выветривания самых различных по составу горных пород. Нередко образуется также на известняках под действием на них вод, обогащенных серной кислотой или растворенными сульфатами. Встречается, наконец, в зонах окисления сульфидных месторождений, но не в столь больших количествах, как этого можно было бы ожидать. Дело в том, что в подавляющем большинстве случаев в сульфидных рудах в том или ином количестве присутствуют пирит или пирротин , окисление которых (особенно первого) существенно увеличивает содержание серной кислоты в поверхностных водах. Подкисленные же серной кислотой воды значительно увеличивают растворимость гипса. Поэтому в ряде месторождений гипс более обычен в верхних частях зон первичных руд, где он в трещинах встречается вместе с другими сульфатами.
• Сравнительно редко гипс наблюдается как типичный гидротермальный минерал в сульфидных месторождениях, образовавшихся в условиях низких давлений и температур. В этих месторождениях он иногда наблюдается в виде крупных кристаллов в пустотах и содержит включения халькопирита , пирита, сфалерита и других минералов. Многократно устанавливались псевдоморфозы по гипсу кальцита, арагонита , малахита , кварца и других минералов, так же как и псевдоморфозы гипса по другим минералам.

Редким примером эндогенного (гидротермального) гипса могут служить прозрачные монокристальные массы, наросшие поверх щеток кристаллов цеолитов в полостях габброидов Талнахского месторождения (Норильская группа, Красноярский край).

Типичный морской химический осадок. По происхождению и нахождению в природе тесно связан с ангидритом. Может образовываться при дегидратации ангидрита. Образуется также в зоне выветривания сульфидов и самородной серы (так называемые гипсовые шляпы). Как и ангидрит, гипс иногда может быть гидротермального происхождения, встречаясь в продуктах фумарольной деятельности.

Месторождения

Осадочные месторождения гипса распространены по всему земному шару и приурочены к отложениям различного возраста. На перечислении их останавливаться не будем. Укажем лишь, что на территории России мощные гипсоносные толщи пермского возраста распространены по Западному Приуралью, в Башкирии и Татарии, Архангельской, Вологодской, Нижегородской и других областях. Многочисленные месторождения позднеюрского возраста устанавливаются на Северном Кавказе, в Дагестане, Туркмении, Таджикистане, Узбекистане и др.

Хорошо известны его месторождения в районе Джирдженти, Сицилия; в Парижском бассейне, Франция; в Северной Германии; в районе Кракова, Польша; в Зальцбурге, Австрия; в Чихуахуа, Мексика; в штатах Нью-Йорк и Мичиган, США; в провинциях Онтарио и Нью-Брансуик (Хилсборо), Канада, и других местах.

Практическое применение

Практическое значение гипса велико, особенно в строительном деле.

1. Модельный или лепной (полуобожженный) гипс применяется для получения отливок, гипсовых слепков, лепных украшений карнизов, штукатурки потолков и стен, в хирургии, бумажном производстве при выделке плотных белых сортов бумаги и пр. В строительном деле он употребляется как цемент при кирпичной и каменной кладке, для набивных полов, изготовления кирпичей, плит для подоконников, лестниц и т. п.
2. Сырой (природный) гипс находит применение главным образом цементной промышленности в качестве добавки к портландцементу, каменный материал для ваяния статуй, различных поделок (особенно уральский селенит), в производстве красок, эмали, глазури, при металлургической переработке окисленных никелевых руд и др.

Используется в производстве вяжущих строительных минералов (строительный гипс, алебастр - полуобоженный гипс, цемент), в медицине, бумажной промышленности, в качестве удобрения. Селенит применяется как недорогой поделочный камень.

Физические методы исследования

Дифференциальный термический анализ. Теряя воду переходит в ангидрит (дегидратация).

Дегидратация гипса происходит постепенно; сначала он превращается в полугидрат Ca *0,5Н2О, затем в растворимый ангидрит y-Ca, далее в нерастворимый ангидрит (i-Ca и, наконец, при температуре выше 1500° в вероятную модификацию

При нагревании в условиях атмосферного внешнего давления, как показывают термограммы, гипс начинает терять воду при 80–90 °С, и при температурах 120–140 °С полностью переходит в полугидрат, так называемый модельный, или штукатурный, гипс (алебастр). Этот полугидрат, замешанный с водой в полужидкое тесто, вскоре твердеет, расширяясь и выделяя тепло.