Сейчас, занимаясь в основном медно-никелевыми месторождениями, я очень редко сталкиваюсь с нерудными минералами, в плане того чтобы пополнить свою личную коллекцию хорошим образцами. Приводя в порядок свою коллекцию образцов вспомнил какие разные агрегаты кристаллов гипса хранятся у меня дома и захотелось рассказать про этот интересный минерал, а потом - поделиться фотографиями образцов из своей коллекции.
Гипс - минерал из класса сульфатов, по составу дигидрат сульфата кальция с химической формулой CaSO4·2H2O.
Главные физические свойства:
- Блеск: стеклянный или шелковистый (у волокнистых разновидностей).
- Спайность: весьма совершенная в одном направлении (расщепляется на тонкие пластинки по плоски).
- Цвет: белый, серый, иногда красноватый, при наличии примесей имеет серую, желтоватую, розоватую, бурую окраску.
- Твёрдость: 1,5–2,0.
- Плотность: 2,3 г/см³.
Как образуется гипс?
Гипс это главным образом осадочный минерал, он образуется или непосредственно в солёных водоёмах, или же, во всяком случае, залегает в осадочных толщах. Можно выделить три главных механизма кристаллизации гипса:
- Химическое осаждение при испарении морской воды или вод лагун, соляных озёр в аридных зонах Земли. В условиях засушливого климата вода в изолированном водоёме испаряется, раствор солей становится перенасыщенным, и гипс выпадает в осадок;
- Гидратация залежей ангидрита — безводного сульфата кальция. Ангидрит, поглощая воду, превращается в гипс и увеличивается в объёме;
- Выветривание соляных и сульфидных месторождений. В этом случае образуются т.н. "гипсовые шляпы". В ходе выщелачивания солей остаётся гипс, находящийся с ними в неразрывной ассоциации.
В каком виде кристаллизуется гипс?
Чаще всего гипс кристаллизуется в виде отдельных уплощённых кристаллов или их агрегатов, при этом размерность минеральных индивидов от первых миллиметров до нескольких метров.
Помимо отдельных кристаллов гипс часто образует двойники (закономерные срастания). Для гипса характерно два вида двойников: (1) Галльский - рёбра призмы располагаются параллельно плоскости двойникования, а рёбра призмы образуют входящий угол; (2) Парижский - случай, когда рёбра призмы параллельны двойниковому шву. На практике отличить эти два вида двойников друг от друга бывает крайне сложно, но оба они образуют такую типичную для гипса форму - "ласточкин хвост".
Отдельно стоит упомянуть также параллельно-волокнистую разновидность гипса - селенит.
Собственно именно селенит обнаружен в виде гигантских метровых кристаллов.
Где добывают гипс и селенит в России?
По данным на 2022 год, большая часть запасов гипса (75%) сосредоточена в пределах восьми месторождений с запасами более 100 млн тонн каждое, а общие запасы этого сырья в нашей стране превышают 3 млрд тонн. Ниже перечислены главные месторождения, из которых на настоящий момент производится добыча этого сырья:
- Новомосковское месторождение
Расположено в Тульской области. Оно было обнаружено в 30-х годах XX века при поисках источников водоснабжения строящегося города Сталиногорска (позже переименован в Новомосковск). В 1936 году месторождение детально разведали тринадцатью скважинами близ деревни Ключевка. В следующем году приняли решение о строительстве рудника, но из-за войны активную добычу начали только в 1949 году. Залежи гипса имеют пластово-линзовидную форму, протяжённостью в меридиональном направлении — 4,5 км, в широтном — 6,5 км. Гипс залегает на глубине около 120 м под несколькими водоносными горизонтами. Рабочая мощность пласта на основной части месторождения — 12–18 м, а его подошва находится на глубинах 72–142 м от поверхности.
- Баскунчакское месторождение
Расположено в Ахтубинском районе Астраханской области, на западном и юго-западном склонах Баскунчакской котловины. Месторождение в основном сложено пермскими осадками, которые сформировались в континентальных условиях. В это время преобладали мелководные отложения среди морских осадков, что создало благоприятные условия для отложения гипса и каменной соли. Гипсовые толщи или линзы образовывались путём выделения гипса из пересыщенных растворов изолированных морских лагун и озёр в сопровождении ангидрита и поваренной соли. Месторождение отрабатывается с 1897 года.
- Лазинское месторождение
Расположено в Скопинском районе Рязанской области. Гипс залегает в двух пачках, разделённых прослоями доломитов в отложениях нижнего карбона. Мощность верхней пачки изменяется от 10 до 20 м, а нижней - от 2,5 до 7м. При этом глубина залегания продуктивных пластов позволяет добывать гипс открытым способом.
- Порецкое месторождение
Месторождение расположено в Чувашской Республике. Это крупнейшее в Европе месторождение гипса, ангидрита и доломита:
гипс — 120 млн. тонн;
доломит — 12,2 млн. тонн;
ангидрит — 50,9 млн. тонн.
Глубина залегания и специфика геологического строения не позволяют вести отработку открытым способом - только подземные горные выработки.
- Оболенское месторождение
Находится в Киреевском районе Тульской области. Залежи гипса и ангидрита распространены в виде отдельных прослоев в озерской и хованской толщах верхнего девона. Мощность гипсоносной толщи — 8–49 м, преимущественно 15–25 м, залегает она на глубинах 60–145 м. На Оболенском месторождении полезные ископаемые добывают карьерным (открытым) способом.
Также в России есть несколько уникальных месторождений, на которых добывают преимущественно селенит:
- Федоровское месторождение.
- Месторождение На Шуму.
- Ергачинское месторождение.
Где и как применяется гипс?
Гипс это не только красивый минерал, образующий зрелищные двойники, но и важное сырьё. Он используется почти во всех отраслях промышленности:
- Строительство
Что представляет собой строительный гипс внешне? Это порошок довольно мелкого помола, обычно белый или сероватый, иногда с желтым или розовым оттенком. Запах очень слабый, усиливается при добавлении воды. Гипс разводят водой и получают строительную смесь (штукатурка и шпаклёвка)
Жидкий раствор (тесто) представляет собой серую массу со специфическим запахом. После высыхания приобретает белый или светло-серый цвет, поверхность готового изделия гладкая на ощупь.
Помимо строительных смесей с применением гипса изготавливают твёрдые материалы, например - гипсокартон (слой гипса между двумя листами картона), гипсоволоконные и гипсостружечные плиты.
- Искусство
Создание скульптур и барельефов. Гипс пластичен, позволяет легко корректировать форму и сохранять детали после затвердевания. (Наверняка все помнят рассказ Артура Конан Дойля "шесть наполеонов")
Изготовление декоративных элементов. Из гипса делают карнизы, колонны, розетки, молдинги и другие классические элементы архитектуры.
Создание временных декораций. Гипс используют в кино и театре для временных декораций при съёмках и постановках.
- Медицина
Самое очевидное применение гипса. Многие хоть раз в жизни зарабатывали перелом и прекрасно помнят как им наносили гипсовую повязку, в основе - тот самый гипсовый порошок разведённый в воде.
- Производство
Компонент производства цемента. Гипс регулирует время схватывания цемента, продлевая время, в течении которого можно заливать его.
Производство удобрений. Гипс обеспечивает растения серой и кальцием, необходимыми для роста.
Фильтрация. Из гипса изготавливают специальные фильтры для очистки воды и промышленных жидкостей.
- Косметика
Гипсовые маски для лица. Гипсовый порошок используется для создания гипсовых масок. Эти маски помогают улучшить текстуру кожи, уменьшают отечность и активизируют микроциркуляцию. При застывании гипс сжимает ткани, что способствует улучшению овала лица и уменьшению второго подбородка.
- Пищевая промышленность
Гипс довольно широко применяется в пищевой промышленности и известен как пищевая добавка Е516: Укрепляющий агент для теста, регулятор кислотности винного сусла, противозаридный агент и др.
- Нефтедобывающая промышленность (и любое другое бурение)
Крепление скважин. Гипс применяют в качестве основного компонента для создания тампонажных смесей, которые заполняют пустоты и трещины в горных породах, обеспечивая стабильность и предотвращая обрушение скважин.
Состав буровых растворов. Гипсовый порошок добавляется в буровые растворы для улучшения их свойств. Он помогает контролировать вязкость и плотность раствора, что критично для эффективного бурения.
Утилизация буровых шламов. Гипс также применяется для обработки и утилизации буровых шламов, что позволяет уменьшить их негативное воздействие на окружающую среду.
Можно ещё долго перечислять области применения гипса. Этот маленький, серый и часто - грязный минерал не просто является чудом природы, формируя удивительные двойники и минеральные агрегаты, но ещё и чрезвычайно важен для многих отраслей промышленности и играет важную роль в нашей повседневной жизни.
Ниже ссылка на фотографии образцов гипса из моей коллекции.