Смитсонит

Смитсонит — это минерал класса карбонатов, по химическому составу представляющий собой карбонат цинка (ZnCO₃). Назван в честь британского химика и минералога Джеймса Смитсона (1765–1829), основателя Смитсоновского института. Смитсонит является важной цинковой рудой, а также ценится как коллекционный и ювелирно-поделочный камень благодаря разнообразию окрасок и необычным формам выделений.

История и происхождение названия

Минерал был известен задолго до получения современного названия. В средневековой Европе его часто путали с каламином (смесью смитсонита и гемиморфита), который использовался для получения латуни. В 1802 году французский минералог Франсуа Сюльпис Бёдан впервые описал минерал как карбонат цинка, однако систематическое изучение провёл Джеймс Смитсон. В 1832 году минерал был официально назван в его честь.

До середины XIX века смитсонит нередко называли «цинковым шпатом» или «каламином» (в широком смысле). Путаница в терминологии сохранялась до тех пор, пока в 1852 году не было окончательно установлено различие между смитсонитом (ZnCO₃) и гемиморфитом (Zn₄Si₂O₇(OH)₂·H₂O).

Физические и химические свойства

Смитсонит относится к карбонатам с тригональной сингонией. Кристаллическая структура аналогична структуре кальцита (CaCO₃), но с ионами цинка в позициях кальция. Кристаллы обычно ромбоэдрические, но встречаются редко; чаще минерал образует плотные, зернистые, почковидные, сталактитовые или землистые агрегаты.

Химическая формула: ZnCO₃. Содержание ZnO — около 64,9 %, CO₂ — 35,1 %. В качестве примесей могут присутствовать железо (до 10 %), марганец, магний, кальций, кадмий, кобальт, медь. Изоморфные замещения цинка на железо и марганец приводят к изменению цвета и физических свойств.

Основные физические характеристики:

• Цвет: белый, серый, жёлтый, зелёный, голубой, розовый, фиолетовый, коричневый, чёрный (зависит от примесей). Окраска часто неравномерная, зональная.
• Цвет черты: белый.
• Блеск: стеклянный, жирный, перламутровый (на изломе — матовый).
• Прозрачность: просвечивающий до непрозрачного.
• Твёрдость по шкале Мооса: 4–4,5 (относительно мягкий минерал).
• Плотность: 4,3–4,5 г/см³ (значительно выше, чем у большинства карбонатов).
• Спайность: совершенная по ромбоэдру.
• Излом: раковистый, неровный.
• Растворимость: растворяется в кислотах (соляной, азотной) с выделением углекислого газа (CO₂). В воде практически нерастворим.

Характерная особенность — высокая плотность для карбонатного минерала, что позволяет отличать смитсонит от кальцита и доломита.

Разновидности

По цвету и примесям выделяют несколько разновидностей смитсонита:

• Цинкит (устаревшее, не путать с минералом ZnO) — жёлтые и оранжевые разности, окрашенные примесью кадмия.
• Госларит (устаревшее) — голубые и зелёные разности, окрашенные медью.
• Мангансмитсонит — розовые и красноватые разности, содержащие марганец.
• Кобальтсмитсонит — розовые, фиолетовые, сиреневые разности, окрашенные кобальтом.
• Железистый смитсонит (монгеймит) — коричневые, бурые, чёрные разности с высоким содержанием железа.

Месторождения

Смитсонит образуется в зонах окисления цинковых и свинцово-цинковых месторождений, часто в ассоциации с гемиморфитом, церусситом, англезитом, смитсонитом, гидроцинкитом, малахитом, азуритом, лимонитом. Встречается также в карбонатных породах, замещая кальцит.

Крупные месторождения известны в:

• Мексика (штаты Чиуауа, Дуранго, Сакатекас) — знаменитые месторождения Санта-Эулалия, Мапими, где добывают ярко-зелёные и голубые кристаллы.
• США (штаты Теннесси, Миссури, Оклахома, Нью-Мексико) — месторождения района Три-Стейт (Оклахома-Канзас-Миссури), где смитсонит был основной цинковой рудой.
• Греция (остров Лаврион) — историческое месторождение, где добывали смитсонит ещё в античные времена.
• Намибия (месторождение Цумеб) — известен крупными кристаллами зелёного, голубого, розового цвета.
• Италия (Сардиния) — месторождения Монте-Веккио, Монте-Пони.
• Россия — месторождения на Урале (Карабаш, Березовское), в Забайкалье (Нерчинский рудный район), на Дальнем Востоке (Дальнегорское месторождение).
• Казахстан (Каратау, Ачисай).
• Китай (провинция Юньнань).

Применение

Промышленное

Смитсонит — одна из важнейших цинковых руд. Цинк, получаемый из смитсонита, используется для оцинкования стали, производства латуни, бронзы, литейных сплавов, в химической промышленности (оксид цинка, сульфат цинка), в производстве аккумуляторов, пигментов (цинковые белила). В прошлом смитсонит был основным источником цинка в Европе и США, однако в XX веке его значение снизилось из-за истощения богатых месторождений и развития добычи сфалерита (ZnS) — главной цинковой руды.

Ювелирное и коллекционное

Благодаря ярким окраскам, просвечиваемости и способности принимать высокую полировку, смитсонит используется как ювелирно-поделочный камень. Из него изготавливают кабошоны, вставки в кольца, серьги, кулоны, браслеты, а также декоративные изделия — шкатулки, статуэтки, шары. Особо ценятся прозрачные кристаллы ярко-зелёного, голубого, розового цвета.

Коллекционные образцы смитсонита — кристаллы, друзы, щётки, сферолиты, сталактиты — пользуются спросом у минералогов и коллекционеров. Редкие и красивые образцы могут стоить несколько тысяч долларов.

Научное

Смитсонит используется в геохимических исследованиях как индикатор зон окисления цинковых месторождений, а также для изучения процессов карбонатообразования и миграции цинка в природных водах.

Интересные факты

• В 2002 году на месторождении Тсумеб (Намибия) был найден крупнейший известный кристалл смитсонита размером около 10 см и массой около 1,5 кг.
• Смитсонит светится в ультрафиолетовых лучах — некоторые разности (особенно содержащие марганец) проявляют жёлтую, оранжевую или розовую флуоресценцию.
• В США (штат Оклахома) смитсонит является официальным минералом штата (с 1968 года).
• Из-за высокой плотности смитсонит иногда называют «тяжёлым шпатом» (в отличие от кальцита — «лёгкого шпата»).
• В России смитсонит добывался на Урале с XVIII века, использовался для получения цинка и латуни.

Источники

• Минералы: Справочник. Том 2. Карбонаты. — М.: Наука, 1965.
• Кантор Б. З. Минералы: иллюстрированный справочник. — М.: АСТ, 2015.
• Рычков В. М. Минералогия. — М.: Недра, 1988.
• Dana's Manual of Mineralogy. — 21st ed. — John Wiley & Sons, 1997.
• Mindat.org — Smithsonite (база данных минералов).
• Геологический институт РАН — материалы по минералогии цинка.