АЛЮМИНИЙ По распространению в земной коре алюминий

АЛЮМИНИЙ

По распространению в земной коре алюминий занимает третье место среди остальных элементов и первое место среди металлов. В метеоритах алюминий накапливается в силикатной фазе. Каменные метеориты содержат в среднем 1, 30% (массовых) А 1. Природный алюминий состоит только из одного стабильного изотопа 27 Аl. Известно несколько искусственных радиоактивных изотопов алюминия, из которых наиболее долгоживущим является 26 Аl с периодом полураспада 106 лет. В природе он образуется в незначительных количествах (следы) в метеоритах от воздействия космических лучей на другие стабильные изотопы.

• Во всех природных процессах алюминий выступает как трехвалентный элемент, образующий прочные соединения с кислородом. • В условиях земной коры алюминий редко порывает связь с кислородом, с которым он образует комплексный анион • Алюминий в анионе находится в четверной координации, образуя алюмокислородные тетраэдры, близкие по своим размерам к тетраэдрам. • Этим объясняется парагенетическая связь алюминия и кремния в земной коре и широкое распространение алюмосиликатов.

• Алюминий можно отнести к относительно распространенным элементам космоса, хотя как элемент нечетный он уступает своим соседям по периодической системе Mg и Si примерно на один порядок. • По распространению в атмосфере Солнца алюминий занимает четырнадцатое место, а среди металлов четвертое. • В каменных метеоритах он относится к существенным компонентам, занимая пятое шестое место по распространению. • В металлической и троилитовой фазах метеоритного материала содержание его ничтожно. • В противоположность кремнию он не образует твердых растворов с железом и в этом отношении ведет себя как более литофильный элемент.

• Cреди магматических пород алюминий наиболее типичен для средних и основных, где он выступает главным образом как ведущий элемент плагиоклазов. • Резко снижается концентрация алюминия в породах ультраосновных. • Во всей стратисфере в среднем он дает максимальную концентрацию, выступая как ведущий элемент глин. • Геохимические свойства алюминия определяются характером его внешней электронной оболочки, построенной по типу , и способностью при потере трех электронов переходить в катион с радиусом 0, 057 нм.

• Близость ионных радиусов допускает широкую возможность их изоморфных замещений в алюмосиликатах в условиях четверной координации. • Как химически активный металл алюминий в земной коре образует многочисленные минералы. • Большая их часть относится к силикатам.

• В изверженных горных породах наиболее важными минералами алюминия являются полевые шпаты, содержание которых достигает 60% в средних породах (максимальное скопление в пегматитах). • Чистые ортоклаз (KAl. Si 3 O 8), альбит (Na. Al. Si 3 O 8) и анортит (Ca. Al 2 Si 2 O 8) содержат соответственно 9, 7, 10, 3 и 19, 4% алюминия. • Второе место занимают фельдшпатиды нефелин Na[Al. Si. O 4] и лейцит K[Al. Si 2 O 6] с соответствующим содержанием алюминия 17 и 12, 4%. • К важным минералам алюминия относятся также слюды мусковит, содержащий 16% Аl, и биотит от 6 до 12% Аl • Амфиболы в изверженных породах обычно не являются минералами алюминия, однако роговые обманки могут содержать значительное его количество (от 3, 7 до 8, 0%).

• В процессе формирования пегматитов, богатых летучими компонентами, алюминий входит еще в состав таких минералов, как гранат, сподумен, топаз, берилл, хризоберилл. • Хотя в подавляющем большинстве случаев в изверженных горных породах алюминий тесно сочетается с кремнием в алюмосиликатах, однако на последних стадиях магматической деятельности, связанных с присутствием летучих компонентов и формированием пегматитов, образуются другие, не силикатные минералы алюминия, такие как амблигонит Li. Al(PO 4)F, • из фторидов криолит AIF 33 Na. F, • из боратов родицит KNa. Li 4 Аl 4 Ве 3 В 10 O 27. • При действии сернокислых паров на риолиты, трахиты и другие породы образуется алунит KAl 3(SO 4)2 (OH)6.

• Геохимическое поведение алюминия связано с уменьшением его ионного радиуса от соединений с четверной координацией к соединениям шестерной координации. • Принимаемый эффективный ионный радиус 0, 057 нм относится к структуре корунда АL 203, в котором АL находится в шестерной координации. • Алюминий ведет себя по разному в зависимости от своего структурного положения в решетке минерала. • Так, в шестерной координации алюминий ведет себя как катион АL 3+, аналогично другим катионам в силикатах — как в лейците, нефелине, гранате. • Его соединения с кислородом или гидроксильной группой (ОН) являются основаниями. • Они представлены диаспором НАLО 2, бемитом АLООН, гидраргиллитом АL(ОН)3. • В четверной координации алюминий ведет себя подобно центральному аниону в алюмосиликатах типа полевых шпатов. • Существуют минералы, полиморфные модификации которых связаны с разным структурным положением алюминия. • Так, в кианите Al. Si. О 5 алюминий находится в шестерной координации, а в того же состава силлиманите половина ионов АL 3+ находится в четверной координации, а другая половина в шестерной. • Четверная координация алюминия дает соединения, имеющие свойства алюмината алюминия, и образует ангидридный комплекс алюмокислоты.

• Как правило, алюминий в четверной координации встречается в минералах, образующихся при высоких температурах, • в шестерной координации — в минералах низкотемпературного образования. • Однако существуют исключения из этого правила. Так, например, корунд (алюминий в шестерной координации) образуется при высоких температурах, а аутигенные полевые шпаты в осадочных породах — при низких. • В гранатах алюминий находится в шестерной координации и поэтому изоморфно может замещаться трехвалентными ионами железа Fe 3+ и хрома Cr 3+.

• Самое высокое отношение Al : Si характерно для щелочных изверженных пород. • Однако в изверженных породах наблюдается разное отношение между катионами (Na + К) и алюминием и это оказывается решающим фактором в последовательности кристаллизации минералов. • Породы и магмы, в которых сильные катионы преобладают над алюминием — (Na + К) > Аl, называются агпаитовыми.

• Некоторые растения выступают как аккумуляторы алюминия. • Поступая в состав растений, алюминий образует ряд соединений, определяющих окраску различных частей растения. • С присутствием соединений алюминия связывают желтовато зеленую окраску листьев при их усыхании, синеватую окраску фруктов. • Синий цвет фруктов обусловлен кислото устойчивыми алюминий дельфитидиновыми образованиями. • Тот же самый пигмент определяет голубой цвет гортензий. • Алюминий накапливается в процессе роста растений, и так как он в удобной для усвоения форме присутствует только в кислых почвах, то и растения с повышенным содержанием Аl растут только на кислых почвах. • Болотные мхи — известные накопители Аl (от 0, 9 до 1, 8 % Аl на сухую массу). • Накопление алюминия болотными мхами и некоторыми древовидными папоротниками дает основание думать, что присутствие Аl в некоторых углях связано с биогенной аккумуляцией. • Так, изучение углей Шпицбергена показало, что отношение Al/Si для некоторых зол из углей с низкой зольностью имеет более высокое значение, чем это характерно для силикатных примесей. • Это указывает на органогенное накопление алюминия в процессе углеобразования. • В бурых углях обнаружено органическое соединение алюминия в виде минерала меллита Аl 2 С 12 O 12 x 18 H 2 O.

• Своеобразное поведение алюминия отмечается в процессах метаморфизма осадочных пород. • При метаморфизме пелитовых гидролизованных пород алюминий входит в состав слюд, при региональном метаморфизме возникает гранат как алюминий содержащий минерал наряду с минералами, более богатыми алюминием. • В процессе метаморфизма горных пород образуются такие богатые алюминием минералы, как кордиерит, андалузит, силлиманит, шпинель и, наконец, корунд. • В условиях глубинного метаморфизма формируются эклогиты, сложенные существенно из граната (среднее содержание AI 11, 5%) и омфацита (5, 5% Аl), часто с акцессорным кианитом. • Образуется также жадеит (13, 3% Al) Na. Al. Si 2 O 6. • В общем все ступени метаморфизма связаны с образованием минералов, в составе которых алюминий является непременным компонентом.