2Минеральный вид
 Скачать 7.05 Mb.
|
|
56-58 58. Сульфиды и их аналоги; деление на подклассы; поверхностные изменения сульфидов, современные сульфидные постройки в океанах. Сульфиды — природные сернистые соединения металлов и некоторых неметаллов. В химическом отношении рассматриваются как соли сероводородной кислоты H2S. Ряд элементов образует с серой полисульфиды, являющиеся солями полисернистой кислоты H2Sx. Главнейшие элементы, образующие сульфиды — Fe, Zn, Cu, Mo,Ag, Hg, Pb, Bi, Ni, Co, Mn, V, Ga, Ge, As, Sb. Кристаллическая структура сульфидов обусловлена плотнейшей кубической и гексагональной упаковкой ионов S2−, между которыми располагаются ионы металлов. Основные структуры представлены координационными (галенит, сфалерит), островными (пирит), цепочечными (антимонит) и слоистыми (молибденит) типами. Характерны следующие общие физические свойства: металлический блеск, высокая и средняя отражающая способность, сравнительно низкая твёрдость и большой удельный вес. Сульфиды с химической точки зрения представляют собой производные сероводорода, насчитывают около 200 минеральных видов. Для многих сульфидов характерны яркая окраска, низкая твердость, высокая плотность. В зоне окисления сульфиды неустойчивы, легко разлагаются и переходят в карбонаты, сульфаты и другие минералы. Имеют очень большое практическое значение, так как являются важнейшими рудами меди, ртути, свинца, цинка,никеля кобальта, мышьяка. Сульфиды делятся на 4 подкласса: 1. простые сульфиды - соединения катиона с анионом серы. 2. двойные сульфиды - соединения двух и более катионов с анионом серы. 3.дисульфиды - соединения катионов с анионной группой [S2] 4. сложные сульфиды или сульфасоли - смесь двойных сульфидов. В зависимости от особенностей физических свойств, все сульфиды делятся на блески, колчеданы, обманки, поэтому имеют второе название. Блески - сульфиды с черным или свинцово-серым цветом и металлическим блеском (свинцовы блеск или галенит). Колчеданы - сульфиды, которые имеют соломенно-желтый, латунно-желтый, бронзо- желтый, цвет и металлический блеск (пирит или черый колчедан). Обманки - сульфиды, которые имеют неметаллический блеск (сфалерит или цинковая обманка). Минеральный парагенезис сульфидных отложений в областях скудного осадконакопления срединно-океанических хребтов (например Восточно-Тихоокеанское Поднятие 21С; Хребет Юж. Эксплорер; ТАГ Гидротермальное Поле) обычно включает группу минералов, образующихся при температуре от 300-400С до менее 150С. Высокотемпературные флюидные трубы черных курильщиков и внутренние части сульфидных холмов в основном состоят из изокубанит-халькопирита совместно с ангидритом, пирротином, пиритом и местами борнитом. В некоторых внутренних частях высокотемпературных труб обнаружен новый редкий минерал Мg-гидроокси-сульфагидрат (“каминит“, Haymon and Kastner, 1986). Внешние части труб и холмов сложены низкотемпературными осадками, такими как сфалерит/вюрцит, марказит, пирит и местами кремний, являющиеся главными минералами низкотемпературных труб белых курильщиков. Для большинства сульфидных холмов была описана отчетливая зональность по составу, отражающая устойчивые градиенты в температуре флюида и его составе. (Hekinian and Fouquet, 1985). Ангидрит высокотемпературной ассоциации обычно замещается поздними сульфидами, позднестадийным кремнием и, частично, баритом. Под воздействием давления водяного столба ангидрит растворяется в морской воде, когда температура падает ниже 150С (Haymon and Kastner,1981). Ретроградная растворимость ангидрита характерна для нестабильных и отдаленных шлейфов больших неактивных сульфидных труб. Петрографические взаимоотношения и минеральные прорастания в трубах и холмах из различных гидротермальных участков обнаружили явления комплексного замещения и перекристаллизации, которые отражают высоко динамичную и местами хаотичную обстановку сульфидной формации придонных источников. 59. Оксиды - 60. Гидроксиды. К оксидам относятся минералы, представляющие собой соединения металлов и металлоидов с кислородом; гидроксиды содержат группу (ОН)-, добавочные анионы и (или) воду. Оксиды насчитывают около 300 минеральных видов, гидроксиды - более 80. Они составляют 17% массы литосферы. Среди представителей этого класса такие широко распространенные минералы, как семейство кремнезема (кварц, опал и др.), на долю которого приходится около 12.6% от массы литосферы; оксиды и гидроксиды железа (3.9%), алюминия.В строении кристаллических структур оксидов из анионов принимает участие O2- , в гидроксидах - (ОН)- . Размеры ионных радиусов того и другого анионов примерно одинаковы (1.36 A). Известны минералы, которые одновременно содержат О2- и (ОН)- - ионы. В оксидах и особенно гидроксидах установлена также вода - адсорбированная и кристаллизационная.В качестве катионов главную роль играют такие элементы как Si, Ti, Fe, Al, Mn. Химические элементы, входящие в состав оксидов, это литофильные элементы, ("литос" греч. - камень). От халькофильных элементов они отличаются повышенным сродством не к сере, а к кислороду (табл. 1).  Большое число редких гидроксидов являются минералами урана. Для большинства рассматриваемых минералов характерна ионная связь между катионами и анионами. Оксидов с ковалентной связью гораздо меньше, хотя к ним относятся весьма широко распространенные минералы семейства кремнезема. В минералах сложного состава, содержащих Fe, Ti, Nb, Ta и др., существуют также компоненты ковалентной и металлической связей. В гидроксидах существенно кроме того влияние водородных связей.В химическом отношении рассматриваемые минералы отчетливо делятся на простые и сложные. Состав их может отклоняться от идеального вследствие изоморфизма, причем изоморфизм более типичен для сложных оксидов, чем для простых. Для простых оксидов характерна чрезвычайная ограниченность изоморфных замещений. Содержание примесей в них обычно не превышает 1% и достигает нескольких процентов только в случае гетеровалентного изоморфизма. Большое ограничение на изовалентный изоморфизм накладывает различие в типе химической связи отдельных минералов. Иллюстрацией этого утверждения является пара минералов: рутил TiO2 (ионная связь) - касситерит SnO2 (ковалентная связь). Здесь полная смесимость достигается только при высокой температуре, тогда как при нормальных условиях она крайне ограничена. В структурном отношении для оксидов наиболее характерны координационные структуры. Островные структуры не характерны для них. Гидроксиды часто образуют слоистые структуры с ионной связью в пределах слоя и вандерваальсовой связью между слоями. В оксидах каркасной структуры группировки тетраэдров [SiO4] (в кварце), октаэдров [ТiО6 или NbO6] (в пирохлоре) соединяются друг с другом общими атомами кислорода. Особенности кристаллических структур и тип преобладающей в них химической связи определяют особенности физических свойств и морфологии оксидов и гидроксидов. Минералы координационной и каркасной структур в основном имеют изометрический облик, а цепочечные оксиды, как правило, представлены удлиненно-призматическими кристаллами. Минералы ленточных и слоистых структур образуют уплощенно-таблитчатые кристаллы и листовато-чешуйчатые агрегаты, часто с хорошо выраженной спайностью в одном направлении. 61.Галогенные соединения. С химической точки зрения относящиеся сюда минералы представлены солями кислот: HF, HCl, HBr и HJ; соответственно этому среди этих минералов различают фториды, хлориды, бромиды и иодиды. Галогеносоли являются комплексными соединениями, из которых здесь рассматриваются фторалюминаты. Кроме того, существуют водные соли и более сложные соединения, содержащие добавочные кислородсодержащие анионы: [ОН]1–, О2–, изредка [SO4]2– и [JO3]1–. Это так называемые оксигалоидные соединения, переходные к типичным кислородным соединениям. Галоидные соединения тяжелыхметаллов, наоборот, играют совершенно ничтожную роль в минералогии природных образований и возникают в особых условиях. Кристаллохимические особенности галоидных соединений. Установлено, что галогениды легких металлов характеризуются структурами с типичной гетерополярной (ионной) связью, тогда как в соединениях тяжелых металлов, катионы которых обладают сильной поляризацией, возникают гомополярные (ковалентные) или переходные к ним связи между ионами. В соответствии с этим находятся и физические свойства минералов.Так как в галогенидах с типичной ионной связью принимают участиекатионы легких металлов с малыми зарядами и большими ионными радиусами, а в связи с этим с весьма слабой способностью к активной поляризации, то естественно, что эти минералы обладают прозрачностью, бесцветностью (наблюдаемые окраски, как правило, являются аллохроматическими),малыми удельными весами, а также такими свойствами, как необычайнолегкая растворимость многих галогенидов в воде, низкие показатели преломления, а следовательно, и слабый стеклянный блеск минералов. Об особенностях поведения галогенов в природе. Крайне интересны геохимические черты галогенов F, Cl, Br и J, выражающиеся в поведении их при различных геологических процессах.При магматических процессах не создается условий для концентрации этих элементов в скольконибудь значительных количествах. Фтор и хлорлишь в качестве добавочных анионов входят в ряд минералов, преимущественно силикатов и фосфатов (большей частью в пегматитах и в контактово-метасоматических образованиях). Главная масса этих элементов, очевидно в виде летучих соединений с металлами, переходит в гидротермальные растворы. О том, что хлор и фтор действительно являются составной частью летучих погонов магм, свидетельствуют выделения НСl и HF в газообразных продуктах вулканических извержений, иногда в весьма значительных количествах. Например, на Аляске в долине, известной под названием «Десять тысяч дымов», в 1919 г., по подсчетам, выделилось 1,25 млн т газообразной НСl и 0,2 млн т HF вместе с парами Н2О. О классификации галогенидов. Таким образом, все, что сказано о свойствах галогенидов и о геохимической роли галогенов при процессах минералообразования, заставляет все минералы, относящиеся к данному разделу, разбить на два класса. · Класс 1. Фториды и соли комплексных фторных кислот. Класс 2. Хлориды, бромиды и иодиды. 62. Карбонаты. В этом классе мы встречаем уже весьма значительное число минеральных видов, многие из которых пользуются сравнительно широким распространением в природе. Особенно это относится к Са[СО3], который нередко слагает огромные толщи осадочноморского происхождения. Часто карбонаты являются также спутниками рудныхминералов в месторождениях, а в ряде случаев сами представляют промышленный интерес как источники ряда важных металлов, например,марганца (в виде родохрозита) и железа (в виде сидерита).Анион [СО3]2– способен давать более или менее устойчивые соединения с катионами двухвалентных металлов, обладающими средними ибольшими ионными радиусами. Число таких металлов невелико. Главнейшие из них Mg, Fe, Zn Mn, Ca, Sr, Pb, Ba, а также Cu, Zn, Mn и др.с дополнительными анионами.Твердость безводных карбонатов никогда не бывает высокой. Обычно онаколеблется от 3 до 5. Растворимость карбонатов в воде повышенная. Особенно это свойственно карбонатам щелочей и бикарбонатам тех элементов, катионы которых обладают либо относительно малыми ионными радиусами (например, Mg2+, Co2+), либо, наоборот, очень большимиразмерами (например, Ва2+). Карбонат Cu2+ встречается только в виде основных солей, что связано, очевидно, с особенностями строения самого катиона. Этим же, вероятно, объясняются и интенсивные окраски карбонатов меди в зеленый и синий цвета. Все остальные карбонаты либо бесцветны, либо окрашены в бледные тона. Из оптических свойств для карбонатов очень характерным является весьма высокое двупреломление(Ng–Np), обусловленное плоской формой аниона СО3.Среди минералов этого класса мы прежде всего должны различать безводные и водные карбонаты. Среди тех и других выделим соответствующие группы по типам изоструктурных химических соединений. Остальные карбонаты, представленные единичными минеральными видами,сгруппируем по катионам. Безводные карбонаты Эта группа включает большое число минеральных видов, представляющих карбонаты следующих двухвалентных металлов (в порядке возрастания ионных радиусов): Mg, Zn, Fe2+, Mn2+, Ca, Sr, Pb и Ba. Характерно, что ионы с меньшим (радиусом, чем Са, образуют широкие изоморфные ряды минералов, кристаллизующихся в тригональной сингонии, а ионы с большим радиусом, чем у Са, образуют карбонаты ромбической сингонии. Карбонат самого кальция является диморфным, т. е. может кристаллизоваться в той и другой сингониях.  Рис. 208. Расположение ионов в ячейке спайного ромбоэдра {1011}. Оба сорта ионов располагаются как в гранецентрированных решетках Кристаллическая структура тригональной модификации СаСO3 изображена на рис. 208 и 209.  Рис. 209. Модель кристаллической структуры кальцита Если кубическую решетку NaCl сдавить вдоль тройной оси настолько, что углы между гранями станут равными 101°55', то получится ромбоэдрическая гранецентрированная решетка кальцита (рис. 209), причем ионы Са займут места Na, а группы [СO3]-места Сl. Таким образом, упаковка ионов в кальците отвечает несколько искаженной упаковке, произведенной по способу плотнейшей кубической кладки структурных единиц.  Рис. 210. Модель кристаллической структуры арагонита Кристаллическая структура арагонита-ромбической модификации СаСO3 от структуры кальцита отличается лишь тем, что ионы Са2+ и [СO3]2- упакованы по способу плотнейшейгексагональной кладки (рис. 210). Этим обстоятельством обусловливается наблюдающаяся псевдогексагональная симметрия тройников кристаллов (углы между гранями призмы в единичных кристаллах лишь немного отличаются от 60 и 120°). Как в решетке кальцита, так и в решетке арагонита каждый ион [СO3]2- окружен шестью ионами кальция. Насколько можно судить по разнице удельных весов, кристаллическая структура арагонита более плотна, чем структура кальцита. Другой характерной особенностью минералов группы кальцита является склонность к образованию изоморфных смесей и двойных солей. В кальцитовом ряде, как и следовало ожидать согласно соотношениям размеров ионных радиусов катионов, широко замещают друг друга Mg, Zn и Fe2+. Точно так же, карбонаты Fe2+ и Мn2+ образуют непрерывный ряд изоморфных смесей. Что касается Са, то этот элемент в силу существенного отличия величины его ионного радиуса от предыдущих катионов (за исключением Мn2+) может образовывать лишь двойные соли с ними. Ионы кальция и магния (или другие малые катионы) в кристаллических решетках располагаются попеременно вдоль тройной оси. Благодаря этому симметрия двойных солей кальцитового ряда несколько снижается: вместо дитригонально-скаленоэдрического вида симметрии (L63L23РС) имеем ромбоэдрический (L63C), т. е. исчезают двойные оси, проходящие через центральный ион углерода и кислородные ионы, с ним связанные. Среди карбонатов, содержащих в своем составе молекулы Н2O, более распространены водные карбонаты Na, Mg, U и др. Здесь мы рассмотрим лишь десятиводный карбонат натрия. 63. Сульфаты Сульфаты - соли серной кислоты. Они имеют светлую окраску, небольшую твёрдость, многие из них растворимы в воде. Основная масса сульфатов имеет осадочное происхождение - это химические морские и озёрные осадки. Многие сульфаты являются минералами зоны окисления, известны сульфаты и как продукты вулканической деятельности. Различают сульфаты безводные, водные и сложные, содержащие кроме общего для всех анионного комплекса [SO4]2- также добавочные анионы (ОН)-. Во всех этих минералах в их кристаллической структуре имеются обособленные сложные анионы — тетраэдры. Вообще сульфатов в природе мало, больше всего сульфатов железа, натрия, калия, алюминия, кальция, бария. Самыми распространенными являются гипс, ангидрит, барит, алунит, тенардит, мирабилит. Почти все сульфаты — это экзогенные минералы, исключение составляют барит, алунит. Группа барита Главные минералы-сульфаты
Ангидрит. Типичный минерал хемогенных осадков (эвапоритов).. Англезит. Распространенный продукт окисления галенита. Гипс. Сингония моноклинная. Образует уплощенные и призматические кристаллы. Осадочные гипсы — это мелкозернистые массивные горные породы. В них в ходе перекристаллизации образуются жилы, гнезда, жеоды хороших кристаллов гипса и его жилки параллельно-волокнистого строения. Сульфаты в воде Сульфаты присутствуют практически во всех поверхностных водах. Главным естественным источником сульфатов являются процессы химического выветривания и растворения серосодержащих минералов, в основном гипса, а также окисления сульфидов и серы. Значительные количества сульфатов поступают в водоемы в процессе отмирания живых организмов, окисления наземных и водных веществ растительного и животного происхождения. 64. Фосфаты, а также арсенаты, ванадаты. Эти природные соединения удобнее рассматривать совместно, так как иногда приходится сталкиваться с минералами смешанного состава, где анионы [Р04], [AsOJ и [V04] в различных пропорциях замещают друг друга. Наиболее распространены фосфаты и особенно минералы группы апатита; они образуются как при эндогенных процессах (в изверженных породах, пегматитах, различных типах пневма- толито-гидротермальных месторождений), так и при экзогенных (в том числе осадочных) процессах. Арсенаты и ванадаты образуются преимущественно в зоне окисления рудных месторождений. Существуют простые и сложные, безводные и водные фосфаты, арсенаты и ванадаты. Формы выделения, окраска и другие физические свойства минералов рассматриваемого класса отличаются большим разнообразием. Твердость их обычно невысока, цвет и удельный вес широко варьируют в зависимости от катионного состава. Минералы легко растворяются в кислотах. Минералы данного класса представляют собой соединения атомов металлов с отрицательно заряженными группами фосфата, арсената и ванадата. Фосфаты часто используются для защиты от коррозии и в производстве удобрений, а арсенаты и ванадаты являются источниками мышьяка и ванадия. Прозрачность. Прозрачностью, или светопроницаемостью, характеризуется то, насколько легко свет может проникать через минерал. Многие минералы в однородном виде прозрачны, но с трещинками могут стать полупрозрачными или непрозрачными. Ванадинит является редким вторичным минералом и рудой металла ванадия, использующегося как добавка к стали особых видов. Ванадинит добывают в Аргентине, Австрии, Марокко, Намибии, ЮАР и Замбии. Свойства. Красновато-оранжевый цвет; блеск от бриллиантового до смоляного; гексагональная кристаллическая система; твердость 3; хрупкий; полупрозрачный; гексагональный призматический облик. 65. Бораты К боратом принадлежит более 80 минералов. Среди собственно боратов различают орто-, мета-, пиробораты и соли полиборних кислот, а также безводные и более распространены водовмещающих бораты. Безводные бораты-это главным образом соли ортоборной к-ты (ашариты и борацит). К водным (полибораты Mg, Na, Ca) принадлежат: бура, боронатрокальцит, гидроборацит, колеманит, пандермит. Бораты — минералы, соли ортоборной кислоты Н3ВО3 и гипотетических полиборных кислот Н2В4О7 и Н3В5О9 и др. Известно 85 природных боратов, систематизированных по строению борнокислых полиионов и отношению RO:B2O3 в группе гидроокислов бора, ортоборатов, пироборатов, борацитов, гидроксилборатов, фтороборатов, фосфоборатов, арсеноборатов, сульфоборатов, боратов сложного состава. Анион [ВО3]3− имеет вид плоского треугольника сравнительно малых размеров. Это благоприятсятвует образованию прочных кристаллических решёток с малыми катионами трехвалентных металлов Fe3+, Al3+, Mn3+ в сочетании с малыми двухвалентными катионами Mg2+, Fe2+, Mn2+. Для полиборатов весьма характерны Mg2+ и более крупные Ca2+, Na1+. Удельный вес в безводных боратах 2,6-3,4 (редко больше), богатых водой меньше 2. Твердость безводных 5-6, водных 2-4. Цвет: бесцветные, белые, серые, реже жёлтые, окрашенные в другие цвета. У безводных боратовпоказатель преломления света Nm — 1,65, у водных Nm — 1,470-1,570. Бораты слагают месторождения ряда генетических типов, главные из которых контактово-метасоматические, вулканогенно-осадочные и галогенные. В галогенных горных породах бораты образовывались на разных стадиях пегнитогенного процесса и встречаютс в доломитах, в доломит-ангидритовых породах, в каменной соли и калийных солях. В соляных горных породах наиболее распространены магниевые бораты, которые замещаются преимущественно кальциевыми (инионитом, колеманитом, пандермитом), кальциево-магниевыми (гидроборацитом) и кальциево-натриевыми боратами (улекситом), а также ашаритом. В галогенных горных породах нередко встречаются не только бораты, но и боросиликаты (данбурит, реже: сирзелит, ховлит). В контактово-метасоматических месторождениях доминируют людвигит, ашарит, реже суанит, котоит. Вулканогенно-осадочные месторождения характеризуются в одних случаях крупными скоплениями буры, иногда с примесью гернита, в других — колеманита, изредка пандермита при меньшей роли роли улексита, иниоита. 66. Силикаты с подразделением на подклассы. Силикаты и алюмосиликаты представляют собой обширную группу минералов. Для них характерен сложный химический состав и изоморфные замещения одних элементов и комплексов элементов другими. Главными химическими элементами, входящими в состав силикатов, являются Si, O, Al, Fe2+, Fe3+, Mg,Mn, Ca, Na, K, а также Li, B, Be, Zr, Ti, F, H, в виде (OH)− или H2O и др. Общее количество минеральных видов силикатов около 800. По распространённости на их долю приходится более 90 % минералов литосферы. Силикаты и алюмосиликаты являются породообразующими минералами. из них сложена основная масса горных пород: полевые шпаты, кварц, слюды, роговые обманки,пироксены, оливин и др. Самыми распространёнными являются минералы группы полевых шпатов и затем кварц, на долю которого приходится около 12 % от всех минералов.  В основе структурного строения всех силикатов лежит тесная связь кремния и кислорода; эта связь исходит из кристаллохимического принципа, а именно из отношения радиусов ионов Si (0.39Å) и O (1.32Å). Каждый атом кремния окружён тетраэдрически расположенными вокруг него атомами кислорода. Таким образом, в основе всех силикатов находятся кислородные тетраэдры или группы [SiO4]3, которые различно сочетаются друг с другом. В зависимости от того, как сочетаются между собой кремнекислородные тетраэдры, различают следующие структурные типы силикатов.
Силикаты, структура которых представлена обособленными кремнекислородными тетраэдрами, имеют изометрический облик (гранаты), гексагональный берилл имеет обособленные шестерные кольца кремнекислородных тетраэдров, силикаты цепочечной и поясной структур обычно вытянуты (амфиболы, пироксены). Особенно наглядны в этом отношении листовые силикаты (слюды, тальк, хлориты). Слои кремнекислородных тетраэдров являются очень прочными, а их связи друг с другом через катионы менее прочная. Расщепить их легко вдоль слоёв. Этим вызывается их спайность и листоватый облик. Силикаты — важные неметаллические полезные ископаемые: асбест, тальк, слюды, каолин, керамическое и огнеупорное сырьё, строительные материалы. Они также являются рудами на бериллий, литий, цезий, цирконий, никель, цинк и редкие земли. Кроме того они широко известны как драгоценные и поделочные камни: изумруд, аквамарин, топаз, нефрит, родонит и др. Эндогенное, главным образом магматическое (пироксены, полевые шпаты), они также характерны для пегматитов (слюды, турмалин, берилл и др.) и скарнов (гранаты, волластонит). Широко распространены в метаморфических породах — сланцах и гнейсах (гранаты, дистен, хлорит). Силикаты экзогенного происхождения представляют собой продукты выветривания или изменения первичных (эндогенных) минералов (каолинит, глауконит, хризоколла) 67. Генетические признаки минералов. Минералогические отвесы. Минералогические уровни. Присыпки минералов. Генезис- происхождение, процесс образования минералов, минеральных месторождений, в том числе МПИ. Генетические признаки минералов и минеральных ассоциаций – такие особенности минеральных тел, агрегатов и индивидов, которые обусловлены условиями и способами их образования и могут в совокупности указывать на генезис. Асоциации минералов – совместное нахождение минералов Парагенезис - совокупность минералов, образовавшихся при сходных физ.-хим. процессах в одну и ту же стадию процесса. Минеральные генерации - разновременные совокупности кристаллов и зерен одного и того же минерала. Разные генерации минерала могут обладать различными типоморфными признаками. Типоморфизм минералов. Типоморфные минералы геологического процесса; Пирротин Fe1-xS. Халькопирит - CuFeS2. Петландит Fe4(Fe,Ni,Co)Ni4S8. Типоморфные признаки минералов (кристаллографические, физические, химические, структурные) Оливин в дунитах и гранитах. 68Генетические признаки минералов. Минералогические отвесы. Минералогические уровни. Присыпки минералов. Отвесы минералогические: а) - в газовых полостях (гл. образом в карстовых пещерах) - сталактиты, сталагмиты, сталагнаты, "драпировки" и другие агрегаты, растушие из свободно стекающих по их поверхности или капающих растворов б) – в полостях, заполненных раствором или гелем - псевдосталактиты. "минералогические уровни", - сложенные упорядоченным равномерно-зернистым агрегатом сферокристаллов антраксолита с тактоидной структурой благородного опала. В тактоидных минералогических уровнях антраксолита установлена блоковая текстура микросферолитовых агрегатов, признаки деформации, двойникования и геометрического отбора блоков, элементы перекристаллизации Присыпки минералов. 69.Минералообразование в магматических процессах. Магматические процессы, к ним относят процессы, при которых минералы образуются во время застывания, кристаллизации магмы, поднявшейся из мантии в Земную кору. Вследствие этих процессов образовались и образуются минералы, составляющие изверженные горные породы. 1. Интрузивные горные породы, образовались при застывании магмы в глубине коры. 2. Эффузивные горные породы, образовались при застывании (кристаллизации магмы) на поверхности (излившиеся породы) или в непосредственной близости от нее.  70 Минералообразование в пегматитовом процессе. При кристаллизации гранитной магмы, образуется остаточный силикатный расплав, богатый соединениями редких и редкоземельных элементов и летучими веществами - минерализаторами. Этот силикатный расплав внедряется во вмещающие породы, заполняет в них трещины и полости и, кристаллизуясь, образует жильные крупнокристаллические тела - пегматиты. Пегматиты богаты различными минералами. Кроме главных породообразующих минералов - микроклина, плагиоклазов и биотита – часто встречаются турмалины, для некоторых пегматитов характерны берилл, сподумен и многие другие. Пегматитовые жилы могут достигать нескольких километров в длину и нескольких десятков метров мощности. Минералы пегматитов также достигают больших размеров. Пегматиты часто имеют зональное строение, причём разные минералы приурочены к разным зонам   71Минералообразование в гидротермальном процессе. Метасоматоз. Отложение вещества из гидротермальных растворов — следствие нарушения химического равновесия, идет по пути заполнения и замещения. МЕТАСОМАТИЗМ — процесс образования горных пород с существенным изменением минерального и химического состава первичного субстрата, происходящий при реакциях между твёрдыми телами (минералами) и растворами или флюидами, осуществляющими транспорт и отложение вещества.   72Минералообразование в метаморфических процессах. Метаморфические процессы образования минералов, при течении которых ранее образованные эндогенным или экзогенным способом минералы, изменяют свои физико- химические свойства, образуя совершенно новые минеральные виды. Благодаря движению земной коры осадочные породы могут попасть в более глубокие зоны литосферы, где совершенно иные давления и температуры, в результате которых подвергаются изменениям - метаморфизму. Или наоборот магма, вследствие вулканических процессов внедряется в вышележащие осадочные покровы. Пример: известняк, попадая в нижние слои литосферы, подвергаясь метаморфизму, переходит в кристаллическую зернистую породу – мрамор, или мраморизованный известняк, а глинистые породы – в филлиты, затем в кристаллические сланцы и гнейсы   73Экзогенные процессы минералообразования (выветривание, осадочный процесс). Физическое выветривание. В результате физического выветривания происходит механическое разрушение пород и минералов. Это происходит под влиянием колебаний температуры воздуха, замерзания и оттаивания воды в трещинах, вымывания частичек водой и т.п. Химическое выветривание. Заключается в частичном или полном разложении минералов под влиянием кислорода, углекислоты, атмосферных и грунтовых вод, которые содержат в растворенном состоянии угольную, иногда серную и органические кислоты, выделяемую в процессе жизнедеятельности бактерий и при разложении растительных остатков. Перенос продуктов выветривания – осуществляется посредством водных потоков, рек, морских волн, движения ледников, ветров, селей и других природных явлений. Во время переноса происходит постоянное дополнительное физическое и химическое разрушение. Осадкообразование. Проявляется в отложении материала разрушенных пород и минералов в озерах, морях. В зависимости от типа отложения осадки разделяют: механические, химические, биохимические, коллоидные. Механические – осаждение взвешенных частиц, химические – выпадение веществ из вторичных растворов, биохимические – при участии живых организмов. Диагенетические процессы. – окаменение осадков и образование осадочных пород. Инфильтрационные процессы – образование спецефических низкотемпературных минеральных ассоциаций. Вадозные источники – источники изливающие подземные воды,образов из атмосферных осадков. Ювенильные источники – изливающие на земную поверхность воды из магмы 74.Минералогические характеристики –коэффициент гидритности и сложностиминерального состава. Степень сложности химического состава минералов выражается числом химических элементов в их формулах (k). Гидритность (Н) – отношение числа гидритов (содержат Н+, ОН- или Н2О) к числу ангидритов 75Минералы метеоритов. Полагают, что метиориты являются фрагментами каких-то разорвавшихся космических тел. Оливины: Тэнит, Троилит, Осборнит Пироксены: Камасит, Графит, Ольдгамит Плагиоклаз: Алмаз, Карлсбергит Серпентин: Лонсдейлит Шпинели: Муассанит Гранаты: Сульфид   76Минералы Луны Главным из установленных минералов Луны являются плагиоклазы, моноклинные и ромбические пироксены, оливин и пецифический минерал Луны армолколит  77Минералы в слоях З.К. 1.1.Осадочная оболочка - кварц, карбонаты (кальцит, доломит), слоистыми силикатами (глинистые минералы, хлорит, слюды).1.2.Гранитно-метаморфический слой. Сложен щелочными (Na-K) полевыми шпатами - 31%, плагиоклазами - 29,2%, кварцем - 12,4%, пироксенами - 12%, рудными минералами - 4,1%, биотитом - 3,8%, + оливином, роговой обманкой, мусковитом, апатитом, хлоритом, серпентином, нефелином, сфеном. Зона с наибольшим разнообразием минерального мир   78-82 83Техническая минералогия. это обширная, не имеющая определенных границ область прикладной минералогии. К ней можно отнести исследования разнообразных техногенных веществ – аналогов минералов. 84Технологическая минералогия. Технологическая минералогия направлена на интенсификацию использования минер, сырья, т.е. на повышение полноты и комплексности его использования. Она охватывает: минералогическое и минералого-технологическое картирование рудных полей и месторождений полезных ископаемых с целью оценки запасов полезных компонентов (в т.ч. попутных) в извлекаемой минеральной форме, технологические прогнозирования, планирования добычи и стабилизации минерального состава руды, поступающей на обогатительную фабрику; изучение технологических свойств минералов, слагающих руды (электрических, магнитных, плотностных, поверхностных, ионообменных, гранулометрии и морфологии рудных минералов, их тонких структурных особенностей, растворимости в воде и в водных растворах электролитов при различных значениях pH и т.д.); объединяет все минералогические исследования, связанные с изучением технологических свойств минералов , разработкой рациональных схем их обогащения, комплексным использованием минерального сырья. 85.Наноминералогия наноминералогия, рассматривающая структурно-морфологические особенности, разнообразие минеральных наноструктур и наноиндивидов, анализирующая формы существования вещества на наноуровне, генезис минеральных микро- и наноструктур. Одно из направлений в современной минералогии, решающее проблемы изучения организации минерального вещества микро- и ультрамалого масштаба. 86. Геммология геммология имеет дело с составом, свойствами, происхождением, обработкой и способами идентификации драгоценных камней, но содержание ее значительно шире. Интерес специалиста по драгоценным камням не ограничивается лишь необработанным природным материалом (в отличие от минералогов). Геммолог изучает и ограненные камни, и их синтетические аналоги, и такие органические вещества, как янтарь, гагат, жемчуг, коралл, не подходящие под классическое определение минерала. Наука о самоцветах. Геммология изучает физические свойства драгоценных камней, особенности их химического состава, декоративные и художественные достоинства. 87Биоминералогия. Биоминералогия - учение о преобразовании минералов, протекающем в геологической среде с разнообразным участием живых организмов. Минералы находятся не только в недрах Земли, но и во всём живом на планете, включая человека. При этом в качестве биоминералов рассматриваются те минералы, кристаллизация которых происходит с участием живых организмов. Понятие "биоминерал" не может быть относимо к тому или иному минеральному виду в целом, но только к тем его индивидам или агрегатам, которые непосредственно были включены в биологические циклы при своём образовании. В рамках этих новых направлений минералогии изучается широкий круг биогенных объектов, являющихся как минералами органического происхождения, так и органо-минеральными и органическими субстанциями (жемчуг, янтарь, перламутр, угли и твёрдые битумы, шунгиты и антраксолиты). Органическая минералогия имеет дело и с минеральными продуктами жизнедеятельности животных и человека раздел учения о процессах минералообразования, трактующий механизмы переключения неорганического вещества из биологического цикла движения материи в геологический или обратно. 88Минералогия в медицине. Минералоподобные вещества в организме людей. «биогенный апатит» Кристаллические фазы в патологически измененных органах: почки, печень, желчный пузырь, трахея Экзогенные минералы в организме человека. Использование минералов в пище, лечебных и профилактических целях 89Связи минералогии с другими геологическими науками. Минералогия :петрография,геофизика,геохимия,литология,месторождения ПИ. Главным методом, как и в геологии, является картирование, а результат работы — это детальные геологические карты и схемы минералогического объекта. Из этих карт и схем должны быть ясны геологическая позиция и возраст объекта, его морфология и размеры, пространственная ориентировка, характер его взаимоотношений с окружающими породами 90Синтез минералов - получение минералов искусственным путём. Сегодня человечество создает в лабораторных и промышленных условиях практически все известные минералы (от алмаза до малахита и кварца), для ювелирных и промышленных целей выращивают «минералы» не имеющие аналогов в природе: различные стекла, ИАГ (иттрий- алюминиевый гранат), ГГГ (галлий-гадолиниевый гранат) и др. Кристаллизация из растворов. Основная движущая сила здесь – это высокиеьконцентрации синтезируемого вещества. Кристаллизация происходит широком диапазоне температур и давлений: низкотемпературные (30-ь90°C) и перегретые (до 250-600°C) водные растворы, солевые и др. растворы - расплавы с температурами кристаллизации от 600 до 1400°C. Кристаллизация из расплавов. Основная движущая сила процесса при кристаллизации из расплавов – температурный градиент, т.е. разница температур. Наиболее широко используются метод Вернейля, для синтеза рубинов, сапфиров, шпинели, рутила и др. камней, и метод зонной плавки (или метод горизонтально направленной кристаллизации) в основном для получения гранатов (ИАГ, ГГГ, ИЖГ) с добавлением редкоземельных элементов в качестве красителя. Кристаллизация из паровой (газовой) фазы- рост кристаллов c применением газовой или паровой фазы для доставки кристаллизуемого вещества от локального источника. Основная движущая сила этой группы методов – барический градиент, т.е. разница давления. Многие минералы (галинит, парателлурид и др.) были получены методом объёмной паровой фазы. Среди многочисленных разновидностей этого способа можно упомянуть методы, использующие физическую конденсацию из молекулярных или плазменных пучков Методы выращивания кристаллов:Из растворов, в т.ч. – из гидротермальных растворов – исландский шпат, рубин, изумруд, кварц.- из раствора в расплаве – полупроводниковые эпитаксиальные пленки флюорита, кальцита, шеелита.Из расплава – простые вещества, оксиды, галогениды.Из газовой (паровой) фазы – крупные кристаллы и эпитаксиальные пленки. 91Экспериментальная минералогия – направление генетической минералогии, дополняет её лабораторным моделированием природных процессов минералообразования и изучением физико-химических систем, воспроизводящих (обычно c известными упрощениями) природные минеральные парагенезисы и обстановку их формирования. Самостоятельный раздел экспериментальной минералогии, близкий к ней в методическом отношении, - синтез и облагораживание минералов, имеющих многообразное применение в ювелирном деле и технике (алмаз, пьезокварц, оптический флюорит, слюда, руби, сапфир, гранаты, аметист, изумруд, малахит, опал и др. 92МИНЕРАЛЬНОЕ СЫРЬЕ— товарная продукция горного производства. К минеральному сырью относятся полезные ископаемые, извлечённые из недр в процессе освоения минеральных ресурсов и подвергнутые обработке, необходимой для их хозяйственного использования Металлические полезные ископаемыеВ эту группу включены золото, алюминий, молибден, бериллий, железо и марганец, месторождения, которых в районе представляют промышленные объекты или имеют высокие перспективы.НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ — условно выделяемая группа разнообразных твёрдых полезных ископаемых, которые используются в народном хозяйстве непосредственно как горная порода, В геологоразведочной практике неметаллические полезные ископаемые обычно подразделяются на: горно-химическое сырьё (фосфориты, апатитовые руды, калийные соли, борные руды, сера самородная, йод,бром, сульфат натрия и др.); горнотехническое сырьё (слюда, асбест, графит,тальк, баритовые руды, флюорит, каолин, бентонит, магнезит, кварцит, огнеупорное сырье, формовочные пески, флюсовыеизвестняки и др.); нерудные строительные материалы — различные горные породы (гранит, лабрадорит, диорит, известняк,доломит, мрамор, мергель, туфы, песчаники, перлит, глины, кварцевые пески и др.); пьезооптическое сырьё (кварц, исландский шпат и др.); драгоценные и поделочные камни (камнесамоцветное сырьё). |