Минералогия 4. 4. Что такое сингония Перечислите виды сингоний и их кристаллографические параметры
 Скачать 0.96 Mb.
|
|
4. Что такое сингония? Перечислите виды сингоний и их кристаллографические параметры. 14. Опишите химический осадочный процесс минералообразования. Приведите примеры. 34. Опишите свойства минералов гипса и ангидрита. 44. Охарактеризуйте минералы группы листовые силикаты - тальк и серпентин. 64. Опишите основные порода габбро и диабаз. Ответ: Вопрос 4. Что такое сингония? Перечислите виды сингоний и их кристаллографические параметры. Сингония (от греческого «син» — сходно и «гония» — угол) – это крупная группировка объединяющая несколько видов симметрии кристаллов. Симметрия это закономерная повторяемость в расположении фигур или их частей на плоскости или в пространстве. Эта закономерность выражается, например, в совмещении частей фигуры при отражении в плоскости или вращении фигуры вокруг какой-либо оси. В природе симметрия проявляется в большом разнообразии и особенно характерна для кристаллов и является их важнейшим и специфическим свойством, отражающим закономерность внутреннего строения. Элементами симметрии являются: Плоскость симметрии – воображаемая плоскость, которая делит фигуру на две равные части так, что одна из частей является зеркальным отражением другой. Плоскость симметрии обозначается буквой  . Если плоскостей симметрии в кристалле несколько, то перед обозначением плоскости ставится их число, например  . В кристаллах могут быть  и  плоскостей симметрии. Теоретически восьми и более девяти плоскостей симметрии в кристаллах быть не может. Многие кристаллы вообще не имеют ни одной плоскости симметрии.Центр симметрии (центр инверсии) – это точка внутри фигуры, при проведении через которую любая прямая встретит на равном от нее расстоянии одинаковые и обратно расположенные части фигуры. Центр симметрии обозначается буквой  или  . Если каждая грань кристалла имеет себе равную, параллельную, хотя и обратно расположенную грань, то данный кристалл обладает центром симметрии. Некоторые кристаллы не имеют центра симметрии.Оси симметрии – это воображаемая прямая, при повороте вокруг которой всегда на один и тот же угол происходит совмещение равных частей фигуры. При повороте на 360° совмещение граней в разных кристаллах возможно  или  раз (180°, 120°,90° и 60°). Ось симметрии обозначается буквой  или  . Порядок оси показывает, сколько раз при повороте на 360° произойдет совмещение каждой из граней. Так, в кристаллах возможны оси второго  , третьего  , четвертого  и шестого  порядков. Оси симметрии , , называются осями симметрии высшего порядка. Оси симметрии пятого и выше шестого порядка невозможны. Ось симметрии первого порядка  показывает, что для совмещения фигуры с ее начальным положением нужно сделать поворот на 360°; это соответствует полному отсутствию симметрии.Инверсионная ось симметрии  – воображаемая прямая, при повороте вокруг которой на некоторый определенный угол и отражении в центральной точке фигуры фигура совмещается сама с собой, т.е. инверсионная ось представляет совместное действие оси симметрии и центра симметрии. На кристаллах центр симметрии может не проявляться в виде самостоятельного элемента симметрии. Инверсионная ось обозначается  и читается — инверсионная ось четвертого порядка.  есть , ибо поворот на 360° оставляет фигуру на месте  .  соответствует плоскости симметрии :  .  совпадает с простой тройной осью  . одновременно является простой двойной осью симметрии . одновременно является простой тройной оси и перпендикулярной к ней плоскости, т.е.  . В кристаллах возможны только 32 сочетания элементов симметрии. Вывод всех возможных видов симметрии был сделан И. Ф. Гесселем и А. В. Гадолиным. Виды симметрии объединяются в сингонии. Всего различают семь сингоний (таблица 1).Триклинная, моноклинная и ромбическая сингоний называются низшими, потому что они не имеют осей симметрии выше второго порядка  . Тригональная, тетрагональная и гексагональная сингонии называются средними; они имеют одну ось симметрии высшего порядка, соответственно , (или ), (или  ). Кубическая сингония имеет несколько осей симметрии высшего порядка ( , или ); она называется высшей сингонией. В таблице 1 приведены также обозначения видов симметрии по Герману – Могену, элементы которой имеют обозначения: –  ; –  ; –  ; –  ; – ; – ;  –  ; –  ; –  (зеркальная плоскость, от французского miroir — зеркало).Цифры указывают порядок оси. Инверсионные оси также показываются цифрой, соответствующей оси, но со знаком минус. Таблица 1. Названия и формулы видов симметрии
Вопрос 14. Опишите химический осадочный процесс минералообразования. Приведите примеры. Разрушенные в результате выветривания огромные массы горных пород и минералов перемещаются текучими водами. При этом происходит сортировка материала и его отложение. Так образуются механические осадки, имеющие очень широкое распространение. К ним относится главная масса обломочных горных пород (гравий, пески, глины и т. д.). Химическое осаждение минералов может происходить как из истинных, так и из коллоидных растворов. В озерах и морях возникали такие условия, когда растворенные вещества не могли больше находиться в растворе и выпадали в осадок. Таково происхождение различных солей: гипса, галита, карналлита и других. Это – химические осадки. Накопление солей происходит в условиях сухого климата при испарении морских (реже континентальных) вод. Последовательность осаждения солей определяется их концентрацией, составом и температурой морской воды. О размахе этого процесса позволяет судить масштаб месторождений солей, суммарная мощность соляных залежей в которых иногда достигает нескольких сотен метров (Соликамское на Урале, Стассфуртское в ФРГ и ГДР). Очень хорошо этот процесс можно наблюдать на примере залива Кара-Богаз-Гол, где выпадают в осадок галит  , глауберит  , калийные и магнезиальные соли.Большую роль в разрушении минералов и горных пород и в их новообразовании играют живые организмы, главным образом различные бактерии. Поэтому можно выделить также и биогенный или точнее биохимический процесс. Установлено участие организмов в образовании фосфоритов, самородной серы, руд железа и марганца. Минералы, образовавшиеся при участии организмов называют биолитами. К биолитам можно отнести и породы, например, карбонатные (известняки, мел), которые образовались в результате скопления организмов с известковым скелетом, а также каменный уголь, торф и горючие сланцы. Важную роль в образовании экзогенных минералов играют коллоидные растворы (от греческого слова «колла» – клей). Размеры коллоидных частиц от 1 до 100 мкм, в то время как в истинных растворах величина частиц менее 1 мкм. В коллоидах различают растворитель и растворенное вещество. Коллоидные растворы (золи) характеризуются преобладанием растворителя. Когда количество растворителя невелико, образуются студнеподобные массы (гели). Примерами гелей могут служить опал (гель кремнезема) и лимонит (гель гидроокислов железа). Осаждение коллоидов из растворов (коагуляция) происходит от смешения коллоидов различных зарядов, повышения температуры, изменения концентрации раствора и от других причин. Выпавшие из коллоидных растворов гели подвергаются старению, они теряют воду и могут со временем перейти в скрытокристаллические агрегаты (например за счет геля кремнезема образуются халцедон и кварц). Такие образования называются метаколлоидами. В виде метаколлоидов встречаются также окислы и гидроокислы железа и марганца, марказит, сфалерит и некоторые другие минералы. Для глубинных эндогенных процессов коллоидное состояние вещества маловероятно. Вопрос 34. Опишите свойства минералов гипса и ангидрита. Гипс (легкий шпат)  Сингония моноклинная. Кристаллы толсто- и тонкотаблитчатые, иногда очень крупные; характерны двойники — «ласточкин хвост». Агрегаты плотные, зернистые, листоватые, волокнистые (селенит). Цвет белый, часто прозрачен, также серый и розовый от примесей. Черта белая. Блеск стеклянный, у волокнистых разностей шелковый. Спайность весьма совершенная по {010}. По спайности можно отщеплять тонкие листочки. Твердость 2, чертится ногтем. Плотность 2,3. Диагностика. Хорошо диагностируется по малой твердости и весьма совершенной спайности. Листочки гибкие. При нагревании в пробирке становится белым и выделяет воду. Происхождение. По происхождению и нахождению в природе гипс тесно связан с ангидритом. Это типичный морской химический осадок. Среди осадочных пород образует пласты, часто ассоциируется с ангидритом, галитом, самородной серой, иногда нефтью, может образоваться при гидратации ангидрита. Гипс также образуется в зоне выветривания сульфидов и самородной серы, при этом возникают плотные или рыхлые массы, обычно загрязненные глинистыми и другими примесями — так называемые гипсовые шляпы. Как и ангидрит, гипс встречается в продуктах фумарольной деятельности. Месторождения. В России: в Архангельской, Вологодской и Владимирской областях, по Западному Приуралью, в Башкирии и Татарстане, в Иркутской области, на Северном Кавказе, в Дагестане и Средней Азии (юрского возраста). За границей: в США, Канаде, Италии, ФРГ, ГДР и Франции. Применение. Гипс употребляется в сыром и обожженном виде. При нагревании до 120…140° переходит в полугидрат  (полуобожженный гипс или алебастр), при более высоких температурах получается обожженный гипс (строительный гипс). Обожженный гипс применяется для лепных работ, в архитектуре, для штукатурки, в медицине, в цементной и бумажной промышленности. Сырой гипс используется при производстве портландцемента, для ваяния статуй и в качестве удобрения. Волокнистый гипс – селенит (особенно из района Кунгура на Урале) – широко применяется для поделок.Ангидрит  .Сингония ромбическая. Кристаллы толстотаблитчатые, близкие к изометрическим. Обычно сильно развиты пинакоиды, по которым проходит совершенная спайность. Агрегаты сплошные, мелкозернистые. Цвет белый, серый, голубоватый. Черта белая. Блеск стеклянный, иногда слабо перламутровый на плоскостях спайности. Твердость 3,5. Плотность 3,0. Диагностика: по цвету и прямоугольным выколкам по спайности. От кальцита отличается большей плотностью, от гипса большей твердостью. Происхождение. Ангидрит важный породообразующий минерал, встречающийся вместе с гипсом и галитом в осадочных породах. Он выпадает в осадок из морской воды при температуре выше 42°. При более низкой температуре отлагается гипс . В случае значительной концентрации солей ( и особенно  ) ангидрит может отлагаться и при более низких температурах (20…30°). При нормальном давлении в присутствии воды ангидрит переходит в гипс с большим увеличением объема (на 30 %). Глубина залегания, на которой возможен такой переход, учитывая давление вышележащих пород, не превышает 100…150 м. Возможны и обратные изменения: часть ангидрита, вероятно, образуется при дегидратации гипса.Месторождения ангидрита связаны с месторождениями солей морского происхождения в России: на Украине (Артемовское). За границей: в ГДР и ФРГ (Стассфуртское) и в Индии в штате Пенджаб. Применение. Используется в производстве цемента. Вопрос 44. Охарактеризуйте минералы группы листовые силикаты - тальк и серпентин. Тальк  Синонимы: стеатит, жировик, тальковый камень. Сингония моноклинная. Образует листоватые, чешуйчатые или сплошные плотные массы. Листочки гибкие, но мало упругие. Цвет зеленый, светло-зеленый, белый и серо-зеленый в сплошных массах. Блеск иногда перламутровый. Спайность весьма совершенная по {001}. Твердость 1. Плотность 2,8. Диагностика. Обычен слюдоподобный вид, весьма совершенная спайность, зеленый цвет. Тальк легко узнается по низкой твердости и жирности на ощупь. Происхождение. Тальк образуется при гидротермальной переработке богатых магнием ультраосновных пород, являясь продуктом разрушения оливина и ромбических пироксенов:  Тальк образуется также за счет доломитов при метаморфизме осадочных пород:  Спутниками талька являются серпентин, магнезит, доломит, актинолит, магнетит, гематит. Тальковые, тальк-актинолитовые и другие сланцы имеют очень широкое распространение. Месторождения. В России: на Урале (Шабровское и др.), в Восточном Саяне (Онотское). За границей: в Китае, Канаде, Австрии, Южно-Африканской Республике. Применение. В молотом виде тальк употребляется в бумажной, текстильной, резиновой, кожевенной, парфюмерной и других отраслях промышленности. Кусковой тальк – огнеупорный материал. Серпентин (змеевик)  . Название «змеевик» дано по цвету, напоминающему цвет змеиной кожи. Сингония моноклинная. Образует плотные скрытокристаллические массы желто-зеленого или темно-зеленого цвета. Окраска иногда пятнистая. Блеск жирный или восковой. Твердость около 2,5…4. Плотность 2,5…2,7. Разновидности. Просвечивающий в краях желто-зеленый серпентин с восковым блеском носит название офита, или благородного серпентина. Бастит – псевдоморфозы серпентина по энстатиту. Антигорит – листоватый серпентин. Хризотил – волокнистый серпентин. Ревдинскит и гарниерит – скрытокристаллические смеси серпентина с другими слоистыми силикатами, они содержат до 11 %  . Название ревдинскит дано по Ревдинскому району на Урале, где были обнаружены богатые никелем землистые коллоидальные массы бледного голубовато-зеленого цвета. Гарниерит также образует скрытокристаллические скопления голубовато-зеленого цвета.Диагностика. Узнается по разным оттенкам зеленого цвета, плотным массам, жирному блеску, парагенезису. Ревдинскит и гарниерит — по голубовато-зеленому цвету. Происхождение. Образуется за счет оливина в результате воздействия гидротермальных растворов на ультраосновные (перидотиты, дуниты) и карбонатные породы. Этот процесс носит название серпентинизации:  Обычными спутниками серпентина являются асбест, магнезит, хромит, магнетит, тальк и др. Ревдинскит и гарниерит образуются в коре выветривания ультраосновных пород в ассоциации с халцедоном, нонтронитом, магнезитом. Месторождения. Серпентиновые породы — серпентиниты широко распространены на Среднем и Южном Урале, Северном Кавказе, в Казахстане и Восточной Сибири. Находки серпентинитовых массивов дают основание для постановки поисковых работ на асбест, тальк, руды хрома, никеля, платины и другие полезные ископаемые. Благородный серпентин идет на мелкие поделки. Ревдинскит и гарниерит являются важной рудой на никель. Силикатные никелевые руды известны в Ревдинском, Уфалейском и других районах Урала (Аккермановское и Халиловское месторождения) Вопрос 64. Опишите основные породы габбро и диабаз. Габбро – средне- или крупнозернистая полнокристаллическая порода темно-зеленого, темно-серого или черного цвета. Отличается вязкостью и большой механической прочностью. Габбро (рис. 1) состоит из плагиоклаза (чаще всего № 50…70) и пироксена, преимущественно авгита (диаллага).  Рис. 1. Габбро под микроскопом. Видно замещение пироксена роговой обманкой. пл – плагиоклаз; п – пироксен; р – роговая обманка. Иногда присутствует оливин (оливиновое габбро) и роговая обманка (роговообманковое габбро). Из рудных и акцессорных минералов встречаются магнетит, титаномагнетит, ильменит, хромит, апатит, шпинель, корунд, гранат. Плагиоклазы в габбро таблитчатой или неправильной формы, цвет их серый или зеленоватый. Пироксен обычно относится к авгиту, но встречаются и ромбические пироксены. Габбро, содержащее в виде цветных компонентов энстатит, бронзит или гиперстен, называется норитом. Пироксены характеризуются темно-зеленым цветом и металловидным блеском; выделения их таблитчатой или неправильной формы. При выветривании пироксены превращаются в уралитовую роговую обманку и хлорит; по плагиоклазам развиваются тонкочешуйчатые образования соссюрита. Формами залегания габброидных пород являются штоки, линзы, интрузивные залежи и дайки. Отдельность пластовая или глыбовая. Интрузии габбро широко распространены на Северном и Среднем Урале, в районах Нижнего Тагила и Свердловска, в меньшей степени — на Кавказе, Алтае и в других местах. С интрузиями габбро генетически связаны так называемые титаномагнетитовые руды, иногда содержащие ванадий. Примером таких месторождений является Кусинское месторождение па Урале. К основным интрузиям также приурочены промышленные сульфидные руды никеля и меди (пирротин, пентландит, халькопирит), известные как в СССР (Норильское и Талнахское месторождения в связи с габбро-диабазами), так и за границей (Сёдбери в Канаде). Рудные минералы выделяются в виде шлир или отделяются от силикатного расплава в результате ликвации и кристаллизуются после силикатов, образуя донные залежи, жилообразные и трубообразные тела. Габброидные породы с параллелепипедальной отдельностью находят применение в качестве брусчатки для мостовых. Диабазы (или метабазальты) в отличие от базальтов более сильно изменены вторичными процессами, в них интенсивно развиты хлоритизация, уралитизация, соссюритизация, альбитизация. Благодаря развитию уралита и хлорита они имеют темно-зеленый цвет, поэтому отнесены к зеленокаменной фазе. Диабазы — обычно тонкозернистые плотные породы порфировой структуры. Во вкрапленниках находятся удлиненные кристаллы плагиоклаза или авгита. Часто наблюдается шаровая отдельность. Формы залегания диабазов – дайки, силлы (рис. 2), интрузивные залежи, покровы. Особенно часто встречаются диабазовые дайки разного размера и строения.  Рис. 2. Потоки базальтовой лавы на о. Гавайи (по Г. Макдональду) Некоторые ученые относят диабазы не к излившейся, а к гипабиссальной фации, на что указывают формы их залегания и распространенные переходные породы к габбро (габбро-диабазы). Для диабазов, а также для базальтов характерна миндалекаменная текстура. Миндалины бывают выполнены кальцитом, цеолитами, халцедоном, опалом, хлоритом. Порода в этом случае носит название диабазового манделыптейна. Диабазы распространены на Урале, в Карелии, известны на Кавказе, Украине и в ряде мест Сибири. Среди разновидностей щелочных базальтов и диабазов следует назвать спилиты. Спилиты, спилитовые базальты, спилитовые диабазы — эффузивные породы, богатые натрием (плагиоклаз их представлен альбитом или олигоклазом), обычно сильно карбонатизированные и хлоритизированные. Спилиты и близкие к ним по составу другие эффузивные породы широко распространены в орогенических областях и, в частности, характерны для мезозоя Средиземноморья, Гималаев, островных дуг Индонезии. Очень часто они имеют характерную подушечную отдельность. Спилитовая формация палеозойского возраста известна на Урале, где с ней связаны колчеданные месторождения. Другая разновидность щелочных базальтов – трахибазальты; последние содержат более 10 % калиевого полевого шпата (известны в Восточной Сибири). Базальты и диабазы используются как строительный материал (щебень), брусчатка для мощения улиц и в камнелитейной промышленности. Базальты Полесья используются для производства теплоизоляционных и звукоизоляционных материалов — минеральной ваты. ЛИТЕРАТУРА Минералогия и петрография. Методические указания и контрольные задания для студентов заочников образовательных заведений среднего профессионального образования. Октябрьский, ОНК, 2006 г. Миловский А. В. Минералогия и петрография. - М.: «Недра», 1979. |
