Главная страница
Навигация по странице:

  • Н.П. Минова, Л.П. Бакулина Геология Учебное пособие

  • Лабораторная работа №1 ОСНОВНЫЕ ПОРОДООБРАЗУЮЩИЕ МИНЕРАЛЫ И ИХ ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ И СВОЙСТВА

  • Формы нахождения минералов в природе

  • Физические свойства минералов

  • Классификация минералов

  • Краткая характеристика классов минералов

  • Классы

  • Вопросы для самопроверки

  • Пособие Геология. Учебное пособие Ухта 2004 удк 551. 1. 4 075 м 62 Минова Н. П., Бакулина Л. П. Геология Учебное пособие. Ухта


    Скачать 2.35 Mb.
    НазваниеУчебное пособие Ухта 2004 удк 551. 1. 4 075 м 62 Минова Н. П., Бакулина Л. П. Геология Учебное пособие. Ухта
    АнкорПособие Геология.doc
    Дата27.05.2017
    Размер2.35 Mb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлаПособие Геология.doc
    ТипУчебное пособие
    #8092
    страница1 из 17
      1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   17





    Министерство образования и науки РФ




    Ухтинский государственный технический университет



    Н.П. Минова, Л.П. Бакулина

    Геология


    Учебное пособие

    Ухта 2004

    УДК 551.1/.4 075

    М 62



    Минова Н.П., Бакулина Л.П. Геология: Учебное пособие. – Ухта:

    УГТУ, 2004. – 115 с., ил.

    ISBN
    Учебное пособие предназначено для студентов специальностей 090600 (РЭНГ), 090700 (ПЭМГ), 090800 (БС) направления 650700 – «Нефтегазовое дело».

    В пособии содержатся сведения о физических свойствах минералов и формах минеральных образований, приводится описание главнейших породообразующих минералов и характеристика магматических, метаморфических и осадочных пород и условий их образования. На основании приведенных характеристик предложены рекомендации по диагностике минералов и горных пород в лабораторных условиях.

    В пособии содержатся сведения об относительном возрасте горных пород и способах его определения, приводится геохронологическая таблица фанерозоя и докембрия, методика построения стратиграфической колонки и геологических разрезов. В краткой форме изложены результаты основных этапов развития планеты.

    Пособие содержит методические указания и задания для выполнению лабораторных работ.

    Рецензенты:

    кафедра геологии Сыктывкарского государственного университета;

    ведущий инженер отдела разработки газоконденсатных и нефтяных месторождений филиала ООО «ВНИИГАЗ» - «Севернипигаз» Л.Л. Ванькова.
    ãУхтинский государственный технический университет, 2004
    ã Минова Н.П., Бакулина Л.П., 2004
    ISBN
    ВВЕДЕНИЕ
    Настоящее учебное пособие содержит материал по темам лабораторных работ дисциплины «Геология» и соответствует учебной программе этой дисциплины направления 650700 – «Нефтегазовое дело» для специальностей 090600 (РЭНГ), 090700 (ПЭМГ), 090800 (БС).

    Главной целью изучения дисциплины «Геология» является формирование базовой общегеологической подготовки специалистов, которые будут работать в нефтегазодобывающей отрасли страны. Учебное пособие поможет логично и последовательно на единой методологической основе построить ознакомление студентов с наиболее распространенными породообразующими минералами и горными породами, слагающими верхнюю оболочку Земли, тектоническими структурами и основными этапами геологического развития планеты. После изучения дисциплины «Геология» студент должен получить общее представление о вещественном составе, строении и развитии земной коры и Земли в целом.

    При изложении материала о минералах даны самые общие сведения об их систематике, составе и свойствах. В диагностической таблице помещены краткие сведения по каждому минералу, необходимые для непосредственной, в том числе и самостоятельной, работы с учебными коллекциями минералов.

    По каждому типу горных пород приводятся их современные классификации, рассматриваются текстурно-структурные особенности пород и их минеральный состав. Приводятся описания наиболее распространенных горных пород по генетическим типам, позволяющие определять на лабораторных занятиях горные породы систематической учебной коллекции. Наиболее подробно охарактеризованы осадочные горные породы, слагающие верхнюю осадочную оболочку земной коры, доступную для непосредственного изучения в обнажениях и по керну скважин.

    В пособии содержатся сведения об относительном возрасте горных пород и способах его определения, об основных руководящих формах и их роли при стратификации отложений, приводится геохронологическая таблица фанерозоя и докембрия, методика построения стратиграфической колонки и геологических разрезов. В краткой форме изложены результаты основных этапов развития планеты и предложена методика построения схемы региональной тектоники Земли.

    Авторы выражают благодарность учебному мастеру кафедры минералогии и геохимии, геологии, геодезии Ченцовой В. И. за помощь в подготовке пособия к изданию.
    Лабораторная работа №1
    ОСНОВНЫЕ ПОРОДООБРАЗУЮЩИЕ МИНЕРАЛЫ И ИХ ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ И СВОЙСТВА
    Минералфизически и химически индивидуализированное тело, однородное по составу и свойствам, возникшее как продукт природных физико-химических процессов, протекающих как на поверхности, так и в глубинах Земли и др. планет и представляющее собой составную часть горных пород, руд и метеоритов. В настоящее время известно более двух тысяч минералов, но только немногие из них широко распространены и составляют основную массу горных пород. Эти минералы называются породообразующими.

    Называют минералы по месту первой находки, в честь выдающихся минералогов, геологов и ученых др. специальностей (физиков, химиков и т.п.), известных коллекционеров, путешественников, космонавтов, общественных и политических деятелей прошлого и настоящего, по каким-либо характерным физическим свойствам или химическому составу. Состав минерала выражается его химической формулой.
    Формы нахождения минералов в природе
    В природных условиях минералы встречаются в трех агрегатных состояниях – твердом, жидком и газообразном. Большинство минералов – твердые вещества. Твердые минералы могут иметь кристаллическое и аморфное (например опал) строение. Минералы с кристаллическим строением характеризуются однородностью состава в любой точке, анизотропией свойств и способностью ограничиваться, т.е. образовывать кристаллы. Аморфные минералы – изотропные вещества, они обладают одинаковыми физическими свойствами по всем направлениям. Жидких минералов в природе мало. Типичный представитель – это самородная ртуть. За редким исключением (твердые углеводороды, ископаемые смолы, соли органических кислот) минералы – неорганические соединения. Воду не считают минералом, но все полиморфные модификации льда по своей сути – это минералы.

    Среди минералов различают минеральные виды и разновидности. Минеральные виды – это природные химические вещества, резко различающиеся по составу или структуре. Разновидности – это цветовые, морфологические и химические вариации одного минерального вида.

    Морфология (формы нахождения в природе) минералов зависит от их внутреннего строения и условий образования. Минералы встречаются как в виде отдельных кристаллов, так и в виде их различных срастаний – минеральных агрегатов.

    Кристаллыэто природные или искусственно созданные тела, имеющие форму многогранников с кристаллическим строением. Плоскости, ограничивающие кристаллы, называются гранями, линии пересечения граней – ребрами, точки пересечения ребер – вершинами. Различают несколько типов облика (общего вида) кристаллов минералов:

    • изометрический – кристаллы одинаково развиты во всех трех измерениях (например куб). Такой формой обладают кристаллы галита, магнетита и др. минералов;

    • удлиненный – кристаллы вытянуты в одном направлении (например призма). Призматические кристаллы характерны для кварца, роговой обманки, гипса и т.д.

    • уплощенный – кристаллы развиты в двух направлениях при сохранении третьего короткого. К этому типу относят таблитчатые, листоватые, чешуйчатые и пластинчатые кристаллы, которые характерны для слюды, каолинита, хлорита.

    Минеральными агрегатами называют сростки кристаллов или скопления минеральных зерен, не имеющих кристаллических граней, но обладающих внутренним кристаллическим строением.

    Друзы – сростки хорошо образованных кристаллов различной величины, по разному ориентированных, но прикрепленных одним концом к общему основанию. Характерны для кварца, гипса, кальцита.

    Секреции – это минеральные агрегаты, заполняющие пустоты в горных породах. Рост их идет от стенок пустоты к ее центру по мере отложения минеральных веществ.

    Крупные секреции, в центре которых сохранилась полость, называются жеодами. Секреции, размер которых не превышает 10 мм, называются миндалинами.

    Конкреции – агрегаты округлой формы, образующиеся при отложении минерального вещества вокруг какого-либо центра кристаллизации в процессе диагенеза или эпигенеза. Строение их чаще всего радиально-лучистое. В природе в виде конкреций встречаются кремень, фосфорит и другие минеральные образования, образующиеся в осадочных толщах.

    Оолиты – небольшого размера (до 10 мм) округлые образования концентрически-скорлуповатого строения. Образуются в водной среде при химической осадке минералов. Оолиты могут быть сцементированы, но могут быть и в рыхлом состоянии. Оолитовое сложение имеют руды железа, алюминия, марганца, а также известняки.

    Натечные формы (сталактиты, сталагмиты, натеки) возникают при медленной кристаллизации веществ из растворов в результате испарения последнего. Сосулькообразные формы, свисающие со сводов пещер, называются сталактитами, поднимающиеся со дна пещер – сталагмитами. Размеры этих образований могут достигать многометровых столбов в крупных пещерах. В натечных формах встречаются самые разнообразные минералы: опал, лимонит, кальцит, гематит и др.

    Минеральные агрегаты, сложенные изометрическими зернами минералов, называются зернистыми. Зернистые агрегаты образуют каменная соль, кварц, гематит, корунд и т.д.

    Если зерна минерала имеют удлиненный облик, агрегаты называются по форме кристаллов – игольчатые (роговая обманка), шестоватые (гипс), волокнистые (асбест).

    Агрегаты, состоящие из зерен минерала уплощенного облика, называются в зависимости от толщины зерен: пластинчатыми (слюды, гипс), листоватыми (слюды), чешуйчатыми (каолинит, хлорит, слюды). Рыхлые тонкозернистые агрегаты называются землистыми (графит, гематит, лимонит).
    Физические свойства минералов
    Физические свойства минералов обусловлены их внутренним строением и химическим составом. К физическим свойствам относят плотность, механические, оптические, магнитные, электрические и термические характеристики, радиоактивность и люминесценцию.

    Под плотностью минерала понимается вес единицы его объема. Плотность зависит от атомного веса атомов или ионов, слагающих кристаллическое вещество, и от плотности их упаковки в кристаллической решетке минерала. У природных веществ она варьирует в широких пределах: от значений менее 1 г/см3 до 23 г/см3. По плотности минералы подразделяют на легкие (до 2,5 г/см3), средние (2,5-4,0 г/см3), тяжелые

    (4,0-8,0 г/см3) и весьма тяжелые (более 8,0 г/см3). Легкими являются нефти, угли, гипс, галит; к средним относят кварц, кальцит, полевые шпаты, к тяжелым – рудные минералы.

    Для отнесения минерала к одной из этих групп достаточно определить его плотность приблизительно – путем взвешивания на ладони.

    Механические свойства включают твердость, спайность, излом, хрупкость, ковкость, гибкость.

    Твердостьминерала– это степень его сопротивления внешнему механическому воздействию (царапанью и т.д.). Она оценивается по десятибалльной шкале относительной твердости, предложенной немецким ученым Ф. Моосом в 1811 г. Относительная твердость определяется путем царапанья исследуемого минерала острыми краями эталонных минералов (пассивная твердость) или эталонных минералов исследуемым (активная твердость). Минералы-эталоны, твердость которых (в условных единицах) соответствует их номерам, располагается в шкале Мооса следующим образом: 1 – тальк, 2 – гипс, 3 – кальцит, 4 – флюорит, 5 – апатит,

    6 – ортоклаз, 7 – кварц, 8 – топаз, 9 – корунд, 10 – алмаз.

    Если, например, гипс не оставляет царапины на поверхности исследуемого минерала, а кальцит оставляет, значит его твердость равна 2,5.

    В практике полевых работ при отсутствии шкалы Мооса твердость минералов определяется при помощи распространенных предметов с известной твердостью. Например, у карандаша она равна 1, у ногтя – 2-2,5, желтой монеты – 3-3,5, стекла – 5, стального стержня (гвоздя) – 6. Большинство природных соединений обладает твердостью от 2 до 6.

    На лабораторных занятиях определение твердости минерала следует начинать с проверки, царапает ли он стекло, а не наоборот, чтобы не портить образцы. Затем уточнить значение твердости (если в этом есть необходимость) при помощи минералов шкалы Мооса.

    Спайность– способность кристаллов и кристаллических зерен раскалываться или расщепляться по определенным кристаллографическим направлениям с образованием ровных блестящих поверхностей, называемых плоскостями спайности. Различают спайности:

    • весьма совершенную – минералы (слюды, хлорит) легко расщепляются по плоскостям напластования на тончайшие листочки, образуя зеркально-блестящие плоскости спайности;

    • совершенную – минералы (кальцит, галит, полевые шпаты) при ударе раскалываются по спайности, а образующиеся выколки по форме повторяют кристалл;

    • среднюю – на сколах минералов (полевые шпаты, пироксены) наблюдаются как плоскости спайности, так и неровные изломы в произвольных направлениях;

    • несовершенную – зерна минералов ограничены неправильными поверхностями, за исключением отдельных граней кристаллов (сера, оливин);

    • весьма несовершенную (или спайность отсутствует) – минерал всегда раскалывается по произвольным неровным поверхностям, иногда образуя характерный излом (кварц, корунд, магнетит).

    Минералы, у которых спайность отсутствует, обладают отдельстью.

    Отдельность– это способность минерала раскалываться лишь в определенных участках, а не по определенным плоскостям. Трещины отдельности более грубые, не вполне плоские, ориентировка их зависит от характера распределения включений, двойникования и т.д.

    Изломформа поверхности, образующаяся при раскалывании минералов. Характер излома зависит от спайности. Различают ровный и неровный, ступенчатый, раковистый и мелко раковистый, занозистый, зернистый и шероховатый, крючковатый и др. разновидности изломов.

    Ровный излом проходит по плоскостям спайности. Ступенчатыйизлом наблюдается у минералов с совершенной спайностью; неровный и раковистый (похожий на поверхность раковин) – у минералов с несовершенной и весьма несовершенной спайностью. Занозистым считается излом, поверхность которого покрыта ориентированными занозами, представляющими собой зерна кристаллов удлиненного облика (роговая обманка, гипс). Зернистыйизлом встречается у минералов с изометрическим (или близким) обликом кристаллов (галит). Землистым изломом обладают тонкодисперсные агрегаты с матовой поверхностью (лимонит, каолинит), крючковатым – самородные металлы.

    Хрупкость, ковкость, гибкостьминераловопределяются визуально, по их реакции на механические напряжения.

    Оптические свойства включают цвет минералов, цвет черты, степень прозрачности, блеск.

    Цвет (окраска) минерала является важным диагностическим признаком. Названия многим минералам даны по их цвету (например, хлорит в переводе с греческого означает «зеленый», альбит – с латинского «белый», рубин – «красный»). В природных соединениях окраска минерала обусловлена следующими причинами:

    • наличием в составе минерала элемента-красителя (хромофора). Наиболее важные хромофоры – Cu, Ni, Co, Ca, Mn, Fe;

    • наличием тонко распыленных механических окрашенных примесей, которые могут быть как органического, так и неорганического происхождения (бурые окислы железа, черные окислы марганца и т.п.);

    • наличием субмикроскопических ориентированных включений и внутренних поверхностей трещин спайности. В некоторых минералах кроме основной окраски иногда на плоскостях спайности или полированных поверхностях при некоторых углах поворота вспыхивают яркие синие, голубые или зеленоватые переливы. Подобные явления получили название иризация. Наблюдается это явление чаще всего в плагиоклазах (лабрадор);

    • наличием пестрых поверхностных образований, т.н. побежалости, например, золотистые пленки наблюдаются на поверхности бурых железняков, темно-желтые или пестрые – на поверхности халькопирита.

    На лабораторных занятиях цвет минералов определяется на глаз, путем сравнения с известными цветами.

    Цвет черты – это цвет минерала в тонком порошке. Этот признак в сравнении с окраской минералов является более постоянным, а следовательно, и более надежным их диагностическим признаком.

    Цвет черты не всегда совпадает с цветом самого минерала. Например, у магнетита и цвет, и цвет черты черные, а у гематита, который в плотных агрегатах имеет стально-серый или черный цвет, черта вишнево-красная. Большинство светлоокрашенных и прозрачных минералов имеют бесцветную черту.

    Практически черта определяется с помощью неглазурованной фарфоровой пластинки – бисквита. Порошок получается в виде следа на пластинке, если прочертить по ней минералом. Черту на бисквите оставляют минералы с твердостью до 6 (6 – твердость бисквита). Более твердые минералы черты не оставляют, а царапают бисквит. Для них черта не определяется.

    Прозрачностью называется свойство минералов пропускать сквозь себя свет. По степени прозрачности минералы делятся на 3 группы:

    • прозрачные – минералы, пропускающие свет в пластинах любой толщины (горный хрусталь, исландский шпат);

    • полупрозрачные – минералы, просвечивающие только в тонких пластинах (опал, халцедон);

    • непрозрачные – не пропускают свет даже в тончайших пластинках (рудные минералы).

    Блеск – способность минерала отражать падающий на него световой поток. Гладкие поверхности (грани, плоскости спайности) всегда лучше отражают свет, чем неровные. Различают следующие виды блеска:

    • металлический – самый сильный блеск минералов. Наблюдается у темноокрашенных непрозрачных минералов. Визуально аналогичен блеску неокисленной поверхности металлов. Таким блеском обладают самородные металлы.

    • полуметаллический (металловидный) – блеск, напоминающий блеск потускневшей поверхности металлов. Наблюдается у гематита, графита.

    • алмазный – самый сильный блеск светлоокрашенных минералов. В качестве примера может служить блеск алмазов, серы на гранях кристаллов.

    • стеклянный – самый распространенный блеск светлоокрашенных и бесцветных минералов. Такой блеск у кварца (на гранях), галита, карбонатов и сульфатов.

    Если минерал в изломе имеет скрытобугорчатую или ямчатую поверхность, свет при отражении рассеивается беспорядочно, создается жирный блеск. Для скрытокристаллических масс (халцедон) и твердых светлоокрашенных гелей (опал), поверхности которых обладают более выраженной неровностью, характерен восковой блеск. Тонкодисперсные массы, обладающие тонкой пористостью, имеют матовый блеск. В данном случае падающий свет очень сильно рассеивается при отражении и поверхность минерала кажется матовой (каолинит, гидроокислы железа).

    Для минералов, обладающих явно выраженной ориентировкой элементов строения, характерны шелковистый и перламутровый блески. Шелковистый блеск встречается у минералов с параллельно-волокнистым строением (асбест, гипс-селенит), перламутровый – у прозрачных минералов со слоистой структурой (слюды, тальк).

    Магнитные свойства – это совокупность свойств, характеризующих способность минералов намагничиваться во внешнем магнитном поле. На практике испытание магнитности минералов производится с помощью горного компаса. Магнитные минералы (магнетит) отклоняют стрелку от естественного направления (на север).

    Электрические свойства– это совокупность свойств, характеризующих способность минералов проводить электрический ток.
    Классификация минералов

    Попытки систематизации минералов на различной основе предпринимались еще в античном мире. Первоначально (от Аристотеля до Ибн Сины и Бируни) минералы систематизировались по внешним признакам. Со 2-ой половины XIX в. исключительное распространение получили химические классификации, а в ХХ в. – кристаллохимические. В настоящее время наиболее распространена классификация минералов, в основу которой положен химический принцип (химический состав, тип химических соединений, характер химической связи). Более мелкие таксоны внутри классов выделяют с учетом структурных особенностей минералов (таблица 1.1).

    Краткая характеристика классов минералов
    Самородные элементы. В самородном состоянии в природе известно около 40 химических элементов, но большинство из них встречаются очень редко. Нахождение элементов в самородном виде связано со строением их атомов, имеющих устойчивые электронные оболочки. Химически инертные в природных условиях элементы называются благородными.

    В виде самородных металлов встречаются Au, Pt, Ag, Cu, Fe, Pb, Sn, Hg, Zn, Al, типичны в природном состоянии и сплавы нескольких металлов, например (Pt+Fe), (Pt+Fe+Ni), (Au+Ag) и др. Из самородных полуметаллов наиболее распространены As, Sb, Se, Te, из неметаллов – различные модификации С (графит, алмаз) и S. Графит и сера часто образуют крупные месторождения.

    Халькогениды (сернистые соединения) представляют собой соединения катионов с серой (сульфиды). В природе известно около 200 сернистых соединений, но только 20 из них встречаются в значительных количествах. Наиболее распространены соединения с Fe, Cu, Pb, Zn, Sb, Hg.

    Цвет сульфидов разнообразный (свинцово-серый, черный, латунно-желтый, медно-желтый, оранжевый, желтый, красный). Твердость варьирует от 1 до 6-6,5, плотность меняется от средней до высокой.

    Основная масса сульфидов образуется гидротермальным путем, известны также сульфиды магматического и метаморфического генезиса, некоторые являются результатом экзогенных процессов.

    Сульфиды – важные рудные минералы, сырье для получения цветных, тяжелых и некоторых редких и рассеянных металлов, их сплавов.

    Таблица 1.1

    Классификация минералов


    Основные типы минералов


    Классы


    Подклассы


    Группы

    I.Простые

    вещества

    1.Самородные элементы

    1.Самородные металлы

    2.Самородные неметаллы

    3.Самородные полуметаллы

    Гр. платины, гр. меди
    Гр. серы, гр. графита
    Гр. мышьяка

    II.Халькогениды сернистые соединения)

    1.Сульфиды


    1.Простые сульфиды

    2.Сложные сульфиды

    Гр. пирита
    Гр. халькопирита


    III.Кислород-ные соединения

    1.Оксиды и гидрооксиды

    1.Сульфаты
    2.Фосфаты

    3.Карбонаты
    4.Силикаты

    1.Простые ок-сиды и гидрооксиды

    2.Сложные оксиды

    1.Островные

    2.Цепочечные

    3.Ленточные

    4.Листовые

    5.Каркасные

    Гр. гематита, гр. корунда, гр. кварца
    Гр. магнетита

    Гр. гипса, гр. ангидрита, гр. барита

    Гр. апатита

    Гр. кальцита, гр. доломита

    Гр. оливина

    Гр. пироксенов

    Гр. амфиболов

    Гр. слюд, гр. талька, гр. глин, гр. хлорита, гр. серпентина

    Гр. полевых шпатов, гр. фельдшпатоидов

    IV.Галогениды (галоидные соединения)

    1.Хлориды

    2.Фториды




    Гр. галита

    Гр. флюорита


    Кислородные соединения. Оксиды и гидрооксиды– соединения элементов с кислородом, в гидрооксидах присутствует также вода. В земной коре на долю этих минералов приходится около 17%, из них на долю кремнезема (SiO2) – 12,6%, на долюоксидов и гидрооксидов Fe – 3,9%. К числу распространенных минералов относятся также окислы и гидроокислы алюминия, марганца и окислы титана.

    Физические свойства этих минералов различны, для большинства из них характерна высокая твердость. Происхождение магматическое, пегматитовое, гидротермальное, но большинство окислов образуется в результате экзогенных процессов в верхних частях литосферы. Многие эндогенные минералы при выветривании разрушаются и переходят в окислы и гидроокислы, как более устойчивые соединения в условиях поверхности. Будучи физически и химически устойчивыми, многие окислы накапливаются в россыпях.

    Сульфаты– природные соли серной кислоты. В природе известно около 190 минеральных видов, которые представляют собой простые безводные соли или сложные соли с конституционной и кристаллизационной водой. Основная структурная единица – анионный радикал [SO4]2, среди катионов видообразующими являются Ca2+, Ba2+, Mg2+ и др.

    Цвет сульфатов обусловлен примесями ионов-хромофоров и наличием структурных дефектов. Характерны низкая твердость (2-3,5), хорошая растворимость в воде.

    Сульфаты формируются в окислительных условиях на участках распространения сульфидных месторождений, в корах выветривания, а также как хемогенные отложения содовых, сульфатных, соляных озер и крупных водных бассейнов. Эндогенные сульфаты типичны для средне- и низкотемпературных гидротермальных жил, реже отмечаются как продукты вулканической деятельности.

    Фосфаты– соли ортофосфорной кислоты. В природе известно свыше 230 простых и сложных, водных и безводных соединений. Основная структурная единица – анионный радикал [PO4]3-; среди катионов видообразующими являются Ca2+, Fe2+, Fe3+, Mg2+,TR3+ и др. Встречаются фосфаты в виде листовато-уплощенных и таблитчатых кристаллов или в виде чешуйчатых агрегатов. Характерные свойства: бесцветны или интенсивно окрашены в синий цвет различных оттенков; люминесценция; твердость – 3-5, плотность – 1,6-7,0 г/см3. Происхождение: магматическое, гидротермальное, экзогенное.

    Карбонаты – соли угольной кислоты. Ведущие катионы Ca2+, Fe2+, Na+, Mg2+, Ba2+, Cu2+, Zn2+ и др. Это многочисленная группа (около 120 минеральных видов), из которых многие имеют значительное распространение. Встречаются карбонаты в виде хорошо ограненных кристаллов значительных размеров; плотных, зернистых масс, слагающих мощные мономинеральные толщи; радиально-лучистых, игольчатых, натечных, почковидных агрегатов и тонких смесей с другими минералами.

    Большая часть карбонатов белые или бесцветные; окраску карбонатам придают хромофорные ионы типа Fe2+, Mn2+, TR3+, Cu2+ и тонкодисперсные механические примеси (гематит, битум и т.д.). Твердость около 3-4,5, плотность невелика, за исключением карбонатов Zn, Pb, Ba.

    Важным диагностическим признаком является действие на карбонаты кислот (HCl, HNO3), от которых они в той или иной степени вскипают с выделением углекислого газа.

    По происхождению карбонаты осадочные (биохимические или химические осадки), осадочно-метаморфические; поверхностные, характерные для зоны окисления; низко- и среднетемпературные гидротермальные; метасоматические. Иногда они кристаллизуются из кальцитовых и содовых вулканических лав магматического происхождения.

    Карбонаты – важнейшие неметаллические полезные ископаемые, а также ценные руды на Zn, Pb, Fe, Cu и др. металлы. Известняки, доломиты, мраморы – почти мономинеральные горные породы, сложенные карбонатами.

    Силикаты– соли кремниевой кислоты. На долю силикатов приходится до 75% массы земной коры и около 25% минеральных видов. В природе известно свыше 700 природных силикатов, включая важнейшие породообразующие минералы (полевые шпаты, пироксены, амфиболы, слюды и др.).

    Основная структурная единица – одиночные изолированные тетраэдрические радикалы [SiO4]4-. Ведущие катионы Na+, Mg2+, Al3+, Ca2+, Fe2,3+, К+, Мn2+.

    Структурное разнообразие силикатов определяется строением кремнекислородных радикалов. Различают силикаты с островными, цепочечными, ленточными, листовыми, каркасными радикалами.

    Островные силикаты, т.е. силикаты с изолированными тетраэдрами [SiO4]4- и изолированными группами тетраэдров. В силикатах с изолированными тетраэдрами [SiO4]4- каждый из четырех кислородов имеет одну свободную валентность. Между собой тетраэдры непосредственно не связаны, связь происходит через катионы Mg, Fe, Al, Zr и др. Силикаты с островной структурой имеют изометрический облик и характеризуются повышенной твердостью и плотностью (оливин).

    Цепочечные силикаты характеризуются структурой, в которой тетраэдры сочленяются в виде непрерывных обособленных цепочек. Радикалы [Si2O6]4-, [Si3O9]6-, катионы Ca2+, Mg2+, Fe3+, Al3+, Na+ (пироксены).

    Ленточные силикаты имеют тетраэдры в виде сдвоенных цепочек, лент, поясов. Радикал [Si4O12]6-, катионы Ca2+, Mg2+, Fe3+, Al3+, Na+, (амфиболы). Часто содержат ионы (OH)2.

    Силикаты цепочечной и ленточной структур обычно вытянуты, для них характерны призматические и столбчатые кристаллы, игольчатые и волокнистые агрегаты.

    Листовые силикаты – силикаты с непрерывными слоями кремнекислородных тетраэдров. Радикал такой структуры [Si2O5]2-. Слои тетраэдров обособлены друг от друга и связаны катионами Mg2+, Fe3+, Al3+, Ni+ и др. Содержат ионы (OH)2, (OH, F)2 (тальк, серпентин, глинистые минералы, слюды, хлориты).

    Листовые силикаты характеризуются весьма совершенной спайностью и листоватым обликом минералов. Это объясняется тем, что сами слои кремнекислородных тетраэдров являются очень прочными, а связь между ними, осуществляемая через катионы, менее прочная.

    Каркасные силикаты – силикаты с непрерывными трехмерными каркасами из алюмо- и кремнекислородных тетраэдров. В этом случае все кислороды у тетраэдров являются общими, их валентности использованы на связь с катионами, каркас нейтрален. Радикал такого каркаса [SiO2]0. Именно такой каркас отвечает структуре кварца (кварц по этой причине можно относить к силикатам с каркасной структурой).

    Алюмокислородные радикалы [AlmSinO2m+n]m- образуются в результате замещения четырехвалентного кремния трехвалентным алюминием, что вызывает появление одной свободной валентности и влечет за собой необходимость вхождения других катионов. Видообразующими катионами силикатов являются Na+, K+, Ca2+ (полевые шпаты, фельдшпатиды).

    Большинство силикатов бесцветные или белые. Силикаты Fe, Mn, Ni, Zr и др. элементов окрашены в различные цвета. Блеск стеклянный до алмазного. Спайность совершенная по двум-трем направлениям, весьма совершенная, плотность от 2,0 до 6,5 г/см3, твердость 1-8.

    Силикаты – полигенные минералы. Они кристаллизуются из магмы, образуются в процессе метаморфизма, типичны для зон окисления рудных месторождений.

    Галогениды (галоидные соединения). Хлориды– соли соляной кислоты. Известно порядка 100 минеральных видов. Собственная окраска хлоридов белая; чистые кристаллы бесцветны и прозрачны. Желтые, бурые, серые, красные и др. цвета галоидным соединениям придают механические примеси: гидроокислы железа, органические вещества и др. Хлориды имеют невысокую твердость – 1,0-3,5; плотность варьирует от 1,5-2,5 до 6,5-8,3 г/см3, хорошо растворяются в воде, гигроскопичны.

    Образуются хлориды преимущественно хемогенно-осадочным путем – при испарении воды соляных и содовых озер или морских бассейнов и лагун.

    Фториды – природные соединения элементов Na, K, Ca, Mg и др. элементов с фтором. Известно до 59 минеральных видов, большая часть из которых распространена ограничено. Наиболее ценным минералом является флюорит, встречающийся в месторождениях гидротермального, пневматолитового и грейзенового типов.

    В таблице 1.2 приведена характеристика основных породообразующих минералов и минералов, наиболее широко распространенных в природе и имеющих практическую ценность.

    Вопросы для самопроверки


    1. Дайте определение понятию минерал.

    2. Какое состояние могут иметь минералы в природных условиях?

    3. Чем отличаются минералы с кристаллическим и аморфным строением?

    4. Что называется минеральным агрегатом? Какие бывают агрегаты?

    5. Перечислите важнейшие физические свойства минералов.

    6. Что такое спайность? Ее причины.

    7. Какие методы существуют для определения твердости?

    8. Назовите минералы шкалы твердости Мооса.

    9. Каким бывает излом минералов?

    10. Каковы причины окраски минералов?

    11. Что такое побежалость? Для каких минералов она характерна?

    12. Как отличаются минералы по блеску?

    13. Как определяются магнитные свойства минералов?

    14. По каким признакам можно систематизировать минералы? Какой признак для классификации минералов является наиболее научно обоснованным?

    15. Какие процессы минералообразования относятся эндогенным и какие к экзогенным?

    Задание:

    1. Используя табл. 1.2, бисквиты, стекла, реактивы и пр. определить образцы из коллекции, предоставленной преподавателем.


    Таблица 1.2
      1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   17


    написать администратору сайта