горное. Л. Г. Ананьева определитель минералов и горных пород
 Скачать 6.38 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Л.Г. Ананьева ОПРЕДЕЛИТЕЛЬ МИНЕРАЛОВ И ГОРНЫХ ПОРОД Рекомендовано в качестве справочного пособия Редакционно-издательским советом Томского политехнического университета Издательство Томского политехнического университета 2019 УДК 549.08+552.1(035) ББК 26.31я2 А64 Ананьева Л.Г. А64 Определитель минералов и горных пород : справочное пособие / Л.Г. Ананьева ; Томский политехнический университет. – Томск : Изд-во Томского политехнического университета, 2019. – 64 с. В пособии рассматриваются основные подходы полевой диагностики минералов и горных пород. В пособии в виде диагностических таблиц представлено описание 96 минералов и их разновидностей и 42 наиболее распространенных горных пород разного происхождения. Отмечены ха- рактерные свойства минералов: химическая формула, сингония, кристаллографические формы, основные диагностические свойства минералов и их отличия, парагенетические ассоциации и практическое применение. Для визуализации изложенной информации использовались фотографии образцов минералов и горных пород из собрания минералогического музея и учебных коллекции ТПУ, а также интернет-ресурса http://geo.web.ru/druza/m-fototek.htm. Предназначено для школьников старших классов, обучающихся в Школе юного геолога при Томском политехническом университете, сту- дентов геологического профиля и всех, начинающих изучение основ знаний о минералах и горных породах. УДК 549.08+552.1(035) ББК 26.31я2 Рецензенты Доктор геолого-минералогических наук, профессор ТГАСУ А.В. Мананков Кандидат геолого-минералогических наук, доцент НИ ТГУ О.В. Бухарова © ФГАОУ ВО НИ ТПУ, 2019 © Ананьева Л.Г., 2019 © Оформление. Издательство Томского политехнического университета, 2019 3 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ ......................................................................................................................................................................................................................... 4 МИНЕРАЛЫ ....................................................................................................................................................................................................................... 5 Морфология кристаллов и минеральных агрегатов ................................................................................................................................................ 6 Физические свойства минералов............................................................................................................................................................................. 11 Диагностические таблицы ....................................................................................................................................................................................... 21 ГОРНЫЕ ПОРОДЫ ........................................................................................................................................................................................................ 45 Магматические горные породы .............................................................................................................................................................................. 46 Осадочные горные породы ...................................................................................................................................................................................... 52 Метаморфические горные породы .......................................................................................................................................................................... 56 ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ ...................................................................................................................................................................................... 60 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .............................................................................................................................................................................................. 63 4 ВВЕДЕНИЕ Данное издание призвано помочь начинающим юным геологам, студентам или просто любителям в освоении «азбуки» геологических знаний. Возможно, на первых этапах будет достаточно сложно увидеть форму проявления минералов и горных пород, правильно определить физические свойства, сопоставить схожие минералы и построить логическую цепочку, позволяющую в конечном итоге сделать правильные выводы. Эти навыки приходят постепенно, с каждым последующим соприкосновением с этим увлекательным геологическим миром. И чем начинающий геолог будет больше узнавать объекты исследования, тем увлекательнее будет познание. В этом случае коллекции минерало- гических музеев или встреча с минералами и горными породами в экспедициях и поездках будут все больше удивлять пытливого исследова- теля. Первая часть пособия посвящена минералам. Рассмотрены морфологические особенности кристаллов и агрегатов, физические свойства и особенности минералов, а также приемы, которые используются для полевой диагностики. Представлены диагностические таблицы мине- ралов, которые позволят быстро сориентироваться в потоке информации и сравнить схожие минералы. Вторая часть посвящена основным видам горных пород. Коротко отражены условия образования различных типов пород, их класси- фикационная принадлежность, структурно-текстурные особенности и отличительные признаки. Пособие иллюстрировано фотографиями образцов из собрания минералогического музея Томского политехнического университета, учебных коллекций отделения геологии Томского политехнического университета, а также личных коллекций. Автор особо благодарит И.В. Ряшенцева и Л.А. Краснощекову за работу над фотографированием образцов минералов и в подборе образцов горных пород. Незначи- тельная часть фотографий была заимствована на сайте http://geo.web.ru/druza/index.html – «Заметки о минералогических находках по всему миру». Автор пособия признателен авторам представленных фотографий и модераторам самого сайта за возможность любоваться уникаль- ными образцами природы из различных точек нашей планеты. 5 МИНЕРАЛЫ Когда человек впервые сталкивается с коллекцией минералов, у него возникает ощущение, что все минералы похожи друг на друга. Пособие призвано помочь разобраться в многообразии минералов и научиться применять основные физические свойства минералов для их успешной диагностики. Не скрою, что для этого придется приложить немало усилий и потратить немало времени. Минералогические таблицы составлены так, чтобы школьник, студент или просто любитель мог диагностировать, сравнить и отличить друг от друга похожие минералы. Что же такое минерал? Согласно современным представлениям, минерал – это природное твердое тело с определенным химическим составом и физическими свойствами, образующееся в результате природных физико-химических процессов. Большинство минералов пред- ставляют собой кристаллические вещества, т. е. все атомы и ионы и даже группы атомов располагаются в определенных точках и образуют кристаллическую решетку. Именно поэтому в «идеальных» для минерала условиях образуются кристаллы, которые отражают его кристал- лическую решетку (рис. 1). Кристаллическая решетка галита – NaCl Кристалл галита Рис. 1.Форма кристаллической решетки и реальный кристалл галита 6 Морфология кристаллов и минеральных агрегатов Кристаллы и кристаллические вещества детально изучает наука кристаллография, а в минералогии форма кристаллов, или морфология (отгреч. морфэ – формаи логос – слово, учение), рассматривается как важное диагностическое свойство. Умение увидеть природную форму кристалла, а иногда лишь одну его грань, значительно упрощает диагностику минерала. Определяя форму кристаллов, обращают внимание на их развитие по трем взаимно перпендикулярным направлениям пространства. Исходя из этого, выделяют три типа облика кристаллов (рис. 2). Изометричный облик – кристалл развивается равно- мерно по всем трем направлениям. Изометричный облик имеют все кристаллы кубической сингонии. Пирит, Урал, Россия Удлиненный (вытянутый) облик – кристалл развивает- ся преимущественно в одном направлении. Разновидно- сти удлиненного облика: столбчатый, игольчатый, ше- стоватый и волокнистый. Антимонит, Кадамджай, Киргизия Уплощенный облик – кристалл развивается преимуще- ственно в двух направлениях, лежащих в одной плоско- сти. Разновидности уплощенного облика: таблитчатый, пластинчатый, листоватый, чешуйчатый. Мусковит, Россия Рис. 2. Морфология кристаллов Существуют также переходные формы кристаллов между этими основными формами. Например, досковидные кристаллы дистена (ки- анита) имеют промежуточную форму между призматическими и уплощенными кристаллами. Кроме того, на гранях кристаллов могут присутствовать различные усложнения (штриховки, ямки, бугорки и др.), образовавшиеся в процессе роста кристалла, которые также помогают успешной диагностике (рис. 3). 7 Штриховка на гранях кристаллов кварца Штриховка на гранях кристалла кварца, Куликова д., Челябинская обл., Ю. Урал, Россия Везувиан, сложная морфология граней Везувиан, Вилюй, Якутия, Россия Рис. 3. Морфология (скульптура) граней кристаллов Мы рассматривали отдельные кристаллы, однако в природе чаще встречаются сростки кристаллов – закономерные и незакономерные. К закономерным сросткам относятся параллельные сростки, двойники срастания и двойники прорастания. Параллельными сростками называются кристаллы одного минерала, сросшиеся в параллельной относительно друг друга ориентировке. Двойники – это более сложные явления. Двойниками называются закономерные сростки двух и более кристаллов, в которых один кристалл является закономерным отра- жением другого или один кристалл повернут относительно другого на 180° (рис. 4). Параллельный сросток кристаллов эпидота, Пакистан Сдвойникованный кристалл гипса – «ласточкин хвост», Найка, Чиуауа, Мексика Коленчатый двойник рутила, Капыджик, Азербайджан Японский двойник кварца, Дашкесан, Азербайджан Поворотные (карлсбадские) двойники ортоклаза, Карловы Вары, Чехия Рис. 4. Закономерные сростки кристаллов 8 Двойниками проростания называются сростки, в которых один кристалл насквозь прорастает в другом. Если по двойниковым законам происходит срастание трех, четырех и более кристаллов, тогда их называют тройниками, четверниками и более сложными срастаниями. Различа- ют также полисинтетические двойники, состоящие из множества двойниковых пар. Последние широко распространены у плагиоклазов (рис. 5). Двойник проростания ставролита, Кейвы, Кольский п-ов, Россия Двойник проростания церуссита, Намибия Полисинтетические двойники плагиоклазов Полисинтетические двойники плагиоклаза, микрофото Рис. 5. Закономерные сростки кристаллов К незакономерным сросткам относятся друзы. Друзы представляют собой сростки хорошо образованных кристаллов, наросших на стенках каких-либо пустот. Важнейшее явление – геометрический отбор. Сначала нарастают одиночные разно ориентированные кристаллы. Разрастаясь, они соприкасаются друг с другом, упираются друг в друга, сами себе мешают расти. Продолжают расти только те кристаллы, вектор роста которых ориентирован в сторону свободного пространства. Если сростки кристаллов располагаются параллельно друг другу, то их называют щетками. Если кристаллы заполняют пустоты, близкие к округлым формам, то такие агрегаты называются секрециями. Запол- нение происходит от периферии к центру полости. Секреция может быть заполнена полностью или не полностью. Незаполненная до конца секреция с кристаллами в центре называется жеодой (рис. 6). Друза кристаллов аметиста Друза кубических кристаллов пирита, Ср. Урал, Россия Агатовая секреция, в центре выполненная кристаллами кварца, Чукотка, Россия Жеода целестина Рис. 6. Незакономерные сростки кристаллов 9 К сожалению, далеко не всегда минералы встречаются в виде кристаллов, обычно они образуют различные зернистые минеральные аг- регаты. Формирование агрегата начинается с того момента, когда растущие индивиды приходят в соприкосновение друг с другом. Зерни- стые агрегаты – это сплошные массы произвольно сросшихся зерен одного или нескольких минералов. Каждое зерно – неогранившийся кри- сталл, выросший в стесненных условиях. При этом зернистые минеральные агрегаты необходимо рассматривать по нескольким признакам. В зависимости от формы зерен вы- деляют собственно зернистые (изометричные), призматически-зернистые (столбчатые, шестоватые, игольчатые, волокнистые) и чешуйчато- зернистые (листоватые, пластинчатые) агрегаты (рис. 7). По форме зерен минералов Округлые зерна: соб- ственно зернистые (изометричные) Вкрапленники изомет- ричных (округлых) зерен хромшпинелида в сер- пентине Вытянутые зерна: призматически- зернистые (столбчатые, шестоватые, игольча- тые, волокнистые) Призматически- зернистый агрегат арсе- нопирита в породе Уплощенные зерна: чешуйчатые (листоватые, пластинчатые) Пластинчатый агрегат молибденита Рис. 7. Формы проявления минеральных зерен в природе В зависимости от размера зерен выделяют: крупнозернистые (размер зерен более 5 мм), среднезернистые (размер зерен 1…5 мм) и мелкозернистые (размер зерен менее 1 мм). Если минерал имеет зерна, визуально не различимые глазу, тогда такие агрегаты называются плотными или скрытокристаллическими. По взаимоотношению призматических зерен в пространстве различают радиально-лучистые, параллельно-волокнистые, лучистые, сноповидные, звездчатые и другие агрегаты (рис. 8). 10 Радиально-лучистый агрегат натролита, Эскифьорд, Исландия Параллельно-волокнистый агрегат хризотил-асбеста Радиально-лучистый агрегат турмалина, Урал Сноповидный агрегат десмина на друзе гейландита, Эвенкия, Сибирь, Россия Звездчатый агрегат эгирина, Кольский п-ов, Россия Рис. 8. Агрегаты различные по взаимоотношению призматических зерен в пространстве Необходимо также рассмотреть и другие агрегатные состояния минералов. Конкреции – шаровидные или близкие к округлой формы, которые образуются за счет стяжения вещества вокруг какой-либо затравки (песчинки или обломка органического вещества). То есть в отличие от секреции, конкреция образуется от центра затравки к периферии и часто имеет радиально-лучистое внутреннее строение. Такие агрегаты чаще всего образуются в пористых осадочных породах, например песках или глинах (рис. 9). Оолиты – сферические образования, которые возникают в водной среде вокруг взвешенных частичек (песчинок, обломков органиче- ского вещества, пузырьков газа). Как правило, имеют ярко выраженную концентрическую слоистость, иногда скорлуповатость (рис. 9). Сферолиты – сферические образования с радиально-лучистым строением, которые могут возникать вследствие расщепления одиноч- ного кристалла или, подобно конкреции, минерал нарастает на какую-нибудь частичку, а вследствие геометрического отбора или стеснен- ных условий кристаллы разрастаются, расходясь лучами от центра сферолита (рис. 9). Конкреция пирита, США Конкреция фосфорита Оолитовый скорлуповатый агрегат арагонита Сферолит клинохлора, Коршуновское месторождение, Иркутская обл. Почковидный агрегат малахита, Средний Урал, Россия Рис. 9. Морфология агрегатов 11 Натечные агрегаты – агрегаты, образующиеся путем постепенного натекания нового минерального вещества на ранее отложенное. В результате возникают различные формы натечных агрегатов (почковидные, гроздевидные, сталактиты и сталагмиты) (рис. 9, 10). Самым простым примером натечных агрегатов может быть сосулька, которая свисает с крыш домов и образуется после оттепели. Дендриты – древовидные формы, образующиеся благодаря быстрому росту кристаллов по определенным направлениям, встречаются на поверхности пород вдоль тонких трещин. Такие агрегаты характерны для самородных металлов (золото, серебро, медь) и гидроксидов марганца (псиломелан). Морозные узоры на поверхности оконного стекла также представляют собой дендриты H 2 O (рис. 10). Псевдоморфозы – замещение зерна или кристалла минерала без изменения его формы другим минералом или смесью минералов. От- сюда и название такого агрегата (псевдо – фальшивая, морфа – форма). Еще один способ образования псевдоморфоз – полиморфные пре- вращения вещества при изменении температуры и давления – параморфозы. В этом случае состав минерала остается постоянным, но меня- ется его кристаллическая структура (рис. 10). Натечный агрегат кальцита Натечный агрегат гетита Дендриты псиломелана Псевдоморфоза лимонита по кубическим кристаллам пирита Рис. 10. Морфология агрегатов |