Реферат №1. Породообразующие минералы магматических горных пород

• Название: Породообразующие минералы магматических горных пород
• Дата: 13.05.2023
• Размер: 201.3 Kb.
• Имя файла: Реферат №1.docx
• Тип: Самостоятельная работа; #1126774

РЕСПУБЛИКА УЗБЕКИСТАН

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И ИННОВАЦИЙ

НАВОИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ГОРНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА ДОБЫЧИ И ПЕРЕРАБОТКИ РУД РЕДКИХ И

РАДИОАКТИВНЫХ МЕТАЛЛОВ



Самостоятельная работа

по дисциплине

“Гидрогеология”
Тема: “Породообразующие минералы магматических горных пород”

1. 
   Выполнила: Тухлиева Р.Т.
   
2. 
   (ФИО)
   

Принял: ________________________________________

(должность, ФИО)

1. 
   
   
2. 
   г. Навои 2023г.
   

1. 
   Предмет.
   

Предмет «Геология урановых месторождений» изучает – основы геохимии и минералогии урана, месторождения урана, условия формирования и регионально-геологические закономерности размещений месторождений урана, геологические основы поисков урановых месторождений, методы поисков урановых месторождений.

Самый тяжелый из природных химических элементов — уран был открыт немецким химиком Мартином Клапротом в 1789 г. Однако, как выяснилось позже, Клапрот выделил и описал твердый окисел урана, а металлический уран был получен только в 1841 г. французом Е. Пелиго.

Явление естественной радиоактивности урановых солей устано­влено на рубеже XIX и XX вв. французским физиком Анри Беккерелем. Исследованием этого явления занялись выдающиеся ученые супруги Мария Кюри-Склодовская и Пьер Кюри. В 1898 г. из ура­новой смолки ими был выделен новый химический элемент — радий, обладающий наиболее сильным радиоактивным излучением, и уста­новлена радиоактивность тория и полония. Природа этого явления успешно изучалась крупнейшим английским физиком Эрнестом Резерфордом. Ему принадлежат исследования свойств альфа- и бета-лучей, а в 1900 г. — открытие гамма-излучения и выяснение его физической природы. В начале XX в. было установлено, что радиоактивное излучение может быть успешно использовано для лечения злокачественных опухолей, ревматизма и других заболеваний. Поэтому с 1906 г. началась промышленная добыча радия из урановых руд, которые до этого использовались только как сырье для изготовления красок.

Истинное значение радиоактивности и безграничные возможности практического использования атомной энергии впервые в мире были оценены академиком В. И. Вернадским. Еще в 1910 г. на общем собрании Российской Академии наук он говорил, что в явлениях радиоактивности открываются источники атомной энергии, в мил­лионы раз превышающие все те источники, какие рисовались чело­веческому воображению. По его инициативе в 1909 г. в России была создана Радиевая экспедиция Академии наук, а в 1911 г. им состав­лена первая сводка урановых рудопроявлений мира. В эти же годы под руководством В. И. Вернадского с участием А. Е. Ферсмана, И. Г. Хлопина, К. А. Ненадкевича, В. И. Крыжановского и дру­гих ученых в России были начаты поиски урановых месторождений и разработаны основные положения геологии и геохимии радиоактивных элементов.

В 1922 г. в Петрограде был создан Радиевый институт, в котором начались систематические исследования в области геохимии радио­активных элементов и радиоактивных методов определения абсолют­ного возраста минералов и горных пород. В эти же годы явления радиоактивности изучались учеными-физиками всего мира. В 1919 г. Эрнесту Резерфорду удалось экспе­риментально доказать возможность превращения одних элементов в другие при бомбардировке их атомов альфа-частицами, а в 1934 г. Фредериком и Ирен Жолио-Кюри была открыта искусственная радиоактивность и получены первые искусственные радиоактивные изотопы. Дальнейшие исследования выдающихся физиков ряда стран привели в 1942 г. к созданию атомного реактора и осущест­влению контролируемой реакции расщепления атомного ядра.

В 1939 г. Ф. Жолио-Кюри, Э. Ферми, О. Ган и Ф. Штрасман почти одновременно доказали возможность искусственного расще­пления ядра урана на несколько крупных осколков под воздействием нейтронов. В 1940 г. советские ученые Г. Н. Флеров и К. А. Петржак открыли процесс самопроизвольного (спонтанного) деления тяжелых ядер урана на две довольно близкие по массе части, а иссле­дованиями Ю. Б. Харитона, Я. Б. Зельдовича и ряда зарубежных ученых было установлено, какие условия необходимы для того, чтобы цепная реакция расщепления атомного ядра могла пойти. Впервые такая реакция осуществлена в конце 1942 г. в США под руководством Э. Ферми. Расщепляющиеся радиоактив­ные элементы получили название ядерного горючего и приобрели значение важнейшего энергетического сырья.

С появлением реальной возможности использования атомной энергии в практических целях во всем мире начался новый этап бурного развития поисков, разведки и добычи урана. За последние четверть века во всех частях земного шара было открыто и освоено огромное количество разнообразных урановых месторождений, изу­чены их важнейшие генетические и промышленные типы.

2. 
   Цель самостоятельной работы.
   

Основными целями при выполнении самостоятельной работы, являются следующими:

• 
  укрепить и систематизировать знания, полученные в процессе обучения;
  
• 
  сформировать умение эффективно работать с научной литературой и другими источниками информации;
  
• 
  самостоятельно извлекать знания и применять их на практике;
  
• 
  формировать критическое мышление, аналитические и исследовательские способности;
  
• 
  выработать навык планирования и организации времени;
  
• 
  развивать навыки самоконтроля и оценки работы.
  

2. 
   План.
   

1. 
   Минералогический состав магматических пород.
   
2. 
   Светлоокрашенные минералы.
   
3. 
   Темноокрашенные минералы.
   

Минералогический состав магматических пород.
Определенные парагенезисы породообразующих минералов характерны для отдельных групп магматических пород, которые зависят от исходного состава магмы и возникают при кристаллизации пород в различных термодинамических условиях. Например, для габброидов наиболее характерным является следующий парагенезис: плагиоклаз, клинопироксен, а для ультраосновных пород – оливин, ортопироксен и клинопироксен. В гранитах-рапакиви нередко встречается оливин, однако его состав отличается крайне высокой железистостью и соответствует фаялиту, в то время как в ультраосновных породах его состав отвечает наиболее магнезиальному форстериту. Характерна также зависимость состава плагиоклаза от основности породы, соответственно для основных – анортит, битовнит, лабрадор, средних – андезин, кислых – олигоклаз, альбит.

Подобных примеров много, и все они однозначно указывают на то, что состав минералов, их кристаллохимическая природа, структура и парагенезисы в каждой отдельной группе пород определяются термодинамическим режимом кристаллизации как первичных, так и производных магм. Это означает, что мы можем решать и обратную задачу, т.е. по минералогическому и химическому составу, а также по структурным особенностям оценивать термодинамические условия кристаллизации породы. Отсюда следует, что при изучении пород мы должны не только диагностировать главные породообразующие минералы, изучать их морфологические соотношения, но также изучать их структуру и химический состав.

В магматических породах минералы подразделяются на:

 первичные, которые кристаллизуются непосредственно из магмы;

 постмагматические (вторичные), возникающие после формирования самой породы;

 ксеногенные – чуждые для магматических пород, они образуются путем ассимиляции магмы вмещающих пород либо сохраняются как реликты.

К первичным магматическим минералам относятся минералы, которые кристаллизуются непосредственно из магматического расплава: оливины, пироксены, полевые шпаты, кварц.

К вторичным относятся низкотемпературные постмагматические минералы: серпентин, хлорит, тальк и др., которые образуются на за счет первичных.

В свою очередь первичные минералы делятся на:

 главные, которые принимают существенное участие в составе горных пород;

 акцессорные (второстепенные), встречающиеся в виде незначительной примеси.

Главными минералами магматических пород являются, главным образом, силикаты и алюмосиликаты, а также кварц. Они в зависимости от их состава делятся на темноцветные (фемические, меланократовые) и светлоокрашенные (салические, лейкократовые).

К темноцветным минералам относятся оливины, пироксены, амфиболы, слюды, а к светлоокрашенным – калишпаты, плагиоклазы, фельдшпатоиды и кварц.

Темноцветные минералы характеризуются рядом особенностей:

 это, главным образом, железо-магневые и железо-кальциевые минералы;

 макроскопически они обычно густо окрашены, а под микроскопом могут быть как окрашенными, так и бесцветными;

 большинство из них имеют показатели преломления более 1,600;

 их двупреломление изменяется в широких пределах, однако чаще характерны яркие цвета интерференции.

Светлоокрашенные минералы включают в основном алюмосиликаты кальция, натрия и калия, к ним также относится кварц. Для них характерны следующие общие особенности:

 макроскопически эти минералы обычно прозрачные, а под микроскопом они бесцветные, редко обладают слабыми голубоватыми оттенками;

 их показатели преломления близки к показателю канадского бальзама (1,537);

 двупреломление низкое, интерференционная окраска низкая, не выше первого порядка. Ниже приведем характеристику главных породообразующих как светлоокрашенных, так темноокрашенных минералов.

Светлоокрашенные минералы.
Рассмотрим наиболее часто встречаемые минералы: кварц, калишпаты, плагиоклазы и фельдшпатоиды.

Кварц относится к группе минералов кремнезема, наряду с которым в эту группу входят тридимит, кристобалит, опал, халцедон и др. Среди этих минералов кварц пользуется преимущественным распространением. Он наиболее характерен для кислых пород, встречается в средних и редко – в основных.

Кварц в зависимости от термодинамических условий кристаллизуется в гексагональной и тригональной сингониях. В изверженных горных породах кварц обычно имеет неправильную, ксеноморфную форму зерен и представлен низкотемпературной α - разновидностью. В эффузивных породах встречается высокотемпературный β - кварц, часто имеющий идиоморфную форму.

Под микроскопом зерна кварца обычно бесцветные, редко сероватые, мутноватые за счет включений. Кварц – минерал очень стойкий и поэтому продуктов разложения не имеет. Его показатели преломления Nе=1,553, Nо=1,544; двупреломление низкое: Nе-Nо= 0,009, поэтому для него характерны низкие белые цвета интерференции. Минерал одноосный, положительный. Кварц легко подвергается пластическим деформациям, для него часто характерно неоднородное погасание: волнистое, облачное, мозаичное.

Полевые шпаты наиболее распространенных минералов. Они составляют 50% от состава земной коры. Так 10% полевых шпатов приходится на осадочные породы, 50% – на метаморфические и 60% – на магматические. Наличие или отсутствие полевых шпатов в породе, а также их химический состав имеют классификационное значение. По химическому составу полевые шпаты являются алюмосиликатами кальция, натрия, калия и представляют собой твердые растворы в системе СаAl₂Si₂O₈ – NaAlSi₃О₈ – КАlSi₃О₈(рис. 1).

Как видно из диаграммы, изоморфизм в этой системе весьма ограничен. Выделяются два изоморфных ряда полевых шпатов:

 Na – Ca полевые шпаты (плагиоклазы);

 Na – К полевые шпаты (щелочные полевые шпаты: калишпаты, альбит). Ограниченная смесимость приводит к тому, что полевые шпаты обеих рядов могут кристаллизоваться из расплава одновременно и вместе сосуществовать.

Минералы группы фельдшпатоидов являются типичными для недонасыщенных кремнеземом щелочных магматических пород, поэтому они никогда не встречаются скварцем. В эту группу входят следующие минералы:

1) нефелин Na(AlSiO₄) – кальсилит K(AlSiO₄);

2) лейцит K(AISi₂0₆);

3) содалит Na₈(AlSiO₄)₆(Сl)₂;

4) нозеан Na₈(AlSiO₄)₆(SO₄);

5) гаюин (Na, Ca)_4-8[(AlSiO₄)]₆(SO₄).

Нефелин с кальсилитом образуют ряд твердых растворов с ограниченной смесимостью до Т=1050 С, а свыше она полная. Они являются типичными минералами щелочных магматических пород: нефелиновых, сиенитов, уртитов, фонолитов и др., для которых характерно повышенное содержание щелочей, AI₂О₃ и пониженное SiO₂.
Темноокрашенные минералы.
Рассмотрим наиболее часто встречаемые минералы: оливины, пироксены, амфиболы и слюды.

Оливины (Mg,Fe)₂Si0₄. Оливины представляют собой твердые растворы двух конечных миналов – форстерита Mg₂Si0₄ (Fo) и фаялита Fe₂Si0₄ (Fа). По содержанию фаялитовой молекулы (Fа) оливины подразделяются на следующие разновидности:

1) форстерит (0–10%) – Т °С плавления = 1890°;

2) хризолит (10–30%);

3) гиалосидерит (30–50%);

4) гортонолит (50–70%);

5) феррогортонолит (70–90%);

6) фаялит (90–100%) – Т °С плавления = 1 205°.

Оливины являются обычными минералами в ультраосновных породах, в которых представлены форстеритом. Меньше они содержатся в некоторых типах основных и щелочных пород. В кислых породах оливин может играть роль акцессорного минерала.

Минералы группы пироксенов пользуются значительным распространением как в магматических, так и метаморфических породах. По химическому составу они образуют сложную группу минералов, в которых возможна смесимость следующих компонентов – конечных членов твердых растворов:

1) энстатит (En) – Mg₂Si₂О₆;

2) ферросилит (Fs) – Fe₂Si₂О₆;

3) диопсид (Di) – CaMgSi₂О₆;

4) геденбергит (Hed) – CaFeSi₂О₆;

5) эгирин (акмит)(Aeg) – NaFeSi₂О₆;

6) жадеит (Jad) – NaAISi₂О₆;

7) чермакит (Cher) – CaAISi₂О₆.

Общая кристаллохимическая формула пироксенов следующая:

X₁–_nY₁+nZ₂О₆,

где X = Ca, Na, К, Мg, Fе+2, Мn; Y = Мg, Fe+2, Mn, Ni, Zi, Fe+3, Сr, AI, Ti; Z = AI, Si.

Отсюда видно, что состав пироксенов чрезвычайно изменчив в связи с возможностями широкого взаимного замещения атомов в их структуре. Однако следует отметить, что в магматических горных породах преобладают пироксены трёхкомпонентной системы: CaSi0₃ – MgSiО₃ – FeSiО₃.

Пироксены делятся на:

 ромбические (ортопироксены);

 моноклинные (клинопироксены).

Группа амфиболов породообразующих минералов (около 130) наиболее сложная по изменчивости состава и физических свойств. Однако характерной особенностью является присутствие в них гидроксильной группы, которая может замещаться фтором или хлором. Они образуются из магмы, богатой летучими компонентами, либо благодаря метаморфическим процессам при активной роли минерализаторов. Амфиболы образуются обычно на больших глубинах.

Общая химическая формула амфиболов.

X₂–₃Y₅Z₈0₂₂(OH,F,Cl)₂,

Где X = Ca, Na, К, Мn; Y = Мg, Fe, AI, Ti, Zi, Zn; Z = Si, AI.

Среди амфиболов выделяются моноклинные и ромбические, с преобладанием первых. Ромбические амфиболы характерны, главным образом, для метаморфических пород и пегматитов. Среди моноклинных амфиболов различают два ряда:

1) известковый СаО> 5%;

2) щелочной СаО< 5%.

Наибольшим распространением пользуются амфиболы первого ряда, преимущественно роговые обманки. Они встречаются в различных типах магматических пород нормальной щелочности, а также повышенной щелочности (богатых К₂О). Амфиболы второго ряда встречаются, главным образом, в щелочных, натровых гранитах и некоторых разновидностях нефелиновых сиенитов.

Установлена зависимость изменения состава роговых обманок от габбро до диоритов. В этом ряду снижаются их глиноземистость и титанистость, а также относительная щелочность (Na+K) / (Na+K+Ca).

Наиболее распространенные слюды – мусковит и биотит, которые являются важнейшими породообразующими минералами как магматических, так и метаморфических пород. Причем в магматических породах наибольшим распространением пользуются биотиты, они широко развиты как в интрузивных породах, так и в эффузивах преимущественно кислого и щелочного состава. Из магмы биотиты кристаллизуются позже других темноцветных минералов, когда происходит концентрация щелочей и кремнезема.

Мусковит в магматических породах имеет ограниченное распространение. Он встречается в пегматитах гранитного, нефелинсиенитового состава и реже в материнских породах (гранитах и нефелиновых сиенитах).

Образование слюд происходит при активном участии летучих компонентов. В составе слюд присутствует гидроксильная группа (ОН). По химическому составу они относятся к алюмосиликатам. Химический состав слюд очень изменчив, что приводит к их большому разнообразию.

4. 
   Список использованной литературы.
   

1. 
   «Геология и методы поисков урановых месторождений» 1971 г.
   

А. В. Каждая, В. Е. Бойцов, Д. Ф. Зимин

2. 
   «Магматические горные породы» 2015 г. А.И. Чернышов