Главная
База знаний "Allbest"
Геология, гидрология и геодезия
Диагностические свойства минерала. Характеристика класса сульфата. Пегматиты
Диагностические свойства минерала. Характеристика класса сульфата. Пегматиты
Кристаллическая структура и химический состав как важнейшие характеристики минералов. Осадочное происхождение минералов. Классификация диагностических свойств минералов. Характеристика природных сульфатов. Особенности и причины образования пегматитов.
| Рубрика | Геология, гидрология и геодезия |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 07.10.2013 |
| Размер файла | 2,2 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
Северо-Кавказский федеральный университет
Кафедра геологии нефти и газа
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
по дисциплине "Кристаллография и минералогия"
На тему: "Диагностические свойства минерала. Характеристика класса сульфата. Пегматиты"
Выполнил: студентка ПГ - 121 Купчак Б.Р.
Проверил: доц. Туманова Е.Ю.
Ставрополь, 2013
Содержание
- Введение
- 1. Диагностические свойства минералов
- 2. Характеристика класса сульфата
- 3. Пегматиты
- Заключение
- Список литературы
Введение
Важнейшими характеристиками минералов являются их кристаллическая структура и химический состав. Все остальные свойства минералов вытекают из них или с ними взаимосвязаны. Основные свойства минералов являются диагностические признаки. Эти свойства минералов легко определяются в полевых условиях.
Характеристика минералов (Сульфаты). В большинстве - это минерал осадочного происхождения. Хорошо растворяются в воде. Этот класс включает в себя до 260 минералов, их происхождение связано с водными растворами. Они обладают малым удельным весом, малой твердостью и светлой окраской.
Пегматиты - крупнокристаллические породы, часто содержащие сравнительно редкие минералы. Они образуются в результате остывания остаточных горячих флюидов на последних стадиях застывания крупных интрузий. Такие флюиды имеют кислый состав, содержат минеральные соединения, затвердевающие при относительно низких температурах, и некоторое количество воды. Это несколько необычная для отечественной литературы точка зрения. У нас принято считать пегматиты либо продуктами кристаллизации остаточных магматических расплавов (гипотеза А.Е. Ферсмана), либо продуктами перекристаллизации кварц-полевошпатовых мелкозернистых горных пород под действием водных растворов (гипотезы А.Н. Заварицкого, В.Д. Никитина)
Флюиды заполняют трещины в застывающей интрузивной массе и во вмещающих интрузии породах. В пегматитах часто образуются полости, называемые друзовыми пустотами, внутренние поверхности которых выполнены кристаллами, нарастающими от стенок к центру. Это обусловило свободный рост кристаллов, что способствовало приобретению ими идеальной формы.
Жилы, образуемые пегматитами, имеют различную мощность: от нескольких сантиметров до многих десятков метров; протяженность их иногда превышает 1км. В крупных жилах масса отдельных кристаллов может достигать нескольких тонн. Гигантские кристаллы особенно характерны для берилла и сподумена. В пегматитах содержатся такие элементы, как бор, фосфор, хлор, фтор, сера, бериллий и литий. Характерные минералы пегматитов - кварц, полевые шпаты и слюды. В гранитных пегматитах обнаружены хризоберилл, берилл, топаз, турмалин, сподумен, апатит и данбурит (силикат бора). В менее кислых по составу нефелин-сиенитовых пегматитах среди редких минералов встречаются эгирин, анальцим, натролит и шабазит.
1. Диагностические свойства минералов
Все свойства минералов как твердых кристаллических тел зависят от их химического состава и внутреннего строения (кристаллической структуры). Их точная диагностика производится с помощью различных аналитических методов: химического, спектрального, рентгеноструктурного, электронно-микроскопического.
Однако в полевой геологической практике часто возникает необходимость визуального определения минералов без использования лабораторных методов исследования. Простейшие свойства, по которым минералы определяются на глаз, называют диагностическими свойствами. Большинство из них являются физическими.
Следует помнить, что любой минерал может быть определен только по комплексу его диагностических свойств. Отдельные свойства могут быть одинаковыми у разных минералов или, наоборот, меняться у одного и того же минерала в зависимости от химического состава, наличия механических примесей, форм выделения. Лишь в редких случаях отдельные свойства бывают настолько характерными, что по ним одним можно диагностировать минерал.
Все диагностические свойства минералов можно разделить на три группы: оптические, механические и прочие. Свойства двух первых групп определяются для всех минералов. К группе прочих отнесены свойства, используемые для диагностики только каких-то определенных минералов.
ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Цвет. Минералы могут иметь самые различные цвета и оттенки. Одни минералы обладают постоянным цветом (лазурит - синий, киноварь - кроваво-красный, магнетит - черный), другие (кварц) могут быть различно окрашенными или бесцветными.
Цвет минералов в куске. Окрас минералов подразделяется на 3 типа:
§ Идеохроматические окраски (собственные), вызванные содержанием хромофоров или структурными факторами, например дефектами в структуре минералов.
§ Аллохроматические окраски, вызванные наличием механических примесей, обычно микровключений других минералов. Например, буро-коричневый авантюрин - кварц, содержащий тонко рассеянные чешуйки железной слюдки - гематита Fe3O4.
§ Псевдохроматические окраски, связанные с рассеянием света, интерференцией световых волн (побежалость, иризация, опалесценция).
На поверхности некоторых минералов имеется пестро окрашенная или радужная окраска приповерхностного слоя - побежалость. Она образуется чаще в результате окисления минералов. Пестрая побежалость синевато-голубоватых оттенков свойственна минералам, содержащим в составе медь. Красновато-коричневая, минералам, содержащим в своём составе железо (пирит).
Цвет минерала в порошке. Черта. У некоторых минералов цвет их в порошке отличается от цвета в куске. Например, пирит в куске соломенно-желтый, в порошке - зеленовато-черный. Чтобы получить порошок определяемого минерала, достаточно провести им по шероховатой поверхности фарфоровой пластинки (неглазурованной), на которой минералы, имеющие твердость не более 6 по шкале Мооса (таб.1), оставляют порошкообразный след в виде черты.
Блеск. Блеск минерала обусловлен отражением от поверхности граней кристалла или излома. Тип и интенсивность блеска зависит, в основном, от характера поверхности и показателя преломления. По блеску минералы делятся на две группы:
1. Минералы с металлическим и металловидным блеском. При этом металлический, напоминает блеск свежего металла, а металловидный - блеск потускневшей поверхности металла. Характерные примеры минералов с металлическим блеском: пирит, галенит. Пример минералов с металловидным блеском: графит, сфалерит. Металлический и металловидный блеск присущ непрозрачным самородным металлам (золото, серебро, медь), многим сернистым соединениям (галенит, халькопирит) и окислам металлов (магнетит, пиролюзит).
2. Минералы с неметаллическим блеском. Неметаллический блеск характерен для светлоокрашенных, зачастую прозрачных минералов. Неметаллический блеск различается:
§ Алмазный. Самый сильный блеск, характерен для минералов - с высоким показателем преломления. Примеры: алмаз, киноварь.
§ Стеклянный. Напоминает блеск от поверхности стекла. Неметаллический блеск присущ прозрачным минералам. Характерен для минералов с невысоким показателем преломления. Примеры: кальцит, кварц.
§ Жирный. Блеск, как от поверхности покрытой пленкой жира. Такой блеск обусловлен взаимным гашением отраженных лучей света от неровной поверхности минерала. Примеры: нефелин, самородная сера.
§ Перламутровый. Напоминает радужные переливы перламутровой поверхности морской раковины. Характерен для минералов с весьма совершенной и совершенной спайностью. Примеры: слюда, гипс.
§ Шелковистый. Присущ минералам с волокнистым строением. Примеры: асбест
Матовый или тусклый. Наблюдается и минералов с очень тонко шероховатой поверхностью излома. Примеры: кремень, глина.
У некоторых минералов блеск на гранях кристаллов и на изломе различный. Так, например, у кварца на гранях блеск стеклянный, а на изломе - жирный. Тонкие плёнки на несвежей поверхности и налёты посторонних веществ также резко изменяют блеск минерала.
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МИНЕРАЛОВ
Физические свойства минералов имеют большое значение не только для их использования, но и для диагностики (определения). Они зависят от химического состава и типа кристаллической структуры. Физические свойства могут представлять собой скалярную величину, то есть постоянны во всех направлениях кристаллической решетки, или быть векторными. К последним, могут относиться твердость, спайность, оптические свойства.
Плотность. Плотность минералов измеряется в граммах на см3 (г/см3) и в значениях, у разных минералов, колеблется от 1 (жидкие битумы) до 23 (осмистый иридий). Основная масса минералов имеет плотность от 2,5 до 3,5, что определяет среднюю плотность земной коры в 2,7 - 2,8 г/см3.
Минералы по плотности условно можно разделить на три группы: легкие, плотность до 3,0 г/см3; средние, от 3,0 до 4 г/см3; тяжелые, плотность более г/см3.
Некоторые минералы легко узнаются по большой плотности (барит - 4,5, церрусит - 6,5). Минералы, содержащие тяжелые металлы, имеют большую плотность. Наибольшую плотность в мире минералов имеют самородные элементы - медь, серебро, золото, минералы группы платины.
В минералах одного и того же состава плотность определяется характером упаковки атомов в структурной ячейке кристалла. Наиболее яркие примеры: алмаз (3,5) и графит (2,2) - оба образованы из одного и того же вещества - углерода, но имеют различные кристаллические структуры. Другой пример: кальцит, имеет состав Ca [CO3], плотность 2,6 - 2,8 и арагонит, того же состава, но уже плотностью 2,9 - 3.0 г/см3.
Для минералов, представляющих изоморфные ряды (структурное замещение атомов), увеличение или уменьшение плотности пропорционально изменению химического состава. Пример: в изоморфном ряду оливинов от форстерита Mg [SiO4] до фаялита Fe [SiO4] плотность увеличивается от 3,20 до 4,35 г/см3.
Удельные веса (плотность) минералов определяются в основном двумя способами:
· Методом вытеснения жидкости, то есть путем взвешивания образца и измерения объема вытесненной им воды в сосуде. Так называемый весовой метод.
· Путем определения потери в весе минерала, погруженного в воду (абсолютный вес образца делят на потерю им веса в воде), то есть согласно закону Архимеда.
Удельный вес мелких зернышек минерала определяется с помощью так называемого пикнометра или тяжелых жидкостей и весов Вестфаля, описываемых в специальных руководствах.
Спайность. Спайность - способность минерала раскалываться при ударе или другом механическом воздействии по определенным кристаллографическим плоскостям.
Спайность связана со структурой кристалла и характером атомных связей. Вдоль плоскостей спайности силы связи оказываются более слабыми, чем вдоль других направлений. Плоскости спайности всегда обладают высокой плотностью атомов и во всех случаях параллельны возможным граням кристалла. Так, спайность пироксенов и амфиболов также непосредственно связана с их структурой, которая содержит цепочки кремнекислородных тетраэдров.
Спайность выявляют, прослеживая регулярные системы трещин в прозрачных минералах, таких как флюорит или кальцит, либо ровные отражающие плоскости, образующиеся при раскалывании кристаллов, что наблюдается у полевых шпатов, пироксенов и слюд. Следы плоскостей спайности играют важную роль определяющих направлений при оптическом изучении ксеноморфных зерен под микроскопом, не имеющих хорошо выраженных граней.
Степень совершенства проявления спайности исследуемого минерала определяется путем ее сопоставления с данными следующей 5-ступенчатой шкалы:
Спайность весьма совершенная проявляется в способности кристалла расщепляться на тонкие пластинки. Получить излом иначе, чем по спайности в этих кристаллах чрезвычайно трудно (слюда, молибденит).
Спайность совершенная проявляется при ударе молотком в виде выколов, представляющих собой уменьшенное подобие разбиваемого кристалла. Так, при разбивании галита получают мелкие правильные кубики, при дроблении кальцита - правильные ромбоэдры (топаз, хромдиопсид, флюорит, барит).
Спайность средняя характеризуется тем, что на обломках кристаллов отчетливо наблюдаются как плоскости спайности, так и неровные изломы по случайным направлениям (полевые шпаты, пироксены).
Спайность несовершенная обнаруживается с трудом при тщательном осмотре неровной поверхности скола минерала (апатит, касситерит).
Весьма несовершенная, то есть практически отсутствует.
При раскалывании минералов, лишенных спайности или обладающих плохой спайностью, возникают незакономерные поверхности излома, который по внешнему облику характеризуется как: раковистый (опал); неровный (пирит); ровный (вюртцит); занозистый (актинолит); крючковатый (самородное серебро); шероховатый (диопсид); землистый (лимонит).
При обработке камня наличие спайности облегчает получение плоских поверхностей вдоль ее плоскостей, но затрудняет шлифовку и полировку других плоскостей, поскольку при обработке могут возникать трещины спайности. Кроме того, спайность может стать причиной сколов минералов в процессе их использования.
Твердость. Под твердостью минерала понимается его сопротивление механическому воздействию более прочного тела. Твердость минерала является важным диагностическим признаком.
Существует несколько методов определения твердости. В минералогии действует шкала Мооса (табл.1), построенная на основе эталонных образцов, расположенных в порядке увеличения твердости.
Значение шкалы Мооса являются относительными и определены условно, методом царапания. То есть кварц оставляет царапину на полевых шпатах (ортоклаз), но не может поцарапать топаз. Процесс определения твердости минерала по шкале Мооса происходит так: если, например апатит (твердость= 5) царапает исследуемый минерал, а при этом сам образец может царапать флюорит (твердость = 4), то твердость образца определяем = 4,5.
Эталоны шкалы Мооса могут заменить следующие предметы: лезвие стального ножа - твердость около 5,5, напильник - около 7, простое стекло - 5.
Таблица 1 - Шкала Мооса.
|
Наименование минералов |
Твердость по Моосу |
Характеристика твердости |
|
|
Тальк |
I |
Легко чертится ногтем |
|
|
Гипс |
2 |
Царапается ногтем |
|
|
Кальцит |
3 |
Легко царапается ножом |
|
|
Флюорит |
4 |
С трудом царапается ножом |
|
|
Апатит |
5 |
Нож не оставляет царапины |
|
|
Ортоклаз |
6 |
Оставляет царапину на стали и стекле |
|
|
Кварц |
7 |
Легко царапает сталь и стекло |
|
|
Топаз |
8 |
Царапает стекло и горный хрусталь |
|
|
Корунд |
9 |
Легко царапает сталь, стекло и все минералы, кроме алмаза |
|
|
Алмаз |
10 |
Режет стекло. Примечание: твердость стекла 5 - 5,5 |
Точные, научные количественные данные твердости минералов получают с помощью склерометров, и рассчитывают после определения глубины вдавливания алмазной пирамидки в исследуемый образец.
Твердость в кристаллах может быть анизотропной (разной в различных направлениях кристаллической решетки). Характерным примером являются кристаллы дистена, твердость которых на плоскости совершенной спайности вдоль удлинения = 4,5, а поперек = 6.
ПРОЧИЕ ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МИНЕРАЛОВ
Некоторые дополнительные физические свойства минералов применяются для их диагностики. Перечислим основные.
Хрупкость. Под хрупкостью понимается свойство минералов крошиться под давлением или при ударе. Например: самородная сера и алмаз - очень хрупкие минералы.
Ковкость. Ковкость минералов в том, что они могут быть легко расплющены на тонкие пластинки. Пример: самородное золото, медь.
Гибкость. Гибкость, свойство изгибаться, характерна для многих минералов. Так, гибкие листочки имеют кристаллы молибденита, хлоритов, талька, гидрослюд, но только у обычных слюд (мусковита, биотита и других) листочки в то же время и упругие, - они восстанавливают первоначальное положение при снятии напряжения.
Люминесценция. Некоторые минералы при воздействии на них ультрафиолетовых, катодных или рентгеновских лучей могут излучать свет. Один и тот же минерал может люминесцировать разными цветами и обнаруживать люминесценцию разного рода. После снятия возбудителя, по длительности свечения различают: флюоресценцию (свечение прекращается сразу после снятия) и фосфоресценцию (свечение еще продолжается некоторое время). Особенно интенсивную люминесценцию минералов можно видеть в ультрафиолетовых лучах. Например: флюорит светится - фиолетовым цветом, шеелит - голубым, кальцит - оранжево-желтым. Немногие минералы могут люминесцировать при физическом воздействии на них: при нагревании (термолюминесценция), при раскалывании (триболюминесценция).
Радиоактивность. Радиоактивностью называется превращение неустойчивых изотопов одного химического элемента в изотопы другого с излучением элементарных частиц. Радиоактивностью обладают минералы, содержащие радиоактивные элементы, в основном уран, радий и торий. Определяют радиоактивность при помощи электроскопов, ионизационных камер, действие которых основано на определении ионизации воздуха, вызываемой радиоактивным распадом элементов.
Магнитность. Свойство характерно для немногих минералов. Наиболее сильным магнитным свойством обладает магнетит (FeFe2O4), меньшим - пирротин. Минералы, обладающие сильным магнетизмом, называются - ферро магнитными. Другие железосодержащие минералы, обладающие более слабым магнетизмом - называются парамагнитными. Минералы, обладающие слабой отрицательной магнитной восприимчивостью (слабо отталкиваются магнитом) - диамагнитными. Некоторые минералы, содержащие железо, приобретают магнитные свойства только после прокаливания в восстановительных условиях, другие проявляют их лишь под воздействием электрического поля (пирит). Магнитность мелких зерен минерала проверяют притяжением их к магниту.
2. Характеристика класса сульфата
Природные сульфаты - соли серной кислоты - известны для многих металлов (Са, Ва, Sr, Mg, Na, К, С u, Pb, Fe, Аl) и пользуются широким распространением. Различаются простые, сложные, а также водные сульфаты. Они образуются как при эндогенных (барит), так и при экзогенных (большинство сульфатов) процессах. В последнем случае следует различать сульфаты осадочного происхождения, отлагающиеся в усыхающих озерах, лагунах, заливах (гипс, мирабилит), и гипергенные сульфаты, образующиеся в зоне окисления рудных месторождений.
Сульфаты обычно окрашены в светлые тона. Большинство из их имеет белый цвет (до бесцветных), голубая окраска характерна для целестина, более яркие цвета - для сульфатов меди.
Твердость сульфатов обычно ниже 4, удельный вес зависит от того, какой металл входит в состав минерала: большинство сульфатов, кроме англезита PbSO4, барита и целестина, - легкие минералы. Многие сульфаты растворимы в воде и обладают горьковато-соленым вкусом.
БАРИТ - BaSO4 (Рис. 1)
Химический состав. Содержит 65,7% ВаО, иногда примесь Fe и Sr.
Рисунок 1 - Барит.
Происхождение названия. Название от греческого "барос" - тяжелый. Синоним - тяжелый шпат (в связи с высоким удельным весом).
Морфологические признаки. Плотные, мелкозернистые или землистые агрегаты, выполняющие трещины и образующие рудоносные жилы, также натечные формы, сталактиты. В пустотах жил встречаются друзы кристаллов барита. Кристаллы таблитчатые, реже призматические и столбчатые.
· Минерал в чистом виде бесцветный водяно-прозрачный, благодаря примесям часто окрашен в серый, голубовато-серый, зеленоватый, желтый, мясо-красный или черный цвет.
· Блеск стеклянный, на плоскостях спайности - перламутровый.
· Спайность в трех направлениях, параллельно основанию кристаллов - совершенная.
· Твердость 3-3,5.
· Хрупок.
· Удельный вес 4,3-4,5.
Происхождение и распространение. Минерал распространенный. Происхождение эндогенное, гидротермальное, также экзогенное - в морских осадках и при выветривании некоторых горных пород и сульфидных руд.
Минералы-спутники в гидротермальных рудных месторождениях - золото, кальцит, флюорит, кварц и сульфиды (галенит, сфалерит, халькопирит, киноварь); в осадочных марганцевых рудах - манганит; в осадочных железорудных месторождениях - сидерит, гематит; в осадочных горных породах (с конкрециями барита) - окислы марганца и железа; глинистые минералы; в коре выветривания сульфидных руд - гипс и гидроокислы железа.
В условиях поверхности устойчив, часто отмечается в россыпях, однако из-за низкой твердости и хорошей спайности легко поддается физическому выветриванию.
Диагностические признаки. Высокий удельный вес отличает барит от большинства сульфатов (кроме англезита PbSO4). Характерна совершенная спайность в одном направлении и отсутствие растворимости в кислотах и щелочах, даже горячих. От похожих силикатов (альбита и ортоклаза) отличается низкой твердостью, от англезита - отношением к щелочам, лучшей спайностью и иной ассоциацией, от целестина отличается с трудом (целестин, особенно смоченный НСl, при прокаливании окрашивает пламя в ярко-красный цвет).
ЦЕЛЕСТИН - SrSO4 (Рис.2)
Химический состав. Содержит 56,4% SrO, в качестве примеси - Са и Ва.
Рисунок 2 - Целестин.
Происхождение названия. Название от латинского "celestis" - небесный (по нежно-голубой окраске впервые встреченных образцов).
Морфологические признаки. Сплошные массы, скорлуповатые и шестоватые агрегаты, прожилки и пропластки, почковидные агрегаты с зернистым или плотным сложением, желваки и конкреции. Кристаллы подобно бариту призматические, реже толстотаблитчатые.
· Цвет голубовато-белый, голубовато-серый, индигово-синий, реже красноватый или желтоватый; встречаются бесцветные, водяно-прозрачные разности.
· Блеск стеклянный, на плоскостях спайности - перламутровый.
· Спайность в трех направлениях, в том числе в одном (параллельно основанию призматических или уплощению таблитчатых кристаллов) - совершенная.
· Твердость 3-3,5.
· Хрупок.
· Удельный вес 3,9-4,0.
· В кислотах почти не растворяется, за исключением крепкой H2SO4 (при добавлении воды раствор мутнеет).
Происхождение и распространение. Довольно редок. Происхождение экзогенное: в толщах карбонатных и гипсоносных осадочных пород, в ископаемых остатках морских организмов; редко гидротермальное.
Минералы-спутники в осадочных горных породах - гипс, самородная сера, карбонаты; в гидротермальных рудных жилах - галенит, сфалерит и другие сульфиды. Встречается в пустотах застывших лав. В виде секреций в осадочных гипсоносных породах. На поверхности земли устойчив.
Диагностические признаки. От сходных по виду полевых шпатов отличается низкой твердостью, от ангидрита - характером спайности и большим удельным весом. После смачивания НСl не вскипает (отличие от карбонатов) и окрашивает пламя в карминно-красный цвет (отличие от барита).
АНГИДРИТ - CaSO4 (Рис.3)
Химический состав. Содержит 41,2% СаО и 58,8% SO3. Постоянно присутствует примесь Sr.
Рисунок 3 - Ангидрит
Происхождение названия. Название от греческого "ан" - частица отрицания (не, без) и "игир" - вода, то есть безводный. Синонимы: муриацит, кубический шпат.
Морфологические признаки. Встречается в виде массивных образований. Также агрегатов мелкозернистого, чешуйчато-зернистого, параллельно - или радиально-волокнистого строения. Искривленные и скрученные конкреционные формы называются кишечным камнем. Кристаллы редки и имеют толстотаблитчатый или призматический облик.
· Цвет белый, серый, голубоватый или почти бесцветный; бывает также розовый, фиолетовый, красноватый, темно-серый.
· Черта белая или серовато-белая.
· Блеск различный: по одним направлениям - стеклянный, по другим - перламутровый, иногда слегка жирный.
· Излом неровный до занозистого.
· Спайность по трем взаимно перпендикулярным направлениям, в одном направлении - весьма совершенная до совершенной. В соответствии с тремя направлениями спайности обломки ангидрита имеют форму прямоугольного параллелепипеда.
· Твердость 3,5.
· Хрупок.
· Удельный вес 2,8-3,0.
Во влажных условиях постепенно гидратируется и переходит в гипс с сильным увеличением объема (до 30%). Разновидности: тонкозернистый ангидрит чистого голубого цвета называется вульпинитом, или бергамским мрамором; бассанит (растворимый ангидрит), возможно, имеет состав полугидрата CaSO4 * 0,5H2O.
Происхождение и распространение. Минерал широко распространенный. Происхождение экзогенное (химический осадок соленосных бассейнов), реже гидротермальное и эксгаляционное - в местах выходов горячих вулканических газов (фумаролах).
В залежах каменной соли минералы-спутники - галит, доломит, полигалит K2MgCa2 [SO4] 4*2Н2O; в гидротермальных рудных жилах - сульфиды; в миндалинах эффузивных пород - кварц, глауберит Na2Ca [SO4] 2 и цеолиты. В отложениях фумарол ангидрит обнаружен как продукт реакции между сернистыми парами и кальцийсодержащими минералами.
Легко поглощает воду и переходит в гипс, увеличиваясь при этом в объеме и вызывая механические деформации в породах.
Диагностические признаки. От похожих гипса и кальцита отличается более высоким, а от барита меньшим удельным весом, от гипса - также большей твердостью.
ГИПС - CaSO4 * 2Н2O (Рис.4)
Химический состав. Содержит 32,6% СаО, 46,5% SO3, 20,9% Н2O.
Рисунок 4 - Гипс.
Происхождение названия. Название от древнегреческого "гипос" - термин, употреблявшийся для обозначения этого минерала и продуктов его обжига.
Морфологические признаки. Кристаллы таблитчатые, иногда призматические, реже столбчатые (длиной до 1,5 м), чечевицеобразные вследствие закругленности граней, нередко изогнутые (обручевидной формы). Сростки кристаллов часто похожи на ласточкин хвост.
Агрегаты зернистые, массивные, листоватые, в форме розеток, иногда напоминают цветы или цветную капусту (образования на стенах пещер, называемые геликтитом); также волокнистые массы, конкреции.
· Цвет белый, часто бесцветен и прозрачен, иногда серый, желтоватый, коричневатый, красноватый и даже черный.
· Черта белая.
· Блеск стеклянный, на плоскостях совершенной спайности - перламутровый и шелковистый.
· Излом раковистый, жилковатый.
· Спайность в трех направлениях: в одном - весьма совершенная (с перламутровым блеском), в другом - средняя (с шелковистым блеском), в третьем - несовершенная. Сколки имеют ромбическую форму, причем одна пара сторон у этих табличек или пластинок гладкая (широкие стороны), другая характеризуется раковистым, третья - волокнистым изломом.
· Гибкий, но не эластичный, иногда хрупкий (в пластинках).
· Твердость 1,5.
· Удельный вес 2,3.
Кристаллы нередко имеют симметрично расположенные включения частиц глины, песчинок.
Разновидности: окристаллизованный гипс - лунный камень, или селенит; сатиновый, или волокнистый шпат (также уральский селенит) - агрегат с волокнистой структурой и перламутровым отблеском, похожим на блеск лунного камня; алебастр (плотный гипс) - белый тонкозернистый агрегат.
Происхождение и распространение. Минерал распространенный. Главный компонент горной породы, имеющей то же название. Происхождение экзогенное (химический осадок соляных озер и лагун); гипергенное: вследствие гидратации залежей ангидрита или выветривания соляных месторождений (гипсовые шляпы), а также сульфидных, нефтяных и месторождений серы; редко низкотемпературное гидротермальное.
Минералы-спутники в соляных месторождениях - галит, ангидрит, кальцит, бишофит MgCl2 * 6H2O; в гидротермальных сульфидных месторождениях - галенит, пирит, сфалерит, халькопирит, карбонаты, барит, кварц, флюорит, халцедон.
Вследствие сравнительно легкого выщелачивания грунтовыми водами замещается халцедоном, опалом, кварцем, кальцитом, ангидритом, часто с образованием псевдоморфоз.
Диагностические признаки. Характерные формы кристаллов, весьма совершенная спайность, низкая твердость (царапается ногтем), на ощупь шершавый; HCl на минерал не действует. Этими свойствами гипс отличается от сходных арагонита, некоторых цеолитов, боратов и от мрамора.
МИРАБИЛИТ, ИЛИ ГЛАУБЕРОВА СОЛЬ - Na2SO4*10Н2O (Рис.5)
Химический состав. Состав: 19,3% Na2O, 24,8% SO3, 55,9% Н2O. Иногда содержит примеси Mg, К.
Рисунок 5 - Мирабилит.
Происхождение названия. Название от латинского "mirabile" - удивительный. Впервые такое соединение было искусственно получено в XVII в. немецким химиком И. Глаубером, совершенно неожиданно для последнего. Синоним - глауберова соль.
Морфологические признаки. Короткопризматические, иногда игольчатые и тонкотаблитчатые кристаллы, также зернистые сплошные агрегаты, налеты, корочки, небольшие сталактиты.
· Бесцветен и прозрачен, но может быть белым, серым, с буроватым, синеватым, желтоватым или зеленоватым оттенками.
· Черта белая.
· Блеск стеклянный.
· Спайность совершенная в одном направлении.
· Излом раковистый.
· Твердость 1,5-2.
· Удельный вес 1,5.
· На вкус - прохладный и горько-соленый.
· При температуре выше 32° С превращается в жидкость.
Происхождение и распространение. Минерал средней распространенности. Происхождение экзогенное - выпадение из естественных рассолов в соляных озерах в зимнее время года при температуре ниже 6°.
Минералы-спутники в отложениях соляных озер - галит, тенардит Na2SO4, глауберит Na2Ca [SO4] 2, эпсомит MgSO4 * 7Н2O. В сухом воздухе легко теряет воду, превращаясь в белый порошок состава Na2SO4*2H2O, а затем в тенардит.
Диагностические признаки. Характерны форма выделения (мелкозернистые игольчатые кристаллы, рассыпающиеся на воздухе сплошные массы) и горько-соленый охлаждающий вкус. От других ассоциирующих с ним сульфатов, магния, натрия и калия отличается меньшей твердостью и удельным весом, от соды и других карбонатов натрия - отсутствием вскипания с HCl.
АЛУНИТ - KAl3 [SO4] 2 [OH] 6 (Рис.6)
Химический состав. Содержит 11,4% К2O, 37,0% Аl2O3, 38,6% SO3.
Рисунок 6 - Алунит.
Происхождение названия. Первоначально назывался "алюминилитом", то есть алюминиевым камнем. Позднее появилось сокращенное обозначение минерала - алунит (алюнит). Синоним - квасцовый камень.
Морфологические признаки. Плотные, зернистые, а иногда рыхлые, землистые агрегаты, в некоторых случаях волокнистые. Кристаллы встречаются редко, обычно мелкие, имеют таблитчатый или кубический облик.
· Цвет чистых разностей белый. С примесями связана различная окраска: сероватая, красноватая, желтоватая и красновато-бурая.
· Черта белая.
· В кристаллах прозрачен.
· Блеск стеклянный, перламутровый на плоскостях спайности кристаллов и матовый - в агрегатах.
· Излом кристаллов раковистый, у некоторых плотных агрегатов - занозистый.
· Спайность в одном направлении ясная, в другом - еле заметная.
· Твердость 3,5-4 (у агрегатов выше из-за примеси кварца).
· Хрупок.
· Удельный вес 2,6-2,9.
· Сильно выражены пироэлектрические свойства (электризуется при нагревании).
Разновидности: натроалунит (калий наполовину замещен натрием); левигит - коллоидная разность с большим содержанием воды.
Происхождение и распространение. Минерал распространенный. Происхождение эндогенное, низкотемпературное гидротермальное - результат изменения полевых шпатов изверженных пород под воздействием сернокислых растворов; реже - экзогенное.
Минералы-спутники в измененных (алунитизированных) кислых и щелочных вулканических породах - каолинит, кварц, опал, гематит, киноварь; в экзогенных условиях - среди песков, глин, бокситов и в коре выветривания известняков - гидраргиллит и каолинит.
Довольно стоек и изменяется (теряет воду) лишь при высоких температурах (более 500° С).
Диагностические признаки. Характерны мелкие друзы ("щетки") псевдокубических кристаллов в пустотах измененных эффузивных пород. Алунит в виде кристаллов можно спутать с кальцитом, доломитом (вскипают с HCl), шабазитом (несколько более твердым), а в плотных массах - с каолинитом и белым бокситом. Определяется оптическими, химическими, рентгенометрическими и другими точными методами.
3. Пегматиты
К концу основной стадии магматической кристаллизации и образования соответствующих типов пород обычно возникает остаточный расплав, обогащенный летучими компонентами, дающий начало другим типам минеральных месторождений. Наличие легколетучих компонентов обусловливает высокую текучесть остаточного расплава, проникающего в трещины и полости вмещающих пород, порожденных тем же интрузивом. Возникающие из этого расплава минералы близки к минералам интрузивных пород. Такие образования называются пегматитами, или пегматитовыми жилами. Пегматиты обогащены главным образом Si, Аl, Са и щелочами. Наряду с этим они содержат значительные количества таких элементов, как Li, Ве, В, Р, Rb, Сs, редких земель, Мо, Zr, Hf, Та, Nb, Тh, U и других элементов, первоначально рассеянных в магме, но концентрирующихся в ней в последующем. Эти элементы имеют либо слишком малые, либо слишком большие размеры ионных радиусов, чтобы входить в структуры обычных породообразующих минералов или изоморфно замещать компоненты последних.
Пегматиты обычно образуются в ассоциации с гранитами или нефелиновыми сиенитами, редко с другими типами пород. Распределение редких элементов в первых двух типах отличается тем, что в гранитных пегматитах концентрируются главным образом Та, Nb, Cs, Y, U и Sn, тогда как пегматиты нефелиновых сиенитов обогащены в основном Zr, Тh и Се.
Пегматиты возникают в интервале температур примерно 700-400 С; последняя температура соответствует критической точке воды. Благодаря летучим компонентам, действующим как минерализаторы, пегматиты обладают крупнозернистой структурой; отдельные минералы иногда достигают гигантских размеров. Известны, например, кристаллы кварца, достигающие 5,5 м. в длину и 2,5 м. в диаметре; встречаются кристаллы берилла длиной 6 м. и весом до 200 тн.; кристаллы ортоклаза размером 10 х 10 м. и весом до 100 тн.; призматические кристаллы турмалина длиной 3 м.; кристаллы слюды с площадью поверхности около 7 м2. Характерную особенность многих пегматитов представляют графические срастания кварца и ортоклаза, известные как письменный гранит. Это явление может быть обусловлено либо совместной кристаллизацией, либо последующим замещением ортоклаза кварцем. Основываясь на явлениях замещения, некоторые авторы рассматривают пегматиты как продукты реакции между остаточными постмагматическими растворами и материнскими магматическими породами сходного состава.
Наиболее распространенные пегматитовые минералы - это полевые шпаты (плагиоклаз и ортоклаз), кварц и светлая слюда (мусковит). Согласно А.И. Гинзбургу (1955), широко распространенные гранитные пегматиты различаются в основном содержанием щелочей. Этот автор выделяет в пегматитовом процессе шесть последовательных геохимических стадий:
I. Кальций-натровая стадия, охватывающая кристаллизацию Са-Nа полевых шпатов (плагиоклазов, главным образом олигоклаза). Увеличение количества кальция обусловливает возникновение других кальциевых минералов (апатита, ортита), а также минералов, содержащих редкие земли, уран и торий (монацита, ксенотима, фергюсонита, эвксенита, гадолинита).
II. Калиевая стадия, характеризующаяся обильным выделением калиевых полевых шпатов (ортоклаза или чаще микроклина), которые впоследствии подвергаются гидратации и замещению кварцем и мусковитом согласно уравнению: 3KAlSi3O8 + Н2О = КАl2 [Si3AlO10] (ОН) 2 + 6SiO2 + К2О. В эту стадию отлагается также черный турмалин (шерл), колумбит, уранинит и другие минералы.
III. Литиевая стадия, в которой увеличение содержания лития приводят к образованию собственно литиевых минералов, таких, как сподумен, амблигонит. В конце этой стадии сподумен становится неустойчивым и замещается петалитом (Li, Na) А1Si4О.
IУ. Натриевая стадия, - служит признаком резкого изменения хода пегматитового процесса. Такое изменение обусловлено накоплением значительного количества натрия и возросшей ролью Мn2+, сменившего железо. Характерные минералы данной стадии представлены турмалином, Мn-апатитом, колумбит-танталитом и широко распространенным альбитом, образовавшимся путем замещения более ранних полевых шпатов.
V. Поздняя калиевая стадия связана с увеличением содержания калия и образованием калиевых и некоторых литиевых слюд.
VI. Поздняя литиевая стадия характеризуется высокой концентрацией лития, рубидия и цезия, а также фтора и образованием таких минералов, как розовый и зеленый турмалин (эльбаит), Li-слюда (лепидолит), амблигонит, топаз, данбурит, микролит, поллуцит и др. Железо в минералообразовании данной стадии почти не участвует, а марганец, находящийся благодаря своему высокому окислительно-восстановительному потенциалу в состоянии высшей валентности, обусловливает преимущественно розовую или фиолетовую окраску минералов.
Са-Nа (плагиоклазовая) стадия обычно встречается в пегматитах, возникающих на большой глубине, где в формировании пегматитобразующего расплава важную роль играла ассимиляция вмещающих пород. Остальные стадии преимущественно протекают в относительно более высоких частях разреза. Считается, что в процессе образования пегматитов редкие элементы переносились в виде комплексных соединений типа R2 [Sn (F, ОН) 6], R2 [Ве (F, ОН) 4], R [Nb (ОН) 6], где R - Na, К или Li. Перечисленные комплексы растворимы при рН = 7 и для их распада и осаждения того или другого минерала должна изменяться кислотность (рН) среды.
Основываясь на дифференциации пегматитов во времени и в пространстве, К.А. Власов (1952) выделяет следующие главные типы пегматитов:
1) - равномерно зернистый (или аплитовидный);
2) - блоковый;
3) - полно дифференцированный, и 4) - сложно замещенный тип (Рис.7). Такое деление применимо и к щелочным пегматитам, которые генетически связаны с нефелиноными сиенитами и характеризуются следующими минералами (по Кузьменко):
1). Равномерно зернистый тип: нефелин, микроклин, эгирин, эвдиалит.
2). Блоковый тип: К-полевой шпат, эгирин (гакманит), (натролит).
3). Полно дифференцированный тип: полевой шпат - эгирин - гакманит - натролит.
4). Сложно замещённый тип: натролит, альбит, анальцим, шабазит, гидраргиллит.
Рисунок 7 - Схема развития пегматитового процесса и взаимоотношения пегматитовых типов (по К.А. Власову) 1 - мелкозернистый гранит; 2 - крупнозернистый гранит; 3,4 - "письменный гранит"; 5 - зона микроклина; 6-зона кварца; 7 - зона альбита; 8 - минералы Li и Be; 9 - мусковит-кварц-альбитовая зона; 10 - вмещающие породы
ТРИ ГИПОТЕЗЫ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ПЕГМАТИТОВ
В настоящее время по поводу образования пегматитов продолжают сосуществовать несколько точек зрения.
По концепции, предложенной в 1920-х гг. академиком А.Е. Ферсманом, пегматиты образуются из остаточной магмы, обогащенной летучими компонентами, путём длительной кристаллизации с последовательным выделением различных минеральных ассоциаций в разные фазы процесса. В конце процесса образования пегматитов имеют существенное значение явления замещения ранее выделившихся минералов.
Российский геолог К.А. Власов наряду с кристаллизационной дифференциацией отводит большую роль эманациям в формировании пегматитов. Последние обусловливают накопление летучих соединений в верхних частях интрузивных массивов и образование разнообразных пегматитов, а также вторичную "перегонку летучих" в процессе внедрения пегматитовых расплавов-растворов во вмещающие породы.
Согласно гипотезе образования пегматитов метасоматическим путём, развитой в трудах А.Н. Заварицкого, Д.С. Коржинского, В.Д. Никитина (а также американских учёных У.Т. Шаллер, К. Ландес, Г. Хесс), пегматиты образуются из мелкозернистых материнских изверженных пород путём их перекристаллизации под влиянием поступающих постмагматических гидротермальных растворов.
минерал пегматит сульфат природный
Заключение
Физические свойства минералов имеют большое практическое значение и очень важны для диагностики минералов. Каждый минерал характеризуется какими-либо особыми признаками, по которым можно всегда отличить один от другого. К таким показателям относятся: внешний облик кристаллов (габитус), твердость, цвет, цвет черты, блеск, спайность, излом, плотность, взаимодействие с соляной кислотой, вкус.
Барит важное нерудное сырье. Главные области применения: утяжелитель глинистых растворов при бурении на нефть; наполнитель и утяжелитель в производстве резины и бумаги; сырье для производства высокосортных белил и других красок, а также солей бария, применяемых в медицине, кондитерской, кожевенной, оптической промышленности.
Целестин служит для получения солей Sr, употребляемых в пиротехнике (красные ракеты), сахарной, стекольной, керамической промышленности.
Широко используется ангидрит как горная порода наряду с гипсом (см. ниже). Тонкозернистые разности используются как поделочный камень. Однако такое применение минерала ограничено ввиду его способности поглощать воду и увеличиваться в объеме на 30%, переходя в гипс.
Гипс в чистом виде употребляется для ваяния статуй (алебастр), для различных поделок (особенно волокнистый уральский селенит), также в оптике (пластинки гипса в компенсаторах поляризационных микроскопов) и т.д. Широко применяется гипс как горная порода в строительном деле, цементной промышленности, при производстве бумаги, красок и эмалей, в металлургии и во многих других областях.
Мирабилит, или глауберова соль - сырье в производстве соды, едкого натра, некоторых сортов стекла и краски; применяется также в медицине и ветеринарии. Искусственно легко получается действием H2SO4 на поваренную соль.
Долгое время алунит служил сырьем для получения калиевых квасцов. В современных условиях может также служить источником получения алюминия, солей калия, серы и серной кислоты. Квасцы, преимущественно калиево-алюминиевые, применяются как дубящее средство в кожевенной промышленности, в качестве протравы при крашении тканей, при проклеивании бумаги, в фотографии. В медицине алюминиевые квасцы употребляются как вяжущее, подсушивающее и дезинфицирующее средство.
Пегматиты чрезвычайно важны как источник для получения редких элементов и ценных для технических целей минералов (полевых шпатов, слюды, кварца), а также как источник добычи драгоценных камней. Гранитные пегматиты дают месторождения редко метальных и редко земельных минералов (сподумен, берилл, колумбит-танталит, лепидолит, касситерит, поллуцит, ураново-ториевые и редкоземельные минералы и другие).
Список литературы
1. Минералы и горные породы СССР. Т.Б. Здорик, В.В. Матиас, И.Н. Тимофеев, Л.Г. Фельдман. Справочники-определители географа и путешественника. Москва, Мысль, 1970.
2. Лекционный материал.
3. http://mirmineralov.ru
4. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторным работам по дисциплине "Минералогия и петрография", часть 1 для студентов специальности 13 03 04 "Геология нефти и газа", СевКакГТУ, 2005.
5. Основы минералогии гипергенеза. Авторы: Яхонтова Л.К., Зверева В. П.173 стр.
6. И. Костов, Минералогия, М., "Мир", 1971
7. http://wiki. web.ru
8. http://ricamocs.ru
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Классификация, химический состав и кристаллическая структура минералов, изоморфизм и полиморфизм. Физические процессы, определяющие рост кристаллов. Эволюционные закономерности построения минералов, их значение для познания биологической эволюции.
реферат [2,2 M], добавлен 30.08.2009Характеристика природных химических соединений, представляющих собой обособления с кристаллической структурой. Исследование механических, оптических, физических и химических свойств минералов. Изучение шкалы твердости Мооса, групп силикатных минералов.
презентация [1,7 M], добавлен 27.12.2011Понятие и место в природе минералов, их строение и значение в организме человека, определение необходимых для здоровья доз. История исследования минералов от древних времен до современности. Классификация минералов, их физические и химические свойства.
реферат [36,2 K], добавлен 22.04.2010Понятие и особенности минеральных видов, их признаки. Полиморфные модификации веществ, свойства минеральных индивидов. Нахождение минералов в природе. Характеристика физических, оптических, механических свойств минералов. Наука минералогия, ее задачи.
реферат [161,3 K], добавлен 09.12.2011Физические свойства минералов и их использование в качестве диагностических признаков. Понятие о горных породах и основные принципы их классификации. Охрана природы при разработке месторождений полезных ископаемых. Составление геологических разрезов.
контрольная работа [843,1 K], добавлен 16.12.2015Оптические и электрические свойства минералов, направления использования минералов в науке и технике. Характеристика минералов класса "фосфаты". Обломочные осадочные породы, месторождения графита, характеристика генетических типов месторождений.
контрольная работа [32,4 K], добавлен 20.12.2010Морфология минералов, их свойства, зависимость состава и структуры. Развитие минералогии, связь с другими науками о Земле. Формы минералов в природе. Габитус природных и искусственных минералов, их удельная плотность и хрупкость. Шкала твёрдости Мооса.
презентация [2,0 M], добавлен 25.01.2015Изучение механических свойств пород и явлений, происходящих в породах в процессе разработки месторождений полезных ископаемых. Классификация минералов по химическому составу и генезису. Кристаллическая решетка минералов. Структура и текстура горных пород.
презентация [1,6 M], добавлен 24.10.2014Условия образования и характерные особенности пегматитов. Минеральный состав, внутренние строение и типы пегматитов. Пегматиты Малханского поля. Структурно–текстурные особенности пород и структурные закономерности. Пегматиты Чупино-Лоухского района.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 09.01.2013Метод классификации минералов по химическому принципу (типы соединений и характер связи) с обязательным учётом их структурных особенностей. Кристаллохимические и морфологические особенности основных групп минералов. Понятие изоморфизма и полиморфизма.
курсовая работа [379,3 K], добавлен 28.04.2011
