Формы нахождения минералов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Республики Татарстан

Альметьевский государственный нефтяной институт.

Кафедра геологии

Реферат

по геологии

на тему

Формы нахождения минералов

Альметьевск 2011

Содержание

Введение

Минеральные виды

Нахождение минералов в природе

Физические свойства минералов

Оптические свойства минералов

Механические свойства минералов

Заключение

Список используемой литературы

ВВЕДЕНИЕ

Большинство наук о Земле начали формироваться в XVII-XIX веках. Лишь история картографии и минералогии прослеживается с античных времен. Картография как метод графического изображения рельефа земной поверхности возникла в Древней Греции. Еще раньше появилась минералогия. Истоки ее уходят вглубь истории человеческого общества. Еще задолго до начала письменного периода в истории человечества первобытные люди использовали окружающие их минералы, как орудия производства, оружие или природные краски для пещерных рисунков. Первые сведения о минералах можно найти в древнейшем индийском письменном источнике "Вед", относящемуся примерно к XI-X вв. до н. э. Наиболее ранний трактат о минералогии, дошедший до наших дней, датируется около 500 г до н. э. Это китайский манускрипт Сан Хей-дина "Древние сказания о горах и людях", в котором упомянуты семнадцать минералов. К первой научной работе по минералогии, вероятно, можно отнести трактат "О камнях" греческого философа Тиртама - ученика Аристотеля, известного под именем Теофраста (372-287 г до н. э.). На протяжении веков и тысячелетий первоначальное понятие о минерале, как о куске руды или камне из которого можно получать металл (от позднелатинского "minera" - кусок руды), постепенно трансформировалось и претерпело существенные изменения. Сейчас большинство исследователей под минералами подразумевают составные части горных пород и руд, отличающиеся друг от друга химическим составом и кристаллической структурой и возникшие в земной коре в результате протекания природных геологических процессов. Тем не менее, такое определение понятия минерала все равно не охватывает всех тех объектов исследования, с которыми имеют дело минералоги в своей практике, и, наоборот, некоторые природные образования, отвечающие данному определению, явно не являются предметом изучения минералогов.

В ХХ веке в минералогии появились новые направления. Одним из них явилась онтогения минералов, изучающая формы индивидов и агрегатов минералов, их строение и взаимоотношения и позволяющая по полученным результатам восстановить историю их возникновения, развития и разрушения.

В связи с появлением новых задач и методик возникла актуальная потребность формирования адекватной понятимйной базы, уточнения ряда старых терминов и введения новых. И, разумеется, их взаимной увязки и систематизации. Как, впрочем, и самих природных объектов, этими терминами определяемых. Начнём с самого общего…

Минеральные виды

Минеральные виды реализованы в природе в виде физических тел, - минеральных индивидов и минеральных агрегатов.

Минеральный вид- это совокупность минералов (минеральных индивидов), обладающих химическим составом, варьирующим в некоторых пределах, обеспечивающих сохранение фиксированного структурного типа, или в пределах, устанавливаемых согласно определенным правилам. Таким образом, к одному минеральному виду относятся минеральные индивиды с близкой конституцией. Понятие Минеральный вид имеет в известной мере абстрактный характер, представляя собой результат обобщения данных по химическим составам реальных минеральных индивидов. В минералогии в настоящее время термин «минеральный вид» используется только при обсуждении вопросов классификации минеральных индивидов, обычно его заменяют односложным термином «минерал» и применяют для обозначения вида или одного минерального индивида. Так, о кристалле горного хрусталя можно говорить в единственном числе как о минерале; что касается термина «минеральный индивид», то его часто заменяют словами «зерно», «кристалл» или просто «индивид».

Минеральный вид (mineral species), по аналогии с понятием вида в биологической систематике, является основной, наиболее дробной систематической единицей (таксоном), обязательной к применению в минералогической систематике, и входит во все минералогические классификации.

В пределах минерального вида могут выделяться разновидности минералов (varieties), обладающие характерными морфологическими, цветовыми или иными свойствами, определяемыми, в частности, наличием определенных примесей. Употребление названий разновидностей минералов в научной литературе в последние годы не приветствуется, во избежание избыточного обилия терминов, но совершенно очевидно, что от применения таких названий разновидностей кварца, как халцедон, аметист, или агат, мало кто из геологов откажется.

Различные минеральные виды, имеющие родственный химический состав и обладающие однотипной кристаллической структурой, обычно объединяются в группы; широкие различия в химическом составе таких минеральных видов определяются изоморфными замещениями.

Минеральные индивиды, обладающие одинаковым химическим составом, но различными кристаллическими структурами, являются различными полиморфными модификациями (полиморфами) кристаллических веществ и относятся к разным минеральным видам. В большинстве случаев полиморфные модификации веществ с данным составом обладают различными сингониями, например: кварц (тригональная сингония) и кристобалит (тетрагональная сингония); кальцит (тригональная сингония), арагонит (ромбическая сингония) и фатерит (гексагональная сингония); пирит (кубическая сингония) и марказит (ромбическая сингония). Однако, встречаются и полиморфы, обладающие одинаковой сингонией (тетрагональные рутил и анатаз), но они принадлежат при этом к различным структурным типам. Различные политипы, в отличие от полиморфов, в подавляющем большинстве случаев относятся к одному минеральному виду и рассматриваются в качестве разновидностей.

Минеральные индивиды -- составные части минеральных агрегатов. Это отдельные кристаллы, зерна и сферические или близкие к сферическим выделения минералов, отделенные друг от друга физическими поверхностями раздела и представляющие собой форму нахождения минеральных видов в природе.

Минеральный индивид -- исходное понятие минерологии, означающее зерна и идиоморфные кристаллы, в виде которых в природе представлены минеральные виды; индивиды могут быть зернами -- «монокристаллами» или сферокристаллами, из которых строятся простые минеральные агрегаты (Ю.М. Дымков, 1966)

Минеральные индивиды в литосфере встречаются совместно, образуя закономерные минеральные ассоциации (сообщества), принадлежащие либо одному минеральному виду -- мономинеральная ассоциация (мрамор), либо разным минеральным видам-- полиминеральная ассоциация (гранит). В одних ассоциациях индивиды, относящиеся к определенному минеральному виду, сходны между собой в каждой конкретной минеральной ассоциации; часто это легко заметить по какому-либо признаку-- цвету, форме выделения, величине и т. д. В других ассоциациях зерна, принадлежащие к одному виду, могут резко отличаться в зависимости от условий нахождения. Например, зерна кварца из гранитов решительно отличаются от индивидов этого же минерала, но слагающего кварцевые жилы (особенно золотоносные). Каждый минеральный вид отражает условия своего нахождения в литосфере. Характерные признаки, по которым можно однозначно определить какие-либо условия среды его существования в земной коре, получили название типоморфных. Кварц из золотоносных жил молочно-белый, сливной, часто с примесями сульфидов, нередко ноздреватый, тогда как зерна его из гранита -- стекловидные, сероватого или даже черного (дымчатого) цвета. По ряду резких устойчивых индивидуальных признаков, обусловленных строением агрегата, окраской, формой индивидов, в пределах минерального вида выделяют разновидности минералов.

Минеральный индивид обладает множеством свойств. Свойства, которые позволяют надежно различать минеральные виды между собой, называются диагностическими признаками, а выявление этих признаков на минерале и процесс его идентификации (отождествления) --определением минерала. Наиболее совершенный метод идентификации минералов может быть основан на установлении их конституции, но в настоящее время практически это сделать нельзя, так как нет доступных приборов. Кроме того, наиболее распространенные минералы относительно легко определяются по обычным диагностическим признакам, по их словесному «портрету» -- наружному виду.

Определение минералов визуально с применением простейших приемов имеет важное значение при их поисках. В этом случае исследователь обязан среди большого количества зерен различной формы и величины увидеть наиболее важные индивиды, представляющие научный и практический интерес. «Раньше, чем определять минерал, нужно его увидеть. В качествах работника по горному делу неумение видеть минерал является пороком гораздо худшим, чем неумение его определить»,-- писал Н. М. Успенский. В поиске «чувственный образ» минерала является руководящим. Поиски минералов -- самая важная задача исследования, которая решается при изучении вещественного состава руд или горных пород. Для того чтобы выявить на данном объекте все минеральные виды, нужно знать их характерные признаки, основные законы совместного нахождения минералов и условия, в которых они встречаются в природе. В итоге чрезвычайно важно по первому взгляду установить руду, ее качество, узнать горную породу.

Способность «видеть минерал» приобретается путем систематического изучения коллекций минералов, не только путем их рассматривания, но и посредством различных экспериментов на образцах. Только опыты на минералах и их сбор на месторождениях в конечном счете дают полноценное знание науки о минералах.

В природе относительно редко встречаются отдельные хорошо ограненные кристаллы, чаще минералы образуют различные скопления - агрегаты. В минералогии их принято подразделять по морфологии: зернистые, плотные, землистые агрегаты; друзы, щетки, секреции, конкреции, оолиты, сферолиты, натечные агрегаты, дендриты, налеты и примазки.

Минеральные агрегаты -- это срастания минеральных индивидов одного и того же или разных минералов. Они могут быть одно- и многоэтапными.

Минеральный агрегат -- исходное понятие минералогии. На уровне организации вещества, следующем за понятием «индивид», агрегат -- это скопление индивидов, не обладающее при идеальном развитии чёткими признаками симметричных фигур (это принципиальное отличие от индивидов -- по Ю.М. Дымкову, 1966).

Нахождение минералов в природе

минерал вид минералогия

Минералы -- это природные химические соединения преимущественно кристаллической структуры, образовавшиеся на Земле как результат геологических и геохимических процессов. На сегодняшний день науке известно около 3800 минеральных видов и разновидностей, 98% которых имеют кристаллическое строение. Изучением минералов занимается наука минералогия.

Минералы в природе встречаются как в виде отдельных кристаллов, так и в виде сростков и агрегатов. При диагностике минералов их внешний облик является одним из характерных признаков. Важная характеристика отдельных кристаллов -- габитус -- облик кристалла, формируемый гранями преобладающей простой формы. Кристаллы одного и того же вещества могут отличаться по габитусу в зависимости от условий кристаллизации. Сростки кристаллов могут быть представлены как закономерными, так и незакономерными агрегатами. К первым относятся двойники, а также параллельные и эпитаксические сростки; ко вторым: а) друзы, или щетки-- группы кристаллов, имеющих общее основание; б) сферолиты -- кристаллические стяжения с радиально-волокнистым строением; в) натечные формы (гроздевидные или почковидные); г) зернистые агрегаты, сложенные кристаллами неправильной формы или зернами; д) землистые агрегаты -- рыхлые, иногда порошковидные скопления.

Диагностику минералов осуществляют по ряду свойств, наиболее важными из которых являются: цвет, цвет черты, блеск, прозрачность, спайность, излом, твердость, плотность, хрупкость, вязкость, ковкость, магнитность, вкус, запах.

Формы нахождения минералов в природе разнообразны и зависят главным образом от условий образования. Это либо отдельные кристаллы или их закономерные сростки (двойники), либо четко обособленные минеральные скопления, либо, чаще, скопления минеральных зерен.

Отдельные изолированные кристаллы и кристаллические двойники, т.е. закономерные сростки кристаллов, возникают в благоприятных для роста условиях. Форма кристаллов разнообразна и отражает как состав и внутреннюю структуру минерала, так и условия образования.

Среди обособленных минеральных скоплений наиболее часто встречаются друзы, представляющие скопления кристаллов, прикрепленных одним концом к общему основанию. Часто друзы образуются на стенках пустот в горных породах. Мелкие кристаллы, плотно сидящие на каком-либо основании, образуют щетку.

Секреции - результат постепенного заполнения пустот в горных породах минеральным веществом, отлагающимся на их стенках. Накопление вещества в этом случае идет от периферии к центру, в связи с чем секреции имеют обычно концентрическое строение, отражающее стадийность образования. Мелкие секреции называются миндалинами, крупные (более 10 мм) - жеодами.

Конкреции - более или менее округлые образования, возникшие путем осаждения минерального вещества вокруг какого-нибудь центра кристаллизации. В этом случае отложение минерального вещества происходит от центра к периферии, с чем связано концентрическое или радиально-лучистое строение конкреций. Мелкие округлые образования обычно концентрического строения (размером от просяного зернышка до горошины) называются оолитами. Они бывают сцементированы плотной массой или находятся в рыхлом состоянии. Оолиты образуются при осаждении минералов из растворов, когда песчинки, скелетные остатки мельчайших животных и т.л. постепенно обволакиваются выделяющимся минералом. Оолитовые известняки и доломиты образуются в прибрежной зоне морей. Чаще встречаются известняковые и доломитовые оолиты, реже - гипсовые, ангидритовые, лимонитовые, халцедоновые.

Натечные образования, осложняющие поверхности пустот, возникают при кристаллизации минерального вещества из просачивающихся подземных вод. Натеки, свисающие со сводов пустот, называются сталактитами, растущие вверх со дна пещер - сталагмитами. На поверхности трещин могут развиваться плоские минеральные пленки, имеющие разное строение.

Наиболее широко развиты минеральные агрегаты кристаллического, аморфного или скрытокристаллического строения, слагающие толщи пород. Они образуются при более или менее одновременном выпадении из растворов или расплавов множества минеральных частиц. В кристаллических агрегатах минералы находятся в кристаллическом состоянии, но зерна их имеют неправильную форму. Величина зерен зависит от условий кристаллизации и изменяется от крупных до землистых.

По форме зерен минеральные агрегаты делятся на: а) зернистые (кварц, кальцит, галенит), имеющие изометричную форму зерен; б) волокнистые (асбест), столбчатые (селенит), шестоватые (роговая обманка), имеющие вытянутую форму; в) чешуйчатые (графит, тальк), пластинчатые (гипс, слюда), имеющие плоскую форму.

По величине зерен различаются минеральные агрегаты: а) крупнозернистые - размеры зерен более 5 мм, б) среднезернистые - размеры зерен 2 - 5 мм, в) мелкозернистые - размеры зерен 0,5 - 2 мм и г) скрытокристаллические, образующие плотные либо землисто-рыхлые массы.

Встречаются минеральные образования, состав которых не соответствует форме, которую они слагают, - это так называемые псевдоморфозы (греч. «псевдо» - ложный). Они возникают при химических изменениях ранее существующих минералов или заполнении пустот, образовавшихся при выщелачивании каких-либо минеральных или органических включений. К первым относятся, например, часто встречающиеся псевдоморфозы лимонита по пириту, когда кубические кристаллы пирита превращаются в скрытокристаллический лимонит, ко вторым - псевдоморфозы халцедона по дереву и др.

Физические свойства минералов

Постоянство химического состава и внутренней структуры минералов обусловливает постоянство их свойств. На этом основаны различные методы минералогических исследований и определений минералов. Большинство из них требует специального оборудования. Однако каждый исследователь, имеющий дело с минералами и горными породами, должен владеть методом их полевого определения, основанного на изучении внешних, видимых невооруженным глазом (макроскопических) свойств.

Морфология кристаллов может явиться важным диагностическим признаком, хотя следует отметить, что в природе один и тот же минерал в разных условиях образует кристаллы различной формы, а разные минералы могут давать одинаковые кристаллы. Все многообразие форм кристаллов группируется условно по степени сложности в семь крупных групп или систем, называемых сингониями (см. выше).

Оптические свойства минералов

Цвет - важный признак минералов, который, однако, можно использовать лишь в совокупности с другими свойствами. Окраска минерала определяется его химическим составом (основным и примесями), структурой, механическими примесями и неоднородностями. В связи с этим один и тот же минерал может иметь различную окраску, а разные минералы бывают окрашены в одинаковый цвет. Цвет минерала может осложняться интерференцией света в его поверхностных частях, что вызывает, например, появление серых, синих и зеленых переливов у Лабрадора (явление иризации). Описывая минерал, следует стремиться к возможно более точному определению цвета. Если в одном куске минерала цвет изменяется, необходимо указать характер смены окраски.

Для некоторых минералов цвет является постоянным признаком; так, например, у пирита цвет латунно-желтый, у малахита - зеленый, у азурита - синий, у золота - золотисто-желтый и т. д. Названия ряда минералов уже несут в себе характеристику их цвета: родонит - розовый , хлорит - зеленый; киноварь - сульфид ртути ярко-красного, алого цвета - в переводе с арабского означает «кровь дракона» и т.д.

Для большинства минералов этот признак непостоянен. Полевые шпаты бывают белого, желтого, красного, зеленого, темно-серого цветов. Кальцит встречается бесцветный, белый, желтый, зеленый, голубой, фиолетовый, бурый, черный.

Окраска минералов определяется в первую очередь их химическим составом. Каждый химический элемент, входящий в состав минералов, и каждое химическое соединение придают им определенную, очень характерную окраску. Минералы, содержащие углекислые соединения меди, имеют зеленый или синий цвет (малахит, азурит). Минерал берилл в чистом виде бесцветен и прозрачен, а при наличии примеси оксида хрома приобретает зеленый цвет (изумруд); минералы, содержащие оксид железа, характеризуются красными, бурыми, желтыми цветами (бурый железняк).

Побежалость. Некоторые минералы, особенно содержащие медь, на своей поверхности имеют пестроокрашенную тонкую пленку: розоватую, красноватую, желтоватую, голубоватую и др., обусловленную процессами химического выветривания. Цвет этой пленки отличается от цвета самого минерала. Это явление получило название побежалости (пример - халькопирит).

Для непрозрачных и сильно окрашенных слабо прозрачных минералов важным диагностическим признаком является цвет минерала в порошке или цвет черты. Он может быть и таким же, как в куске (напр. магнетит), но может от него отличаться (напр. пирит, гематит). У прозрачных и большинства просвечивающих минералов порошок белый или слабо окрашенный. Для определения цвета порошка минералом проводят по шероховатой поверхности фарфоровой пластинки, называемой бисквитом, на которой остается черта, соответствующая цвету порошка; если твердость минерала больше твердости бисквита, на последнем остается царапина.

Прозрачность, характеризующая способность минерала пропускать свет, зависит от его кристаллической структуры, а также от характера и однородности минерального скопления. По этому признаку выделяют минералы: прозрачные, пропускающие свет подобно обычному стеклу; полупрозрачные или просвечивающие, пропускающие свет подобно матовому стеклу; просвечивающие лишь в тонкой пластинке и непрозрачные, не пропускающие световых лучей. Агрегаты многих минералов на глаз кажутся непрозрачными.

Блеск зависит от показателя преломления минерала и от характера отражающей поверхности. Выделяют минералы с металлическим блеском, к которым относятся непрозрачные минералы, имеющие темноокрашенную черту. Блеск, напоминающий блеск потускневшего металла, называют металловидным (полуметаллическим). Значительно более обширную группу составляют минералы с неметаллическим блеском, к разновидностям которого относятся: алмазный, стеклянный, жирный, перламутровый, шелковистый, восковой и в случае отсутствия блеска, матовый.

Механические свойства минералов

Излом определяется поверхностью, по которой раскалывается минерал. Она может напоминать ребристую поверхность раковины - раковистый излом, может иметь неопределенно- неровный характер - неровный излом. В мелкозернистых агрегатах определить излом отдельных минеральных зерен не удается; в этом случае описывают излом агрегата - зернистый, занозистый, или игольчатый, землистый.

Спайность - способность кристаллических минералов раскалываться по ровным поверхностям - плоскостям спайности, соответствующим направлениям наименьшего сцепления частиц в кристаллической структуре минерала. В зависимости от того, насколько легко образуются сколы по плоскостям и насколько они выдержаны, выделяют различные степени спайности: весьма совершенная - минерал легко расщепляется на тонкие пластинки; совершенная - минерал при ударе раскалывается по плоскостям спайности; средняя - при ударе минерал раскалывается как по плоскостям, так и по неровному излому; несовершенная спайность - на фоне неровного излома лишь изредка образуются сколы по плоскостям; весьма несовершенная - всегда образуется неровный или раковистый излом. Спайность может быть выражена в одном, двух, трех, реже четырех и шести направлениях. Если спайность выражена в нескольких направлениях, необходимо определить взаимное расположение плоскостей спайности, оценивая приблизительно угол, образуемый ими.

Твердость - способность противостоять внешнему механическому воздействию - важное свойство минералов. Обычно в минералогии относительная твердость определяется путем царапанья эталонным минералом поверхности исследуемого минерала: более твердый минерал оставляет на менее твердом царапину. Принятая в геологии шкала твердости Мооса включает десять эталонных минералов, расположенных в порядке увеличения твердости: тальк - твердость 1, гипс - 2, кальцит - 3, флюорит - 4, апатит - 5, ортоклаз - 6, кварц - 7, топаз - 8, корунд - 9, алмаз - 10. Для определения твердости минералов можно пользоваться некоторыми распространенными предметами, твердость которых близка к твердости минералов-эталонов. Так, твердостью 1 обладает графит мягкого карандаша; около 2-2,5 - ноготь; 4 - железный гвоздь; 5,5-6 - стальной нож, игла. Более твердые минералы встречаются редко.

Для каждого минерала характерна более или менее постоянная плотность. По этому признаку минералы делятся на легкие и тяжелые. При макроскопическом изучении минералов важно уметь простым взвешиванием на ладони отнести минерал к группе легких - с плотностью до 2,5 г/см³, средних - до 4, тяжелых - 4-6, очень тяжелых минералов - с плотностью свыше 6 г/см³. Для минералов, в состав которых входят тяжелые металлы, высокая плотность является существенным диагностическим признаком.

При определении минералов надо фиксировать все перечисленные выше свойства, так как только их комплекс может дать правильный результат.

Кроме вышеперечисленных свойств, некоторые минералы обладают магнитностью, радиоактивностью, ковкостью и упругостью. Поваренная соль (NaCl) обладает соленым вкусом; исландский шпат(CaCO₃) имеет двойное лучепреломление.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Минералогия -- основание, фундамент всех геологических наук, целью которых, как считал В.И. Вернадский, является всестороннее изучение земной коры -- верхней оболочки земного шара, доступной непосредственному наблюдению и исследованию. Эта часть Земли, не имеющая четких границ, представляет собой геологическое пространство, которое зародилось и существует на нашей планете геологическое время. Земная кора, по В.И. Вернадскому, состоит из трех оболочек: твердой -- литосферы, жидкой -- гидросферы и газообразной -- атмосферы. Более 90 % вещества земной коры сосредоточено в литосфере в виде минералов; этим и определяется важное значение минералогии в научной и производственной деятельности. В конечном счете, геологические науки должны установить историю различных процессов, которые привели земную кору к современному состоянию. Минералогия среди этих наук занимается всесторонним изучением минеральных индивидов.

Что же такое современная минералогия? Это наука о минералах, которая изучает во взаимной связи их состав, кристаллическое строение, их свойства, условия образования, практическое и теоретическое значение. В соответствии с этим главными задачами минералогии являются:

1. Всестороннее изучение и определение физических и химических свойств минералов во взаимной связи с их химическим составом и кристаллической структурой.

2. Изучение закономерностей сочетания минералов и последовательности образования минералов в горных породах и рудах с целью выяснения условий генезиса минералов и воссоздания последовательности разнообразных процессов минералообразования в истории развития изучаемого объекта (рудные жилы, массивы горных пород, месторождения, земная кора, планеты и их спутники и т.д.).

Список используемой литературы

1. Годовиков А.А. Краткий очерк по истории минералогии. М., РАН, 1998.

2. Дымков Ю.М. Минеральные индивиды и минеральные агрегаты // В кн.: "Генезис минеральных индивидов и агрегатов", М., "Наука", 1966.

3. Короновский Н.В., Якушова А.Ф. Основы геологии. М., ВЫСШАЯ ШКОЛА 1991.

4. Ульянов А.А. ulyanov@geol.msu.ru http://geo.web.ru/db/msg.html?mid=1159819

Размещено на Allbest