Дерибон

Пятница, 29 Марта 13:45

Погода в Одессе

Породообразующие минералы

Общие сведения о минералах Химические элементы, соединяясь по определенным законам, в определенных количествах образуют минералы (minera по-латински — кусок руды). Минералы представляют собой природные химические соединения, однородные по своему составу и строению и обладающие определенными свойствами.

Некоторые химические элементы встречаются в земной коре в свободном состоянии — такие минералы называют самородными элементами.

Минералы являются продуктами определенных физико-химических процессов, происходящих в земной коре, а их состав и строение во многом определяются концентрацией тех или иных химических компонентов, температурой и давлением, существовавшими в период их образования.

При изменении условий одни минералы преобразуются в другие, устойчивые во вновь создавшейся обстановке, при этом изменяется не только их состав, но строение, внешний вид и свойства. Условия, в которых образуются минералы, весьма разнообразны, но основные пути их возникновения следующие: магматические процессы, метаморфические процессы (перекристаллизация пород в глубине литосферы), экзогенные изменения и осадконакопление на поверхности литосферы.

Химические элементы

Рис. 3.1. Кристаллические решётки и формы кристаллов минералов: алмаза (а) и графита (б)

Породообразующие минералы Химические элементы

Твердые минералы разделяются на кристаллические и аморфные. Кристаллические минералы характеризуются упорядоченным внутренним строением (структурой) — слагающие их элементарные частицы (атомы, ионы, радикалы) располагаются в пространстве закономерно, образуя кристаллическую решетку.

Вследствие этого кристаллическое вещество проявляет способность к самоогранке кристаллов — образованию ограничивающих их плоскостей. В зависимости от условий образования одни и те же вещества могут иметь разные формы кристаллической решетки, при этом, несмотря на одинаковый химический состав, возникают разные минералы (полиморфизм).

Например, при расположении атомов углерода рядами прочностные связи между ними малы, — возникает мягкий минерал — графит, при группировке их в виде каркаса связи весьма крепкие и образуется другой минерал — алмаз — самое твердое из известных в природе веществ (рис.3.1).

Минералы очень редко встречаются в виде отдельных кристаллов, а в основном образуют различные скопления компактно сросшихся кристаллов – агрегаты.

Аморфные минералы характеризуются беспорядочным расположением составляющих их частиц и в этом отношении подобны жидкостям или расплавам. Это влечет за собой изотропность — физические и механические свойства их во всех направлениях одинаковы. Кристаллические минералы — анизотропны.

Минералов известно более трех тысяч, но лишь немногие имеют широкое распространение в природе, слагая горные породы. Это так называемые породообразующие минералы.

Свойства минералов Химические элементы

При изучении минералов пользуются кристаллографическим, рентгенометрическим, кристаллооптическим, термическим, химическим и другими точными методами исследований, однако для распознавания основных породообразующих минералов достаточно визуального метода, основанного на определении легко устанавливаемых их свойств, к которые относятся цвет, прозрачность, блеск, плотность, спайность, излом, твердость, растворимость, реакция с НСl.

Цвет минералов объясняется селективностью спектрального состава исходящих от них излучений в зависимости от их способности поглощать ту или иную часть спектра падающего на них света и обусловливается сочетанием химического состава, кристаллической структуры и присутствием примесей.

Цвет одного и того же минерала может быть различным. Определенный цвет присущ лишь немногим минералам, и в этом случае является надежным диагностическим признаком. Определению минерала помогает отнесение его к светлым или к темным.

Прозрачность — свойство веществ пропускать сквозь себя свет. Минерала подразделяются на прозрачные, полупрозрачные, просвечивающие, непрозрачные.

Блеск — способность минералов отражать падающий на них свет. Различают следующие виды блеска: металлический, полуметаллический, алмазный, стеклянный, жирный, восковой, перламутровый, шелковистый и др. Следует заметить, что от цвета минерала блеск не зависит. Тонкопористые, землистые минералы обладают матовой поверхностью — падающий свет рассеивается ею в самых различных направлениях.

Плотность — зависит от химического состава и структуры минерала, причем особенно важную роль играет атомная масса входящих в него элементов, а также их валентность и размер ионных радиусов. По плотности минералы разделяются на легкие — до 2,5, средние — 2,5-4,0 и тяжёлые — более 4,0 г/см3. Большинство породообразующих минералов имеют плотность 2,5-3,0 г/см3.

Химические элементы

Спайность — способность минерала раскалываться по определенным кристаллографическим направлениям с образованием гладких, блестящих, параллельных плоскостей, называемых плоскостями спайности. Спайность может быть в одном или в нескольких направлениях, по проявлению: весьма совершенная, совершенная, средняя, несовершенная.

Излом — форма поверхности, образующаяся при раскалывании минерала. Минералы, обладающие спайностью, дают ровный или ступенчатый излом, минералы с несовершенной спайностью или лишенные ее чаще всего имеют следующие виды изломов: раковистый, занозистый, зернистый, землистый.

Твердость – способность минерала оказывать сопротивление царапанию, зависит от типа структуры и прочности связей атомов (ионов), составляющих кристаллическую решетку минерала. Для диагностики минералов используется шкала твердости (табл. 3.1) .

Pacтворимость (сильная) минералов в воде обнаруживается на вкус при касании кончиком языка образца. Легкорастворимые соли обладают соленым или горько-соленым вкусом.

Реакция с HCl (10%) — используется для выявления карбонатов — происходит «вскипание» — выделение пузырьков углекислого газа в результате протекания реакции СаСО3 + 2НСl = CaCl2+ H2O+ СО2.

Описание главнейших породообразующих минералов Химические элементы

Минералы классифицируются по составу, происхождению, строению и другим признакам. По химическому составу они подразделяются на классы, краткая характеристика которых приводится ниже.

Силикаты — самый многочисленный класс минералов (около 800), земная кора до глубины 16 км состоит из них на 85 %. Для силикатов характерны сложный химический состав (основные элементы O, Si ,Al, второстепенные Fе, Са, Na, К, Mg, H) и изоморфные замещения одних элементов другими.

Минеральное разнообразие зависит также от способа сочленения кремнекислородных тетраэдров, которые могут располагаться в виде цепочек, лент, слоев, каркаса и др.

Силикаты подразделяются на первичные — магматического происхождения: полевые шпаты (ортоклаз, плагиоклаз), авгит, роговая обманка, оливин, слюды (мусковит, биотит) — характеризуются высокой твердостью, стеклянным блеском, средней плотностью, как правило, хорошо выраженной спайностью.

Вторичные силикаты метаморфического происхождения: серпентин, хлорит, тальк — имеют среднюю или]низкую твердость, восковой или жирный блеск, несколько пониженную плотность, спайность глазом часто неразличима. Особняком стоит каолинит — минерал образующийся при выветривании — очень слабый, пачкающий руки, с матовой поверхностью.

Оксиды — соединения химических элементов с кислородом, подразделяются на оксиды кремния и оксиды металлов. Общее весовое количество оксидов в земной коре составляет 17 % (из них на долю кремнезема приходится 12,6 %, на долю оксидов железа — 3,9 %).
Оксиды кремния подразделяются по структуре: кристаллическая — у кварца, полукристаллическая — у халцедона, аморфная — у опала (водный оксид). Кварц химически стоек и механически прочен. В результате разрушения кварцсодержащих пород образуются пески. Халцедон и опал в осадочных породах играют роль цемента, минерализуют растительные и животные остатки.

Химические элементы

Карбонаты, сульфаты, галоиды — соответственно соли угольной кислоты H2CO3 (минералы кальцит и доломит), соли серной кислоты H2SO4 (гипс, ангидрит), соли соляной кислоты НСl (галит). Минералы этих классов образуются путём осаждения в водоемах, характеризуются светлыми окрасками, незначительной твердостью и плотностью, растворимы в воде (см. раздел 10.6).

Сульфиды — сернистые соединения металлов и некоторых неметаллов. Они не являются породообразующими минералами, но многие из них представляют собой важную руду цветных и благородных металлов.

Происхождение их в основном гидротермальное, общие свойства — металлический блеск, сравнительно низкая твердость, большая плотность. Самым распространенным сульфидом является пирит.

Фосфаты — соли ортофосфорной кислоты Н3РО4. Самым распространенным минералом является апатит — единственный минерал, содержащий фосфор в промышленных количествах.

Самородные элементы – минералы, состоящие из одного химического элемента.

В самородном виде встречаются золото, серебро, медь, алмаз, графит, сера.

Описание рассматриваемых породообразующих минералов приведено в табл. 3.2 . Она же служит определителем минералов — используется студентами на. лабораторных занятиях. Таблица составлена по возрастанию твердости минералов, как наиболее постоянной их характеристики; с нее же рекомендуется и начинать определение искомого минерала.

Установив твердость — получаем довольно узкую полосу в определителе, среди минералов которой находится и определяемый. Если в графе цвет указана только одна окраска минерала, то она является характерной, если несколько — надо уловить, к светло- или к темноокрашенным относится минерал.

Далее устанавливаются другие свойства определяемого минерала. При этом надо стремиться выделить характерные и искать подтверждение их в графе «диагностические признаки».

Главная

Комментарии к записи «Породообразующие минералы»

Комментариев пока нет, но вы можете стать первым

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *