«Общая характеристика минералов и горных пород»

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

«Общая характеристика минералов и горных пород»

Цель работы: знакомство с наиболее распространенными минералами и горными породами, их классификацией по различным признакам, с элементами научной терминологии при описании минералов, использованием их в техносфере.

Опыт 1. Изучение свойств минералов и горных пород

Необходимые принадлежности: лабораторная коллекция минералов, нож, напильник, предметное стекло.

Порядок выполнения работы

1. Из лабораторной коллекции минералов и горных пород выберите 6-8 образцов минералов, принадлежащих к разным типам. Характеризуйте их физические свойства: цвет, блеск, однородность, структурные особенности, твердость, плотность, анизотропность, магнитные свойства, смачиваемость водой. Результаты занесите в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Физические свойства минералов и горных пород

Минерал, порода	Цвет, блеск	Структурные особенности	Плотность	Твердость	Смачиваемость	Прочность и анизотропность	Теплопроводность	Магнитные свойства

Структурные особенности минерала выявляются при внешнем осмотре. Отметьте однородность (неоднородность) образца, геометрические формы выступающих на поверхности кристаллов, аморфность, слоистость и другие особенности структуры.

Характеризуя плотность, пользуйтесь терминами: «легкий», «тяжелый», «средней тяжести» и сравнивайте с образцами мела или известняка (легкие породы), сульфидом свинца (тяжелые минералы), сульфидами железа (средней тяжести).

Твердость минералов оценивайте по условной десятибалльной шкале твердости (Мооса), в основе которой лежит следующий ряд природных минералов:

1.  Тальк (1) 2.  Гипс (1,3) 3.  Кальцит (9) 4.  Флюорит (25) 5.  Апатит (41)

6.  Ортоклаз (830) 7.  Кварц 8.  Топаз 9.  Корунд 10.  Алмаз

Приведенные в скобках цифры приблизительно характеризуют истинные соотношения твердости отдельных минералов (тальк принят за единицу). При пользовании десятибалльной шкалой твердость вещества определяют по его сопротивлению царапанию. Например, стекло царапает минералы 1-4 и, в свою очередь, царапается минералами 6-10. Следовательно, твердость его будет около 5. Вещества с твердостью ниже 2 царапаются ногтем, с твердостью ниже 5 – обычным ножом, с твердостью ниже 7 – напильником.

Ввиду анизотропии определение твердости по методу царапания может дать для одного и того же вещества различные результаты в зависимости от избранной грани кристалла и направления черты.

Определение прочности производите путем сдавливания образца или на излом и оцените как прочный, средней прочности и непрочный. Анизотропные свойства наиболее ярко проявляются при надавливании на кристалл в разных направлениях.

Минералы, как правило, обладают низкой теплопроводностью. Качественно оцените ее по скорости выравнивания температур тела (тыльной стороны ладони) и приложенного к нему камня.

Магнитные свойства определите при помощи магнита. Ими обладают, в основном, минералы железа, кобальта и никеля.

2. В табл. 6.2 приведите классификационные характеристики выбранных минералов по различным признакам: генезису (магматический, осадочный, метаморфический), минералогическому составу (минерал, горная порода), основному химическому составу (оксидные, силикатные, карбонатные и др. породы), структуре (слоистая, пористая и т. д.), по принадлежности к группам минералов (шпаты, глины, слюды, сланцы и т. д.). Укажите процессы, протекающие при образовании этих минералов (кристаллизация из магмы, выветривание, уплотнение скелетов отмерших животных и т. д.). Для описания минералов воспользуйтесь прил. ****

Таблица 6.2

Классификационные характеристики минералов и горных пород

Минерал	Генезис	Минералогический состав	Основной химический состав	Структура	Формирующие процессы
горная порода	минерал

3. В табл. 6.3 опишите способы добычи и применение рассмотренных минералов в техносфере. Используя прил.***, характеризуйте экологические последствия горных разработок.

Таблица 6.3

Использование минерального сырья в техносфере

и экологические последствия его добычи

Минерал	Классификация по назначению (рудное, нерудное)	Примеры использования в техносфере	Способ добычи (открытый, шахтный, гидро - и т. д.)	Экологические последствия	Меры уменьшения экологического воздействия
превентивные	компенсационные

Опыт 2. Моделирование структуры силикатов

Примечание: опыт 2 может быть выполнен как научно-исследовательская работа студента по моделированию структур несиликатных минералов по заданию преподавателя.

Необходимые принадлежности: нож, напильник, предметное стекло, пластилин, спички, иголки, нитки, скотч, прозрачные пластиковые листы любого формата.

Порядок выполнения работы

1. Для минерала Вашего варианта (табл. 6.4) определите структурную организацию и общую формулу силиката (прил. 4, [Андруз], геологич. энциклопедия***).

Таблица 6.4

Варианты заданий

Вариант	Минерал	Вариант	Минерал
1	Энстатит	9	Ортоклаз
2	Тремолит	10	Форстерит
3	Мусковит	11	Биотит
4	Кварц	12	Амфиболы
5	Оливин	13	Каолинит
6	Пироксен	14	Альбит
7	Анортит	15	Флагопит
8	Асбест	16	Гранат

2. Изобразите структуру на рисунке.

3. Соберите модель силикатной структуры. Для этого:

- сделайте выкройку тетраэдра с длиной стороны 2,5 см (рис. **);

- в качестве моделей атомов кислорода изготовьте из пластилина одного цвета шарики диаметром 8 мм;

- внутрь каждого тетраэдра поместите модель атома кремния (шарик диаметром 8 мм, изготовленный из пластилина другого цвета);

- соедините тетраэдры моделями кислорода в соответствии с рисунком модели силиката.

4. Зарисуйте (сфотографируйте) эту модель. Рисунок (фотографию) поместите в отчет по лабораторной работе.

5. Спрогнозируйте физико-механические свойства минерала, обусловленные сконструированной структурой.