Геоэкология (стр. 1 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5

ФГБОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет»

ГЕОЭКОЛОГИЯ

Учебно-методическое пособие

Ставрополь

2011

УДК: 631.4:574(076)

ББК: 40.3:26.22я7

Г54

Составители:

, , .

Рецензент

Доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Г 54

Геоэкология: учебно-методическое пособие.- Ставрополь: Ставропольское издательство «Параграф», 201с.

Учебно-методическое пособие включает наиболее важные темы: Изучение микробных препаратов и регуляторов роста растений, засоленность почв и ее виды. Загрязнение почв тяжелыми металлами пестицидами и радионуклидами.

Предназначено для студентов вузов специальностей 020800.68- экология и природопользование, 020802.65- природопользование.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. 4

1. ИЗУЧЕНИЕ МИНЕРАЛОВ И ГОРНЫХ ПОРОД. 5

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОЛЕВОГО СОСТАВА ВОДЫ. 19

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕЙ ЖЕСТКОСТИ ВОДЫ.. 22

4. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ И САНИТАРНО-БАКТЕРИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ВОДЫ. 24

5. МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ МИКРООРГАНИЗМОВ.. 25

6. МАЛЫЙ БИОЛОГИЧЕСКИЙ КРУГОВОРОТ…………………………42

7. БИОГУМУС И ВЕРМИКУЛЬТУРА. 45

8. ХИМИЗАЦИЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА.. 47

9. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ОБМЕННОГО НАТРИЯ В СОЛОНЦОВЫХ ПОЧВАХ ПО МЕТОДУ И. Н. АНТИПОВА - КАРАТАЕВА И МАМАЕВОЙ C ПРИМЕНЕНИЕМ КОМПЛЕКСОМЕТРИЧЕСКОГО МЕТОДА АНАЛИЗА 53

10. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОДЫ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ. 54

11. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВ ПЕСТИЦИДАМИ.. 59

12. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВ РАДИОНУКЛИДАМИ. 60

13. МИКРОБНЫЕ ПРЕПАРАТЫ. 64

14. РЕГУЛЯТОРЫ РОСТА. 67

15. ВИДЫ ОРОШЕНИЯ.. 69

Список используемой литературы.. 74



ВВЕДЕНИЕ

Три корня греческого происхождения связываются воедино в слове "геоэкология": ГЕО/ЭКО/ЛОГ/ия. Корень слова можно рас­сматривать как понятие. В середине на­ходится корень, происходящий от греческого "ойкос", т. е. "дом". Это дом для живых существ разных уровней: видов, их комбина­ций, складывающихся в экосистемы, биомов как крупных про­странственных биологических систем, и всей совокупности живо­го вещества Земли, составляющего биосферу. В данном случае имеются в виду взаимоотношения и взаимосвязи как внутри "до­ма", так и между "домом" и окружающим его миром. Отсюда ос­нова геоэкологии: исследование Земли как системы, с особым ин­тересом к глобальным (общемировым) вопросам, неизбежно на­ходящимся в пересекающихся сферах как естественных, так и общественных наук.

Геоэкология имеет дело не с Землей в целом, а лишь с относи­тельно тонкой поверхностной оболочкой, где пересекаются гео­сферы (атмосфера, гидросфера, литосфера и биосфера), и где жи­вет и действует человек. Из имеющихся нескольких названий этой комплексной оболочки, термин экосфера наиболее точно от­ражает ее суть, и потому является наиболее подходящим, хотя пока не общепринятым.

Экосфера - это всемирная область интеграции геосфер и общества. Экосфера есть объект геоэкологии. Геоэко­логия - это междисциплинарное научное направление, изучающее экосферу как взаимосвязанную систему геосфер в процессе ее интеграции с обществом. Геоэкология появилась, когда деятель­ность человека стала существенным фактором преобразования Земли. Она основывается на глобальном, общемировом подходе, но на этой основе не меньшее значение имеют проблемы регио­нального и локального характера.

В рамках широкого понятия "геоэкология" находятся многие, весьма разнообразные научные направ­ления и практические проблемы. Неудивительно, что термин "геоэкология" не получил еще общепринятого определения. По­требуется еще некоторое, может быть, значительное время на то, чтобы геоэкология выкристаллизовалась как область научного познания.

В настоящее время складываются два междисциплинарных на­учных направления, переплетенных друг с другом и пока еще слабо разделенных. Это геоэкология и природопользо­вание.

Геоэкология и природопользование тесно взаимосвязаны: без понимания процессов (как естественных, так и антропогенных) на глобальном уровне невозможно стабильное использование при­родных ресурсов, тогда как без понимания проблем использова­ния ресурсов геоэкология оказывается недостаточной. Основное различие между геоэкологией и природопользованием в том, что первое в большей степени направлено на понимание сверхслож­ной системы, называемой экосфера, в то время как второе больше ориентировано на рациональное использование ее ресурсов. Можно сказать, что геоэкология в большей степени основана на естественных науках о Земле, в то время как природопользование в такой же степени базируется на экономических науках, но в том и другом случае это междисциплинарные направления, относя­щиеся и к естественным, и к общественным наукам.

1. Антропогенное воздействие на литосферу.

1. Литосфера (от греч. Lithos - камень + Sphaira – шар) - твердая каменистая оболочка Земли, включающая земную кору и верхнюю часть подстилающей ее верхней мантии Земли, расположенную выше астеносферы. Мощность литосферы составляет от 50 до 200 км. Верхняя часть литосферы состоит из осадочных горных пород. Под ними лежат гранитный и базальтовые слои. На поверхности литосферы находится почва.



2. Характеристика литосферы


2.1 Состав литосферы

Основными соединениями, образующими литосферу, являются диоксид кремния, силикаты и алюмосиликаты. Большую часть литосферы составляют кристаллические вещества, образовавшиеся при охлаждении магмы – расплавленного вещества в глубинах Земли. При остывании магмы образовывались и горячие растворы. Проходя по трещинам в окружающих горных породах, они охлаждались и выделяли содержащиеся в них вещества.

В литосфере выделяют массив горных пород, земную поверхность и почвы. Основная часть литосферы состоит из изверженных магматических пород (95 %), среди которых на континентах преобладают граниты и гранитоиды, а в океанах-базальты. Верхний слой литосферы – это земная кора, минералы которой состоят преимущественно из окислов кремния и алюминия, окислов железа и щелочных металлов.

Основная масса организмов и микроорганизмов литосферы сосредоточенная в грунтах, на глубине не большее нескольких метров. Грунты - органо-минеральный продукт многолетней (сотни и тысячи лет) общей деятельности живых организмов, воды, воздуха, солнечного тепла и света есть одними из важнейших природных ресурсов.  Современные грунты являются трехфазной системой (разнозернистые твердые частицы, вода и газы, растворенные в воде, и порах), которая состоит из смеси минеральных частиц (продукты разрушения горных пород), органических веществ (продукты жизнедеятельности биоты ее микроорганизмов и грибов). Наибольшей трансформации подвергается самый верхний, поверхностный горизонт литосферы в пределах суши. Суша занимает 29,2% поверхности земного шара и включает земли различной категории, из которых важнейшее значение имеет плодородная почва.

Поверхностный слой литосферы, в котором осуществляется взаимодействие живой материи с минеральной (неорганической), представляет собой почву. Остатки организмов после разложения переходят в гумус (плодородную часть почвы). Составными частями почвы служат минералы, органические вещества, живые организмы, вода, газы.

Преобладающие элементы химического состава литосферы: О, Si, Аl, Fe, Са, Мg, Na, К.

2.2 Строение литосферы

Земная кора и верхняя (твердая) часть мантии образуют литосферу. Она представляет собой «шар» из твёрдого вещества радиусом около 6400км. Земная кора – внешняя оболочка литосферы. Состоит из осадочного, гранитного и базальтового слоев. Отличают океаническую и материковую земную кору. В составе первой отсутствует гранитный слой. Максимальная толщина земной коры около 70 км – под горными системами, км – под равнинами, наиболее тонкая земная кора – под океанами, всегокм.

Остальную часть мы называем внутренней литосферой, которая включает также и центральную часть, называемую ядром. О внутренних слоях литосферы нам почти ничего не известно, хотя на их долю приходится почти 99,5% всей массы Земли. Их можно изучать только с помощью сейсмических исследований.

Литосфера разбита на блоки – литосферные плиты – это крупные жесткие блоки земной коры, которые двигаются по относительно пластичной астеносфере. Литосфера под океанами и континентами значительно различается.

Литосфера под океанами претерпела множество этапов частичного плавления в результате образования океанической коры, она сильно обеднена легкоплавкими редкими элементами и в основном состоит из дунитов и гарцбургитов.

Литосфера под континентами значительно холоднее, мощнее и, видимо, разнообразнее. Она не участвует в процессе мантийной конвекции, и претерпела меньше циклов частичного плавления. В целом она богаче несовместимыми редкими элементами. В её составе значительную роль играют лерцолиты, верлиты и другие богатые редкими элементами породы.

Литосфера расколота примерно на 10 больших плит, самые крупные – Евразийская, Африканская, Индо–Афстралийская, Американская, Тихоокеанская, Антарктическая. Литосферные плиты движутся с возвышающейся на них сушей. В основе теории движения литосферных плит – гипотеза А. Вегенера о дрейфе континентов.

Литосферные плиты постоянно меняют свои очертания, они могут раскалываться в результате рифтинга и спаиваться, образуя единую плиту в результате коллизии. С другой стороны, разделение земной коры на плиты не однозначно, и по мере накопления геологических знаний выделяются новые плиты, а некоторые границы плит признаются несуществующими. Движение литосферных плит обусловлено перемещением вещества в верхней мантии. В рифтовых зонах оно разрывает земную кору и расталкивает плиты. Большинство рифтов находится  на дне океанов, где земная кора тоньше. На суше крупнейшие рифты расположены в районе Великих Африканских озер и озера Байкал. Скорость движения литосферных плит - -1-6 см в год.

При столкновении литосферных плит на их границах образуются: горные системы, если в зоне столкновения обе плиты несут материковую кору (Гималаи), и глубоководные желоба, если одна из плит несет океаническую кору (Перуанский желоб). С этой теорией согласуется предположение о существовании древних материков: южного – Гондваны и северного – Лавразии.

Границы литосферных плит – это подвижные области, где происходят горообразование, сосредоточены области землетрясений и большинство действующих вулканов (сейсмические пояса). Самые обширные сейсмические пояса – Тихоокеанский и Средиземноморского – Трансазиатский.

На глубине 120-150 км под материками и 60-400 км под океанами залегает слой мантии, называется астеносферой. Все литосферные плиты как бы плавают в полужидкой астеносфере, как льдины в воде.

2.3 Свойства литосферы

Существенным, хотя и не всегда сразу заметным, стало нарушение литосферных функций почв, в которых почвенный покров выступает как некая защитная по отношению к литосфере оболочка, контролирующая состав верхних горизонтов литосферы и их функционирование. Литосфераобладает рядом фундаментальных свойств, которые следует учитывать при ее изучении и анализе геологического процесса, а также процесса эволюции литосферы. Важнейшим свойством литосферы является ее изменчивость.

Неоднородность литосферы проявляется в таких важнейших ее свойствах, как анизотропность и симметрия-диссимметрия. Анизотропность формально можно определить как зависимость некоторой функции геологического параметра от преобразований вращения. Это свойство проявляется на всех уровнях организации литосферы: в виде структурной этажности, ярусности, фациальной изменчивости, слоистости, а также различия текстуры, показателей свойств  грунтов и мер их рассеяния в главных направлениях изменчивости и по глубине.

Литосфера не просто анизотропна по структуре и свойствам. Ей присуща «высшая» форма анизотропности — симметрия-диссимметрия. Симметрию-диссимметрию литосферы следует считать ее фундаментальным свойством. Она проявляется на всех уровнях организации литосферы, начиная с уровня минералов (симметрия кристаллической решетки) и кончая уровнем геооболочек (симметрия шара). Свойство симметрии уровня минералов широко известно из трудов , и других специалистов-кристаллографов.

К числу важнейших свойств литосферы принадлежит ее дискретность. Дискретность твердого минерального вещества проявляется в виде пористости, пустотности (кавернозности), трещиноватости, тектонической нарушенности. Дискретностью твердой фазы обусловлено наличие в составе литосферы жидкой, газовой и биологической компонент.

Важнейшим фундаментальным свойством литосферы, отличающим ее от простых тел, является организационностъ, которая, прежде всего проявляется: в уровнях организации вещества литосферы — минеральном, горно-породном, формационном; в наличии структур различных уровней, обусловливающих анизотропность, симметрию-диссимметрию. Организационные свойства литосферы выявляются уже на минеральном уровне в виде кристаллической структуры минералов.

Экологическая геология изучает верхние горизонты литосферы как абиотическую компоненту природных и антропогенно измененных экосистем высокого уровня организации. Ее объектом исследований являются биотопы экосистем, а предметом исследований - экологическая роль и экологические функции литосферы, основными среди которых являются ресурсная, геодинамическая и геохимическая. Все эти функции литосферы теснейшим образом связаны между собой.

Ресурсная функцияверхних горизонтов литосферы заключается в ее потенциальной способности обеспечения потребностей биоты (экосистем) абиотическими ресурсами, в том числе и потребностей человека теми или иными полезными ископаемыми, необходимыми для существования и развития человеческой цивилизации.

Геодинамическая функциялитосферы в экологическом аспекте проявляется в ходе различных геологических процессов (экзогенных - оползней, обвалов, селей, береговой абразии, подтопления и т. д. и эндогенных - землетрясений, вулканических извержений и т. д.), так или иначе влияющих на различные экосистемы, в том числе и человеческое общество.

Геохимическая функциялитосферы в экологическом аспекте заключается в ее активном участии в процессах круговорота веществ в природе. Причем одинаково важен анализ обеих сторон круговорота - как вредных, так и полезных для экосистем веществ.

3. ИЗУЧЕНИЕ МИНЕРАЛОВ И ГОРНЫХ ПОРОД ОБРАЗУЮЩИХ ЛИТОСФЕРУ

Морфология минералов

В природных условиях минералы встречаются или в виде кристаллов с хорошо выраженными гранями, или в виде неправильных зерен, не имеющих кристаллографических очертаний, или же виде аморфных тел. Кроме того, известны жидкие и газообразные минералы, например вода, ртуть, угольная кислота.

Кристаллы, их форма и свойства рассматриваются в специальных руководствах по кристаллографии. Здесь необходимо отметить только, что внешняя форма кристалла нередко является важным диагностическим признаком многих минералов.

Зерна или кристаллы минералов срастаются в своеобразные фрегаты, форма и строение которых во многих случаях также являются весьма важными при диагностике минералов.

Различают следующие виды агрегатов.

1. Зернистые агрегаты —скопления неправильно сросшихся зерен одного или нескольких минералов (например, мрамор, полнокристаллические горные породы).

2. Плотные или сплошные массы — те же зернистые агрегаты”, из состоящие из очень мелких частиц (например, каолин, боксит и др.).

3. Землистые образования, напоминающие куски рыхлой почвы (мел, бурый железняк и др.).

4. Аморфные тела, напоминающие стекло и не проявляющие признаков кристаллической структуры (опал, вулканические стекла и др.).

5. Столбчатые агрегаты, характеризующиеся вытянутыми призматическими кристаллами (кальцит, берилл, скаполит и др.).

6. Волокнистые и жялковатыз минералы, образующие очень тонкие кристаллы, которые иногда можзо разделить на отдельные волокна (асбест, гипс и т. п.).

7. Листоватые агрегаты, расщепляющиеся на тонкие слюдоподобные листочки*, (слюды, хлориты и др.).

8. Натечные образования, представляющие собой корочки типа сталактитов и имеющие обычно жилкозатое или столбчатое сложение.

Прозрачность

Прозрачностью называется свойство вещества пропускать сквозь себя свет. Хотя абсолютно непрозрачных тел не существует, однако многие минералы, особенно металлы (даже в тонких пленках), видимые лучи пропускают в столь малых количествах, что практически кажутся совершенно непрозрачными. Точно так же не существует и абсолютно прозрачных материальных сред, т. е. таких, которые совершенно не поглощали бы пропускаемого через них света. Одна из самых прозрачных сред - чистая вода - в толстом слое имеет явно голубой цвет, что свидетельствует о существенном поглощении лучей красного конца спектра видимого света.

Напомним из физики о том, что одна часть падающего на данное тело светового потока отбрасывается, или отражается, а другая-вступает внутрь среды. Оставим пока в стороне явления отражания света (к ним мы вернемся в разделе о блеске минералов), а здесь рассмотрим поведение луча, вступившего в среду.

Как известно, вступивший в данную среду луч света меняет свою скорость, преломляется и по мере проникновения вглубь постепенно расходует свою энергию на превращение ее в другие виды энергии (преимущественно тепловую), благодаря чему количество света постепенно уменьшается, т. е. происходит поглощение (абсорбция) света.

Таким образом, интенсивность вышедшего из данной среды света (I) будет более ослабленной по сравнению с интенсивностью вступившего света (IO). Иначе говоря, отношение I: IO = а будет всегда правильной дробью. Величина а называется коэфициентом прозрачности данной среды при толщине слоя, равной единице (1 см). Она зависит от химической природы вещества и длины волны света (но не от силы света). Чем ближе эта величина к единице, тем более прозрачен минерал, и наоборот.

В зависимости от степени прозрачности все минералы, наблюдающиеся в крупных кристаллах, делят на следующие группы:

1.  прозрачные - горный хрусталь, исландский шпат, топаз и др.;

2.  полупрозрачные - изумруд, сфалерит, киноварь и др.;

3.  непрозрачные - пирит, магнетит, графит и др.

Спайность

Спайностью называется свойство кристаллического вещества раскалываться по плоскостям определенного направления. Плоскости спайности вполне определенно расположены по отношении; к элементам ограничения кристаллов. Спайность — одно из важных свойств кристаллов и является хорошим диагностическим признаком дяя многих минералов.

Различают весьма совершенную спайность, когда минерал очень легко расщепляется пальцами на отдельные листочки, отличающиеся гладкостью и отлично отражающие свет (слюды, некоторые хлориты, гипс, графит).

Совершенной спайность считается в том случае, если минерал будет раскалываться на кусочки, ограниченные спайными плоскостями, в каком бы направлении ни ударить по нему молоточком (кальцит, свинцовый блеск, сфалерит, каменная соль и ДР-)-

Спайность средняя будет у минералов, при дроблении которых получается примерно одинаковое количество кусочков, ограниченных как неправильными, так и спайными плоскостями (полевые шпаты, пироксены, амфиболы).

Несовершенная спайность обнаруживается трудно, причем среди обломков раздробленного минерала кусочки со спайными поверхностями попадаются редко (например гранат).

Направление спайности называют по соответствующей простой форме кристалла, параллельно граням которой она будет располагаться. Например, в кубической сингонии различают спайность по кубу (свинцовый блеск, каменная соль), по октаэдру (флюорит), по ромбододекаэдру (сфалерит). В гексагональной сингонии различают спайность по пинакоиду (по базису), по призме или ромбоэдру (кальцит). В других сингониях ее различают по пинакоидам, призме и т. д.

Излом

У минералов с несовершенной спайностью при разламывании или дроблении получаются неровные поверхности. В зависимости от характера поверхности различают: излом раковистый, напоминающий поверхности раковин, например у кварца, стекол; занозистый, когда минерал дает острые тонкие иглы и занозы, например у асбеста, кремня; неровный, если получаются неправильные шероховатые поверхности; зернистый, когда минерал образует шероховатые поверхности, присущие скорее агрегатам, например мрамору и др.

Твердость

Твердость у минералов довольно постоянна и является важным диагностическим признаком. Под этим понятием подразумевают степень сопротивления минерала царапанию, шлифованию, давлению и т. д. Для оценки твердости пользуются шкалой Мооса, в которой даются в качестве эталонов десять минералов, расположенных в порядке повышения их твердости.

1

Тальк

6

Ортоклаз

2

Гипс

7

Кварц

3

Кальцит

8

Топаз

4

Флюорит

9

Корунд

5

Апатит

10

Алмаз

Для определения твердости выбирают острый угол на куске минерала и чертят им по гладкой поверхности минерала из шкалы. Если исследуемый минерал оставляет заметную черту, то твердость его выше, и тогда переходят к следующему номеру из шкалы. Так проделывают до тех пор, пока не дойдут до того номера из шкалы, на котором исследуемый минерал не будет давать черты, но, наоборот, сам будет им чертиться. Например, у минерала, который будет чертить флюорит и сам будет чертиться апатитом, твердость равна 4—5. У тех минералов, которые взаимно чертят друг друга, твердость может считаться одинаковой.

Для менее точного определения твердости можно пользоваться следующей, более простой, практической шкалой.

2 —2,5

Ноготь большого пальца

3

Серебряная монета

3,5

Бронзовая монета

5,5—6

Лезвие перочинного ножа

5,5-6

Оконное стекло

6,5—7

Напильник

Минералы имеют различную твердость на разных плоскостях даже на одной плоскости, если чертить на ней в различных направлениях (дистен, кальцит); это необходимо принять во внимание при определении твердости. У минералов, имеющих совершенную и весьма совершенную спайность, наименьшая твердость наблюдается на плоскостях спайности, а наибольшая — в направлении, перпендикулярном к спайности.

Начинающим рекомендуется попробовать получить черту кварцем на полевом шпате, полевым шпатом на апатите и т. д., чтобы ясно убедиться, какое усилие приходится применять, чтобы получить царапину. Из механических свойств минералов диагностическими признаками для некоторых из них служат:

·  Хрупкость, когда от удара молотком минерал разбивается на куски.

·  Ковкость, если от легкого удара молоточком минерал закругляется и сплющивается в пластинку (самородные медь и серебро, аргентит).

·  Гибкость, если минерал в пластинке сгибается, но не принимает прежней формы при устранении действующей силы (хлориты, тальк).

·  Упругость, когда минерал, изогнутый на значительный угол, после устранения действующей силы принимает свою прежнюю форму (слюды)

Цвет

Цвет является важным диагностическим признаком при определении минералов, однако им нужно пользоваться осторожно, так как кроме собственной окраски, присущей данному веществу, цвет может меняться от примесей и целого ряда других причин.

Окраска минералов невольно обращает на себя внимание при первом же знакомстве с ними и потому является одним из важнейших признаков, свойственных минералам.

Вполне естественно поэтому, что многие названия даны минералам именно по этому признаку. Примеры: лазурит, азурит ("азур" по-французски - лазуРb), хлорит ("хлорос" по-гречески - зеленый), родонит ("родон" по-гречески - розовый), рубин ("рубер" по-латыни - красный), крокоит ("крокос" по-гречески - шафран, т. е. здесь имеется в виду его красно-оранжевый цвет), аурипигмент ("аурум" по-латыни - золото), хризолит, хризоберилл ("хризос" по-гречески - золото), эритрин ("эритрос" по-гречески - красный), гематит ("гематикос" по-гречески - кровавый), альбит ("альбус" по-латыни - белый), меланит ("мелас" по-гречески - черный) и т. д. Наоборот, такие названия, как киноварь, малахитовая зелень и другие, вошли в наш язык как стандартные цвета красок, что говорит о том, что эти цвета постоянно присущи данным минералам.

В целом проблема окраски минералов очень сложна. Хотя наши познания в области причин появления окрасок кристаллических веществ, благодаря большим успехам физики и кристаллохимии, в последнее время значительно подвинулись вперед, все же остается еще много неясных вопросов. Первую более обстоятельную попытку обобщить имеющийся материал по этому вопросу и увязать окраску природных соединений с их кристалло-химическими особенностями сделал в своей книге "Цвета минералов" (1937).

В природных химических соединениях различают три рода окрасок по происхождению:

1.  идиохроматическую,

2.  аллохроматическую и

3.  псевдохроматическую.

Идиохроматизм*. Во многих случаях окраска природных соединений, никогда не встречающихся в виде бесцветных кристаллов, обусловлена внутренними свойствами самого минерала. Таковы, например, черный магнетит (FeFe2O4), латунно-желтый пирит (FeS2), карминно-красная киноварь (HgS), зеленые и синие кислородные соли меди (малахит, азурит, бирюза и др.). густосиний лазурит и т. д.

*("Идиос" по-гречески - свой, собственный)

Эти типичные окраски минералов получили название идиохроматических. В различных минералах они обусловлены разными причинами.

В многочисленных минералах окраска обязана своим происхождением тому, что в состав самих соединений входит какой-либо хромофор, т. е. химический элемент, приносящий окраску. К числу их, как давно уже было установлено, относятся следующие: Ti, V, Cr, Mn, Fe, Со, Ni, т. е. элементы семейства железа, располагающиеся в центре менделеевской таблицы элементов, разбитой по длинным периодам, и в меньшей степени - W, Mo, U, Cu и TR. Наиболее ярким представителем хромофоров является хром, само название которого указывает на эту его особенность*. Содержание хрома в минералах обусловливает весьма интенсивные окраски-красную (пироп, рубин и др.), яркозеленую (уваровит, изумруд, фуксит), фиолетовую (родохром, кеммерерит). Насколько сильным красителем является хром, можно судить по тому, что изоморфная примесь окиси хрома в количестве всего лишь 0,1% окрашивает бесцветное соединение - окись алюминия - в густой яркокрасный цвет. При этом содержании расстояние между двумя ближайшими частицами хромофоров в массе корунда составит около 20Å, т. е. во много раз больше, чем радиусы самих ионов (0,57Å у Al и 0,64Å у Cr). Очевидно, ионы хрома, сильно отличаясь от ионов алюминия по конфигурации электронных оболочек, создают вокруг себя сильные нарушения в симметрии электрического поля и, несмотря на состояние рассеяния, оказывают свое влияние на всю решетку соединения. *() Указанные выше зеленые и фиолетовые окраски минералов обусловлены значительным содержанием Cr2O3 (до нескольких процентов и даже десятков процентов). Сама чистая окись хрома также окрашена в зеленый цвет. Однако нельзя утверждать, что причиной зеленой окраски всегда являются большие содержания хрома в химических соединениях. Установлено например, что зеленые бериллы - изумруды - обязаны своей чудесной яркой окраской совершенно ничтожной изоморфной примеси Cr2O3 к Al2O3 в пределах нескольких сотых процента. Следовательно, явление окраски минералов далеко не простое, как это могло бы показаться с первого взгляда. Ион [CrO4]2-, содержащий Cr6+, в искусственных соединениях обычно дает желтые соединения, но в соединении его с сильно поляризующими катионами наблюдается окрашивание в густой оранжево-красный цвет. Таков, например, минерал крокоит (PbCrO4).

В качестве примера ахроматических цветов, возникающих при равномерном поглощении всего спектра видимого света, приведем следующие: бесцветный горный хрусталь, молочно-белый кварц, серая каменная соль и черный пиролюзит.

Цвет черты минерала указывает на цвет минерала в порошке. Для этого пользуются неглазурованной фарфоровой пластинкой (называемой бисквитом), на которой проводят острым углом минерала черту. На бисквите остается след в виде порошка, по которому и определяют цвет черты.

Блеск

Блеск минералов зависит от различной силы отражения, поглощения или преломления света. Различают блеск металлический, когда минерал по блеску и внешнему виду похож на металл; металлический блеск присущ металлам, соединениям тяжелых элементов с серой, окислам железа. Эти минералы совершенно непрозрачны, даже в осколках, и имеют черную или темно окрашенную черту на фарфоровой пластинке. Металловидный или полуметаллический блеск имеют темноокрашенные минералы, дающие, однако, более слабую темную или цветную густо окрашенную черту (например хромит, лимонит). Неметаллический блеск имеют прозрачные, бесцветные или светлоокрашенные минералы. Они дают белую или светлоокрашенную черту. Различают следующие разновидности неметаллического блеска: стеклянный (кварц, кальцит, гипс), алмазный (алмаз, сфалерит, киноварь) жирный (элеолит), перламутровый (слюда, тальк) и шелковистый (малахит, асбест).

Пироэлектричество

Некоторые минералы, например турмалин, каламин и др., при гревании или охлаждении электризуются. Это явление можно блюдать с помощью опыления охлаждающегося минерала смесью порошков серы и сурика. При этом сера покрывает положительно заряженные участки поверхности минерала, а сурик — участки с отрицательным зарядом.

Магнитность

Магнитностью называется свойство некоторых минералов действовать на магнитную стрелку или притягиваться магнитом. Для определения магнитности употребляют или магнитную стрелку, помещенную на остром штативе, или магнитную подковку, или брусок. Очень удобно также пользоваться магнитной иглой или ножом.

При испытании на магнитность возможны три случая: а) когда минерал в естественном виде („сам по себе") действует на магнитную стрелку, б) когда минерал становится магнитным лишь поселе прокаливания в восстановительном пламени паяльной трубки в) когда минерал ни до, ни после прокаливания в восстановительном пламени магнитности не проявляет. Для прокаливания восстановительном пламени нужно брать мелкие кусочки величиной 2—3 мм.

Чтобы убедиться в результате реакции, следует прикоснуться прокаленному кусочку кончиком снятой со штатива магнитной стрелки, иглы и т. п.

При прокаливании железосодержащего минерала в восстановительном пламени происходит следующая реакция:

nFe2O3 + CO —FeO • (n—1) Fe2O3 + CO2,

* даже частично может получиться Fe.- Наличие FeO и Fe обусловливает магнитность.

При действии окислительного пламени происходят такие реакции:

nFe2O8 + О —> n Fe2O3 + О или n FeO + O —> FeO * (n— l)Fe2O3—>Fe2O3.   Fe2O3 — не магнитно

В последнем случае магнитность промежуточного продукта в виде (n-1) Fe2O3 не имеет места, так как реакция идет весьма быстро до полного превращения в немагнитную окись железа.

Свечение

Многие минералы, не светящиеся сами по себе, начинают светиться при некоторых специальных условиях (при нагревании, действии рентгеновскими, ультрафиолетовыми и катодными лучами, при разламывании, царапании и т. д.).

Различают фосфоресценцию, люминесценцию, термолюминесценцию и триболюминесценцию минералов.

Фосфоресценция—способность минерала светиться после воздействия на него теми или другими лучами (виллемит).

Люминесценция — способность светиться в момент облучения (шеелит при облучении ультрафиолетовыми и катодными луча кальцит и др.).

Термолюминесценция — свечение при нагревании (флюорит, апатит).

Триболюминесценция — свечение в момент царапания иглой или раскалывания (слюды, корунд).

Радиоактивность

Многие минералы, содержащие такие элементы как ниобий, тантал, цирконий, редкие земли, уран, торий часто имеют довольно значительную радиоактивность, легко обнаруживаемую даже бытовыми радиометрами, которая может служить важным диагностическим признаком. Для проверки радиоактивности сначала измеряют и записывают величину фона, затем минерал подносят возможно ближе к детектору прибора. Увеличение показаний более чем на 10-15% может служить показателем радиоактивности минерала.

Электропроводность

Целый ряд минералов обладает значительной электропроводностью, которая позволяет их однозначно отличить от похожих минералов. Может проверятся обычным бытовым тестером.

Внешний вид минералов весьма различен. Их форма может быть изометричной (равномерно развитой по всем, характерным для минерала сторонам), плоской, вытянутой, столбчатой (шестоватой). Общий внешний вид кристалла того или иного минерала, зависит от того, какая элементарная форма, присущая определенному химическому веществу, приобладает в его составе. Этот вид может иметь кубическую форму, призматическую, октаэдрическую, дипирамидальную.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5

Подпишитесь на рассылку:


Разработка технологии утилизации твердых отходов металлургического производства
или автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук специальности 25.00.36 – Геоэкология Таразского государственного университета имени

Геоэкологические критерии оптимального размещения золошлакоотвалов ТЭС в природных условиях Среднего Урала
или автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук специальности 25.00.36 – Геоэкология ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»

Геоэкология

Рабочие программы

Проекты по теме:

Основные порталы (построено редакторами)

Домашний очаг

ДомДачаСадоводствоДетиАктивность ребенкаИгрыКрасотаЖенщины(Беременность)СемьяХобби
Здоровье: • АнатомияБолезниВредные привычкиДиагностикаНародная медицинаПервая помощьПитаниеФармацевтика
История: СССРИстория РоссииРоссийская Империя
Окружающий мир: Животный мирДомашние животныеНасекомыеРастенияПриродаКатаклизмыКосмосКлиматСтихийные бедствия

Справочная информация

ДокументыЗаконыИзвещенияУтверждения документовДоговораЗапросы предложенийТехнические заданияПланы развитияДокументоведениеАналитикаМероприятияКонкурсыИтогиАдминистрации городовПриказыКонтрактыВыполнение работПротоколы рассмотрения заявокАукционыПроектыПротоколыБюджетные организации
МуниципалитетыРайоныОбразованияПрограммы
Отчеты: • по упоминаниямДокументная базаЦенные бумаги
Положения: • Финансовые документы
Постановления: • Рубрикатор по темамФинансыгорода Российской Федерациирегионыпо точным датам
Регламенты
Термины: • Научная терминологияФинансоваяЭкономическая
Время: • Даты2015 год2016 год
Документы в финансовой сферев инвестиционнойФинансовые документы - программы

Техника

АвиацияАвтоВычислительная техникаОборудование(Электрооборудование)РадиоТехнологии(Аудио-видео)(Компьютеры)

Общество

БезопасностьГражданские права и свободыИскусство(Музыка)Культура(Этика)Мировые именаПолитика(Геополитика)(Идеологические конфликты)ВластьЗаговоры и переворотыГражданская позицияМиграцияРелигии и верования(Конфессии)ХристианствоМифологияРазвлеченияМасс МедиаСпорт (Боевые искусства)ТранспортТуризм
Войны и конфликты: АрмияВоенная техникаЗвания и награды

Образование и наука

Наука: Контрольные работыНаучно-технический прогрессПедагогикаРабочие программыФакультетыМетодические рекомендацииШколаПрофессиональное образованиеМотивация учащихся
Предметы: БиологияГеографияГеологияИсторияЛитератураЛитературные жанрыЛитературные героиМатематикаМедицинаМузыкаПравоЖилищное правоЗемельное правоУголовное правоКодексыПсихология (Логика) • Русский языкСоциологияФизикаФилологияФилософияХимияЮриспруденция

Мир

Регионы: АзияАмерикаАфрикаЕвропаПрибалтикаЕвропейская политикаОкеанияГорода мира
Россия: • МоскваКавказ
Регионы РоссииПрограммы регионовЭкономика

Бизнес и финансы

Бизнес: • БанкиБогатство и благосостояниеКоррупция(Преступность)МаркетингМенеджментИнвестицииЦенные бумаги: • УправлениеОткрытые акционерные обществаПроектыДокументыЦенные бумаги - контрольЦенные бумаги - оценкиОблигацииДолгиВалютаНедвижимость(Аренда)ПрофессииРаботаТорговляУслугиФинансыСтрахованиеБюджетФинансовые услугиКредитыКомпанииГосударственные предприятияЭкономикаМакроэкономикаМикроэкономикаНалогиАудит
Промышленность: • МеталлургияНефтьСельское хозяйствоЭнергетика
СтроительствоАрхитектураИнтерьерПолы и перекрытияПроцесс строительстваСтроительные материалыТеплоизоляцияЭкстерьерОрганизация и управление производством

Каталог авторов (частные аккаунты)

Авто

АвтосервисАвтозапчастиТовары для автоАвтотехцентрыАвтоаксессуарыавтозапчасти для иномарокКузовной ремонтАвторемонт и техобслуживаниеРемонт ходовой части автомобиляАвтохимиямаслатехцентрыРемонт бензиновых двигателейремонт автоэлектрикиремонт АКППШиномонтаж

Бизнес

Автоматизация бизнес-процессовИнтернет-магазиныСтроительствоТелефонная связьОптовые компании

Досуг

ДосугРазвлеченияТворчествоОбщественное питаниеРестораныБарыКафеКофейниНочные клубыЛитература

Технологии

Автоматизация производственных процессовИнтернетИнтернет-провайдерыСвязьИнформационные технологииIT-компанииWEB-студииПродвижение web-сайтовПродажа программного обеспеченияКоммутационное оборудованиеIP-телефония

Инфраструктура

ГородВластьАдминистрации районовСудыКоммунальные услугиПодростковые клубыОбщественные организацииГородские информационные сайты

Наука

ПедагогикаОбразованиеШколыОбучениеУчителя

Товары

Торговые компанииТоргово-сервисные компанииМобильные телефоныАксессуары к мобильным телефонамНавигационное оборудование

Услуги

Бытовые услугиТелекоммуникационные компанииДоставка готовых блюдОрганизация и проведение праздниковРемонт мобильных устройствАтелье швейныеХимчистки одеждыСервисные центрыФотоуслугиПраздничные агентства