Характеризуя внешний вид минералов следует иметь в виду, что различия в условиях образования минералов и помехи при кристаллизации приводят иногда к самому необычному для данного минерала внешнему виду.
Совокупность нескольких минералов одного и того же происхождения называется их агрегатом. Наиболее распространены разнообразные зернистые агрегаты, ими сложены все кристаллические породы. Зернистые агрегаты различаются по величине зерен: крупнозернистые, среднезернистые, мелкозернистые; также выделяют равномернозернистые и неравномерно-зернистые. Землистые агрегаты характерны для порошковатых, рыхлых минералов и для осадочных горных пород — глин, бокситов и др. Различают шестоватые, волокнистые, пластинчатые, чешуйчатые и другие агрегаты.
Из прочих форм выделения минералов в природе отметим следующие.
Друзы (или щетки) представляют собой незакономерные сростки отдельных кристаллов.
Конкреции имеют вид желваков, шаровидных стяжений, со скорлуповатым или радиальнолучистым строением. В центре конкреций часто находятся органические остатки, вокруг которых концентрировалось вещество. Предполагают, что образование конкреций связано с притоком вещества от периферии к центру, при этом рост кристаллов направлен противоположно — от центра к периферии. Находятся конкреции обычно среди осадочных пород, например глин. В виде конкреций встречаются фосфориты, сферосидерит, марказит и другие минералы.
Секреции представляют собой форму отложения минерального вещества в полостях, причем рост минералов происходит от периферии к центру. Обычно секреции имеют овальную форму. Если размер секреции более 1—2 см в диаметре, то она носит название жеоды. Мелкие секреции называются миндалинами, они характерны для некоторых эффузивных горных пород.
Дендриты имеют ветвящееся древовидное строение и похожи на отпечатки растений (особенно папоротников). Они образовались благодаря проникновению растворов по тонким волосным трещинкам породы. Особенно часто встречаются черные дендриты окислов марганца, а также самородной меди.
Оолиты представляют собой агрегат мелких шариков, размер которых может быть от 0,05 мм до 2—3 см в диаметре. В разрезе шарики имеют концентрическое (реже радиальнолучистое) строение; в центре иногда можно видеть песчинку или обломок раковины.
Оолиты образуются в водной среде, когда в определенных условиях растворенное вещество начинает группироваться вокруг песчинок, пылинок или пузырьков воздуха. Оолиты характерны для арагонита (гороховый камень), боксита, лимонита (бобовые руды). В последнее время к оолитам относят все минералы, имеющие «оолитовое» строение, хотя происхождение их и отличается от описанного (например, магномагнетитовые руды Ангаро-Илимских месторождений).
Встречаются минералы, которые имеют не свойственную им форму. Подобные образования называются псевдоморфозами («псевдо» — чужой, «морфос» — форма).
Физические свойства минералов имеют большое практическое значение (радиоактивность, люминесценция, магнитность, твердость, оптические свойства и др.) и очень важны для их диагностики. Они зависят от химического состава и типа кристаллической структуры. Например, радиоактивные свойства минералов зависят от химического состава — наличия радиоактивных элементов, спайность минералов зависит от особенностей их кристаллической структуры, плотность — от химического состава и от типа кристаллической структуры. Физические свойства могут представлять скалярную величину (независимы от направления), например плотность, или быть векторными (зависящими от направления), например твердость, спайность, оптические свойства.
Плотность. Плотности минералов (в г/см3) колеблются от величин, примерно равных единице, до 23,0 (платинистый иридий). Подавляющая масса минералов имеет плотность от 2,5 до 3,5, что и обусловливает плотность земной коры, равную примерно 2,7—2,8. Минералы по плотности условно можно разделить на три группы: легкие (плотность до 3,0), средние (плотность от 3,0 до 4) и тяжелые (плотность более 4).
Некоторые минералы легко узнаются по большой плотности (барит 4,6, церуссит 6,5). Как правило, минералы, содержащие тяжелые металлы, имеют большую плотность. Наибольшую плотность имеют самородные элементы — золото, серебро, минералы группы платины. В кристаллах одного и того же состава плотность определяется характером упаковки атомов в единичной структурной ячейке. Примером могут служить отмеченные выше алмаз и графит с плотностями соответственно 3,5 и 2,2. Другой пример: плотность кальцита Са[СОз] 2,6—2,8 и арагонита Са[СОз] 2,9—3,0, что свидетельствует о более плотной упаковке атомов в арагоните.
Механические свойства минералов обнаруживаются при механическом воздействии на них: при сжатии, растяжении и ударе. Так же, как и оптические свойства, они различны в разных направлениях и связаны с анизотропией кристаллов. К числу важнейших механических свойств относятся спайность и твердость.
Спайность — способность кристаллов раскалываться по определенным кристаллографическим плоскостям с образованием блестящих поверхностей. Спайность может проявляться в одном, двух, трех, четырех и шести кристаллографических направлениях.
Кристаллы слюды можно расщепить по спайности на тончайшие листочки — у нее спайность в одном направлении по пинакоиду {001}. Ромбоэдрический кристалл кальцита легко раскалывается по трем направлениям (по ромбоэдру), тогда как в других направлениях спайные плоскости не образуются.
Почему в одних направлениях кристаллы раскалываются по спайности, а в других нет? Причина спайности заключается в силе сцепления между материальными частицами кристалла, а последняя зависит от расстояния между частицами и от величины ионных зарядов, взаимодействующих между собой. Плоскости спайности должны быть параллельны плоским сеткам пространственной решетки с наибольшими межплоскостными расстояниями.
Для оценки спайности существует следующая шкала.
1. Спайность весьма совершенная — кристалл колется на тончайшие пластинки с зеркальной поверхностью (слюда, гипс).
2. Спайность совершенная — кристалл в любом месте колется по определенным направлениям, образуя ровные поверхности; неправильный излом получается крайне редко (кальцит, галит, галенит),
3. Спайность средняя — при расколе образуются как ровные
спайные поверхности, так и неровные поверхности излома (полевые шпаты, роговая обманка).
4. Спайность несовершенная — ровные спайные поверхности редки, при разломе большей частью образуется неправильный излом (берилл, апатит).
5. Спайность весьма несовершенная — практически нет спайности, кристаллы имеют неровные поверхности излома при расколе (кварц, касситерит).
В различных направлениях спайность кристалла может быть одинаковой или разной по степени совершенства.
Минералы, не имеющие спайности или имеющие несовершенную спайность, раскалываются по неровным плоскостям излома.
По характеру этих поверхностей излом в минералах может быть неровный (самородная сера, апатит, касситерит), ступенчатый (полевые шпаты), занозистый (актинолит, тремолит), раковистый (кварц, халцедон, опал), крючковатый (самородные элементы — золото, медь, платина) и других видов.
Твердость. Под твердостью кристалла понимается его сопротивление механическому воздействию более прочного тела. Твердость кристаллов является их важным диагностическим признаком.
Существует несколько методов определения твердости. В минералогической практике принята шкала Мооса. Эталонами шкалы твердости Мооса являются следующие минералы, расположенные в порядке увеличения твердости.
1. Тальк 6. Ортоклаз K[AlSi3Os]
2. Гипс 7. Кварц SiO2
3. Кальцит 8. Топаз Al,[SiO4](F, OH)2
4. Флюорит 9. Корунд А13О3
5. Апатит 10. Алмаз С
Рекомендуемая литература
1. Булах с основами кристаллографии. М. Недра, 1989.
2. Кузьмин методы поисков и оценки месторождений полезных ископаемых. //Минеральное сырье. № 5. М.: ВИМС, 1999.
3. Миловский и петрография, М.: Недра, 1985
5. Попов Г М., Шафроновский , М.: Недра, 1972
Контрольные задания для СРС (темы 1, 2) [3, 9, 11]
1. Разделы кристаллографии: геометрическая, физическая, химическая.
2. Понятие о реальной структуре кристаллов и методах ее выявления.
3. Зарождение, образование, рост, изменение и регенерация кристаллов в природе.
Раздел 3 Систематика и характеристика минералов
Тема 1 Самородные элементы (1 час)
План лекции:
1. Общая характеристика класса
2. Химический состав, основные типы структур
3. Физические свойства
4. Происхождение и практическое значение
В самородном состоянии в природе известно около 40 химических элементов, но большинство из них встречается очень редко.
Нахождение элементов в самородном виде связано со строением их атомов, имеющих устойчивые электронные оболочки. Химически инертные в природных условиях элементы называются благородными; самородное состояние для них является наиболее характерным. К ним относятся золото Аи, серебро Ag, платина Pt и элементы группы платины: осмий Os, иридий 1г, рутений Ru, родий Rh, палладий Pd. Очень часто в самородном состоянии встречаются углерод С, сера S, медь Си.
Реже встречаются так называемые полуметаллы: мышьяк As, сурьма Sb, висмут Bi. Такие металлы, как железо Fe, свинец РЬ, олово Sn, ртуть Hg, встречаются как самородные крайне редко и нахождение их представляет лишь научный интерес. Некоторые элементы (хром Сг, алюминий А1 и др.) вообще не встречаются в самородном виде.
Из металлов рассмотрим золото, серебро, медь, платину; из неметаллов — серу и минералы углерода — алмаз и графит.
Тема 2 Сернистые соединения (1 час)
План лекции:
1. Общая характеристика класса
2. Химический состав, основные типы структур
3. Физические свойства
4. Происхождение и практическое значение
Сернистых и аналогичных им минералов насчитывают более 200 видов, но общее содержание их в земной коре невелико и, по подсчетам , не превышает 0,15%.
С химической точки зрения они являются в основном производными сероводорода H2S (сульфиды). В некоторых редких минералах место серы занимают Se и Те (сслениды и теллуриды). По аналогии с сульфидами также выделяют арсениды и антимониды. Во всех этих соединениях широко развиты изоморфные замещения одних элементов другими.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 |
