Тема 3. Минералогия. План изучения темы

Тема 3. Минералогия.

План изучения темы.

Минералы – кристаллические и аморфные вещества.

Понятия: кристалл, кристаллическая решетка. Внешний вид (морфология) кристаллов. Особенности строения кристаллического вещества и отличие его от аморфного. Формы кристаллов. Образование кристаллов.

Физические свойства минералов.

Механические свойства минералов: излом, спайность, твердость (шкала Мооса), удельная плотность.

Оптические свойства минералов. Цвет, цвет минерала в порошке или цвет черты. Прозрачность. Блеск.

Особые свойства.

Формы нахождения минералов. Наиболее часто встречающиеся минералы Тульской области.

Химия минералов.

Классификация минералов.

Класс самородных элементов

Класс сульфидов

Класс галоидных соединений

Класс оксидов и гидроксидов

Класс карбонатов

Класс фосфатов

Класс силикатов

Задание и вопросы для участников геологической школы

Срок выполнения до 20 декабря 2016 г.

Задание для всех групп обучающихся

Сфотографируйте образцы минералов Тульской области из Вашей коллекции. Подпишите название. Поясните, где их нашли? (адрес места находки: карьер, овраг или др.). (до 3 баллов за каждый образец, но всего не более 15 баллов) Разгадайте кроссворд «ШКАЛА ТВЁРДОСТИ МООСА»

В каждую клетку впишите буквы так, чтобы по горизонтали расположились названия минералов шкалы твёрдости. Уже написанные буквы используйте для контроля. В названии какого минерала из шкалы нет ни одной буквы из контрольного слова? Впишите его в нижние клетки.

(9 баллов)

Вопросы для обучающихся 5-6 классов

Назовите мономинеральную породу Тульской области, в которой содержится минерал, имеющий кубическую форму кристалла (см. на фото ниже). Как называется минерал? Каким особым свойством он обладает?

Ответ.

Порода – каменная соль. Минерал – галит. Особое свойство – солёный вкус. (до 3 баллов)

Кристаллы каких минералов можно увидеть в граните? Какой минерал придаёт граниту розово-красную окраску?

Ответ.        

Кристаллы: кварца, полевых шпатов, слюды.

Розовую окраску граниту придаёт минерал ортоклаз (калиево-натриевый полевой шпат). (до 4 баллов)

Как образуются кристаллы кальцита в известняках?

Ответ:

Кристаллический кальцит образуется главным образом из водных растворов. (1 балл)

Как определяют твердость минералов в полевых условиях?

Ответ.

Для определения твердости минералов можно пользоваться некоторыми распространенными предметами, твердость которых близка к твердости минералов - эталонов.

Твердостью 1 обладает графит мягкого карандаша, известно, что он пишет по бумаге. Значит, минералы оставляющие след (не царапину) на бумаге имеют твердость, равную 1; около 2-2,5 - ноготь; 4 - железный гвоздь; 5 - стекло; 5,5-6 - стальной нож, игла. Более твердые минералы встречаются редко. (до 5 баллов)

Какой из тульских минералов назвали за его прозрачность «марьиным стеклом»?

Ответ.        

Гипс. (1 балл)

Какой блеск у кварца, марказита, кремня?

Ответ.        

Стеклянный – кварц. (1 балл) Металлический – марказит. (1 балл) Восковой блеск – кремни. (1 балл)

Какой излом образуется на поверхности при расколе минерала кремень (см. на фото ниже)?

Ответ.

Кремень с раковистым изломом (1 балл)

Вопросы для обучающихся 7-8 классов

Назовите минерал Тульской области, кристаллы которого имеют иногда двусторонне симметричное расположение, напоминающее ласточкин хвост (см. на фото ниже). Назовите особое свойство минерала?

Ответ.

Минерал – гипс. (1балл) Особое свойство – твёрдость по шкале Мооса =2. (1балл)

Какие минералы входят в состав светло-серого гранита?

Ответ.

В светло-сером граните присутствуют минералы: кварц (1балл), светлые полевые шпаты – плагиоклазы (1балл) (натриево-кальциевые алюмосиликаты – альбит (2 балла) и анортит), слюды (1балл).

Как образуются кристаллы минералов в горных породах, например, в гранитах? Почему в одних образцах гранита кристаллы крупные, а в других мелкие?

Ответ:

Гранит магматическая интрузивная порода. При остывании расплава происходит кристаллизация. При медленном охлаждении, кристаллы вырастают более крупные, при быстром остывании кристаллы образуются мелкие. (до 2 баллов)        

Какой минерал, встречающийся в Тульской области, обладает наиболее высокой удельной плотностью?

Ответ.

Марказит (= пирит). (1балл)

Какой из минералов Тульской области внешне имеет чёрный цвет, а цвет черты – красный?

Ответ.

Гематит. (1балл)

Какой излом у минерала галита?

Ответ.

Ступенчатый. (1балл)

Какой из минералов будет взаимодействовать с соляной кислотой: гипс, кальцит или галит?

Ответ.

Кальцит. (1балл)

Какие из минералов Тульской области имеют совершенную спайность?

Ответ.

Спайность совершенная проявляется при ударе молотком в виде выколов, представляющих собой уменьшенное подобие разбиваемого кристалла. Так, при разбивании галита получают мелкие правильные кубики, при дроблении кальцита – правильные ромбоэдры. (1балл)

Другие минералы Тульской области, имеющие совершенную спайность: доломит, ангидрит, сидерит, целестин, ортоклаз (до 7 баллов)

Вопросы для обучающихся 9-11 классов

Укажите название мономинеральной породы Тульской области и минерала, слагающего породу, имеющего кристалл ромбоэдрической формы (см. на фото ниже). Каким особым свойством обладает этот минерал и его кристалл?

Ответ.

Известняк (мраморизированный). (1 балл) Кальцит. (1 балл) Особое свойство – твёрдость по шкале Мооса =3. (1 балл) Прозрачные ромбоэдрические кристаллы кальцита, или выколки по спайности называют «исландским шпатом», обладают выраженным дву-луче-преломлением. (1 балл)

Что кремень и кварц имеют общее, а чем они отличаются друг от друга (см. на фото ниже)?

 

Ответ.

по химическому составу они одинаковы, состоят из оксида кремния (1 балл)

кремень в отличие от кварца не кристаллический, а аморфный. (1 балл)

Кремемнь – минеральное образование, состоящее из кристаллического и аморфного кремнезёма (SiO2) в осадочных горных породах. Часто окрашен окислами железа и марганца в разные цвета, с плавными переходами между ними.

В каких условиях образуются кристаллы алмазов? Почему они бывают разного размера?

Ответ:

Более крупные алмазы образуются при  медленном остывании магмы и медленном сбросе окружающего давления в кимберлитовых трубках (жерлах вулканов). (1 балл) При ударе метеорита о Землю происходит мгновенный выброс энергии и резкое падение температуры и давления. В этом случае алмазы если и образуются, то – мелкие. (1 балл) Алмазы сформировавшиеся под давлением в зоне субдукции, при метаморфизме пород земной коры, обычно имеют тоже маленькие размеры. (1 балл)

В различных физико-химических условиях вещества одинакового химического состава могут приобретать разное внутреннее строение, а следовательно, и разные физические свойства и создавать таким образом разные минералы. Это явление называется полиморфизмом (греч. "поли" - много). Приведите примеры полиморфизма для минералов, встречающихся в Тульской области: марказита и кальцита.

Ответ.

марказит - пирит (марказит часто встречается среди бурых углей Тульской области); (1 балл) кальцит – арагонит (оба минерала часто встречаются среди известняков Тульской области). (1 балл)

Химический состав полиморфных разновидностей одинаков, а кристаллические решетки, и соответственно свойства минералов, различаются.

Какой из минералов Тульской области внешне имеет латунно-жёлтый цвет, а цвет черты – чёрный?

Ответ.

Марказит (=пирит).

Какой излом у минерала лимонита?

Ответ.

Землистый.

У какого из минералов Тульской области имеющего твёрдость 7 весьма несовершенная спайность?

Ответ.

Весьма несовершенная спайность, т. е. практически отсутствует у кварца.

Приведите примеры минералов Тульского края в соответствии с их классификацией.

Класс самородных элементов - нет

Класс сульфиды: марказит (= пирит), халькопирит (2 балла)

Класс сульфаты: ангидрит, гипс, целестин (3 балла)

Класс галоидных соединений: галит  (1 балл)

Класс оксидов и гидроксидов:  гематит, лимонит (2 балла)

Класс карбонатов: арагонит, доломит, кальцит, сидерит (4 балла)

Класс фосфатов: фосфорит  (1 балл)

Класс силикатов: агат, кварц, кремень, халцедон (4 балла)

К какому классу минералов относится минерал сидерит, какова его химическая формула?

Ответ.

Сидерит Класс – Карбонаты (1 балл) Формула – FeCO3 (1 балл)