Курс лекций по инженерной геологии (стр. 4 )

2. Цвет минералов в куске. Одни минералы обладают постоянным цветом (азурит — синий, киноварь — кроваво-красная, аурипигмент — золотисто-желтый, магнетит — черный, галенит — свинцово-серый), другие — кварц, флюорит, кремений — могут быть различно окрашенными или бесцветными. Цвет минералов в куске зависит от состава минерала, от распределения ионов в структурной решетке, от незначительных химических и механических примесей, сильно изменяющих окраску, но не влияющих на многие другие свойства минералов. Среди химических красителей следует назвать железо, хром, марганец, медь, кобальт, титан, ванадий, висмут и в меньшей мере вольфрам, молибден, уран и другие элементы. Железо в различных соединениях придает разную окраску минералам — от светло-зеленых, бледно - и ярко-желтых до бурых, красно-коричневых, густо-синих и черных тонов. Хром окрашивает в красные цвета, марганец — в вишнево-розовые, медь — в зеленый я синий цвета. Вопрос о причинах окраски многих минералов до настоящего времени полностью еще не решен. Установлено, что на цвет минералов оказывают влияние рентгеновские и катодные лучи, радиоактивные процессы, микроорганизмы, населяющие водоемы, в которых образуются минералы осадочного происхождения. На поверхности некоторых минералов имеется пестроокрашенная или радужная пленочка — побежалость. Она образуется чаще в результате окисления минералов. Пестрая побежалость синевато-голубоватых оттенков свойственна минералам, содержащим в составе медь, красновато-коричневых—минералам, содержащим в своем составе железо.

3. Цвет минерала в порошке или цвет черты. У некоторых минералов цвет их в порошке отличается от цвета в куске. Например, пирит в куске соломенно-желтый, в порошке — зеленовато-черный.

Чтобы получить порошок определяемого минерала, достаточно провести им по шероховатой (неглазурованной) поверхности фарфоровой пластинки (по бисквиту), на которой минералы, имеющие твердость не более 5, оставляют порошкообразный след в виде черты.

4. Блеск минералов обусловлен отражением света от поверхности граней или поверхностей излома. Зависит он от показателя преломления и агрегатного состояния минерала. По блеску минералы делятся на две группы.

К первой относятся минералы с металлическим и металловидным блеском. Металлический блеск, напоминающий блеск свежего металла, характерен, например, для пирита, галенита, а металловидный, напоминающий блеск потускневшей поверхности металла, характерен, например, для графита.

Вторая группа — минералы с неметаллическим блеском. Среди неметаллических блесков различают:

алмазный — самый сильный блеск у минералов с высшим показателем преломления света (алмаз); стеклянный, напоминающий блеск поверхности стекла, характерный для минералов с невысоким показателем преломления света (кальцит); жирный блеск, при котором поверхность минерала кажется как бы покрытой пленкой жира; перламутровый, радужные переливы возникают вследствие отражения света от плоскостей спайности, расположенных под верхней из них, поэтому перламутровый блеск характерен для минералов с весьма совершенной и совершенной спайностью (слюда); шелковистый блеск характерен для минералов с волокнистым строением (асбест); тусклый или матовый наблюдается чаще у минералов с очень тонкошероховатой поверхностью излома (кремень).

5. Твердость. Способность минерала противостоять внешнему механическому воздействию называется твердостью. Ф. Моос (1773—1839) предложил метод определения твердости минерала путем царапания его минералами-эталонами. Шкала Мооса состоит из следующих десяти минералов, расположенных в порядке возрастания твердости на единицу:

1 —тальк —Mg(OH)2[Si4O10]

2 —гипс — CaS04*2H2O

3 — кальцит — СаСОз

4 — флюорит — CaF2

5 - апатит - Са5 (РО4)3 (F, Cl)

6 — ортоклаз — K [AlSi308]

7 — кварц— SiO2

8-топаз-Аl2(Р, OH)2*[Si04]

9 — корунд — Аl2О3

10 — алмаз — С

Самая низкая твердость в этой шкале, равная единице, у талька, а самая высокая—у алмаза — равна десяти, т. е. каждый последующий минерал шкалы царапает предыдущий.

Определение твердости по шкале Мооса носит относительный характер. Определения абсолютной твердости эталонов на специальных приборах — твердомерах (склерометрах) — показали, что твердость кальцита выше твердости талька в 46 раз, кварца — в 450 раз, а алмаза — более чем в 4000 раз. Однако для практического пользования шкала Мооса удобна и потому широко применяется при определении твердости минералов.

Для определения твердости исследуемого минерала по его поверхности проводят минералом из шкалы Мооса. Если на исследуемом минерале остается царапина, то его твердость меньше, чем у эталона. Если вместо царапины на поверхности исследуемого минерала появляется порошок, то твердость его больше твердости эталона. Испытание проводят до тех пор, пока исследуемый минерал не встанет в интервале между двумя эталонами, т. е. твердость его не определится как промежуточная между ними или как равная одному из них. При испытании твердости мелкозернистого агрегата удобнее царапать его зернышками по эталону шкалы.

Твердость минералов можно определять и при помощи ряда предметов, имеющихся под руками. Так, твердость, равную 1, имеет графит мягкого карандаша, твердость 2— минерал галит, около 2,5 — ноготь, 4 — железный гвоздь, 5 — стекло, около 6 — стальной нож, швейная игла, 7 — кварц.

6. Спайность и излом. Способность кристаллов колоться по параллельным плоскостям называется спайностью. Последняя теснейшим образом связана со строением структурной решетки минерала и проявляется в направлениях, параллельных наименьшей силе сцепления между отдельными атомами. Плоскости же спайности наиболее густо “усажены атомами”. Например, у графита расстояние между центрами атомов внутри слоев в 2,5 раза меньше расстояния между слоями. Это и способствует расщеплению его на отдельные пластины.

Различают следующие степени спайности:

весьма совершенная — минерал расщепляется пальцами на отдельные пластинки с гладкими параллельными поверхностями — плоскостями спайности (слюда, гипс); совершенная спайность — минерал при ударе молотком раскалывается по ровным плоскостям (галит); средняя спайность — при ударе минерал раскалывается, образуя ступенчатые поверхности, все ступеньки между собой параллельны (полевой шпат); несовершенная спайность — на общем фоне неровного излома образуются небольшие параллельные между собой площадки (апатит); весьма несовершенная спайность — на изломе практически никогда нельзя обнаружить ровных, параллельных друг другу поверхностей (кварц).

Определяя степень спайности, следует отмечать направления, в которых она выражена. Существуют минералы, обладающие спайностью в одном направлении (слюда), в двух (ортоклаз), в трех (кальцит, галенит, галит), в четырех (флюорит), в шести (сфалерит). Причем степень спайности в различных направлениях может быть различной. При наличии спайности в двух или более направлениях необходимо указать углы, под которыми располагаются плоскости спайности, или называть те фигуры, которые образуют плоскости спайности. Например, спайность у галита по кубу, у кальцита — по ромбоэдру, у флюорита — по октаэдру. Спайность кристаллических агрегатов определяется для одного зерна, а не в целом для всего обломка минерала.

В тех случаях когда плоскостей спайности макроскопически обнаружить не удается, говорят об изломе. Различают:

раковистый излом в виде поверхности с концентрически расположенными на ней ребрышками — волнами, напоминающими ребристость, отмечаемую на поверхности раковины (кремень, сера); занозистый — встречается у минералов, имеющих шестоватое, длинностолбчатое строение (роговая обманка) в направлении, перпендикулярном волокнам; землистый напоминает шероховатую поверхность, как бы покрытую пылинками (каолин); неровный излом — плоскость в виде неопределенно выраженных поверхностей (апатит).

7. Прозрачность — способность минералов в той или иной мере пропускать свет. Различают:

прозрачные минералы, пропускающие свет подобно оконному стеклу (горный хрусталь); полупрозрачные— дымчатый кварц; просвечивающие -—пропускают свет подобно матовому стеклу (халцедон); просвечивающие по тонкому краю (в куске такие минералы непрозрачны — кремень); непрозрачные— не пропускают световых лучей даже в очень тонких пластинках.

8. Удельный вес. Точное определение удельного веса производится в лабораториях. При макроскопическом изучении минералов важно уметь простым взвешиванием на ладони отнести минерал к группе легких с удельным весом до 2,5, к группе средних— до 4, к группе тяжелых — 4—6; к группе очень тяжелых — свыше 6. Удельный вес наиболее распространенных в земной коре минералов находится в пределах 2,5—3.5.

Для правильного наименования минерала необходимо определить весь указанный комплекс физических свойств, а также и свойства, присущие только данному минералу.

УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ МИНЕРАЛОВ

Знание условий образования минералов имеет громадное значение для прогноза поисков их и для восстановления истории геологического развития изучаемого района.

Встречающиеся в земной коре минералы образовались в результате определенных процессов, протекающих в толще земной коры или на ее поверхности.

Различают следующие типы происхождения минералов: магматический, пегматитовый, пневматолитический, гидротермальный, метаморфический, гипергенный и др.

Магматический тип. Минералы образуются из магмы — сложного силикатного высокотемпературного расплава, насыщенного газами. Магма возникает в виде очагов в мантии при изменении давления или температуры в результате протекающих там физико-химических процессов. Магма, вылившаяся на поверхность и потерявшая часть газов и паров, называется лавой. Поднимаясь из недр Земли, магма остывает и расщепляется (дифференцируется). При медленном остывании из нее на ранних стадиях выделяются оливин, пироксены, плагиоклазы, позже — амфиболы, слюды, ортоклаз и микроклин и в последнюю очередь — кварц.