1. Понятие о минералах, классификация минералов.

2. Происхождение, химический состав,

3. Строение и свойства. Диагностические признаки.

Уметьопределятьсвойства минералов, так как строительные свойства горных пород существенно зависят от свойств, входящих в их состав минералов.

Знать-породообразующие минералы, их диагностические признаки, определиться к какой группе по химическому составу они относятся.

.

Диагностические признаки.

В этой лекции рассмотрим другие физические свойства. К ним относятся: цвет, блеск, прозрачность; твердость, плотность, спайность, излом и др. свойства.

ЦВЕТ минерала определяется его способностью поглощать опреде ленную часть светового спектра. Ферсман выделил 3 рода окрасок минералов по происхождению :

• идиохроматическую (своя собственная),

• аллохроматическую (алло - чужой),

• псевдохроматическую (псевдо - ложный).

Идиохроматическая - в состав минерала входит элемент, дающий окраску- хромофор. Например, железо дает черную или бурую окраску, свинец- серый, медь- зеленый и т. д.

Аллохроматическая - окраска за счет элементов-примесей, изменяющих окраску минерала. Например, кварц бесцветный минерал, а его разновидности аметист, морион окрашены в фиолетовый или черный цвет за счет примесей атомов Fe .

Псевдохроматическа я - обусловлена включениями посторонних минералов. Например, минерал лабрадор обладает темным собственным цветом, но при рассмотрении его под разными углами наблюдается синяя окраска. Она обусловлена тонкими включениями минерала ильменита , который изменяет светопреломление.

Иногда на поверхности минерала появляется радужная окраска, называемая побежалостью - возникает за счет образования тонкой пленки окислов на его поверхности.

МИНЕРАЛЫ - ЭТАЛОНЫ ЦВЕТА

синий - азурит

бурый – лимонит

зеленый - малахит

свинцово-серый – молибденит

красный - киноварь

черный – магнетит

золотисто-желтый - золото

латунно-желтый - халькопирит

ЦВЕТ ЧЕРТЫ – цвет минерала в порошке. Часто цвет черты повторяет цвет минерала, но бывают и отклонения. Например, минералы магнетит и хромит имеют черный цвет, а их цвет в порошке или цвет черты отличаются: у магнетита черта черная, а у хромита - темно-бурая.

ПРОЗРАЧНОСТЬ – способность минерала пропускать свет. По этому признаку минералы разделяются на прозрачные, полупрозрачные и непрозрачные.

БЛЕСК – способность отражать падающий свет. По отражательной способности минералов блеск подразделяется на металлический и неметал-лический. Металлический блеск имеют минералы с высокой отражательной способностью. Неметаллический блеск подразделяют на : стеклянный, жирный, перламутровый и т.д.

СПАЙНОСТЬ – способность минералов раскалываться под ударом с образованием ровных поверхностей параллельных граням, ребрам и др. кристаллографическим направлениям. Выделяют спайность :

• весьма совершенная (слюда, тальк),

• совершенная (кальцит, галит),

• средняя (полевые шпаты, роговая обманка),

• несовершенная (оливин, апатит),

• весьма несовершенная (золото, корунд).

ИЗЛОМ – вид поверхности при расколе минерала. Бывает – ровный , ступенчатый, раковистый, занозистый, землистый и т.д.

ПЛОТНОСТЬ – зависит от химического состава и структуры минерала. Все минералы по плотности подразделяются на: легкие (1-3 г/см 3 ), тяжелые (3,5-9 г/см 3 ), очень тяжелые (9-23 г/см3).

ТВЕРДОСТЬ – способность минерала сопротивляться механическому воздействию. Выделяют абсолютную и относительную твердости.

Абсолютную твердость определяют прибором, называемым склерометр в кг /мм 3 .

Относительная твердость определяется сравнительным путем. Для этого берут минерал с известной твердостью и воздействуют им или на него другим минералом. Существует эталонная шкала для определения относительной твердости минералов. Её разработал австрийский минералог Моос в 1824 г., поэтому названа его именем. В ней подобраны 10 минералов, которые располагаются в порядке возрастания твердости и номер эталонного образца в ней означает величину относительной твердости этого минерала.

МИНЕРАЛЫ ШКАЛЫ МООСА

1. Тальк Mg 3 [ Si 4 О10 ] (OH)2

6 . Ортоклаз К [ Al Si2 O8]

2 .ГипсСа SO 4 . 2H2 O

7. Кварц SiO2

3. КальцитСаСО3

8. Топаз Al2 [ SiO4 ] (F,OH)2

4. ФлюоритСаF2

9. КорундAl2O3

5 . АпатитCa5 [ PO4 ] 3 (F,OH)

10. Алмаз С

Когда нет под рукой эталонной шкалы, пользуются стеклом, гвоздем, стальным ножом или напильником, т.е. заменителями эталонных минералов.

Кроме перечисленных свойств, которые проявляются у всех минералов, существуют свойства присущие отдельным минералам или группе минералов. Их называют особые свойства и к ним относятся :

Магнитность - определяется по отклонению минералом стрелки компаса;

Люминесценция – любое излучение минералом света без накалива-ния. Выделяют: флюоресценцию - свечение минерала происходит при облучении ультрафиолетовыми или рентгеновскими лучами, фосфоресценцию - продолжение свечения минерала после прекращения облучения; люминесценция наблюдается у минералов, содержащих в кристаллической решетке примеси ионов. Так минерал шеелит светится бледно-голубым цветом за счет включений МОЛИБДЕНА.

Пьезо - и пироэлектрические. Пьезоэлектричество- это явление, ко-гда под действием давления вдоль полярной оси кристалла на её концах концентрируются положительные и отрицательные заряды. Пироэлектричеств о- тоже явление (появление электрических зарядов) только под действием температуры при нагревании.

Реакция соляной кислотой - происходит выделение углекислого газа, реакция хорошо наблюдается визуально.

Вкус и запах - некоторые минералы издают запах, при каком - либо воздействии на них (при ударе и т.п.), другие минералы - соленые или горько-соленые на вкус (каменная соль).

Радиоактивность - ею обладают минералы, содержащие радиоактивные элементы.

Все основные свойства проявляются (кроме особых) у каждого мине-рала. Часто разные по химическому составу минералы бывают внешне похожи по одному или нескольким свойствам. Например, по цвету, блеску, прозрачности минералы кварц и кальцит похожи и их трудно отличить по этим свойствам. Но по другим свойствам - твердости и спайности они резко отличаются друг от друга. Эти свойства для них являются диагностическими признаками . Таким образом, свойства минералов, по которым их можно определить или отличить друг от друга являются их диагностическими признаками.

Все свойства минералов изучают :

макроскопически, т.е. определяют свойства визуально;

с помощью лабораторных исследований с привлечением разнообраз-ных приборов и анализаторов: так химический состав минерала устанавливается после проведения ряда химических или спектральных анализов для определения элементов, входящих в его состав;

строение кристаллической решетки определяют с помощью рентге-ноструктурного анализа, основанного на отражении и дифракции рентгеновских лучей от кристаллографических плоскостей. В последнее время для изучения структуры минерала применяют электронный микроскоп; оптические свойства минералов изучают под микроскопом.

Сейчас создано много приборов, которые позволяют сделать комплекс лабораторных исследований прямо в образце, содержащем исследуемый минерал, т.е. отпадает трудоемкая работа по извлечению минерала в чистом виде, без примесей другого минерала.

Изучение свойств минералов дало толчок экспериментальным исследованиям для получения минералов в лабораторных условиях. Такие исследования позволяют моделировать условия образования минералов, что представляет несомненный научный интерес. Практическое значение таких исследований- получение искусственных минералов для ювелирной промышленности, радиоэлектроники и др. отраслей.

О названиях минералов - многие пришли из древних времен:

• на основе физических свойств или химического состава (например - магнетит, никелин),

• по географическому месту открытия (ильменит - в Ильменских горах, арагонит - по испанской провинции);

• по имени великих ученых или деятелей – уваровит (мини стр пр осве-щения Уваров), шеелит (в честь ученого химика Шееле открывшего элемент W ).

Многие минералы, кроме основного, имеют одно или несколько других названий, называемых синонимами. Например, флюорит- плавиковый шпат, сфалерит- цинковая обманка и т.д.

Процессы минералообразования в природе происходят по законам физической химии и термодинамики. Главными факторами являются химический состав среды, температура и давление. Все они в процессе минералообразования изменяют свои параметры, т.е. являются величинами переменными. Изменение величины концентрации химических элементов, температуры и давления может протекать плавно и постепенно, или скачкообразно резко. При таких условиях минералы могут кристаллизоваться одновременно-последовательно друг за другом: оливин → пироксен → роговая обманка;

или одновременно, например, при интенсивном испарении морской воды в лагунах образуются залежи солей, состоящие из минералов: галит → сильвин → карналит → гипс → сера.

Такое совместное нахождение минералов, образовавшихся на определенной стадии процесса минералообразования называется ПАРАГЕНЕЗИС МИНЕРАЛОВ. А минералы, образовавшиеся совместно на какой - то определенной стадии минералообразования называются ПАРАГЕНЕТИЧЕСКОЙ АССОЦИАЦИЕЙ. Знание парагенезисов минералов имеет большое научное и практическое значение. Так было теоретически и практически установлено, что в кимберлитовых трубках совместно с алмазами кристаллизуется минерал группы гранатов - ПИРОП. В Якутии по находкам пиропа были открыты месторождения алмазов.

Классификация минералов

Сейчас известно ~ 3000 минералов и каждый год их число увеличивается. Как ориентироваться в этом многочисленном и разнообразном мире минералов? Для этого ученые группируют или систематизируют их на основе каких-то признаков. То есть проводят классификацию. В минералогии были попытки создать классификацию на основе разных признаков: например по твердости, блеску или спайности; по условиям образования или генезису. Но есть минералы, которые могут образоваться совершенно в разных условиях. С середины прошлого столетия минералы стали классифицировать по химическому составу – по доминирующему аниону или анионной группе. Но только после появления рентгеноструктурного анализа и определения с его помощью внутреннего строения минералов стало возможным установить тесную связь между химическим составом минерала и его кристаллической решеткой. Это открытие положило начало принципу кристаллохимической классификации минералов. Впервые это сделали ученые Брэгг и Гольдшмидт для силикатов.

За основную единицу при такой классификации принят минеральный вид, обладающий определенной кристаллической структурой и определенным стабильным химическим составом. Минеральный вид может иметь разновидности. Под разновидностью понимают минералы одного вида, отличающиеся друг от друга по какому-то физическому признаку, например по цвету минерал кварц многочисленными разновидностями (черный – морион, прозрачный – горный хрусталь, фиолетовый – аметист).

В процессе минералообразования минералы одного минерального вида могут отличаться друг от друга внешним обликом – размерами кристаллов или формой. В этом случае каждый минерал одного минерального вида называют минеральный индивид.

Существующие классификации объединяют минеральные виды в классы или группы. Их количество у разных авторов колеблется, по мере усовершенствования классификации и получения новых данных о минеральных видах. Мы рассмотрим восемь классов :

самородные карбонаты

сульфиды сульфаты

оксиды и гирооксиды фосфаты

галоиды силикаты

Вопросы для самоконтроля.

1.Вставить пропущенный минерал в шкалу твердости Мооса:

Тальк

Гипс

Кальцит

Флюорит

Апатит

Ортоклаз

_______

Топаз

Корунд

Алмаз

2. Дайте определение понятию Минералы.

3. на сколько классов делят минералы: 5, 7,8, 12.

4. Какие особые свойства имею минералы?.

Лекция №4 Горные породы.

1. Горные породы

2. Магматические гп.

3. Осадочные гп.

4. Метаморфические гп.

Обратить внимание на на классификацию и определение по образцам

-знать методы определения горных пород, значение горных пород для применения их как строительных материалов.

-уметьопределять тип горных пород. Определять тип по о образцам горных пород.

Горные породы - природные минеральные агрегаты с устойчивым составом и структурой, залегающие в виде самостоятельных тел в Земной коре.

Горные породы повторяют системную организацию минералов на новом уровне.

Состав горных пород – минералы (у минералов –атомы). Строение горных пород- устойчивые пространственные сочетания минералов ( у минералов геометрическая упорядоченность). Форма горных пород – самостоятельные тела в Земной коре ( у минералов - правильные многогранники).