ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МИНЕРАЛОВ

Для того, чтобы распознать минералы, надо знать их физические свойства. Главнейшими физическими свойствами минералов являются:

1 -твердость,

2-спайность,

3-излом,

4-плотность,

5-цвет,

6-цвет черты,

7-блеск,

8-прозрачность и некоторые другие.

Твердость минерала- степень его сопротивления механическому воздействию более прочного тела. В минералогии применяется наиболее простой способ определения твердости царапанием одного минерала другим, т.е. устанавливается относительная твердость. Для ее оценки применяется шкала Мооса, состоящая из 10 эталонных минералов, из которых каждый последующий своим острым концом царапает все предыдущие. За эталоны приняты следующие минералы:

1-тальк,

2- гипс,

3- кальцит,

4-флюорит,

5-апатит,

6-ортоклаз,

7-кварц,

8-топаз,

9-корунд,

10-алмаз.

Твердость минералов нередко определяют при помощи распространенных предметов. Так, твердость мягкого карандаша-1, ногтя-2, бронзовой монеты-3, железного гвоздя-4, стекла-5.

Основная масса минералов обладает твердостью от 2 до 6.

Плотность минералов колеблется в широких пределах от 0,8 г/см3, для жидких битумов до 23 г/см3 для минералов группы осмистого иридия. На практике для приблизительного определения плотности пользуются взвешиванием на руке, устанавливая принадлежность минерала к легким-до 2,5 г/см3, средним-до 4 г/см3 или тяжелым-свыше 4.

Спайность- это способность кристаллов раскалываться по определенным направлениям, образуя поверхности. Эти поверхности называются плоскостями спайности. Различают несколько степеней спайности:

1)  Весьма совершенная спайность

Минерал легко расщепляется на тонкие листочки, получить другие поверхности иначе, чем по спайности, весьма трудно. Такой спайностью обладают слюды, тальк, хлорит.

2) Совершенная спайность

Минерал при ударе раскалывается по определенным направлениям и дает ровные блестящие плоскости спайности. Получить излом по другим направлениям очень трудно. Например, галит, кальцит.

3) Средняя (или ясная) спайность

При раскалывании минерала наблюдаются как плоскости спайности, так и неровные изломы по случайным направлениям. Например, полевые шпаты, роговая обманка.

4) Несовершенная спайность

Обнаруживается с трудом, ее приходится отыскивать на обломках минерала, причем большая часть обломков ограничена неровными поверхностями излома (апатит, оливин, самородная сера).

 

5) Весьма несовершенная спайность

Спайность практически отсутствует, например, у кварца, корунда.

 

Спайность у минералов может наблюдаться как по одному направлению (слюда), так и по двум (полевые шпаты) и трем направлениям (кальцит, каменная соль).

Излом- это форма поверхности раскола, на которой нельзя обнаружить элементов спайности. Различают следующие виды излома:

1- раковистый, похожий на внутреннюю поверхность раковины, например, у кварца, халцедона, опала;

2 - зернозистый, напоминающий необструганную доску, например у асбеста, селенита, роговой обманки;

3 - зернистый - встречается у минералов, имеющих зернистое мелкокристаллическое строение, например, у гипса, ангидрита,

4 –землистый - поверхность излома матовая, шероховатая, например, у каолинита, лимонита.

ЦВЕТ

Для некоторых минералов цвет является постоянным и характерным признаком, например, малахит- всегда зеленый, галенит-свинцово-серый, пирит-латунно-желтый. Ряд названий дан минералам именно по этому признаку: хлорит- по гречески зеленый, рубин- красный, альбит- белый.

Однако для многих минералов цвет нельзя считать основным признаком. Один и тот же минерал, например, кварц, флюорит, гипс - может быть по- разному окрашен.

При определении цвета минерала необходимо обращать внимание на его прозрачность. К прозрачным минералам относятся кварц, кальцит, флю орит, к непрозрачным - пирит, гематит, графит, лимонит.

Цвет черты- это цвет тонкого порошка минерала, остающегося на поверхности фарфоровой пластины при царапании ее минералом. У некоторых минералов цвет черты резко отличается от цвета в куске и в таком случае имеет важное значение при определении. Например, цвет гематита железно-черный, а черта вишнево-красная. Большинство прозрачных и полупрозрачных минералов обладает бесцветной или слабоокрашенной чертой. Поэтому наибольшее диагностическое значение цвет черты имеет для непрозрачных и ярко окрашенных природных соединений. Минералы, обладающие твердостью больше 6, черты не дают.

БЛЕСК

Большинство минералов в отраженном свете обладает блеском.

У непрозрачных минералов различают блеск металлический (пирит, галенит, магнетит) и полуметаллический (гематит, графит).

У прозрачных минералов различают:

-алмазный блеск, свойственный таким минералам, как алмаз, сфалерит,

- стеклянный блеск, присущий кварцу, флюориту, карбонатам, сульфатам, корунду, гранату. Эти виды блеска характерны для гладких поверхностей- плоскостей спайности, граней кристаллов.

Неровные, шероховатые поверхности отличаются жирным блеском (сера, нефелин), некоторые минералы обнаруживают перламутровый блеск (слюды, тальк), при параллельно-волокнистом строении минерала можно видеть шелковистый блеск (асбест, селенит).

У землистых агрегатов блеск бывает матовым.



ПРОЧИЕ СВОЙСТВА МИНЕРАЛОВ

Для некоторых минералов характерна реакция со слабой соляной кислотой, при которой происходит выделение углекислого газа, сопровождающееся кипением. Эта реакция типична для карбонатов, причем в куске с соляной кислотой активно реагирует кальцит, в порошке- доломит, при нагревании- сидерит и магнезит.

К прочим свойствам следует также отнести вкус (галит), ковкость (галенит), горючесть (сера) и т.д.


 

КЛАССИФИКАЦИЯ МИНЕРАЛОВ

Минералы классифицируют по химическому составу.

Важнейшими классами минералов являются:

1) самородные элементы,

2) сульфиды,

3) окислы и гидроокислы,

4) галоиды,

5) карбонаты,

6) сульфаты,

7) фосфаты,

8) силикаты.

Самородные элементы- класс минералов, состоящих из какого-либо одного химического элемента- графит, сера, золото и т.д.

Сульфиды представляют собой сернистые соединения металлов. К ним относятся пирит FeS 2 , халькопирит CuFeS 2 , галенит PbS.

Окислы и гидроокислы. К этому классу относятся соединения элементов с кислородом и гидроксильной группой ОН. Самым распространенным минералом этого класса является кварц SiO 2. Скрытокристаллическая разновидность кварца называется халцедоном. Волосатый халцедон называется агатом. Водный окисел кремния SiOnH2O называется опалом. Среди окислов большое значение имеют окислы железа: гематит Fe 2 O 3, магнетит Fe 3 O 4 и лимонит Fe 2 O 3 · n Н2О.

Галоиды- соли галоидных кислот: галит NaCl , сильвин KCl , флюорит CaF 2.

Сульфаты- соли серной кислоты: барит BaSO 4 , гипс CaSO 4 ·2Н2О, ангидрит CaSO 4 .

Карбонаты- соли угольной кислоты: кальцит CaCO 3 , доломит CaMg ( CO 3 )2, магнезит Mg ( CO 3 ) и сидерит FeCO 3 . Прозрачный кальцит, у которого резко выражено двойное лучепреломление, называется исландским шпатом.

Фосфаты- соли фосфорной кислоты: апатит и фосфорит.

Силикаты- самый распространенный в природе класс минералов, составляющий по весу около 75% всей земной коры.

К классу силикатов относятся соли различных кислот кремния.

В отличие от минералов всех других классов силикаты имеют сложное строение кристаллических решеток и очень разнообразны. Поэтому этот класс подразделяется на несколько групп, важнейшими из которых являются:

- полевые шпаты,

-пироксены,

-амфиболы,

-слюды.

Полевые шпаты- наиболее распространенная в природе группа минералов, составляющая около 5% от массы земной коры. Среди них выделяются калиевые и кальциевые полевые шпаты, или плагиоклазы.

К калиевым полевым шпатам относятся ортоклаз K ( AlSi 3 O 8 ) и микроклин K ( AlSi 3 О3)·( N а) . Прозрачная разновидность ортоклаза называется санидином.

 Плагиоклазы представляют собой изоморфную смесь альбита Na ( AlSi 3 O 8 ) и анортита Са(А lSi 2 O 8 ), имеющих одинаковую кристаллическую решетку.


Состав плагиоклазов принято выражать номерами от 0 до 100 в зависимости от процентного содержания анортита:

 Плагиоклазы:

- с номерами от 0 до 10 получили название альбита,

-от 10 до 30-олигоклаза,

- от 30 до 50 андезина,

-от 50 до 70 лабрадора,

-от 70 до 90 -битовнита

- от 90 до 100 -анортита.

Ряд плагиоклазов:

- от 0 до 30 относят к кислым,

-от 30 до 50- к средним,

 -от 50 до 100-к основным.

Минералы группы пироксенов подразделяются на ромбические и моноклинные. К ромбическим пироксенам относятся энстатит, гиперстен, к моноклинным - авгит, диопсид, эгирин.

Среди представителей группы амфиболов наибольшее значение имеют обыкновенная роговая обманка, базальтинская роговая обманка и актинолит.

Самыми распространенными минералами группы слюд являются биотит и мусковит.

Среди других силикатов важное значение имеют минералы группы фельшпатитов - нефелин и лейцит, а также оливин, тальк, хлорит, серпентин и каолинит.





ПОНЯТИЕ О ГОРНЫХ ПОРОДАХ

 Горной породой называется естественный агрегат минералов, связанных общностью происхождения. Например, горная порода, называемая гранитом, состоит из кварца, ортоклаза, роговой обманки и слюды. Это основные минералы, входящие в состав гранита. Они спаяны друг с другом и представляют собой не случайное скопление, а закономерное сочетание, образующиеся в определенных геологических условиях.

Известны также горные породы, состоящие из нескольких минералов, их называют полиминеральными, а из одного минерала - мономинеральными.

Минералы, содержащиеся в породах в количестве более 5 %, называются породообразующими, присутствующие в виде незначительной примеси- акцессорными.

Все горные породы по своему происхождению (генезису) делятся на три основные группы: магматические, осадочные и метаморфические:

1) Магматические породы образуются в процессе остывания и кристаллизации вещества Земли, находящегося до этого в расплавленном состоянии.

2) Осадочные породы образуются в результате разрушения на поверхности Земли ранее сформировавшихся горных пород и последующего накопления и преобразования продуктов этого разрушения.

3) Метаморфические породы образуются из магматических и осадочных пород, подвергшихся в недрах земной коры действию высоких температур, давлений и химически активных веществ.

Магматические породы составляют 95% общей массы пород, слагающих земную кору. На осадочные и метаморфические породы приходится только 5%.

Кроме минерального состава и происхождения, горные породы отличаются друг от друга структурой, текстурой и формами залегания в земной коре.


Структура горных пород (строение) определяется размером, формой и характером срастания минеральных зерен, слагающих породу.

Текстура горных пород (сложение) определяется пространственным взаиморасположением слагающих ее минеральных зерен и характером заполнения объема породы.

 




МАГМАТИЧЕСКИЕ ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Природный силикатный расплав, образующийся в недрах Земли в результате выплавления из вещества мантии его наиболее легкоплавких компонентов, называется магмой.

 Местом, где образуются очаги выплавления, является астеносфера.

По сравнению с вмещающими породами магма более легкая и подвижная, поэтому она по разломам проникает вверх, в область пониженных давлений, где достигает земной коры, внедряется в нее, а иногда даже изливается на поверхность.

 Магму, излившуюся на земную поверхность и потерявшую летучие компоненты, называют лавой.

При движении магмы вверх она отдает часть тепла окружающим породам и охлаждается, при охлаждении магмы начинается кристаллизация, т.е. образование минералов. Так возникают магматические горные породы. Они бывают двух типов: интрузивные и эффузивные.

Интрузивные горные породы образуются в недрах земной коры при кристаллизации магмы, не достигшей земной поверхности.

Эффузивные горные породы образуются на поверхности Земли при застывании лавы.

В свою очередь интрузивные горные породы подразделяются на абиссальные, т.е. застывшие на большой глубине, и гипабиссальные, застывшие на небольшой глубине (2-3 км).

 Эффузивные породы подразделяются на кайнотипные - не подвергшиеся изменению на поверхности Земли, и палеотипные - сильно измененные, более древние породы.

 



СТРУКТУРЫ И ТЕКСТУРЫ

Различают три основных типа структур магматических пород:

1) полнокристаллическая,

2) неполнокристаллическая

3) стекловатая.

Полнокристаллическая структура характерна для пород, имеющих кристаллически-зернистое строение. По размерам зерен выделяют:

 - крупнозернистую (свыше 5 мм),

- среднезернистую (5-1 мм),

-мелкозернистую (менее 1 мм)

-скрытокристаллическую структуру, когда зерна не видны простым глазом.

Если основная масса породы состоит из кристаллов небольших размеров, среди которых различаются отдельные крупные кристаллы, то такую структуру называют порфировидной.

Неполнокристаллическая структура характерна для пород, в которых только часть вещества выделилась в виде кристаллов.

Стекловатой структурой обладают породы, нацело сложенные аморфной, нераскристаллизовавшейся массой.

Если среди основной стекловатой или скрытокристаллической массы видны отдельные хорошо образованные кристаллы, то структуру называют порфировой. Кристаллы, рассеянные в плотной массе породы, называются вкрапленниками.

Основными текстурами магматических пород являются:

- массивная,

-пористая,

-флюидальная.

Массивная текстура характеризуется отсутствием какой-либо закономерности в расположении породообразующих минералов.

Пористая текстура характеризуется наличием пустот и возникает при выделении газов из остывшей лавы.

Флюидальная текстура отличается ориентированным расположением минералов в породе. Она образуется в результате течения застывшей лавы.

Интрузивные и эффузивные породы имеют различную структуру. Абиссальные породы характеризуются крупнокристаллической структурой и массивной текстурой. Гипабиссальным породам свойственна порфировидная структура, однако эти породы могут иметь и равнозернистую структуру. Для эффузивных пород более характерны стекловатая, скрыто-кристаллическая, порфировая структуры и флюидальная, пористая, а иногда и массивная текстуры. Кайнотипные породы имеют обычно пористую текстуру. У палеотипных пород порфировые выделения сильно разрушены. Таким образом, по структуре и текстуре можно определить условия образования горной породы.

 

МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ

Минеральный состав магматических пород зависит от химического состава и условий кристаллизации. Различие в химическом составе определяется содержанием в породе кремния (SiO2). По этому признаку магматические породы разделяют:

1) кислые, с содержанием SiO2>65%,

2) средние, содержащие SiO2 от 65 до 52%,

3) основные- SiO2 от 52 до 45%  

4) ультраосновные- SiO2<45%.

Кроме того, выделяется группа щелочных пород, отличающихся повышенным содержанием окислов щелочных металлов Na и К.

Главными породообразующими минералами магматических пород являются:

 кварц,

Полевые шпаты,

Слюды,

Амфиболы,

Пироксены  

оливин.

Первые два минерала имеют светлую окраску, остальные- темного цвета.

Окраска магматических пород определяется соотношением светлых и темных породообразующих минералов и является важным диагностическим признаком.

Как правило, цвет ультраосновных и основных пород, богатых темными силикатами- роговой обманкой, пироксенами, оливином, от темнозеленой до черного.

Кислые и средние породы, богатые шпатами, окрашены в более светлые тона- серые, зеленоватые и розоватые. Чем кислее породы, тем они светлее.

С уменьшением кислотности возрастает плотность пород. У кислых пород она 2,5-2,7, у средних 2,7-2,8, у основных 2,9-3,1 и у ультроосновных 3,1-3,3 г/см3.

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ МАГМАТИЧЕСКИХ ПОРОД

Кислые породы (>65% SiO 2 ). Главными породообразующими минералами являются кварц, калиевые полевые шпаты, кислые плагиоклазы и биотит, реже мусковит и роговая обманка. Среди кислых пород наиболее широко распространены интрузивные породы- граниты, гранодиориты. Эффузивными образованиями являются липариты, вулканическое стекло (обсидиан) и пемза.

Средние породы (65-52% SiO 2 ). Главными породообразующими минералами являются калиевые полевые шпаты, средние плагиоклазы и роговая обманка, нередко присутствует авгит. Представителями средних интрузивных пород являются сиениты и диориты, эффузивных- трахиты и андезиты. В диоритах и андезитах светлые минералы представлены почти исключительно плагиоклазами, а в сиенитах и трахитах преимущественно или только калиевым полевым шпатом.

Основные породы (52-45% SiO 2 ). Главными порообразующими минералами являются пироксены (авгит и др.) и основные плагиоклазы (часто лабрадор). Присутствуют роговая обманка и реже оливин. Большое количество цветных минералов придает породе темную окраску, на фоне которой у интрузивных пород выделяются серые зерна основных плагиоклазов. Интрузивными породами этой группы являются габбро и диабазы, эффузивными- базальт.


Ультроосновные (<45% SiO 2 ) относятся к группе бесполевошпатовых образований. Породы этой группы состоят из оливина и пироксенов. Наиболее распространены интрузивные породы- пироксены, перидотиты и дуниты, их излившиеся аналоги встречаются редко.

Щелочные породы (40-45% SiO 2 ). Здесь обязательно присутствует нефелин. Интрузивный представитель - нефелиновый сиенит, эффузивный - фонолит.


Дата: 2018-12-21, просмотров: 207.