Происхождение, физические свойства, шкала твердости минералов.




ТЕМА 2.

Основные породообразующие минералы.

Происхождение, физические свойства, шкала твердости минералов

Классификация по химическому составу. Характеристика основных породообразующих минералов.

Происхождение, физические свойства, шкала твердости минералов.

Минералами называются природные химические элементы, однородные по химическим и физическим свойствам, которые образуются в земной коре или на ее поверхности. Они являются составной частью горных пород, руд и других минеральных тел, слагающих земную кору. В земной коре более 7000 минералов и их разновидностей.

Большая часть минералов встречается очень редко и только некоторые из них (около 50-ти) составляют основную массу пород, руд и различных минеральных тел. Их называют породообразующими (кварц, полевые шпаты, глинистые минералы, карбонаты, сульфаты, пироксены, амфиболы). Это твердые минералы, но есть и жидкие – ртуть, вода, нефть (условно), и газообразные – углекислый газ СО2 и другие газы. Каждый минерал - продукт (результат) определенного геологического процесса и может существовать только при определенных условиях. При изменении условий минералы либо разрушаются, либо видоизменяются.

Происхождение минералов. По условиям образования все минералы делятся на три группы: магматические, экзогенные (осадочные) и метаморфические.

При остывании магмы (силикатного огненно-жидкого расплава с температурой 1200-13000С) образуются магматические породообразующие минералы (кварц, полевые шпаты, слюды и др.). Они стойкие к воде, щелочам и кислотам, плотные и обычно с большой твердостью.

Экзогенные минералы образуются на поверхности Земли за счет разрушения магматических пород и минералов. Глинистые минералы образуются в процессе выветривания магматических минералов (полевых шпатов, слюд). Некоторые минералы выпадают в виде солей в водах морей и озер (галит NaCl, сильвин KCl, мирабилит Na2SO4, кальцит CaCO3), или за счет жизнедеятельности различных организмов (кальцит, опал).

Метаморфические (видоизмененные) минералы образуются на некоторой глубине в земной коре (≈ 6-10 км) из магматических и осадочных (экзогенных) пород и минералов. Здесь под воздействием высоких температур и давлений происходит преобразование (метаморфизм) ранее образованных осадочных и магматических минералов. Без расплавления вещества, с участием магматических газов и паров воды происходит перекристаллизация вещества: известняки переходят в мраморы, уголь - в графит, гранит – в гнейс, глина – в сланец.

В земной коре преобладают (88,4%) магматические минералы и породы (гранит, базальт, диорит, трахит и др.). Метаморфические породы составляют 7%, а осадочные – 4,6%. Но на поверхности Земли преобладают осадочные породы (65-70%). Строители обычно имеют дело с осадочными породами, которые принято называть грунтами.

Физические свойства минералов. Каждый минерал имеет определенный химический состав и обладает только ему присущими физическими и химическими свойствами. По этим свойствам производится диагностика минералов. Основные физические свойства:

1. Цвет (окраска) – разнообразная и не всегда устойчивая, т.к. зависит от примесей. Устойчивый цвет имеют: желтый – сера S, золото Au, пирит FeS2, аурипигмент As2S3; бурый (ржавый) – бурый железняк Fe2O3; красный – киноварь HgS; зеленый – малахит Cu2(OH)2CO3 и другие медные минералы; бесцветные (белые) – поваренная соль (галит NaCl), кварц SiO2– горный хрусталь, лед H2O. Из-за примесей кварц может быть фиолетовым (аметист), черным (морион), дымчатым (раухтопаз), желтым (цитрин), зеленым (празем), буро-красным (авантюрин) и др.

Многие минералы в растертом состоянии имеют другой цвет. Для этого определяют цвет черты царапанием по неглазурированной фарфоровой поверхности. Цвет черты более постоянный, чем цвет самого минерала. Многие окрашенные минералы имеют белый цвет черты.

2. Блеск создается отраженными лучами, зависит от показателя преломления минерала. Различают: стеклянный блеск – лед, кварц, кальцит, корунд, ортоклаз, флюорит (с показателем преломления (n=1,3-1,9); алмазный – алмаз, сера (n=1,9-2,6); полуметаллический – гематит, киноварь (n=2,6-3,0) и металлический - молибденит – более n=3,0.

3. Прозрачность – способность пропускать свет. Различают три группы минералов по прозрачности: прозрачные (кварц, мусковит), полупрозрачные (гипс, халцедон, кальцит), непрозрачные (графит, пирит и мн.др.).

4. Твердость – сопротивление механическому воздействию (истиранию, царапанию, удару, раздавливанию и т. д.). Немецкий минералог Моос предложил условную 10-тибалльную шкалу твердости из 10-ти минералов: тальк -1, гипс - 2, кальцит - 3, флюорит - 4, апатит - 5, ортоклаз - 6, кварц - 7, топаз - 8, корунд - 9, алмаз - 10. Истинная твердость, которую определяют на специальных приборах (склерометрах-микротвердомерах) по отпечатку алмазной пирамиды, существенно отличается от числа твердости Мооса (табл.2.1).

Таблица 2.1 - Твердость минералов

 

Эталонные минералы Твердость по шкале Мооса Истинная твердость, МПа Визуальные признаки твердости Твердость по группам минералов
Тальк     Чертится ногтем Мягкие
Гипс     То же То же
Кальцит     Чертится ножом Средней твердости
Флюорит     То же То же
Апатит     То же То же
Ортоклаз     Царапает стекло Твердые
Кварц     То же То же
Топаз     Режет стекло Очень твердые
Корунд     То же То же
Алмаз     То же То же

 

Для сведения: твердость графита – 1, ногтя - 2,5, медной монеты – 3, стекла - 5-5,5, стального ножа – 5,5-6.

5. Спайность – способность некоторых минералов раскалываться или расщепляться по определенным направлениям с образованием гладких (зеркальных) поверхностей, называемых плоскостями спайности. Спайность объясняется внутренним строением минералов. Различают пять разновидностей спайности: 1 - весьма совершенная (слюда, гипс), 2 - совершенная (кальцит, ортоклаз, каменная соль), 3 - несовершенная (полевые шпаты, роговая обманка), 4 – несовершенная (плоскости наблюдаются на отдельных небольших участках). 5 – весьма несовершенная (кварц, корунд) – спайность отсутствует, нет гладких поверхностей.

6. Излом – характер поверхности, может быть ровный (для минералов с совершенной спайностью), неровный, занозистый (для волокнистых минералов типа асбеста), раковистый (кварц, обсидиан), землистый (каолинит и др.).

7. Удельный вес (плотность) минералов изменяется от 0,6 (смола) и 0,9 г/см3 (лед) до 18-19 г/см3 (золото, платина) и 23,0 г/см3 (осмистый иридий). У наиболее распространенных минералов плотность 2,5- 3,0 г/см3. По плотности различают: легкие до 2,5 г/см3; средние – 2,5 - 2,8 г/см3 и тяжелые минералы – более 2,8 г/см3.

Особые свойства минералов: растворимость в воде (галит - соленый, сильвин - горько-соленый); в кислотах (холодная соляная кислота растворяет кальцит, горячая – доломит). Породы, содержащие карбонаты (мрамор, мел, известняк, лесс), вскипают от соляной кислоты. Растворимые в воде соли имеют свой вкус. Специфический запах имеет сера и желваки фосфорита. Магнитными свойствами обладает магнитный железняк, а электропроводностью - некоторые рудные минералы.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-08-08 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: