Введение, Основы учения о минералах - Основы учения о минералах

Минеральные образования и состоящие из них массы горных пород, включая минеральные полезные ископаемые, являются продуктами развития Земли, т. е. таких геодинамических процессов, как магнетизм, вулканизм, горообразование, физическое и химическое разрушение пород под действием льда, воды и ветра. В ходе развития Земли многократно происходило преобразование всей ее верхней оболочки и как следствие переотложение многих минералов и минеральных масс на структурных этажах земной коры.

Основы учения о минералах

Минерал -- однородное природное твердое тело, находящееся или бывшее в кристаллическом состоянии. Минералы являются составной частью горных пород, руд, метеоритов.

Термин минерал используют для обозначения минеральных индивида, вида и разновидности. Минерал как минеральный вид -- это природное химическое соединение, имеющее определенный химический состав и кристаллическую структуру. минерал земной кора кристаллохимический

Физические свойства минералов обусловлены кристаллической структурой и химическим составом. В природных минералах всегда есть различные неоднородности, дефекты, разупорядоченности, т. п., поэтому и их свойства не являются абсолютно постоянными. Различают скалярные физические свойства минералов и векторные, величина которых зависит от кристаллографического направления. Примером скалярного свойства может служить плотность, векторными являются твердость, кристаллооптические свойства и др. Физические свойства подразделяют на механические, оптические, люминесцентные, магнитные, электрические, термические свойства, радиоактивность.

К механическим свойствам относятся твердость, хрупкость, ковкость, спайность, отдельность, излом, гибкость (сопротивление излому), упругость.

    - Габитус кристаллов. Выясняется при визуальном осмотре, для рассматривания мелких образцов используется лупа - Твердость. Определяется по шкале Мооса. По этой шкале, самым твердым эталонным минералом является алмаз (10 по шкале Мооса, с абсолютной твердостью 1600, может резать стекло), а самым мягким является тальк (1 по шкале Мооса, с абсолютной твердостью 1, царапается ногтем). Твердость минерала не всегда постоянна для каждой из его сторон, что является производным от кристаллической структуры минерала -- в некоторый направлениях срезать слой кристаллической решетки легче, чем в других. Примером такого минерала является кианит имеющий твердость 5.5 по шкале Мооса в одном направлении и твердость 7 в другом. - Спайность -- способность минерала раскалываться по определенным кристаллографическим направлениям. - Излом -- специфика поверхности минерала на свежем не спайном сколе. - Побежалость -- тонкая цветная или разноцветная пленка, которая образуется на выветрелой поверхности некоторых минералов за счет окисления. - Хрупкость -- прочность минеральных зерен (кристаллов), обнаруживающаяся при механическом раскалывании. Хрупкость иногда увязывают или путают с твердостью, что неверно. Иные очень твердые минералы могут с легкостью раскалываться, то есть быть хрупкими (например, алмаз) - Удельная плотность это термин, используемый для определения единичной массы минерала, представляет собой отношение плотности (массы на единицу объема) минерала к плотности воды. Удельная плотность это скалярная величина. Для большинства минералов эта характеристика не является диагностической. Камнеобразующие минералы, силикаты и некоторые карбонаты имеют удельную плотность в диапазоне 2.5-3.5, что объясняет почему камни тонут в воде. Тем не менее высокая удельная плотность может служить диагностической характеристикой для некоторых классов минералов. Среди часто встречающихся минералов более высокую удельную плотность имеют оксиды и сульфиды, поскольку они включают в себя элементы с высокой атомной массой. В общем случае, минералы с металлическим блеском имеют тенденцию к более высокой удельной плотности, чем тусклые минералы. Для примера, гематит, Fe2O3, имеет удельную плотность 5.26, в то время как Галенит, PbS, имеет удельную плотность 7.2-7.6, что является следствием высокой концентрации в них железа и свинца соответственно. Исключительно высокая удельная плотность проявляется в самородных металлах. Камацит, Железо-никелевый сплав распространенный в железных метеоритах имеет удельную плотность 7.9, а наблюдаемая удельная плотность самородного золота достигает 19.3.

Оптические свойства:

    - Блеск -- световой эффект, вызываемый отражением части светового потока, падающего на минерал. Зависит от отражательной способности минерала. - Цвет -- признак, с определенностью характеризующий одни минералы (зеленый малахит, синий лазурит, красная киноварь), и очень обманчивый у ряда других минералов, окраска которых может варьировать в широком диапазоне в зависимости от наличия примесей элементов-хромофоров либо специфических дефектов в кристаллической структуре (флюориты, кварцы, турмалины). - Цвет черты -- цвет минерала в тонком порошке, обычно определяемый царапанием по шершавой поверхности фарфорового бисквита. - Преломление, Дисперсия и Поляризация характеризуют их оптические константы: показатель преломления, угол между оптическими осями, оптический знак кристалла, ориентация оптической индикатрисы и др.

Распространенность минералов на Земле является прямым следствием их химического состава, который, в свою очередь, зависит от распространенности различных химических элементов. Большинство наблюдаемых минералов добываются из земной коры. Большинство минералов имеют в своем основном составе всего 8 элементов, наиболее распространенных в земной коре: кислород, кремний, алюминий, железо, магний, кальций, натрий и калий (по степени убывания). Вместе эти восемь элементов составляют до 98 % от веса земной коры. Из этих восьми особое значение имеют кислород, составляющий 46,6 % от веса земной коры, и кремний, составляющий 27,7 %.

Химический состав минералов, как правило, близок по своему составу той породе, из которой они сформировались. Так из магмы, богатой железом и магнием, сформируется оливин, а магма, богатая силикатами, кристаллизуется в богатый силикатами минерал -- как, например, кварц. В известняке, богатом кальцием и карбонатами, формируются кальциты.

Химический состав может изменяться между членами ряда минералов. Например, плагиоклазы, входящие в группу каркасных алюмосиликатов -- полевых шпатов, по химическому составу представляют собой непрерывный изоморфный ряд натриево-кальциевых алюмосиликатов -- альбита и анортита с неограниченной смесимостью. Имеются 4 опознанные разновидности между богатым натрием альбитом и богатым кальцием анортитом -- олигоклаз, андезин, лабрадор ибитовнит. Другие примеры подобных рядов включают в себя оливиновый ряд от богатого магнием форстерита до богатого железом фаялита ивольфрамитовый ряд от богатого марганцом гюбнерита до богатого железом ферберита.

Наличие минеральных рядов объясняется химической субституцией. В природе минералы не являются чистыми материалами. В них присутствуют примеси, состоящие из любых элементов, находящихся в данной химической системе. В результате иногда определенный элемент подменяется другим. Такая подмена обычно происходит между ионами похожих размеров и одинаковых зарядов. Например, K+ не может подменить Si4+ из-за химической и структурной несовместимости, вызванной большим различием в размерах и в заряде, а подмена Si4+ на Al3+ происходит достаточно часто, так как они близки по размеру, заряду и распространенности в земной коре, что мы и наблюдаем на примере плагиоклазов.

Изменения температуры, давления и химического состава влияют на минералогический состав данной породы. Изменения химического состава могут быть вызваны такими процессами, как эрозия почвы и выветривание, а также метасоматизмом. Изменения температуры и давления происходят, когда материнская порода проходит тектонический или магматический сдвиг в иной физический режим. Изменения в термодинамических условиях благоприятно влияют на возможность реакции между уже сформировавшимися минералами с получением новых минералов.

В настоящее время в природе известно более 2500 минералов. Однако существенную роль в сложении горных пород имеют лишь несколько десятков минералов, которые называются породообразующими.

Похожие статьи




Введение, Основы учения о минералах - Основы учения о минералах

Предыдущая | Следующая