2.3 Лабораторна робота № 3

Мета: вивчити причини формування тих чи інших мінералів в природі.

Теоретичні відомості Класифікація мінералів

З-понад 4000 відомих природних мінералів чимало мають схожі властивості. Це зумови­ло їх поділ залежно від того, чи є вони хімічними сполуками, як-от оксиди або силіка­ти, чи мінералами, утвореними окремими елементами, як мідь або кальцій. Цей поділ доповнено класифікацією мінералів залежно від поширення їх у подібних геологічних умовах (рис.2.4). Мінерали — це хімічні сполуки, стабільність яких грунтується на електричній рівновазі між двома їх частинами. Позитивно заряджену (катіонну) частину урівноважує не­гативно заряджена (аніонна) частина, що знаходить відображення в хімічній формулі сполуки. Позитивна частина — це зазвичай метал, такий як залізо (Fе); це пишеться першим. Далі йде негативна частина, зазвичай неметалевий іон, такий як кисень (О) чи сірка (S), або сполучення негативно заряджених елементів, таких як сульфат-іон (SO₄). Мінерали класифікують за аніонною складовою, поділяючи їх, як правило, на 10 груп, наведених нижче. До кожної групи належить багато мінералів: наприклад, до карбонатів — понад 200 мінералів (від кальциту до азуриту).

Абраам Готлоб Вернер (1749-1817) — німецький мінералог і викладач, який залучав студентів з усієї Європи та Америки до Фрайберзької гірничої академії. Він розробив одну з найперших класифікацій мінералів і був прибічником океанічної теорії, за якою всі гірські породи послідовно відклалися в океані, утвореному після біблійного Потопу. Спочатку відклалися магматичні та метаморфічні гірські породи, потім осадові гірські породи й, нарешті, поверхневі відклади.

Р исунок 2.4 – Формування мінералів в земній корі Породотвірні мінерали

З-поміж усіх хімічних елементів у земній корі найбільший вміст кисню і кремнію (відповідно 46,6 % і 27,7 % від її маси); далі йдуть алюміній (8,3 %) і залізо (5,0 %). Разом ці елементи становлять 87,6 % маси земної кори. Міне­рали класу силікатів, такі як олівін, піроксен, амфібол, польовий шпат і кварц, що містять сполуки кремнію з киснем, утворюють понад 90 % гірських порід земної поверхні. Вони до того ж є головними складовими найпоширеніших гірських порід, зокрема магматичного походження, багатьох метаморфічних та осадових порід, багатих на глинисті мінерали. До складу несилікатних мінералів входять різні групи хімічних речовин, наприклад сполуки кисню з вуглецем, що утворюють карбонати (вапняк та ін.), які є важливими осадовими гірськими породами. Кисень може сполучатися також із металами й утворювати оксиди, такі як гематит. Більшість гірських порід складаються з декількох основних мінералів та незначної кількості інших різноманітних їх видів (другорядних).

Багато рудних родовищ походять з осадів гарячих мінералізованих розчинів (гідротерм), які проника­ють у навколишні гірські породи через тріщини, по­рожнини чи пори, утворю­ючи гідротермальні жили.

Силікати, як-от каолініт, формують пластин­часті кристали з досконалим розшаруванням уздовж пло­щини, паралельної до листка-подібних пластинчастих поверхонь.

Осад річкового мулу - це силікатні глинисті мінерали, що утворилися внаслідок вивітрювання або деформації та ерозії інших мінералів класу силікатів, як-от польовий шпат.

Оброблені мінерали, що використовуються як прикраси, називають ге­мами. Найдавніші відомі прикраси були виготовлені 30 000 років тому з кісток, мушель та бурштину, однак з розвитком технології гранування та шліфування каменю матеріалом для гем сьогодні обирають при­родні неорганічні матеріали, зазвичай кристали. Їх цінують за те, що вони красиві, рідкісні та міцні. З-понад 4000 кристалів, що є на Землі, лише близько 50 постійно використовують як геми. Вартість багатьох гем дуже висока, і це стимулювало успішний технологічний прорив у виготовленні штучних аналогів, для яких використовують, як правило, ті самі хімічні сполуки, з яких складаються природні камені.

Геми огранюють так, щоб посилити колір та красу каменю. Дорогоцінний камінь обрізують і полірують по гранях. Завдяки цьому краще відбиватиметься світло, і камінь сяятиме.

Діамантове огранювання підходить для світлих дорогоцінних каменів, як-от сфалерит. Ступінчасті типи ограню­вання найвигідніше підкреслюють красу каменів насичених кольорів.

Рудні родовища

Відклади мінералів, з яких економічно вигідно видобувати цінні метали, називають рудою. Концентрація металу в породі, за якої він вважається рудою, визначається ринковими умовами, витрати на видобуток виправдані лише тоді, коли вони менші від ринкової вартості відкладів. Платина, наприклад, є настільки цінною, що для промислової розробки досить, щоб її концентрація в породі була більшою за 0,1 частки з мільйона; залізо — набагато менш цінний метал, тому його вміст у руді має становити не менше 50 %, аби видобуток став економічно вигідною справою.

Багато цінних рудних мінералів концентрується в осадах на дні річок і на мілинах окраїнних морів, їх добувають, промиваючи в лотоках ти просіюючи.

Завдання

1. Ювелірні заводи і фабрики України.

2. Характеристика мінералів-талісманів для знаків зодіаку та використання цієї інформації в туристичній галузі.

3. Напрями застосування мінералів в господарській діяльності людини.

4. Штучні мінерали. Лабораторії по створенню штучних мінералів.

Допоміжний матеріал: контурні карти, атлас України та світу, кольорові олівці, роздатковий матеріал викладача, зразки мінералів та гірських порід представлені у фондах геологічного музею університету.

Порядок виконання

1 На листі формату А4 згідно розданного варіанту студент проводить письмові дослідження згідно завдань.

2 На карту наносить місцерозташування досліджуваних об’єктів.