Вопрос 14: плотность минералов и ее определение.

_{Плотность (удельный вес)} отражает химический состав минерала и кристаллическую структуру. Под ρ минерала обычно понимают отношение массы вещества к его единице объема (г/см³). У природных минералов разброс ρ лежит в интервале: 0,7 – 23 г/см³ основное большинство минералов: 2,5 – 3,5 г/см³ подразделение на классы по плотности: легкие минералы (ρ<2.5) цеалиты, водосодержащие минералы, лед. Средние минералы (ρ 2,5 – 4) п.ш., Q, пироксены и др. тяжелые минералы (ρ4 – 6) сульфиды, оксиды, гидрооксиды, сульфосоли. Очень тяжелые минералы (ρ>6) самородные элементы, оксиды, сульфиды и т.д. Существует несколько методов для измерения. 1) Метод тяжелых жидкостей (например бромомформ (ρ – 2,89), жидкость клеречи (ρ – 4,27)) 2) Гидростатического взвешивания определяется объем вытесненной минералом воды. Вес минерала на воздухе делится на вытесненный минералом объем воды. 3) Расчетный метод основан на химическом и рентгеноструктурном анализе минерала

z – число молекул в элементарной ячейке соединений, M – молекулярная масса минерала, N – число Авогадро, V – объем элементарной ячейки. Расчетная плотность выше опытно определенной, т.к она отнесена к небольшому объему минерала. Плотность зависит от атомной массы (чем выше атомная тем больше ρ минерала), зависит от рыхлости упаковки. В минеральных рядах с непрерывной изоморфной смесимостью плотность минерала меняется непрерывно. Существует линейная зависимость между химическим составом и плотностью.

Вопрос 19: окраска минералов и её типы.

Цвет – важнейший диагностический признак. Окраска минералов является следствием взаимодействия электромагнитных волн видимого диапазона (380 – 750 нм.). взаимодействуя с этими электромагнитным и волнами вещества вызывают выборочное поглощение части электромагнитного спектра, иногда всего спектра, и в зависимости от этого минерал окрашивается в тот или иной цвет. Если все цвета поглощаются полностью цвет черный ит.д. В соответствии с длинами волн отражательной части спектра, минералы отражающие цвет в области 460 нм. будут фиолетовыми. Отражающие цвет в области 470 нм. будут синими. 480 нм. голубыми 520 – зелеными, 580 – желтыми, 600 – оранжевыми, 640 – 650 – красный. В зависимости от природы окраски присущей природе минералов окраски делят 1) собственно окраска минерала – идиохроматическая. Природа разная может быть связана с собственно поглощением вещества. 2) видообразующие или примесные ионы переходных элементов таблицы Менделеева (отличаются от остальных незаполненными или внутренними оболочками S и D). Например: Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, U, W, Cu, элементы редких земель – элементы хромофоры. 3) присуствие в минерале структурных дефектов электронных или дырочных которые вызывают разложение светы и соответствующую окраску (топаз кварц). Аллохроматическая окраска (ложная чуждая) – возникает в минералах в случае нахождения внутри них посторонних минеральных фаз. Например (гематит придает красную окраску микроклину). Псевдохроматическая окраска – проявляется в неокрашенных минералах за счет разнообразных оптических эффектов связанных с прохождением через них светового потока. Электромагнитные волны испытывают интерференцию, дифракцию рассеиваются и отражаются (побежалость на поверхности некоторых сульфидов меди, п.ш. эрризация, благородный опал). Очень часто для характеристики цвета минерала используют цвет черты. У минералов с аллохроматической окраской цвет черты будет белый. Если длинна волн отраженного света будет характеризовать окраску минералов, то кол-во отраженного потока светы будет определять Блеск (Показатель отражения). Зависит от величины показателя преломления. R – показатель отражения, N – показатель преломления. Отражательная способность выражается в %. Различают 2-а основных типа блеска 1) металлический и 2) неметаллический. Неметаллический: а) алмазный, б) стеклянный, в) тусклый. Блеск и окраска минералов являются первостепенными для диагностики минералов. Анизотропия в окраске. Для не кубических минералов поглощение света в разных кристаллографических направлениях оказывается неодинаковым – меняется окраска вдоль этих направлений в результате изменения густоты того или иного цвета окраска меняется очень сильно в зависимо

сти от сингонии изменение может происходить дважды – дихроизм и трихроизм (у двуосных) в целом это явление называется плеохроизм.

Вопрос 21: радиоактивные св-ва минералов. Открыты в конце 19 в. Существенное влияние на состав и структуру минеральных видов оказывает радиоактивность — явление, связанное с осо­бенностями строения ядра, когда количество протонов или нейтронов в нем превышает оптимальное соотношение. При повышенном содержании протонов ядро теряет один положительный заряд, либо выделяя +частицу (позитрон), либо вовлекая из электронной оболочки атома один электрон. В случае повышенного содержания ней­тронов ядро теряет отрицательный заряд, выделяя -частицу (электрон). Элементы, ядра которых обладают указанными особенно­стями, называются радиоактивными, а изменения, происходя­щие в них, — радиоактивным распадом. При выделении +частицы ядро теряет массу в четыре еди­ницы и два положительных заряда и как бы перемещается в таблице Менделеева на две клетки влево. При выделении -частицы ядро почти не изменяет массы, но приобретает один положительный заряд и перемещается на одну клетку вправо.

Такими св-ми обладают тяжелые атомы конца ПС Менделеева, обладающие св-вом самораспада с выделением α – частиц. Радиоактивный распад происходит самопроизвольно и при­водит к беспрерывному превращению одних атомов в другие, в результате чего ядро приобретает более устойчивое соотно­шение протонов и нейтронов.Распад постоянен, не подвержен химическим и физическим условиям. Скорость радиоактивного распада различна, но постоянна для каждого элемента. При радиоактивном распаде полови­на атомов, независимо от их числа, превращается всегда за одно и то же время (Т), характерное для данного элемента и называемое его периодом, или временем полураспада. Радиоактивный распад приводит к образованию устойчи­вых неактивных элементов. Наиболее склонны к радиоактив­ному распаду отдельные изотопы химических элементов. Природную радиоактивность на Земле создают торий (Th²³²) и три изотопа урана (U²³⁸, U²³⁵, U²³⁴). Природную радиоактивность создают и легкие радиоактив­ные элементы (С¹⁴, К⁴⁰, Rb⁸⁷ и др.). Продолжительность существования радиоактивных элемен­тов зависит от величины их периода полураспада. Так, напри­мер, период полураспада U238 равен 4,50*10⁹ лет; U234—2,52*10⁴ лет. Следовательно, уран и торий могут сохра­няться в минералах на протяжении нескольких геологических периодов. Радиоактивность минералов обычно выделяют по ионизации воздуха, которая происходит в процессе радиоактивного распада и фиксирует разными ионизационными камерами. В стационарных условиях (в лаб.) радиометром определяется α,β,γ – активность, связанная с разными видами радиационного излучения. В полевых условиях – только γ – излучение. Для получения характера распада радиоактивных минералов и элементов в г\п и рудах используют метод радиографии. Он основан на способности радиоактивного излучения засвечивать фотоматериалы. Для этого делают плоский скол в минерале → поляризуют → прикрепляют к фотобумаге → выдерживают → проявляют пластинки и сравнивают с нормальной фотографией шлифа. Очень часто радиоактивность минералов определяется визуально – проявляются в виде плеохраичных двориков. Они образуются вокруг радиоактивных минералов: циркона и т.д., заключенных в железистые силикаты: слюды, пироксены, амфиболы и т.д. Плеохраизм – изменение окраски. При радиоактивном распаде α – частицы окисляют Fe²⁺, входящих в состав силикатов и переводят его в Fe³⁺(на зеленом фоне образуется коричневое пятно). В результате распада радиоактивные минералы приобре­тают иную структуру, а окружающие их минералы претерпе­вают изменения химического состава и некоторых физических свойств.

Радиоактивные св-ва минералов имеют важное значение для определения их абсолютного возраста, т. к. радиоактивный распад используется как часы и продолжается по одинаковой скорости, а она известна и можно оценить время образования минералов, точно измерив соотношения между радиоактивными продуктами конечного распада. Существуют разные варианты определения возраста, они основаны на различных радиоактивных изотопах: U-U, Rb-Sr, Ra-C И т.д. В настоящее время известно более 190 минеральных видов и разновидностей, содержащих радиоактивные элементы. Это главным образом кислородные соединения, в которых уран находится в четырехвалентной или шестивалентной форме, а также такие, в которых одновременно присутствует и четырех­валентный и шестивалентный уран. Кроме того, уран и торий входят в состав минералов, изоморфно замещая друг друга, а также Zr, Ca и другие элементы. Относительные количества радиогенного Pb, U, Th и других радиоактивных элементов в минералах непосредственно свя­заны с их геологическим возрастом, на чем и основано абсо­лютное определение возраста минералов и горных пород.