43) Ионные радиусы,координационные числа, плотнейшая упаковка
Плотнейшая упаковка: применяется для объяснения природу кристаллических структур в-в,согласно которому:
Форма всех атомов и ионов сферическая
Весь объём кристалла или отдельных его структурных блоков заполнен плотно соприкасающимися атомами и ионами.
Координационные числа
Координационным числом данного атома в структуре минерала называется число ближайших от него соседних атомов. Так, в галите координационное число натрия - 6 ((вокруг него расположено по шесть атомов хлора), координационное число хлора также - 6 (каждый атом хлора соседствует с шестью атомами натрия).
В идеальных плотнейших упаковках координационное число зависит от соотношения размеров ее атомов: если один вид атомов слагает упаковку, то от размера других атомов зависит то, в какую пустоту (тетраэдрическую или октаэдрическую) они могут поместиться. Размеры пустот зависят от размеров атомов("шаров"), формирующих плотнейшую упаковку, а оптимальное соотношение радиусов этих атомов и радиуса атома в пустоте всегда одно и то же. Для октаэдрической координации оно равно 0.41, для тетраэдрической - 0.22. Также плотно можно разместить атом между тремя, восемью, двенадцатью соседними. Для таких структур возможны координационные числа 3, 4, 6, 8, 12.
Ионные радиусы
Атомные и ионные радиусы. Истинные размеры атомов и ионов измерить невозможно. Для минералогии важны радиусы ионов в их реальных кристаллических постройках, но экспериментально (рентгеновскими и другими методами) определяются только межузельные расстояния пространственных решеток. Расстояние между центрами ближайших атомов кремния и кислорода в окиси кремния - кварце равно 0.161 нм. Что же касается радиусов ионов и атомов в кристаллах, то этот вопрос в разное время и разными исследователями решался по-разному, в результате чего сформировались различные системы, которые можно разбить на две группы: в первой радиусы ионов главнейших в земной коре химических элементов (Si, Fe, Ca, Mg, Na и др.) меньше радиуса иона кислорода; во второй эти соотношения обратны.
44) .Простые сульфиды: галенит,сфалерит, пирротин
Более 250 видов, но общее содержание их в земной коре невелико и не превышает 0.15%.
Наибольшее распространение имеют дисульфиды и сульфиды железа, на долю которых приходится около 4/5 всех сульфидов. Обычными сульфидами являются сульфиды меди, свинца, цинка, серебра, сурьмы и т.д. В виде изоморфных примесей в состав сульфидов входит целый ряд редких и рассеянных элементов, не образующих самостоятельных минералов.
Сульфиды за небольшим исключениями имеют металлический блеск, большую плотность и невысокую твёрдость. Встречаются они в виде кристаллов, друз, чаще - в виде сплошных зернистых масс и вкрапленников.
Происхождение сульфидов главным образом гидротермальное, а также магматическое, скарновое и для некоторых экзогенных - осадочное.
При окислении сульфиды разлагаются и легко переходят в различные вторичные минералы: карбонаты, сульфаты, окислы и силикаты, устойчивые в поверхностных условиях.
Сульфиды имеют большое практическое значение - это важнейшие руды свинца, цинка, меди, серебра, никеля и других металлов.
По структурному принципу среди сульфидов можно выделить сульфиды координационной, цепочечной, слоистой и других структур. Так, например, сульфиды можно классифицировать, выделяя структурные мотивы: координационный, островной, цепочечный, слоистый.
45. Минералы изверженных горных пород (главные породообразующие и акцессорные).
Магматические (изверженные) горные породы – это породы, образовавшиеся в результате остывания и кристаллизации магмы.
Главные породообразующие минералы магматических пород – кварц, полевые шпаты, слюды, роговая обманка, пироксен, оливин.
Второстепенные (акцессорные) минералы – апатит, циркон, магнетит, гематит, рутил, ильменит, титанит.
Вторичные минералы - хлорит, серицит, серпентин, эпидот, карбонаты и многие другие минералы.
Частота встречаемости минералов: полевые шпаты – 60 %, кварц – 12 %, амфиболы и пироксены – 17 %, слюды – 4 %, прочие силикаты – 6 %, остальные минералы – 1 %.
46.Сростки кристаллов —возникшее в результате срастания двух плодов, кристаллов и т.п.
ДВОЙНИ́КИ, закономерные сростки двух однородных кристаллов (см. КРИСТАЛЛЫ), в котором один кристалл отличается от другого зеркальным отражением в плоскости симметрии (см. СИММЕТРИЯ КРИСТАЛЛОВ) (плоскость двойникования), или поворотом вокруг оси симметрии (ось двойникования) или — редко — отражением в центре инверсии.
47.Магнезиальные скарны – это шпинель-форстерит-клинопироксеновые породы с большим количеством второстепенных и акцессорных минералов. Часть магнезиальных скарнов формируется на магматической стадии, часть является постмагматическими образованиями. Скарны магматической стадии образуются при взаимодействии магнезиальных карбонатных пород с растворами, которые отделяются от магмы до завершения ее кристаллизации или циркулируют в это время во вмещающих породах.
Месторождения магнезиальных скарнов формируются при замещении доломитов и доломитизированных известняков. Типоморфными минералами магнезиальных скарнов являются диопсид, форстерит, шпинель, флогопит, серпентин, магнетит, людвигит, доломит, кальцит.
48.Оливи́н — породообразующий минерал, магнезиально-железистый силикат с формулой (Mg,Fe)2[SiO4].Оливин — типичный глубинный высокотемпературный минерал. Он распространен во многих видах метеоритов, в мантийных породах, в магматических и высокотемпературных метаморфических и метасоматических породах. Породообразующий минерал ультраосновных магматических горных пород - оливинитов, дунитов и др.Оливин является самым распространённым минералом мантии до глубин около 400 км, где происходит полиморфный переход, с превращением оливина в мэйджоритовый гранат.
Циркон- силикат циркония ZrSiO4.Цвет обычно коричневый, красновато-коричневый, реже - желтый, оранжевый, серый. Блеск алмазный. Непрозрачен, полупрозрачен, редко прозрачен. Твердость 7,5, плотность 4,68-4,70. Спайность отсутствует. Встречается в виде кристаллов размером от 1-2 мм до 1,5 см. Кристаллы тетрагональные, представлены комбинацией призмы и дипирамиды (цирконы из гранитоидов), либо дипирамидальные (цирконы из щелочных пород). Акцессорный минерал кислых и щелочных изверженных пород и их пегматитов. Крупные кристаллы циркона найдены в сиенитовых пегматитах и в перекрывающих их остаточных месторождениях.
Кианит- одна из трех полиморфных модиф.Al2SiO5 с самой плотной упаковкой атомов; по экспериментальным данным, образуется при наибольших давлениях, содер. примесь Fe, Сг. Трикл. К-лы столбчатые, дощатые. Дв. по {100} простые и по {001} полисинтетические.Сп. сов. по {100}, cp. пo {010}, отдельность по (001). Агоегаты зернистые, лучистые. Разноцветный, чаще голубой. Тв. на (100)||[001] — 5,5; ┴[001] — 6,5; на (010)||{001] — 6 и ┴[001] — 7; на (001)||[010] — 5,5 и ||[100] — 6,5. Уд. в. 3,65.Месторождения ювелирных кианитов существуют во многих районах мира: в Бирме, Бразилии, Кении, США, Швейцарии, Австрии (Тироль), Германии (Шпессарт). Известны индийские кианиты из штатов Кашмир и Пенджаб.
Эпидот (пистацит) — сложный силикат кальция, алюминия и железа. Название получил от др.-греч. ἐπίδοσις (epidosis) — «приращение»: в сечении кристалла (призмы) одна сторона длиннее.Поделочный камень. Пригодный для огранки эпидот встречается в Мексике, Мозамбике, Норвегии, США (Калифорния), Австрии (Высокий Тауэрн).Изредка используется в изготовлении ювелирных изделий.Внешне похож на везувиан.Образуется как продукт изменения основных пород при контактовом метаморфизме и в альпийских жилах.Минерал, как правило, имеет фисташково-зелёный или темно-зелёный цвет.Непрозрачная разновидность пьемонтит (марганцесодержащий эпидот) из Пьемонта окрашена в розовый или вишнёво-красный цвет.На Урале встречается бутылочно-зелёная прозрачная разновидность эпидота — пушкинит.
50. Бери́лл — минерал гексагональной сингонии, из подкласса кольцевых силикатов. Некоторые из разновидностей берилла, в частности изумруд и сочно окрашенный аквамарин, относятся к драгоценным камням.
Берилл обычно бывает представлен призматическими кристаллами, в которых, кроме призмы, как правило присутствуют также базопинакоид и пирамида второго рода. Плоскости призмы нередко покрыты вертикальными штрихами; спайность несовершенная по пинакоиду (0001) не всегда выражена, излом раковистый или неровный, твёрдость 7,5-8, плотность 2,67-2,76; перед паяльной трубкой с трудом плавится по краям, кислотами не разлагается.
Кристаллы берилла встречаются как одиночные, так и соединённые в друзы или шестоватые агрегаты. Окраска разновидностей берилла разнообразна и обусловлена примесями. Блеск стеклянный, оптический характер отрицательный.
Химический состав берилла — Al2[Be3(Si6O18)], что соответствует 14 % оксида бериллия, 19 % оксида алюминия 67 % диоксида кремния. Искусственно воспроизведен Эбельменом.
Кордиери́т - минерал, алюмосиликат магния и железа.
Минерал встречается в виде призматических кристаллов, неправильных скоплений, зёрен. Кристаллы короткопризматические. Кристаллическая структура характеризуется кольцевым строением и аналогична структуре берилла.
Характерен очень сильный плеохроизм (жёлтый — тёмный сине-фиолетовый — бледно-голубой). Люминисценции нет. Легко выветривается с образованием талька, слюды и других вторичных минералов.
Образуется в условиях контактного метаморфизма за счёт горных пород, богатых алюминием и магнием.
Месторождения известны в Бирме (Мьянме), Бразилии, Шри-Ланке (аллювиального происхождения), Индии, Танзании, Намибии, на Мадагаскаре. В России месторождения ювелирного иолита отмечены в Якутии и на Кольском полуострове.
Ценный коллекционный минерал. Прозрачные разновидности употребляются в качестве драгоценного камня. При огранке учитываются направления плеохроизма, чтобы не придавать слишком большую толщину темноокрашенным камням.
51. Скарн — контактово-метасоматическая порода, возникающая вблизи интрузии, в случае, если вмещающие породы резко отличаются от интрузивных пород по химическому составу. Скарн является продуктом реакционного взаимодействия контактирующих между собой карбонатных и алюмосиликатных пород при участии высокотемпературных постмагматических растворов в условиях прогрева внедрившейся силикатной (чаще всего кислой) магмой. Слово скарн происходит от шведского skarn (буквально — грязь, отбросы).
Известковые скарны. Минеральный состав - Для известковых скарнов характерны кальций-содержащие минералы. Главными минералами являются моноклинный пироксен и кальциевый гранат, часто в ассоциации с магнетитом, гематитом и эпидотом. Содержится кальцит. Пироксен как правило имеет диопсид-геденбергитовый состав. Диопсид в известковых скарнах может образовывать крупные кристаллы или сахаровидный агрегат мутно-зеленого или даже белого цвета. Гранат — гроссуляр-андрадит. Иногда встречаются везувиановые или волластонитовые скарны. Также известковые скарны могут содержать сульфиды (галенит, сфалерит, арсенопирит, халькопирит, молибденит), минералы бора (датолит, данбурит, аксинит), родонит.
Структура: кристаллическая, зернистая, бластовая. Текстура: массивная, неоднородная, пятнистая.
Условия образования и нахождения
Образуют залежи, линзы, тела неправильной формы, зоны, в непосредственном контакте силикатных и карбонатных пород (известняками).
52. Цвет – способность минерала отражать или пропускать через себя ту или иную часть видимого спектра.
эталоны цвета:
синий - азурит , сапфир бурый – лимонит зеленый - малахит
свинцово-серый – молибденит красный - киноварь черный – магнетит
золотисто-желтый - золото латунно-желтый - халькопирит
Цвет черты-Минералы, твёрдость которых невелика ( до 6), оставляют черту на неглазурованной фарфоровой пластинке (бисквит). Цвет черты, или цвет минерала в порошке может отличаться от цвета самого минерала.
Блеск: Металловидный или полуметаллический, алмазный, стеклянный, жирный, матовый, перламутровый, шелковистый, Восковой блеск,
Твердость- это способность его противостоять механическому воздействию — царапанию острым инструментом или другим минералом.
Спайность- Это способность кристаллов раскалываться по определённым кристаллографическим плоскостям с образованием блестящих поверхностей. Спайность может проявляться в одном, двух, трёх, четырёх и шести кристаллографических направлениях.
Излом- При раскалывании минералов, лишенных спайности или обладающих плохой спайностью, возникают незакономерные поверхности излома.
Плотность- лотность минералов измеряется в граммах на см3 (г/см3) и в значениях, у разных минералов, колеблется от 1 (жидкие битумы) до 23 (осмистый иридий). Основная масса минералов имеет плотность от 2,5 до 3,5, что определяет среднюю плотность земной коры в 2,7 - 2,8 г/см3.
.53.цепочные селикаты- Простейшие и наиболее распространённые из них представлены непрерывными цепочками кремнекислородных тетраэдров, соединённых вершинами, типа [SiO3]2- или сдвоенными цепочками-лентами типа [Si4O11]6-. К ним принадлежат группы пироксенов, амфиболов, рамзаита Na2[Ti2Si2O6] O3 и др.
Пироксе́ны — обширная группа цепочечных силикатов. Многие пироксены — породообразующие минералы.
ироксены подразделяются на ромбические пироксены (ортопироксены) и моноклинные пироксены (клинопироксены).
Главным мотивом структуры пироксенов являются цепочки SiO4 тетраэдров, вытянутые по оси с. В пироксенах тетраэдры в цепочках поочередно направлены в разные стороны. У других цепочечных силикатов период повторяемости цепочки обычно больше.
Пироксены являются исключительно распространенными минералами. Они слагают примерно 4 % массы континентальной земной коры. В океанической коре и мантии их роль значительно больше.
В поверхностных условиях пироксены неустойчивы. При метаморфизме пироксены появляются в эпидот-амфиболитовой фракции. С увеличением температуры они устойчивы вплоть до полного плавления пород. С увеличением давления меняется состав пироксенов, но не убывает их роль в горных породах. Они исчезают лишь на глубинах больше 200 км.
Пироксены встречаются почти во всех типах земных пород. Одно из объяснений этого факта заключается в том, что средний состав земной коры близок к составу авгитового пироксена.
Подавляющее большинство пироксенов не представляет никакого практического интереса. Только сподумен является главным рудным минералом лития, а некоторые редкие разновидности пироксенов применяются в ювелирно-поделочном деле.
.54.Метаморфогенные месторождения
залежи полезных ископаемых, образовавшиеся в процессе метаморфизма горных пород , в обстановке высоких давлений и температур. Разделяются на метаморфизованные и метаморфические.
Метаморфизованные месторождения возникают вследствие процессов регионального и локального метаморфизма полезных ископаемых. Тела полезных ископаемых деформируются и приобретают черты, свойственные метаморфическим породам, — развиваются сланцеватые и волокнистые текстуры, гранобластические структуры. Минералы малой плотности заменяются минералами высокой объёмной массы. Водосодержащие минералы вытесняются безводными, аморфное вещество раскристаллизовывается. Наибольшее количество метаморфизованных месторождений известно среди докембрийских формаций (например, месторождение графита в Красноярском крае, железорудные месторождения в Криворожском бассейне и Курской магнитной аномалии в СССР; месторождения марганца в Бразилии и Индии, золотых и урановых руд в Южной Африке).
Метаморфические месторождения возникают вновь в процессе метаморфизма горных пород. Известняки превращаются в мраморы, песчаники — в кварциты, глинистые породы — в кровельные сланцы, а при высокой степени метаморфизма — в залежи андалузита, кианита и силлиманита, на месте бокситовых отложений возникают Наждаки.