10. Строение и свойства минералов.

В зависимости от агрегатного состояния, минералы подразделяются на твердые (кварц), жидкие (ртуть), газообразные (метан). Наибольшим распространением пользуются твердые минералы, среди которых, в свою очередь, преобладают кристаллическими (атомы в них расположены упорядоченно), и гораздо реже встречаются аморфные (с хаотичным расположением атомов). Наука о строении кристаллических минералов называется кристаллографией.

В зависимости от пространственного расположения элементарных частиц,, составляющих кристаллическую решетку, все многообразие форм кристаллов можно свести к нескольким группам симметрий, или сингоний. Выделяют семь сингоний: моноклинную, триклинную, ромбическую, тригональную, тетрагональную, гексагональную, кубическую. Огромное влияние на структуру кристаллической решетки оказывают физико-химические условия минералообразования: кристаллы одного и того же минерала, возникшие в разных условиях, будут отличаться сингонией. Более того, из одного элемента возможно формирование совершенно разных минералов: например, состоящих из углерода графита и алмаза. Способность одинаковых по составу твердых веществ кристаллизоваться в разных модификациях называется полиморфизмом.

От внутреннего строения напрямую зависят физические свойства минералов. Так, обладающие кубической сингонией октаэдрические кристаллы алмаза – модификации углерода – характеризуются наивысшей твердостью. Другая же модификация углерода – графит – кристаллизуется в гексагональной сингонии и отличается минимальной твердостью. Кристаллическим минералам свойственна анизотропность – физические свойства в них отличаются по разным направлениям в кристалле. Наоборот, аморфным минералам характерна изотропность – сохранение физических характеристик, независимо от направления. К числу важнейших физических свойств, позволяющих производить макроскопическое определение минералов, относят следующие: твердость, блеск, цвет в куске, цвет в порошке (цвет черты), спайность, излом, прозрачность, удельный вес.

По занимаемому в составе горных пород объему минералы делятся на породообразующие и акцессорные. Породообразующими (их около 50) являются минералы, играющие первостепенную роль в составе горных пород. Состав породообразующих минералов служит одним из критериев, по которым определяют название горной породы. Акцессорные минералы встречаются в виде незначительных примесей (не более 5 % от объема породы) и их наличие не влияет на название породы. Кроме того, выделяют обширную группу рудообразующих минералов, использующихся человеком для производства металлов.

11.Классификация основных породообразующих минералов.

Различают главные и второстепенные породообразующие минералы. Один и тот же минерал для одной группы пород может быть главным, а для другой второстепенным.

Большинство минералов кристаллического строения, встречаются минералы и некристаллического строения – аморфные, например, кремень.

Классификация минералов основывается на учете их химического со-става. Наиболее распространенной является классификация, предложенная С.Д. Четвериковым, по которой минералы делятся на 10 классов.

Класс I силикаты Класс VI сульфаты

Класс II карбонаты Класс VII галоиды

Класс III окислы Класс VIII фосфаты

Класс IV гидроокислы Класс IX вольфраматы

Класс V сульфиды Класс X самородные элементы

Силикаты представляют собой наиболее многочисленный класс включавший примерно около одной трети всех известных минералов. Они составляют около 85% состава земной коры.

Распознавание минералов проще всего осуществляется по их физиче-ским свойствам, главнейшими из которых являются цвет, твердость, спай-ность, блеск, характер излома и др.

Цвет минералов обусловливается их химическим составом, однако он может изменяться в зависимости от наличия примесей:

1) минералы светлые, к которым относятся бесцветные и окрашенные в светлые цвета: белый, светло-серый, желтый, розовый (например, кварц, гипс);

2) минералы темные, обычно малопрозрачные, имеющие черный, темно-зеленый, темно-серый, коричнево-бурый (например, роговая обманка, змеевик и другие цвета).

Спайность - способность минералов раскалываться при ударе по определенным направлениям с образованием гладких плоскостей раскола.

Различают 4 вида спайности:

– весьма совершенную, когда минерал расщепляется на очень тонкие листочки или пластинки (например, слюда);

– совершенную – при расщеплении минерал даст обломки, ограниченные правильными плоскостями (например, каменная соль, известковый шпат, ортоклаз);

– несовершенную, когда на осколках минерала только местами бывают заметны небольшие гладкие площадки (например, апатит);

– отсутствие спайности – при ударе распадается без образования признаков плоскостей спайности (например, кварц).

Блеск минерала обусловливается различным отражением света от его поверхности. Различают следующие виды блеска: стеклянный (кварц, полевые шпаты); жирный (тальк); металлический (пирит), шелковистый (гипс-селенит)! перламутровый (слюда), матовый (каолинит).

Излом минерала различают по спайности (кальций), раковистый (кварц), землистый (каолинит) и др.

Перечисленные в табл. минералы являются главными породообразующими минералами, помимо них в верхней части земной коры наибольшее распространение имеют следующие породообразующие минералы: полевой шпат, роговая обманка, авгит, слюда, оливин (перидот), хлорит, каолинит, бурый железняк или лимонит и др.

Полевые шпаты – в эту группу входит целый ряд кристаллических минералов I класса (силикаты), родственных по химическому составу и близких по физическим свойствам. Полевые шпаты характеризуются большой твердостью (в шкале твердости Мооса стоят на 6-ом месте), совершенной спайностью и хорошо заметным стеклянным блеском. Различают два основных вида полевых шпатов – ортоклазы и плагиоклазы.

Ортоклаз – калиевый полевой шпат К2О•Аl2О3•SiО2, т.е. это калевая соль алюмокремниевой кислоты. Он имеет розовый, желтый или серо-розовый цвет, реже белый или серый.

Удельная масса – 2500-2600 кг/м3. Раскалываются с образованием плоскостей спайности в двух направлениях, пересекающихся под прямым углом.

Ортоклазы входят в состав гранитов, гнейсов, сиенитов и других пород.

Плагиоклазы - представляют собой натрокальциевые соли алюмокремниевой кислоты с различными соотношениями натрия и кальция. Раскалываются с образованием косого угла между плоскостями спайности. Цвет темно-серый или серый; удельная масса – 2600-2650 кг/м3.

Разновидность плагиоклаза, обладающая красивым синевато-фиолетовым отливом носит название лабрадора.

Роговая обманка и авгит. Оба минерала представляют собой сложные силикаты (соли кремниевых кислот). Они входят в группу железомагнезиальных силикатов, т.е. содержащих железо, кальций, магний. Твердость по шкале Мооса 5-6 , удельная масса 2900-3500 кг/м3. Цвет темно-зеленый до черного. Роговая обманка является составной частью гранитов, сиенитов, диоритов и других горных пород.

Слюды – водные алюмосиликаты сложного состава, легко расщепля-ются на очень тонкие пластины, поэтому присутствие их понижает проч-ность и стойкость пород.

Различают две основные разновидности слюд: биотит (черная слюда) и мусковит (белая слюда). В состав этих слюд входят железо, магний и калий.

Характерной особенностью слюд является их весьма совершенная спайность. Твердость по шкале Мооса 2-3, блеск стеклянный или перламутровый. Удельная масса – 2700-3100 кг/м3.

Оливин (перидот) - представляет собой железомагниевую соль ортокремнёвой кислоты (MgFe)2•(SiO4). Твердость его 6-7, удельный вес 3200-3600 кг/м3. Цвет оливково-зеленый. Входит в состав таких горных пород, как диабаз и базальт.

Хлорит – является водным силикатом сложного состава. Это вторич-ный минерал, образующийся путем разложения слюд, роговых обманок или авгита в присутствии воды под большим давлением и при высокой температуре. Твердость 2-3, удельная масса 2600-3000 кг/м3. Цвет зеленый.

Каолинит (Al2O3•2SiO2•2H2O) – это землистый минерал, образовавшийся в результате выветривания полевых шпатов и других алюмосиликатов.

Твердость по Моосу 1-1,5. Удельная масса 2500-2600 кг/м3. Цвет белый, иногда зеленоватый. Блеск матовый. По химическому составу каолинит представляет собой алюмниево-кремниевую кислоту (2H2O•Al2O3•2SiO2). В чистом виде встречается очень редко, является составной частью многих глин.

Бурый железняк или лимонит (2Fe2O3•3H2O) представляет собой минерал ноздреватого, землистого сложения. Относится к IV классу минералов (гидроокислы). Цвет буровато-желтый, коричневый, красно-бурый. Твердость 1-1,5. Удельная масса – 3400-3500 кг/м3. Широко распространен самостоятельно и в примеси с другими породами.