Российский университет дружбы народов Инженерная академия
Департамент геологии, горного и нефтегазового дела
Ромеро Моисес
Определение минералов в горных породах
(для студентов Специальностей «Горное дело»)
Москва Издательство Российского университета дружбы народов
2018 г.
Утверждено Редакционно-издательским советом Университета
Ромеро Моисес
Учебно-методическое пособие по изучению основных свойств минералов в горных породах (направление «Горное дело»). - М.: Изд-во РУДН, 2018. – 60 с.
Пособие включает изучение основных физикохимических, оптических и механических свойств, генезис месторождения, область применения и прочие свойства главных изучаемых минералов.
Предназначено для самостоятельной работы по данной дисциплине специалистов направления «Горное дело».
¤ Российский университет дружбы народов, 2018 г.
В В Е Д Е Н И Е
Основной целью настоящего пособия является освоение студентами принципов определения минералов в горных пародах, изучения главных свойств по которым можно различать разновидности минералов.
Впособии даны описания главнейших минералов, изучению которых дает студенту возможность определить минералы, давать обоснованное заключение о происхождении и практической ценности изучаемых образцов. Данные методические указания составлены в помощь студентам, которые в процессе работы в лабораторных занятиях не только закрепляется материалы лекции, но и развивается наблюдательность, запоминают увиденный материал.
Внастоящее время открыто около 6000 минеральных видов. В большинстве – это минералы редкие, содержащиеся
вгорных породах и рудах.
При подготовке использованы различные учебники, которые появлялись в разные время, и дает студенту полное представление о минеральных ресурсов нашей планеты.
МИНЕРАЛОГИЯ
Минералогия - наука о минералах, - природных химических соединениях, их составе, свойствах, особенностях и закономерностях физического строения (структуры), а также об условиях их образования и изменения в природе.
Основные направления минералогии
Описательная минералогия занимается изучением,
накоплением и уточнением фактического материала, обобщением данных по морфологии, физическим свойствам минералов, их химическому составу.
Генетическая минералогия выясняет условия,
закономерности и процессы, приводящие к образованию определённых минеральных видов и минеральных ассоциаций - месторождений полезных ископаемых.
Региональная минералогия обобщает минералогическое изучение определённых территорий и рудных провинций для установления закономерностей распределения минералов и их ассоциаций.
Экспериментальная минералогия занимается моделированием природных процессов и изучением физикохимических систем с целью уточнения гипотез об условиях возникновения минералов в природе.
Прикладная минералогия разрабатывает проблемы,
связанные с вовлечением в промышленное использование новых минеральных видов.
Космическая минералогия. Развитие этого направления стало по-настоящему возможным с момента получения образцов лунных пород, исследования которых позволили сделать первые обобщения в вопросах особенностей протекания процессов минералообразования на поверхности Луны и в верхних слоях лунной коры.
ОБРАЗОВАНИЕ МИНЕРАЛОВ В ПРИРОДЕ
Генезис (от греч. genesis) означает происхождение, возникновение, процесс образования. В понятие генезиса минералов мы включаем как моменты предыстории, создающей в зависимости от геологической обстановки те или иные условия для кристаллизации минералов, так и саму историю их жизни — зарождение, рост, существование.
Генетическая минералогия — один из самостоятельных и важнейших разделов современной минералогии. Она выясняет условия, закономерности, процессы, приводящие к образованию минералов и их месторождений.
СРЕДЫ МИНЕРАЛООБРАЗОВАНИЯ
Физико-химические среды образования минералов и роста их кристаллов таковы: магма, водный жидкий раствор, газ, гетерогенные системы газ - жидкость, коллоидные растворы, твердые (кристаллические и аморфные) среды.
Магма по своей физико-химической сущности является не простым расплавом - это особый раствор - расплав.
Водные жидкие растворы образуются за счет эндогенных и экзогенных процессов, первые называют гидротермальными, вторые - поверхностными растворами.
Имеется несколько источников Н2О в гидротермальных растворах.
1.Это застывающие магматические очаги. При кристаллизации магмы от нее постепенно отделяются летучие вещества.
2.Н2О и СО2 выделяются в глубинных зонах земной коры за счет реакций дегидратации и декарбонатизации глин, мергелей, кварцевых известняков и других осадочных горных пород при процессах их регионального метаморфизма.
3. Источником Н2О являются процессы дегазации мантии, выделение из нее углеводородов и их окисление при подъеме во все более верхние горизонты земной коры с образованием Н2О и СО2.
Газ как среда кристаллизации в минералообразующих процессах относительно редок. Из вулканических газов кристаллизуются гематит Ре2Оз, и некоторые другие минералы. Из газов нередко растут кристаллы льда.
Гетерогенные системы (газ - вода, газ - водный раствор) образуются в особых случаях. Причины их образования в областях современной вулканической деятельности.
Коллоидные растворы являются средой для образования минералов в придонных илах и других осадках водных бассейнов.
Твердые среды образования минералов могут быть аморфными (вулканическое стекло) и кристаллическими (переход алмаза в графит).
ТИПЫ МИНЕРАЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Минералы образуются в определенной обстановке, непрерывно или с перерывами, совместно с другими минералами или отдельно, что зависит от разных факторов.
Генетическая классификация, выполненная на генетической основе может быть разная - по физикохимическому характеру среды, и химической обстановке минералообразования, по связи с различными геологическими процессами, по источникам вещества и т.д.
Все минеральные массы, возникшие в результате тех или иных геологических процессов, делятся на следующие две главные генетические группы:
I. Эндогенные (изнутри рожденные), образующиеся при процессах, протекающих за счет внутренней тепловой
энергии земного шара; минералы, возникающие в результате этих процессов, являются продуктами магматической деятельности.
Магматические процессы совершались во все геологические эпохи и приводили к образованию огромных масс изверженных горных пород.
а) эффузивные (экструзивные), т. е. излившиеся на земную поверхность в виде лав или застывшие в непосредственной близости ее в условиях низкого внешнего давления, и
б) интрузивные, застывшие на глубине под высоким давлением в виде больших грибообразных, пластообразных и неправильной формы массивов.
Пегматиты образуются в верхних краевых частях магматических массивов, когда эти массивы формируются на больших глубинах, в условиях высокого внешнего давления, способствующего удержанию летучих компонентов в магме в растворенном состоянии.
Пневматолито-гидротермальные процессы являются уже явно постмагматическими, т. е. протекают после того, как главный процесс кристаллизации магмы в глубинном массиве в основном закончился.
II. Экзогенные (извне рожденные), возникающие при процессах, совершающихся за счет внешней солнечной энергии, получаемой поверхностью земного шара; источником вещества являются обнажившиеся и разрушающиеся на поверхности Земли разнообразные породы и руды различного происхождения.
Процесс выветривания представляет собой механическое разрушение пород и руд вследствие колебаний температуры, что ведет к дезинтеграции составляющих породы минералов,
Осадочные процессы происходят в водных средах: реках, озерах и морях. В морских бассейнах эти процессы во все геологические эпохи приводили к образованию огромной мощности толщ осадочных горных пород.
Региональный метаморфизм - это процессы минералообразования при сильном изменении как эндогенных, так и экзогенных образований, когда вследствие тектонических перемещений целые области верхних участков земной коры могут оказаться в глубинных условиях, т. е. в условиях сильно повышенных температур и давлений или в условиях мощного проявления горообразующих процессов. В этих условиях весьма существенно меняются минералогический и химический составы горных пород и руд, а также их свойства и внешний облик.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МИНЕРАЛАХ
Минералами называют природное тело с определённым химическим составом и упорядоченной атомной структурой (кристаллической структурой), образующееся в результате природных физико-химических процессов и обладающее определёнными физическими свойствами. Является составной частью земной коры, горных пород, руд, метеоритов.
Минералы как физические тела обладают широким разнообразием свойств, как цвет, твердость, блеск, плотность и др. и в зависимости от химического состава и кристаллической структуры эти свойства у различных минералов проявляются по-разному, по которым можно всегда отличить от других минералов.
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МИНЕРАЛОВ
Физические свойства минералов имеют большое значение не только для их использования, но и для диагностики (определения). Они зависят от химического состава и типа кристаллической структуры.
К этим свойствам относятся следующие:
морфологические особенности - облик кристаллов,
двойники, штриховатость граней;
механические - спайность, излом, твердость, хрупкость, ковкость, упругость; также и такие свойства, как плотность, магнитность, радиоактивность и др.;
оптические - прозрачность, цвет минералов, цвет черты, блеск.
I. МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ МИНЕРАЛОВ
В природе твердые минералы распространены в виде неправильной формы зерен, не имеющих кристаллических
граней, но обладающих независимо от этого и от их размеров внутренним кристаллическим строением.
Облик кристаллов. Любое тело в пространстве имеет три измерения, и следует выделить следующие основные типы форм кристаллов:
Изометрические формы, когда формы одинаково развитые во всех трех направлениях в пространстве. Например: ромбические додекаэдры формы граната, октаэдры магнетита, кубы пирита и др.
Формы, вытянутые в одном направлении, имеющие призматические, столбчатые, шестоватые, игольчатые, волосистые кристаллы. Например: кристаллы аквамарина, турмалина, рутила, асбест и др.
Формы, вытянутые в двух направлениях при сохранении третьего короткого, т.е. таблитчатые, пластинчатые, листоватые и чешуйчатые кристаллы. Например: барит, слюды, хлоритов, гематит, урановые слюдки и др.
Также, существуют сложные формы кристаллов, такие как кристаллические дендриты, или вообще неправильной формы кристаллические образования.
Двойники. Многие минералы встречаются в виде правильных срастаний одиночных кристаллов, которые носят название двойников, тройников и т. д. Для некоторых минералов такие образования довольно типичны и нередко облегчают их диагностику.
Штриховатость. Когда грани кристаллов не совсем ровны - покрыты бороздами или штрихами.
II.МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
1.Твердость - Под твердостью подразумевают степень сопротивления, оказываемого кристаллом механическому