Определение минералов в горных породах. Учебно-методическое пособие

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ»

Ромеро Моисес

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

МИНЕРАЛОВ В ГОРНЫХ ПОРОДАХ

Учебно-методическое пособие

для студентов, обучающихся по специальности «Горное дело»

Москва Российский университет дружбы народов

2018

Ромеро Моисес

Р70 Определение минералов в горных породах : учебнометодическое пособие / Ромеро Моисес. – Москва : РУДН, 2018. – 55 с.

Пособие включает изучение основных физико-химических, 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».

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.

3

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.

4

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

5

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.

6

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

7

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;

8

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

9

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 воздействию более прочного тела. Для оценки твердости принимается шкала Мооса.

Таблица 1. Шкала твердости Мооса и значения микротвердости эталонных

минералов в кг/мм2

2. Спайность и излом – Это способность кристаллов и кристаллических зерен раскалываться или расщепляться по определенным кристаллографическим направлениям.

Спайности определяют по следующей условной шкале:

Спайность весьма совершенная.- Кристалл способен расщепляться на тонкие листочки. Получить излом иначе как по спайности весьма трудно (слюда и хлориты).

10