Министерство образования Республики Беларусь

Белорусский национальный технический университет

Кафедра «Горные работы»

Н.Н. Поликарпова Лабораторный практикум

по курсу

«Геология и разведка месторождений полезных ископаемых»

Часть I. «Основы геологии»

Минск 2012

УДК 551.

Поликарпова Н.Н.

Раздел 1. Минералы

Вся земная кора, все горные породы и месторождения полезных ископаемых состоят из минералов. Минералы – природные химические соединения или самородные элементы, возникающие в результате разнообразных физико-химических и термодинамических процессов, происходящих в земной коре и на ее поверхности. Минералы встречаются в твердом (кварц, полевой шпат, магнетит), жидком (нефть, ртуть, вода) и газообразном (горючие газы, углекислый газ, сероводород) состояниях.

К минералам относят также природные химически и структурно однородные образования, являющиеся составными частями других космических тел – Луны, планет, метеоритов. Так, можно говорить о минеральном составе лунных горных пород, минеральном составе каменных метеоритов и т.д. При этом интересно отметить, что некоторые минералы, известные в метеоритах, не известны на Земле (например, сульфид кальция – ольдгамит CaS или фосфид железа, никеля и кобальта – шрейберзит (Fe, Ni, Co) 3 P).

Различные синтетические продукты, близкие по свойствам, составу и структуре к минералам, называются искусственными минералами. К ним относятся, например, полученные в лабораторных условиях искусственные кварц, корунд, слюда и др.

Размеры минеральных индивидов могут быть от больших, масса которых несколько тонн (полевой шпат, кварц), до мельчайших зёрнышек, видимых только в микроскоп. Большинство минералов встречаются именно в виде мелких и мельчайших зёрнышек, образуя зернистую структуру магматических, осадочных и метаморфических пород.

Твердые минералы в большинстве случаев являются кристалли­ческими веществами, имеющими форму более или менее выраженных многогранников, зерен или сплошных масс. Кристаллические структуры очень разнообразны и выражается это многообразие во внешнем облике кристаллов, их форме. Кроме явно кристаллических веществ в земной коре широко распространены скрытокристаллические, к числу которых относятся коллоиды. Примером их являются: лимонит, опал (в виде гелей); железистые воды (в виде золей). Реже встречаются аморф­ные минералы, образующие бесформенные массы. Аморфные (стеклообразные) вещества подобны жидкостям или расплавам.

Образование кристаллов происходит при переходе вещества из любого агрегатного состояния в твёрдое. При этом частицы могут оказаться относительно друг друга в беспорядочном положении или может возникнуть закономерность их расположения. В первом случае образуется аморфное вещество, а во втором кристаллическое. Кристаллы могут образовываться при переходах вещества из газообразного состояния в твёрдое, из жидкого в твёрдое, из твёрдого в твёрдое. Образование кристаллов серы, нашатыря, борной кислоты и др. происходит при охлаждении газов в кратерах вулканов и фумаролах. Особенно широко распространено в природе и технике образование кристаллов при переходе вещества из жидкого состояния в твёрдое. Здесь различается два способа образования кристаллов: из расплава и из раствора. Примером первого является кристаллизация магмы. Магма – это огненно-жидкий силикатный расплав, содержащий различные химические соединения, в том числе и газы. При медленном остывании магмы образуется множество центров кристаллизации, кристаллы растут, мешая друг другу, и в результате образуется кристаллическая зернистая порода. Примером образования кристаллов из растворов служит выпадение различных солей в осадок. При переходе из одного твёрдого состояния в другое твёрдое следует отметить два случая. В первом кристаллы могут образовываться из аморфного вещества. Так, с течением времени закристаллизовываются стёкла и содержащие стёкла вулканические породы. Другой случай – перекристаллизация: структура одних веществ разрушается, и образуются новые кристаллы с иной структурой. Все метаморфические породы являются в той или иной степени перекристаллизованными. Например, под влиянием температуры, давления и других факторов известняк переходит в мрамор. Явление перекристаллизации широко распространено в природе.

Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 1