1 курс / 2 семестр / Геология / Практикум 'Геология'

Кристаллы могут состоять из граней одного вида, формы и размера, ибо из граней нескольких видов. В первом случае кристалл представляет собой простую форму, во втором – сложную, которая представляет собой комбинацию нескольких простых форм, из скольких видов граней она состоит.

Каждая простая форма имеет сове название в зависимости от вида, числа и взаимного расположения ее граней.

Сложные формы названия не имеют и при их характеристике необходимо указывать, из скольких и каких простых форм они состоят. Форма граней в комбинации может быть существенно иной, чем в соответствующих простых формах. Для того чтобы определить, к какой простой форме относятся грани данного вида, необходимо мысленно продолжить их до взаимного пересечения или сравнить проекцию с известными проекциями простых форм.

При характеристике кристаллов различных сингоний, для образования терминов,

Высшая категория

Необходимым условием отнесения кристаллов к кубической сингонии является присутствие четырех осей третьего порядка -4 L3.

Элементарная ячейка кристаллов кубической сингонии имеет форму куба Среди простых форм кристаллов этой сингонии выделяются основные и

производные. Свое название они получают по числу и форме граней (таб. 1.3, приложения

IА-Б)

Таблица 1.3 – Простые формы кристаллов кубической сингонии

11

Средняя категория К средней категории относятся гексагональная, тетрагональная и тригональная

сингонии (таб. 1.4, приложения I А-Б).

Необходимым условием отнесения кристаллов к средней категории является наличие одной оси высшего порядка соответственно: L6, L4, L3

Таблица 1.4 – Простые формы кристаллов сингоний средней категории

12

Низшая категория

К низшей категории относятся ромбическая, моноклинная и триклинная

сингонии (таб. 1.5, приложения IА-Б).

Необходимым условием отнесения кристаллов к средней категории является отсутствие осей симметрии высших порядков (L6, L4, L3), наличие только осей симметрии второго порядка – L2 или вообще отсутствие каких-либо элементов симметрии.

13

Таблица 1.5. – Простые формы кристаллов сингоний низшей категории

Ромбическая призма - 4 Пинакоид

одинаковых грани попарно параллельных друг другу, поперечное сечение имеет вид ромба.

Ромбический тетраэдр - 4 Моноэдр

наклонных грани, имеющих форму разностороннего треугольника. В отличие от тетраэдров кубической и тетрагональной сингоний не имеет плоскостей симметрии.

Диэдр - 2 равных наклонных грани, имеющих любую форму и пересекающихся наподобие крыши.

Пинакоид

Моноэдр

Изучение внешних форм минералов и отнесение их к определенному виду симметрии имеет большое значение, ибо все свойства минералов тесно связаны с их внутренней структурой, со строением кристаллической решетки.

14

Лабораторная работа №2 Основы минералогии. Определение физических свойств минералов. Описание минералов по систематическим коллекциям

Цель: знакомство с основными физико-диагностическими свойствами минералов и методами их определения

Оборудование: эталонные, рабочие, виртуальные коллекции минералов; шкала твердости Мооса; минералогическая лупа; компас; неглазурованная фарфоровая пластинка;10%-ный р-р соляной кислоты; парафиновая свеча; приложения II (А - В)

Для занятий используются эталонные и рабочие коллекции минералов. Исходным материалом служат учебные коллекции минералов кафедры естественнонаучных дисциплин. В эталонных коллекциях каждый образец сопровождается специальной этикеткой, содержащей сведения о названии, геологических условиях образования минералов. В рабочих коллекциях образцы минералов представлены без описания

Правила работы с коллекциями

Эталонные коллекции предназначены для знакомства с минералами только по их внешним признакам. Образцы из таких коллекций можно брать в руки, рассматривать под лупой и микроскопом, но нельзя раскалывать, определять их физические свойства, испытывать химическими реактивами.

Образцы из рабочих коллекций предназначены для практических испытаний. При определении физических и химических свойств минералов от них можно откалывать небольшие кусочки и испытывать соляной кислотой и т. д.

В ходе выполнения лабораторной работы студенты должны усвоить следующие

сведения и понятия.

•Сущность понятия «минерал». Формы выделения минералов в природе: двойники,

тройники. Понятие о минеральных агрегатах: друзы, минеральные щетки, секреции, миндалины, жеоды, конкреции, оолиты. Сложные минеральные формы – дендриты.

Понятие о минералогическом псевдоморфизме.

•Знания об оптических свойствах минералов: окраска, цвет, цвет минерала в порошке

или цвет черты, прозрачность, блеск.

•Знания о механических свойствах минералов: спайность, излом, твердость, плотность.

•Знания об особых свойствах минералов: вкус, гигроскопичность, запах, магнитность, двойное лучепреломление, реакция с соляной кислотой.

•Знания об основах кристаллохимической классификации минералов. Типы, классы,

группы, виды и разновидности минералов.

•Знания о важнейших областях практического применения минералов.

•Знания о важнейших белорусских и зарубежных месторождениях минералов.

Умения и навыки, которые должен получить студент в результате выполнения лабораторной работы:

-характеристика форм минеральных агрегатов; -определение оптических, механических и особых свойств минералов; -макроскопическая диагностика минералов в образцах.

Порядок работы

1.Совместная работа с преподавателем

1.1.Изучение свойств минералов (с помощью эталонных коллекций): блеск,

твердость, окраска, цвет, цвет минерала в порошке или цвет черты, прозрачность, спайность, излом, плотность вкус, запах, магнитность, двойное лучепреломление, реакция с соляной кислотой.

15

1.2.Диагностика 2-3 минералов (с помощью рабочей коллекции минералов и ключа к определителю (Музафаров, 1979, с. 14-28). Поочередно для каждого минерала определяются и записываются в рабочую тетрадь диагностические признаки (Форма 1).

2.Самостоятельная работа студентов

2.1.Диагностика 7 минералов с помощью рабочей коллекции минералов и ключа к определителю (Музафаров, 1979, с. 14-28) Поочередно для каждого минерала определяются и записываются в рабочую тетрадь диагностические признаки (Форма 1)

2.2.Характеристика и диагностика минералов (таблица 2.1).

Порядок работы при диагностике минералов

1.Вначале надо внимательно рассмотреть образец и определить число содержащихся в нем минералов, наметить последовательность их диагностики по принципу «от простого к сложному».

2.Затем следует определять и фиксировать в рабочей тетради важнейшие диагностические признаки выбранного минерала в той последовательности, в какой предлагается в ключе к определителю (Музафаров, 1979, с. 14-28) (Форма 1):

• блеск;

• твердость (по шкале Мооса);

• цвет кристаллов и агрегатов, цвет черты;

• хрупкость – ковкость (пластичность);

• спайность: а) совершенство, б) число плоскостей, в) кристаллографическая ориентировка плоскостей или величина углов между плоскостями спайности;

• плотность (в случаях, когда образец представлен преимущественно одним минералом);

• особые свойства: магнитность, радиоактивность, люминесценция и др.

3.После описания диагностических признаков минерала, установить его название и химический состав по определителю (Музафаров, 1979).

Отчетный материал по результатам выполнения лабораторной работы «Основы минералогии» состоит из двух частей.

1.В рабочей тетради должны быть зафиксированы результаты непосредственной диагностики минералов. В записях указываются только те диагностические признаки, которые отнесены к главным. Рекомендуется придерживаться следующей примерной формы записей результатов выполнения лабораторной работы.

2.Составляется краткая характеристика минералов в виде таблицы 2.1 на развернутых листах рабочей тетради. Сведения о минералах заносятся в соответствующие графы таблицы.

Порядок сдачи лабораторной работы:

1) Предоставляется рабочая тетрадь с полностью выполненными заданиями:

-результаты непосредственной диагностики минералов, выполненные в аудитории (форма 1).

-характеристика минералов в виде таблицы 2.1;

2)Устный отчет с демонстрацией диагностических признаков минералов непосредственно на образцах из рабочих коллекций;

3)Тестовое задание.

16

Форма 1. Форма представления результатов выполнения лабораторной работы

Образец № 1 Крупнокристаллический агрегат двух минералов

ВЫВОД Образец состоит из двух минералов: галенита и сфалерита. Образование минералов

‒ гидротермальное. Цинково-свинцовая руда.

Перечень вопросов для тестирования по теме «Минералогия»

1.Какие физические свойства минералов вы знаете?

2.Характерные свойства минералов класса самородных элементов.

3.Какие минералы относятся к сульфидам?

4.Практическое значение сульфидов.

5.Характерные диагностические признаки минералов класса сульфидов.

6.Какие минералы относятся к галоидам?

7.Практическое значение галоидов.

8.Какие минералы относятся к классу окислов и гидроокислов?

9.Перечислите окислы и гидроокислы железа.

10.Характерные признаки магнетита, гематита.

11.Какие минералы относятся к классу карбонатов?

12.Практическое значение карбонатов.

13.Как реагируют с соляной кислотой кальцит, доломит, магнезит, сидерит?

14.Назовите самые распространенные минералы класса сульфатов.

15.Главные отличительные свойства гипса.

16.Чем отличается апатит от фосфоритов? Их практическое значение.

17.Что такое силикаты и алюмосиликаты? Какие признаки положены в основу классификации силикатов?

18.Какие плагиоклазы Вы знаете? В чем заключается их породообразующее и практическое значение?

19.Какие слюды и слюдоподобные минералы Вы знаете?

20.Какие минералы относятся к полевым шпатам, и по какому признаку они разделяются?

17

Таблица 2.1 – Характеристика и диагностика минералов

Самородные элементы

Медь

Графит

Сера

Сульфиды

Пирит

Халькопирит

Сфалерит

Галенит

Киноварь

Галоиды

Галит

Сильвин

Флюорит

Оксиды и гидроксиды кремния

Кварц

Халцедон

Опал

Оксиды и гидроксиды металлов

Магнетит

Гематит

Лимонит

Боксит

Пиролюзит

Соли кислородсодержащих кислот

Карбонаты

Кальцит

Доломит

Сидерит

Малахит

18

Сульфаты

Гипс

Ангидрит

Барит

Фосфаты

Апатит

Фосфорит

Силикаты

Островные силикаты

Оливин

Гранат

Кольцевые силикаты

Турмалин

Цепочечные силикаты (группа пироксенов)

Авгит

Ленточные силикаты (группа амфиболов)

Роговая обманка

Слоевые силикаты (группа слюд и гидрослюд)

Биотит

Мусковит

Тальк

Хлорит

Слоевые силикаты (группа глинистых минералов)

Каолинит

Каркасные силикаты (полевые шпаты)

Микроклин

Ортоклаз

Альбит

Лабрадор

Каркасные силикаты (фельдшпатоиды)

Нефелин

Углеводородные соединения

Янтарь

19

Теоретическая часть

2.1. Условия образования и формы нахождения минералов в природе

Процессы минералообразования подразделяются на эндогенные и экзогенные. Среди эндогенных процессов можно выделить магматический, пегматитовый, скарновый, пневматолитовый, гидротермальный и метаморфический типы минералообразования. Образование (генезис) минералов называется магматическим, если минералы кристаллизуются непосредственно из природного силикатного расплава – магмы в процессе ее остывания. Пегматитовый тип минералообразования связан с кристаллизацией остаточного магматического расплава, обогащенного летучими соединениями. Скарновый тип развивается под воздействием магмы при выделяющихся из нее возгонов на вмещающие породы. Образование минералов за счет газообразных и летучих соединений, выделяющихся из магмы, называется пневматолитовым. Минералообразование, связанное с горячими водными растворами, поднимающимися из магматических очагов по различного рода трещинам и разломам земной коры, именуется гидротермальным. При метаморфическом типе образования минералов происходит под воздействием на вещество горных пород тепла и давления отличных от тех, при которых эти породы образовались.

Среди экзогенных процессов минералообразования различают осадочные, связанные с отложением в водных бассейнах растворенных в воде минеральных веществ и последующим преобразованием осадков, процессы выветривания, при которых в результате химического разложения минералов, неустойчивых в поверхностных условиях, образуются новые, химически устойчивые в этих условиях минералы, а также органогенные процессы, связанные с образованием минералов за счет жизнедеятельности живых организмов.

Формы нахождения минералов в природе разнообразны и зависят главным образом от условий образования.

Чаще всего минералы встречаются в виде скоплений, называемых минеральными агрегатами, реже – отдельных кристаллов или их сростков.

Наиболее характерными минеральными агрегатами являются зернистые и землистые агрегаты, натечные формы, оолиты, конкреции, секреции, друзы и дендриты.

Зернистые агрегаты представляют собой скопления неправильно сросшихся зерен одного или нескольких минералов. Наиболее широко развиты минеральные агрегаты кристаллического, аморфного или скрытокристаллического строения, слагающие толщи пород. Они образуются при более или менее одновременном выпадении из растворов или расплавов множества минеральных частиц. В кристаллических агрегатах минералы находятся в кристаллическом состоянии, но зерна их имеют неправильную форму. Величина зерен зависит от условий кристаллизации и изменяется от крупных до землистых.

По форме зерен минеральные агрегаты делятся на:

а) зернистые(кварц, кальцит, галенит), имеющие изометричную форму зерен;

б) волокнистые (асбест), столбчатые (селенит), шестоватые (роговая обманка),

имеющие вытянутую форму; в) чешуйчатые(графит, тальк), пластинчатые (гипс, слюда), имеющие плоскую форму.

По величине зерен различаются минеральные агрегаты: а) крупнозернистые – размеры зерен более 5 мм, б) среднезернистые – размеры зерен 2 – 5 мм, в) мелкозернистые – размеры зерен 0,5 – 2 мм;

г) скрытокристаллические, образующие плотные либо землисто-рыхлые массы. Землистые агрегаты характерны для порошковатых рыхлых минералов и для

осадочных горных пород (глин, бокситов и др.). Такие агрегаты обычно пачкают руки, легко распадаются на мелкие комочки, состоящие из мельчайших зернышек.

20