Лекц.3 мінерали

1. ХІМІЧНИЙ СКЛАД ЗЕМНОЇ КОРИ

2. Загальні відомості про мінерали і процеси їх утворення

3. Еволюція хім. Складу земної кори

4. Мінерали як природні сполуки і геологічні зв’язки

5. Властивості кристалічних речовин(анізотропність, однорідність, властивості самоогранності)

1.земна кора складається з гірських порід які в свою чергу склад з мінералів, які склад з хім. Елементів, тому існує ланцюжок від простого до складного: елемент – мінерал – гірська порода – комплекс гірських порід. Більшість хім. Елементів склад. з суміші ізотопів. В земній корі знайдено 360 ізотопів зім елементів. Кілька елементів не мають ізотопів(22. Напр. натрій, фтор, марганець, золото та ін.) 150 років тому геолог Кларк захотів встановити склад земної кори. Земля склад на 95% з магматичних порід і на 5% з осадових. Виходячі з цього він виділив 50 найголовн елементів в корі. Середній вміст хім. Елементу в земній корі назив Кларком. Розрізняють масові кларки(маса хім. Елементу в грамах або відсотках, до маси гірської породи.) атомні кларки і обємні кларки. (мал. 5) виходячі з кларків хім. Елементів були зроблені висновки: 1)розповсюдженість елементів на землі не однорідна і може коливатися від десятків відсотків до 10 в -8 відсотків 2)розповсюдженість хім. Елементів пов’язана з періодичною системою. Чим більше порядковий номер елемента, тим менше його розповсюдженістьб в земній корі. 3)із 2х сусідніх елементів періодичної системи, кларк парного елемента більше кларка непарного.

2.Мінерали-природні хім. Сполуки, або окремі хім. Елементи однорідні за хім. Складом і внутр. Будовою і є продуктами геологічних процесів. Для виникнення мінералів потрібна наявність: -- самих хім. Елементів. –ПТ умови(температура тиск) в земній корі відомо 2500 мінералів. Але штучно виведених мінералів набагато більше. Головними причинами різниці між кількістю природних і штучних мінералів є: 1) обмежені можливості ПТ умов в природному середовищі 2) відносна розповсюдженість хім. Елементів в земній корі. 3)нестійкість багатьох мінералів в умовах земної кори. Шляхи утворення мінералів-складаються з чотирьох видів: 1) кристалізація з магм(розплавів) 2) кристалізація з розчинів. 3) шляхом перетворення речовини в твердому стані(метаморфізм) 4) кристалізація мінералів з газоподібного стану. Найбільш розповсюдженими мінералами є тільки 70 видів. Вони називаються породоутворюючими. Більшість мінералів знаходится в твердому стані, але зустрічаються і в рідкому(вода, нафта), в газоподібному стані(метан, пропан, вуглекислий газ, сірководень), в аморфному стані(опал)

3.Хім склад: Землі вцілому характеризується такими показниками: (таблиця кларків) це пов’язано з теорією зонного виплавлення. (мал. Спочатку земля розплав. Тугоплавкі елементи падали на дно, а легкоплавкі піднімались вгору. Під час зонного виплавлення відбув. Також виділення парів та газів з розплавленої речовини в результаті чого утвор. Світовий океан. Хім.. склад земної кори змінювався, змінюється і буде змінюватися, це пов’язано з процесами: 1)Радіоактивного розпаду(уран---свинець) 2) потрапляння метеоритної речовини з космосу. 3) продовження процесу диференціації речовини.

4. Більшість хім. Елементів входять до складу мінералів і назив. Мінералоутворювачами. Але за кількісною і якісною роллю всі хім. Елементи поділяються на 2 групи. 1)Видоутворюючі(які дають самостійні мін. Види)кремній, залізо)) 2)розсіяні(які дають тільки домішки з складів самостійних мінералів напр. рубідій) Мінерали представляються у вигляді наступних хім.. сполук: 1) прості речовини, або самородні елементи(сірка, золото, платина) 2) Оксиди та гідроксиди.(корунд) 3) солі, кисневмісні та без кисневі к-ти Н3РО4 НСl. Дуже часто мін. Включають в себе радикали які представлені у вигляді карбонатів СО3, фосфатів РО4, силікатів SiO. Заміщення мін. Відбувається по цих радикалах. Серед мінералів бувають: постійного складу і змінного складу. Постійного- в будь яких хім.. умовах збер. Їх хім. Склад(галід). Змінні сполуки можуть змінюватись і коливатись в певних межах.

5. Кристали- тверді тіла в яких атоми і молекули і йони розташовані у вигляді кристалічної решітки, поверхня кристалів обмежується площинами-гранями. Вони перетинаються і утворюють ребра, точки перетину ребер утворюють вершини. Крист. Стан речовин є більш стабільним ніє аморфний. Основині власт кристалічних тіл однорідність, здатність само обмежуватися, анізотропність. Анізотропність-зміна властивості речовини за напрямком. Однорідність-заключається в тому що 2 різні ділянки мають однакові властивості за паралельними напрямками. Здатність само обмежуватися-здатність речовин приймати форму певних кристалів

До другої группи відносяться кристали що мають різні за велечиною і формою грані

Фізткохімічні типи структур: в природі коистали зустріч у вигляді скупчення мінеральних зерен які називаються мінеральними агрегатами і дуже рідко зустрічаються кристали у вгляді монокристалів. Форма в яких перебувають кристали залежить від умови їх утворення і відповідно до цього один і той же мінерал може утворювати агрегати різних форм. Монокристалами називаються одиничні кристали мінералів які утворюються в умовах вільного росту і у відповідності з трьома основними вимірами поділяються на: 1) ізометричні(коли немає домінуючого направлення) 2) витягнуті в одному направленні. 3)витягнуті в 2х направленнях. Інколи монокристали утворюють закономірні зростки причому зростання відбув. За певним напрямом. Такі кристали назив. Двійниками трійниками і тд. А якщо зростаються багато то це полісинтетичні двійники. Існують ще незакономірні зростки які являють собою кристали які зростаються тільки в основі. Незакономірні зростки називаються Друзи. Агрегати мінеральних зерен в залежності від умов утворення мінералів можуть бути утворені як з одного мінералу, так і з кількох. Перший тип агрегатів: зернисті агрегати(найрозповсююдженіша форма творення мінералів на землі.) зернисті ітворюються під час одночасної кристалізації з розплавів або розчинів великої кількості зерен. Друга форма: округлі агрегати(до них відносяться, секреції, конкреції і ооліти) секреції-утворюються при заповненні мінералом пустот гірських порід, при цьому мінеральна речовина осаджується на стінках пустоти і заповнення відбувається поступово накопичення мінералом від периферії до центру. Конкреції-являють собою мінеральну речовину яка наростає навколо центру кристалізації і як правило з конкреції розростається від центрі до периферії. Ооліти-обєднані дрібні утворення як правило із водних середовищ. І ооліти характерні для екзогенних процесів Нетічні агрегати-утворюються в пустотах(печерах) при повільній кристалізації речовини з розчинів або при випаровуванні води з розчинів. Вони можуть мати форму(брунькоподібну, неправильно циліндричну і тд) Тонкі плівки-вкривають сінки тріщин поверхонь гірських порід і як правило утворюються в процесах вивітрювання. Дуже часто такі плівки назив. Дендритами. Явища ізаморфізму та поліморфізму Кожен мінерал має свою особисту структуру, а саме, особисту кристалічну решітку, але деякі мінерали мають однаковий хім.. склад, але різну будову і відповідно до цього різні властивості. Це явище називається поліморфізмом(напр. графіт і алмаз) ізоморфізм- мінерали здатні утворювати сполуки тимчасового складу це базується на явищі ізоморфізму. Ізоморфізм-це явище взаємного заміщення іонів або атомів в кристалічній решітці без порушення їх будови, утворені в даному випадку речовини, або мінерали називаються, або ізоморфними сумішами, або твердими розчинами. Умовами ізаморфізму є: 1) подібні властивості іонів або атомів 2) ПТ умови 3)наявність компонентів. В залежності від кількості співвідношення в процсі заміщення ізаморфізм буває повний(досконалий) і неповний(недосконалий) у випадку повного ізаморфізму суміш компонентів може бути в різних кількостях і співвідношеннях. При неповному ізаморфізмі суміш може перетворюватися тільки на певний відсоток, як правило більшість мінералів відносяться до неповного ізаморфізму. Напр.. кальцит. В мінералах ізаморрфізм може бути ізовалентний або гетеро валентний ізовалентний ізоморфізм-ізоморфізм при якому взаємозаміщення відбувається між іонами з однаковим зарядом. Гетеро валентний-взаємозаміщення між іонами з різними валентностями але заміщення з компенсацією зарядів. Причому гетеро валентний ізаморфізм може відбуватись або проходити тільки між іонами з різницею зарядів в одиницю. Оптичні, механічні і хімічні властивості мінералів: властивості мінералів можна визначати напр.. експрес методами(в польових умовах) і в лабораторних умовах. Напр. колір колір риски, прозорість(в польових умовах) магнітність електропровідність, хім. Власт щільність(лабораторних умовах). 1)Колір мінералів, включає всю палітру кольорів з використанням відтінків і комбінацій кольорів 2) колір риски-це колір мінералу в розтертому вигляді(берется мінерал і проводится по порцеляні риска) 3) блиск мінералу(може бути металевим, напівметалевим або неметалевим.) 4) прозорість-здатність мінералів пропускати світло(є напівпрозорі, прозорі і непрозорі) 5)спайність(здатність мінералів розколюватися за паралельними площинами) в залежності від інтенсивності спайності розрізняють 1) повністю досконалі(напр. слюда) 2) просто досконалі(галіт(спайність досконала в 3х напрямках)) 3) середня спайність(розлом відбувається але можуть утворюватися нерівні поверхні) напр. польові шпати. 4) недосконала спайність-коли утворюються нерівні поверхні після розломів 5) зовсім недосконала-коли відбув розлом то не утворюється рівних поверхонь(напр. кварц) мінерали які зовсім недосконалі або недосконалі характеризуються зламом.

6)Твердість-властивість мінералів к дряпанню, визначається за шкалою Маосу, розрізняють 10 ступенів твердості. 7)щільність (лабораторна) коливається від 0.6 до 27 г/см3. В залежності від щільності метали діляться на 3 категорії: 1) легкі(до 3х) 2)середні(від 3х до 5ти) важкі(більше 5) 8)Магнітність(лаб) визначається за допомогою приладів і характеризує магнітні властивості мінералів. Дуже мало мінералів мають магнітні властивості напр. магнетит і платина. 9)Подвійне промене-заломлення характерне для деяких прозорих мінералів 10)Смак деякі мінерали утворюють розчинні солі які можна визначити на смак. 11) Відношення до слабкої соляної к-ти (10-15%) різні речовини по різному ведуть себе з соляною кислотою: деякі розчиняються і при цьому виділяються пухірці повітря(вуглекислого газу) напр. кальцит. Деякі мінерали можуть реагувати лиш при нагріванні. Сульфіди при контакті з соляною кислотою виділяють сірководень.. крім цих властивостей мінерали характеризуються люмінесценцією, радіоактивністю, крихкістю, ковкість.