Лекции.ИНФО


Свойства и классификация минералов



Исходя из внутреннего строения минерала, различают различные свойства, которые имеют большое диагностическое значение. При проведении инженерно-геологических исследований с помощью изучения свойств минералов можно получить предварительную информацию о минеральном составе и некоторых свойствах горных пород. Все свойства подразделяют на физические, оптические и механические.

К физическим свойствам относят морфологические признаки это внешняя форма или габитус. В природе встречаются агрегаты кристаллов. По морфологии среди них выделяют зернистые агрегаты, щетки, друзы, конкреции, секреции, дендриты, оолиты, налеты и др.

К оптическим свойствам относят: цвет, цвет черты, прозрачность, блеск, двупреломление и др.

Цвет определяется способностью поглощать ту или иную часть светового спектра.

Цвет черты – это цвет минерала в порошке на неглазурованной фарфоровой пластинке.

Прозрачность – способность минерала пропускать свет.

Блеск – способность минерала отражать свет.

Двупреломление – это раздвоение световой волны, проходящей через кристалл.

К механическим свойствам относят: твердость, спайность, плотность и др.

Твердость – сопротивление кристалла механическому воздействию.

Спайность – способность кристалла раскалываться по определенным плоскостям с образованием блестящих поверхностей.

Плотность – это вес кубического см. минерала. Выделяют три группы: легкие (плотность до 3,0), средние (плотность от 3,0 до 4,0) и тяжелые (плотность более 4,0).

Магнитность – способность притягиваться магнитами.

Горючесть – способность минералов гореть.

Растворимость – способность растворяться в воде или других жидких средах.

Гигроскопичность – способность минералов увлажняться, притягивать воду.

Взаимодействие с раствором соляной кислоты – это свойство карбоната реагировать «вскипанием» на холодный или нагретый раствор.

 

По химическому составу и внутреннему строению минералы подразделяют на 10 классов:

1. самородные элементы,

2. сульфиды,

3. галоиды,

4. окислы,

5. гидроокислы,

6. карбонаты,

7. сульфаты,

8. фосфаты,

9. силикаты,

10. органические соединения.

Использование минерального сырья в керамической и стекольной промышленности приведено в таблице 1.

Таблица 1. Минеральное сырье в керамической и стекольной промышленности

 

Используемое сырье Получаемые материалы
  Андалузит Апатит (фосфорит) Барит   Берилл Боксит Бораты   Ванадиевые минералы Вермикулит Висмутин   Витерит Волластонит Галит Гематит   Графит Доломит Золото Кальцит Каолинит Карналлит Касситерит (и станнин) Кварц Кобальтовые минералы     Литиевое сырье   Магнезит   Марганцевое сырье   Медные минералы   Мирабилит Молибденит Монацит Нитрокалит Нефелин   Оливин (горная порода)   Платина Полевые шпаты Калиевые Альбит, олигоклаз Серебряное сырье Силлиманит Содовые минералы Сподумен   Стронцианит Сфалерит Тенардит Титановое сырье (ильменит и рутил)   Хромит Целестин Циркон     Жаро- и кислотоупорный фарфор Фосфатные стекла, пропускающие ультрафиолетовые лучи Специальные стекла, феррит бария, титанат бария (керамические ферроэлектрики) Специальные стекла, тугоплавкие тигли, электрофарфор Тугоплавкие штейны, стекла Металлокерамика, эмали, высокопрочные стекла, клей для высоких температур Зеленый и желтый красители Материал для очистки труб и печей Эмали, глазури, ферроэлектрическая керамика, металлокерамика См. Барит Керамика для сварочных электродов Стекла, эмали Ферриты, пигменты (бутылочно-зеленые, желто-коричневые, коричневые, сине-зеленые) Тигли, электросопротивления Огнеупорные кирпичи, стекла, фарфоровая глазурь Красный пигмент Стекла, кирпичи, черепица, флюс Фаянс, гончарные изделия, фарфор, шамот Стекла, эмали Краситель (белый) в глазурях, ферроэлектрическая керамика Стекло, фарфор, силикатный кирпич Отбеливатели для стекол, красители для стекол, эмалей, фарфора (темно-синий, черный), склеивающий материал для эмали, твердый сплав видия Оптические стекла, стекло Линдемана (пропускающее рентгеновские лучи) Высокоогнеупорные строительные материалы (магнезитовый кирпич), стекла, фарфоровые глазури, феррит магния Обесцвечивание зеленого стекла, красители для стекла (фиолетовый, коричневый), склеивающий материал для эмали Металлокерамика, пигменты (красный, медно-красный, синий, зеленый, малахитово-зеленый), феррит меди Стекла и эмаль Металлокерамика, склеивающий материал для эмали Осветляющее средство, краситель (желтый) Осветляющие материалы в стеклах и эмалях Зеленые стекла, глазури, керамические изделия (заменитель полевого шпата) Огнеупорные материалы, форстеритовый камень для обкладки доменных печей Краситель (голубой)   Фарфор, стекло, эмали Глазури Краситель (желтый) См. Андалузит Стекла, эмали Керамические вещества с высокой стойкостью к перепадам температуры и небольшим тепловым расширением См. Целестин Цинково-фосфатные стекла, феррит цинка Стекла, эмаль Огнеупорные строительные материалы, металлокерамика, титановые белила, кислостойкие стекла, керамические электроизделия Огнеупорные кирпичи и изделия, краска для эмали и глазури Стекла, глазурь для кирпича, ферроэлектрики Тугоплавкие кирпичи и тигли, стекла с высокой прочностью и светопреломоением, металлокерамика  

 

 

2.2. Генезис минералов

Каждый тип минералом может существовать в природе лишь при определенных физических условиях, из которых главнейшее значение имеет температура и давление. При изменении их, минерал либо разрушается, либо перекристаллизовывается.

Процесс минералообразования по главным источникам энергии подразделяется на 3 группы:

1. Эндогенные

2. Экзогенные

3. Метаморфические.

 

Эндогенный процесс обусловлен внутренними силами Земли.

В недрах Земли формирование кристаллов связано с магмой (огненно-жидким силикатным расплавом). По мере понижения температуры магмы возникает деференциация состава, кристаллизация и затвердевание.

Условия магматического генезиса - высокие температура и давление.

В процессе раскристаллизации магмы часть газовых компонентов (пары воды, углекислота и т.д.) с остатками жидкой магмы растекается по трещинам вокруг остывающего магматического тела, остывая и раскристаллизовываясь.

Этим способом образуется около 300 видов минералов - полевые шпаты, слюды, драгоценные камни, рудные минералы и называется пегматитовым.

При остывании магмы происходит конденсация паров и образуется горячая вода, насыщенная различными компонентами. Эти растворы, проникая в трещины, оказываются в условиях низких температур и давлений. При этом образуются полиминеральные жилы содержащие кварц, кальцит, барит, флюорит, серебро, золото, ртуть и т. д. Называется этот способ гидротермальным.

При остывании магмы часть газовых компонентов улетучивается (газы HF, HCl, H2S, P, S и т.д.). Попадая в условия низких температур и давлений начинают раскристаллизовываться переходя непосредственно из газообразного состояния в твердое (сера, минералы бора и т. д.). Способ этот называется пневматолитовый.

 

Экзогенным путем минералы образуются вблизи или на поверхности земли, где происходит действие различных факторов - кислород, углекислота воздуха, вода и растворы различного состава, живые растительные и животные организмы, колебание температур, действие солнечной энергии.

Под влиянием этих факторов первичные минералы магматического происхождения претерпевают глубокие физико-химические превращения, распадаются на составные части и образуются новые, более устойчивые к этим условия виды (каолинит, гидрослюда, монтмориллонит, сульфаты, окислы, карбонаты). Это процесс называется выветриванием. Сюда относится и выпадение минералов в осадок из воды в морях, озерах, лагунах.

Соли в морской воде накапливаются за счет выщелачивания растворимых составных частей минералов и горных пород циркулирующими в земной коре водами. Выход таких подземных вод на поверхность приводят к образованию минеральных источников.

Выпадение минеральных солей в озерах и морских заливах происходит в период интенсивного испарения воды или изменения ее температуры, когда вода становится пересыщенной по отношению к солям (гипс, галит, сильвин).

Многие минералы возникают в процессе жизнедеятельности животных и растительных организмов, особенно населяющих мелководные участки морей и океанов – биогенный тип минералообразования.

Например, морские водоросли и простейшие организмы поглощают углекислый кальций и при отмирании оставляют накопления в виде минералов кальцита, арагонита.

Диатомовые водоросли, радиолярии и морские губки используют для построения скелета кремнезем (опал).

Моллюски в своих раковинах создают жемчуг.

В процессе жизнедеятельности бактерий образуются осадки - гидроокислы железа (бурые железняки).

Минералы экзогенного генезиса различны по свойствам, например, растворимые в воде - галит, сильвин.

 

При попадании минералов эндогенного и экзогенного генезиса в условия повышенных температуры и давления, происходит их метаморфизация. Старые минералы либо разрушаются, либо коренным образом изменяются, идет процесс перекристаллизации и образование новых минералов (тальк, хлорит).

 

 

Контрольные вопросы:

1. Дайте определение понятию «минерал».

2. Перечислите диагностические свойства минералов и охарактеризуйте их.

3. Что относится к оптическим свойствам минерала?

4. Для чего существует шкала Мооса?

5. В чем принцип классификации минералов?

6. Какие минералы используются в керамической промышленности?

7. Какие минералы используются в стекольной промышленности?

Перечислите процессы минералообразования.

ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

 

Земная кора слагается различными группами горных пород, отличающихся друг от друга условиями образования и составом.

Горные породы представляют собой минеральные агрегаты, т.е. состоят из определенного сочетания минералов, которые в свою очередь состоят из атомов химических элементов.

Породы, состоящие из многих минералов, называются полиминеральными (греч. «поли» — много), из одного минерала — мономинеральными (греч. «моно» — один).

Минеральный состав, строение и формы залегания горной породы зависят от условий ее образования.

Горные породы обладают определенным строением, которое выражается понятиями: структура, текстура, отдельность.

Структура - особенности строения горной породы, обусловленые размером, формой и характером срастания минералов, слагающих ее.

Текстура (сложение) - относительное расположение минеральных агрегатов в горной породе.

Отдельность - характерная форма блоков возникающая при естественном или даже искусственном раскалывании горных пород по определенным плоскостям под влиянием как внешних, так и внутренних напряжений.

По происхождению горные породы подразделяются на три группы:

1) магматические, образующиеся в результате внедрения (интрузии) в земную кору или извержения на поверхность магмы —

флюидально-силикатного расплава; излившаяся на поверхность магма называется лавой;

2) осадочные горные породы, образующиеся путем механического или химического осаждения продуктов разрушения (экзогенными процессами) ранее существовавших горных пород, а также благодаря жизнедеятельности и вымирания организмов;

3) метаморфические породы, образующиеся из любых горных пород при воздействии на них высоких температур и давления, а также различных газообразных и жидких растворов, проникающих с глубины.

В разрезе земной коры до глубины 16 км магматические породы составляют 60%, метаморфические 32% и осадочные 8% от ее объема.

 

Магматические горные породы

Расплавленная магма, прорываясь по трещинам Земной коры, в одних случаях застывает в недрах, образуя интрузивные горные породы, в других -достигает поверхности излившиеся (эффузивные).

Условия остывания магмы в глубинах и на поверхности Земли резко различны и горные породы, образовавшиеся в толщах земной коры, сильно отличаются по своей структуре от горных пород, сформировавшихся на поверхности.

Интрузивные магматические горные породы образуются в среде более древних по возрасту пород в условиях высоких температур и давлений, медленного и равномерного остывания, нередко при деятельном участии газов и паров. Происходит спокойная кристаллизация магматического расплава и образуются полнокристаллические породы.

Излившиеся породы формируются в условиях поверхности Земли при низких температурах и давлениях, а так же в условиях быстрой отдачи тепла и газовых компонентов в атмосферу. В такой среде образуются эффузивные породы, обладающие большой пористостью и обилием аморфного стекла, с примесью кристаллов- зародышей.

Магма, затвердевая, образует различные по форме магматические тела:

Батолиты, лакколиты, лополиты и жильные образования.

 
 

Рис. 1 Первичные формы залегания магматических пород:

1 — батолиты, 2 — лакколиты, 3 — дайки, 4 — штоки, 5 — жилы, 6 — купола,

7 — потоки, 8 — покровы.

Литология: 9 — песок, 10 — глина, 11 — известняк,

12 — мергель, 13 — гранит

 

 

Батолиты — самые крупные интрузивные тела, сложенные гранитами и гранодиоритами. Куполовидная кровля батолита имеет неровный рельеф, в плане имеют удлиненно-овальную форму, протягивается на тысячикилометров при ширине в несколько сот километров. Формирование их определяется путем внедрения (инъекции) магмы.

Штоки — интрузивные тела, близкие к цилиндрической форме, площадью не более 100 км2. В плане имеют изометричные округлые или овальные очертания. Штоки сложены различными по составу породами — от гранитов до ультраосновных.

Дайки — трещинные интрузивы, небольшой толщины, имеющие большую протяженность, залегающие преимущественно вертикально. Мощность от нескольких сантиметров до километров, длина — от метров до сотен километров. Сложены дайки обычно гранитоидами, реже габброидами.

Лакколиты — куполообразные (грибообразные) интрузивные тела с плоской подошвой и выпуклой кровлей и подводящим каналом. Слои вмещающих пород изогнуты под давлением внедрявшейся магмы. Диаметр лакколита до десятков километров сложен породами кислого состава.

Лополиты — чашеобразные пластовые интрузивные тела, имеющие площадь тысячи километров и залегающие среди осадочных пород. Сложены породами ультраосновного — основного состава. Формирование лополитов объясняется внедрением магмы в межпластовые полости осадочных пород, слои которых полого вогнуты.

Жильные образования связаны с заполнением магмой трещин, отходящих от крупных магматических тел. По отношению к вмещающим породам жилы делятся на пластовые и секущие.

Вертикальные жилы, ограниченные сравнительно параллельными стенками, называются дайками.

Силлы — пластообразные или плосколинзовидные интрузивные тела, залегающие параллельно слоистости вмещающих пород. Мощность их от сантиметров до сотен метров и растекаются на сотни и тысячи квадратных километров. Широкое растекание магмы под поверхностью земли происходит благодаря расклинивающему действию магмы и сопровождающих ее паров и газов, проникающих под высоким давлением вдоль поверхности раздела между слоями и приподнимают верхние слои. Они сложены породами основного и кислого состава.

Формы вулканических пород, застывшие на поверхности земли, представлены покровами, потоками и экструзиями.

Покровы лав связывают с трещинными извержениями. Образуют громадные площади при относительно малых мощностях. Они слагаются обычно базальтами.

Потоки — тела, имеющие в плане резко удлиненную форму с основными следами течения. Поверхность потока застывает быстрее, а внутренние его части могут оставаться горячими еще долгое время и покрывают площади в тысячи километров.

Экструзии обладают формой куполов с различной крутизной склонов. Обычно размеры куполов невелики, они возвышаются над землей на высоту порядка 100 м. По составу отвечают липаритам, трахитам, андезитам (экструзии базальтов не встречаются).

 









Читайте также:

Последнее изменение этой страницы: 2016-03-17; Просмотров: 221;


lektsia.info 2017 год. Все права принадлежат их авторам! Главная