Plan.

Opțiunea numărul 6.

1. Clasificarea mineralelor și condițiile formării lor: principalele minerale formatoare de roci de origine exogenă și endogenă.

2. Ghețarii, rolul lor geologic, distribuția. Rocile s-au format ca urmare a muncii ghețarilor în timpul erei glaciare.

3. Cercetare geotehnică pentru construcții industriale și civile.

4. Metode de laborator pentru determinarea proprietăților de deformare și rezistență ale solurilor.

5. Structura, textura, compoziția materială a rocilor sedimentare chimice și biochimice.

6. Aflux de apă sub presiune într-o fântână perfectă.

Introducere.

Geologia este un complex de științe despre compoziție și structură. Istoria dezvoltării Pământului, mișcările scoarței terestre și plasarea mineralelor în intestinele Pământului. Obiectul principal de studiu, bazat pe sarcinile practice ale omului, este scoarța terestră.

În ultimele decenii, geologia inginerească a primit o dezvoltare deosebită - o știință care studiază proprietățile rocilor (solurilor), proceselor geologice naturale și tehnogenico-geologice (inginerești-geologice) din orizonturile superioare ale scoarței terestre în legătură cu activitățile de construcție umană.

Scopul principal al geologiei inginerești este de a studia situația geologică naturală a unei zone înainte de începerea construcției, precum și de a prezice schimbările care vor avea loc în mediul geologic și, în primul rând, în roci, în timpul procesului de construcție și în timpul funcționării. a structurilor. În condiții moderne, nici o singură clădire sau structură nu poate fi proiectată, construită și exploatată în mod fiabil fără materiale de inginerie și geologice fiabile și complete.

1. Clasificarea mineralelor și condițiile formării lor: principalele minerale formatoare de roci de origine exogenă și endogenă.

Mineral– un corp natural cu o anumită compoziție chimică și structură cristalină, format ca urmare a unor procese fizice și chimice naturale și care face parte integrantă din scoarța terestră, rocile, minereurile și meteoriții. Știința mineralogiei este studiul mineralelor.

Scoarța terestră conține peste 7.000 de minerale și varietățile acestora. Cele mai multe dintre ele sunt rare și doar puțin mai mult de 100 de minerale se găsesc frecvent și în cantități destul de mari și fac parte din anumite roci. Astfel de minerale sunt numite minerale care formează roci.

Originea mineralelor. Condițiile în care se formează mineralele în natură sunt foarte diverse și complexe. Există trei procese principale de formare a mineralelor: endogen, exogen și metamorfic.

Proces endogen este legat de forțele interne ale Pământului și se manifestă în profunzimile sale. Mineralele se formează din magmă - o topitură lichidă de foc de silicat. În acest fel, de exemplu, se formează cuarț și diverși silicați. Mineralele endogene sunt de obicei dense, cu duritate mare, rezistente la apă, acizi și alcalii.

Proces exogen caracteristică suprafeţei scoarţei terestre. În acest proces, mineralele se formează pe uscat și în mare. În primul caz, crearea lor este asociată cu procesul de intemperii, adică. efectele distructive ale apei, oxigenului, fluctuațiilor de temperatură asupra mineralelor endogene. În acest fel, se formează minerale argiloase (hidromica, caolinit etc.), diverși compuși feruginoși (sulfuri, oxizi de precipitare chimică din soluții apoase (halit, silvit etc.). Într-un proces exogen se formează și o serie de minerale. formată datorită activității vitale a diferitelor organisme (opal și etc.).

Mineralele exogene variază în proprietăți. În cele mai multe cazuri, au duritate scăzută și interacționează activ cu apa sau se dizolvă în ea.

Proces metamorfic. Sub influența temperaturilor și presiunilor ridicate, precum și a gazelor magmatice și a apei la o anumită adâncime în scoarța terestră, are loc transformarea mineralelor care s-au format anterior în procese exogene. Mineralele își schimbă starea inițială, se recristalizează, capătă densitate și putere. Așa se formează multe minerale silicate (hornblendă, actinolit etc.).

Clasificarea mineralelor. Există multe clasificări ale mineralelor. Cea mai utilizată clasificare se bazează pe compoziția chimică și structura cristalină. Substanțele de același tip chimic au adesea o structură similară, astfel încât mineralele sunt mai întâi împărțite în clase bazate pe compoziția chimică, iar apoi în subclase bazate pe caracteristicile structurale.

Toate mineralele sunt împărțite în 10 clase.

Silicati- cea mai numeroasă clasă, incluzând până la 800 de minerale, care reprezintă partea principală a majorității rocilor magmatice și metamorfice. Printre silicați, există grupuri de minerale caracterizate printr-o compoziție și structură comună - feldspați, piroxeni, amfiboli, mica, precum și olivină, talc, cloriți și minerale argiloase. Toți sunt aluminosilicați în compoziție.

Carbonați. Acestea includ peste 80 de minerale. Cele mai comune sunt calcitul, magnetismul și dolomita. Originea este în principal exogenă și asociată cu soluții apoase. În contact cu apa, își reduc ușor rezistența mecanică, deși slab, dar se dizolvă în apă și sunt distruse în acizi.

Oxizi și hidroxizi. Aceste două clase combină aproximativ 200 de minerale, reprezentând până la 17% din masa totală a scoarței terestre. Cele mai comune sunt cuarțul, opalul și limonitul.

sulfuri conțin până la 200 de minerale. Un reprezentant tipic este pirita. Sulfurile sunt distruse în zona de intemperii, astfel încât amestecul lor reduce calitatea materialelor de construcție.

Sulfati. Această clasă include până la 260 de minerale, a căror origine este asociată cu soluțiile apoase. Se caracterizează prin duritate scăzută și culoare deschisă. Relativ bine solubil în apă. Cele mai frecvente sunt gipsul și anhidrita. La contactul cu apa, anhidrita se transformă în gips, crescând în volum până la 33%.

Halogenuri conțin aproximativ 100 de minerale. Originea este asociată în principal cu soluțiile apoase. Cea mai răspândită este halita. Poate fi o componentă a rocilor sedimentare și se dizolvă ușor în apă.

Mineralele din clasele de fosfat, tungstat și elemente native sunt mult mai puțin comune decât altele.

2. Ghețarii, rolul lor geologic, distribuția. Rocile s-au format ca urmare a muncii ghețarilor în timpul erei glaciare.

Dovezile geologice sugerează că în antichitate glaciația Pământului a fost semnificativă. În ultimii 500-600 de mii de ani, în Europa au avut loc câteva glaciații mari. Ghețarii au avansat din regiunea scandinavă.

În prezent, gheața acoperă 10% din suprafața terestră, 98,5% din suprafața glaciară se află în regiunile polare și doar 1,5% se află în munții înalți. Există trei tipuri de ghețari: de munte, de platou și continental.

Ghetarii de munte se formează sus în munți și sunt situate fie pe vârfuri, fie în chei, depresiuni și diferite depresiuni. Astfel de ghețari se găsesc în Caucaz, Urali etc.

Gheața se formează din cauza recristalizării zăpezii. Are capacitatea de a curge plastic, formând fluxuri sub formă de limbi. Mișcarea ghețarilor în josul versanților este limitată de altitudinea la care căldura solară este suficientă pentru a topi complet gheața. Pentru Caucaz, de exemplu, această înălțime este de 2700 m în vest, 3600 m în est.Viteza de mișcare a ghețarilor montani este diferită. În Caucaz, de exemplu, este de 0,03-0,35 m/zi, în Pamir – 1-4 m/zi.

Ghetarii platourilor format în munţi cu vârfuri plate. Gheața se află într-o masă continuă indivizibilă. Ghețari sub formă de limbi coboară din el prin chei. Acest tip de ghețar, în special, este acum situat în Peninsula Scandinavă.

Ghetarii continentali comună în Groenlanda, Spitsbergen, Antarctica și alte locuri în care se desfășoară în prezent epoca modernă a glaciațiilor. Gheața se află într-un strat continuu, de mii de metri grosime.

Activitatea geologică a gheții este mare și este determinată în principal de mișcarea acesteia, în ciuda faptului că viteza curgerii gheții este de aproximativ 10.000 de ori mai mică decât apa din râuri în aceleași condiții.

Proprietățile de construcție ale depozitelor glaciare. Moraine (materiale grosiere, eterogene, nestratificate clastice) și depozitele fluvioglaciare (fluvio-glaciare) reprezintă o bază de încredere pentru structuri de diferite tipuri. Locuri și argile de bolovani, care au suferit presiunea straturilor groase de gheață, sunt într-o stare densă și în unele cazuri chiar supracompactate. Porozitatea luturilor bolovanoase nu depășește 25-30%. Pe argile și argile bolovani, clădirile și structurile se confruntă cu așezare scăzută. Aceste soluri sunt slab permeabile și servesc adesea ca o barieră impermeabilă pentru apele subterane.

Aproape toate tipurile de depozite morenice au proprietăți de rezistență atât de ridicată.

Din punct de vedere al construcției, depozitele fluvioglaciare, deși inferioare ca rezistență solurilor argiloase morenice, reprezintă o fundație de încredere. În acest scop, sunt utilizate cu succes diverse depozite nisipoase, pietrișoase și argiloase de esker și outwash. Unele excepții sunt luturile de acoperire și argilele de bandă. Locuri de acoperire se udă ușor. Argilele cu bandă sunt destul de dense, ușor permeabile la apă, dar pot fi fluide în condiții de saturație cu apă.

Depozitele glaciare sunt folosite cu succes ca materiale de construcție (piatră, nisip, argilă); Nisipurile de eskers, kames și outwash sunt potrivite pentru construcția de terasamente și pentru producția de beton. Boulders sunt o piatră bună de construcție. Există exemple de utilizare a bolovanilor pentru a realiza socluri monolitice pentru monumente.

3. Cercetare geotehnică pentru construcții industriale și civile.

Sarcina principală a cercetării inginerești-geologice pentru construcții industriale și civile este obținerea de informații despre condițiile inginerești-geologice ale teritoriului, care includ: relieful, rocile și proprietățile acestora, apele subterane, procesele și fenomenele geologice și inginerie-geologice, precum și ca prognozarea schimbărilor în aceste condiţii sub influenţa activităţilor de inginerie umană.

Studiile geologice de inginerie sunt efectuate secvenţial,

în conformitate cu stadiul de proiectare. Detaliul cercetării crește în timpul trecerii de la o etapă la alta, iar metodele de cercetare inginerească și geologică se schimbă și ele.

În etapa inițială a cercetărilor inginerești, principalul tip de cercetare inginerească-geologică este cercetarea inginerească-geologică, ceea ce face posibilă evaluarea condițiilor inginerești-geologice într-un timp scurt și la costuri reduse.

În timpul studiului ingineresc-geologic, rocile, condițiile de apariție ale acestora, relieful, apele subterane, procesele geologice și inginerie-geologice sunt identificate, studiate și trasate în zona de studiu și reprezentate pe o hartă ingineresc-geologică.

Este important de înțeles că compoziția și volumul cercetării inginerești-geologice depind de complexitatea condițiilor inginerești-geologice, stadiul de proiectare, gradul de explorare a zonei și alți factori.

Trebuie acordată atenție complexității semnificative a cercetării inginerești-geologice în zonele de dezvoltare carstică, alunecări de teren, văi îngropate, unde toate cercetările se desfășoară la o profunzime mai mare decât în ​​timpul cercetării în zone cu condiții ingineresc-geologice mai favorabile.

4. Metode de laborator pentru determinarea proprietăților de deformare și rezistență ale solurilor.

Putere solul este estimat prin sarcina maximă aplicată acestuia în momentul distrugerii (pierderea continuității). Această caracteristică se numește rezistență la tracțiune Rc MPa sau rezistență temporară la compresiune.

Rezistența solurilor este afectată de:

    compozitia minerala

    natura conexiunilor structurale

    fracturarea

    gradul de intemperii

    gradul de înmuiere în apă etc.

Pentru solurile nestâncoase, o altă caracteristică importantă de rezistență este rezistența la forfecare. Determinarea acestui indicator este necesară pentru a calcula stabilitatea fundațiilor, adică. capacitatea portantă, precum și pentru aprecierea stabilității solurilor din taluzele gropilor de construcție, calculul presiunii solului pe pereții de sprijin etc.

Proprietăți de deformare caracterizează comportamentul solurilor sub sarcini care nu depășesc sarcini critice și nu conduc la distrugere. Deformabilitatea solurilor depinde atât de rezistența și complianța legăturilor structurale, de porozitate, cât și de capacitatea materialelor care le compun de a se deforma. Proprietățile de deformare ale solurilor sunt evaluate prin modulul de deformare E, MPa.

Solurile determină stabilitatea clădirilor și structurilor ridicate pe acestea, de aceea este necesar să se determine corect caracteristicile care determină rezistența și stabilitatea solurilor în timpul interacțiunii lor cu obiectele de construcție.

Probele de sol pentru cercetarea de laborator sunt selectate din straturile de sol din gropile din foraje care sunt situate pe șantiere.

Probele de sol sunt livrate laboratorului sub formă de monoliți sau probe libere. Monoliții sunt mostre de sol cu ​​o structură netulburată. Astfel de monoliți sunt selectați în soluri stâncoase și coezive (argiloase-lumoase). Dimensiunile monoliților nu trebuie să fie mai mici decât standardele stabilite. Astfel, pentru a determina compresibilitatea solului, probele prelevate în gropi trebuie să aibă dimensiuni de 20 × 20 × 20 cm.În monoliții de soluri argiloase limosoase trebuie păstrată umiditatea naturală. Acest lucru se realizează prin crearea unei cochilii impermeabile de parafină sau de ceară pe suprafața lor. În solurile afânate (nisip, pietriș), probele sunt prelevate sub formă de probe de o anumită masă. Astfel, pentru a efectua analiza granulometrică a nisipului, este necesar să aveți o probă de cel puțin 0,5 kg.

În condiții de laborator, toate proprietățile fizice și mecanice pot fi determinate. Fiecare caracteristică a acestor proprietăți este determinată în funcție de GOST, de exemplu, umiditatea naturală și densitatea solului - GOST 5180-84, rezistența la tracțiune - GOST 17245-79, compoziția granulometrică (granulă) și microagregate - GOT 12536-79 etc.

Cercetarea de laborator rămâne astăzi principalul tip de determinare a proprietăților fizice și mecanice ale solurilor. O serie de caracteristici, de exemplu, umiditatea naturală, densitatea particulelor de sol și unele altele sunt determinate numai în condiții de laborator și cu o precizie destul de mare. În același timp, studiile de laborator ale solului au dezavantajele lor:

    sunt destul de intensive în muncă și necesită timp;

    rezultatele analizelor individuale, de exemplu, determinarea modulului de deformare totală, nu dau rezultate suficient de precise, ceea ce se datorează selecției necorespunzătoare a monoliților, depozitării necorespunzătoare și calificărilor scăzute ale executantului analizei;

    Determinarea proprietăților unei mase de sol pe baza rezultatelor analizelor unui număr mic de probe nu permite să obțineți o idee corectă a proprietăților sale în ansamblu.

Acest lucru se datorează faptului că solurile de același tip, chiar și în cadrul aceluiași masiv, au încă diferențe cunoscute în proprietățile lor.

5. Structura, textura, compoziția materială a rocilor sedimentare chimice și biochimice.

Rocile sunt agregate minerale naturale care se „născ” în scoarța terestră.

După originea lor, ele sunt împărțite în trei tipuri: magmatice, sedimentare și metamorfice. În scoarța terestră, rocile magmatice și metamorfice ocupă 95% din masa sa totală. Rocile sedimentare sunt situate direct pe suprafața Pământului, acoperind în majoritatea cazurilor roci magmatice și metamorfice.

Roci sedimentare. Orice rocă situată pe suprafața pământului este supusă intemperiilor, adică. efectele distructive ale apei, fluctuațiile de temperatură etc. Ca rezultat, chiar și cele mai masive și durabile roci magmatice sunt distruse treptat, formând fragmente de diferite dimensiuni și dezintegrându-se în cele mai mici particule.

Produsele de distrugere sunt transportate de vânt, apă și, la o anumită etapă de transport, se depun, formând acumulări libere sau sedimente. Acumularea are loc pe fundul râurilor, mărilor, oceanelor și la suprafața pământului. Din acumulări libere (sedimente) se formează în timp diverse roci sedimentare.

Rocile sedimentare alcătuiesc straturile superioare ale scoarței terestre, acoperind roci de origine magmatică și metamorfică cu un fel de acoperire. În ciuda faptului că rocile sedimentare reprezintă doar 5% din scoarța terestră, 75% din suprafața pământului este acoperită cu aceste roci și, prin urmare, construcția se realizează în principal pe roci sedimentare. Geologia ingineriei acordă cea mai mare atenție acestor roci.

Rocile sedimentare sunt de obicei împărțite în trei grupe principale:

1) clastic;

2) origine chimică (chemogenă);

3) organogene, rezultate din activitatea vitală a organismelor.

Această împărțire este oarecum arbitrară, deoarece multe roci sunt de origine mixtă, de exemplu, unele calcare conțin materiale de natură organogenă, chimică și clastică.

Roci chimice se formează ca urmare a precipitării soluţiilor lor apoase de precipitare chimică. Acest proces are loc în apele mărilor, bazine de uscare continentale, izvoare sărate etc. Aceste roci includ diverse calcare, tuf calcaros, dolomit, anhidrita, gips, sare gemă, etc. O caracteristică comună a acestor roci este solubilitatea lor în apă și fracturare.

Cele mai comune roci sunt calcarele, care la origine pot fi și clastice sau organogenice.

Roci organogenice (biochimogene). se formează ca urmare a acumulării și transformării resturilor animale și vegetale, se caracterizează printr-o porozitate semnificativă, multe se dizolvă în apă și sunt foarte compresibile. Rocile organogenice includ roca calcaroasă și diatomita.

6. Aflux de apă sub presiune într-o fântână perfectă.

Apa situată în partea superioară a scoarței terestre se numește apă subterană. Știința apelor subterane, originea ei, condițiile de apariție, legile mișcării, proprietățile fizice și chimice, conexiunile cu apele atmosferice și de suprafață se numește hidrogeologie.

Există mai multe clasificări ale apelor subterane, dar există două principale. Apele subterane sunt împărțite în funcție de natura utilizării lor și de condițiile de apariție în scoarța terestră. Prima include apa menajera si potabila, tehnica, industriala, minerala, termica. Acestea din urmă includ: apă cocoțată, apă subterană și apă interstratală, precum și apă din fisuri, carstică și permafrost. În scopuri inginerești și geologice, se recomandă clasificarea apelor subterane în funcție de criterii hidraulice - curgere liberă și presiune.

Ape sub presiune interstrat. Aceste ape sunt situate în acvifere între acvitarde. Ele pot fi fără presiune și presiune (arteziene).

Apele interstratale fără presiune sunt relativ rare. Ele sunt asociate cu acvifere orizontale umplute cu apă complet sau parțial.

Apele sub presiune (arteziene) sunt asociate cu apariția acviferelor sub formă de sinclinale și monoclinale. Zona de distribuție a acviferelor închise se numește bazin artezian.

Aflux de apă sub presiune către structurile de captare a apei. Prizele de apă sunt structuri cu ajutorul cărora apele subterane sunt captate (retrase) pentru alimentarea cu apă, drenate de pe șantier sau pur și simplu în scopul scăderii nivelului apei subterane. Există diferite tipuri de structuri de captare a apei subterane: verticale, orizontale, radiale.

Prizele verticale de apă includ puțuri de foraj și puțuri, cele orizontale includ șanțuri, galerii, galerii, iar prizele radiale de apă includ puțuri de drenaj cu grinzi filtrante receptoare de apă. Tipul de structură pentru captarea apei subterane este selectat pe baza unui calcul tehnic și economic, bazat pe adâncimea acviferului, grosimea acestuia, compoziția litologică a acviferului și capacitatea planificată de captare a apei.

Prizele de apă formate dintr-o fântână, fântână etc. se numesc unice, iar cele formate din mai multe se numesc grup.

Structurile de captare a apei care ating acviferul la capacitatea sa maximă sunt perfecte, iar cele care nu ating acviferul la capacitatea sa maximă sunt imperfecte.

Îndepărtarea apelor subterane de pe șantiere sau reducerea nivelului acestora se poate efectua temporar, numai pe perioada lucrărilor de construcție sau pe aproape toată perioada de funcționare a instalației. Eliminarea temporară a apei (sau scăderea nivelului) se numește captare a apei de construcție, iar în al doilea caz - drenaj.

Fântâni de captare a apei. Fântânile și tranșeele, al căror fund ajunge la acvicluzii, sunt numite perfecte; dacă fundul este situat deasupra acvicludului, atunci imperfect. Nivelul apei din puț înainte de pompare se numește static, iar nivelul redus în timpul pompării se numește dinamic.

Dacă apa nu este pompată din fântână, atunci nivelul acesteia este în aceeași poziție cu suprafața curgerii solului. Când apa este pompată, apare o pâlnie de depresiune și nivelul apei din puț scade. Productivitatea sondei este determinată de debitul. Debitul unui puț este înțeles ca cantitatea de apă pe care o poate produce pe unitatea de timp. La pomparea apei într-o cantitate mai mare decât debitul, de ex. mai mult decât ceea ce curge în fântână din acvifer pe unitatea de timp, nivelul scade brusc. Fântâna poate rămâne fără apă pentru o perioadă de timp.

Afluxul de apă (debitul) într-o fântână perfectă este determinat de formulă

Q = π k f [H 2 -h 2 )/lnR-lnr]

Unde r– raza sondei, m.

Într-o fântână imperfectă, apa pătrunde prin pereții și fundul ei. Acest lucru complică calculul fluxului de intrare. Debitul unor astfel de puțuri este mai mic decât debitul puțurilor perfecte. La pompare, apa intră în puț numai dintr-o parte a acviferului, care se numește zonă activă N 0 . Adâncimea zonei active este considerată ca fiind de 4/3 din înălțimea coloanei de apă din puț înainte de pompare. Aceste prevederi permit ca debitul pentru un puț imperfect să fie calculat folosind formula Dupuis, așa cum a fost interpretată de Parker:

Q = 1,36 k f [H 2 -h 2 )/lnR-lnr]

O fântână eliberează apă în volumul debitului său maxim numai dacă fântânile învecinate sunt amplasate de ea la o distanță de cel puțin două raze de influență.

Lista literaturii folosite. clasificarea rocilor ia în considerare conditii al lor educaţie, care predetermina structura si,... marmura), sau din multi silicati complexi. Principal formarea de roci minerale reprezentate de cuarț, feldspați, mici...

  • Stânci și al lor feluri

    Rezumat >> Geologie

    Conceptul de roci și al lor clasificare; - studiază proprietățile... exogene proceselor. Sami exogene... Printre principal formarea de roci componentele scoatem în evidenţă: 1-relicvă minerale si cu educaţie reziduale ireversibile... proprietăţile determină conditii distributie in...

  • Descrie cel mai important depozite de materiale silicioase

    Rezumat >> Industrie, producție

    Ele contează exogene depozite de nisip... asta Acasă al lor masa... si saponificata al lor. Principal formarea de roci mineraleîn argile... mai mult clasificări. ... conditii presiuni și temperaturi ridicate și educaţie cristale secundare individuale minerale ...

  • Inginerie Geologie. Hidrogeologia

    Rezumat >> Geologie

    Procese parodoale educaţieși l-a sugerat pe primul clasificare minerale iar munte... unde seismice. 5. Formarea de roci minerale, al lor proprietăți Condiție educaţie minerale. Minerale– acestea sunt naturale... pământuri și sunt principal exogene proces. Mare...

    • În prezent, se cunosc ~ 3000 de minerale, iar numărul lor crește în fiecare an. Cum să navighezi în această lume mare și diversă a mineralelor? Pentru a face acest lucru, oamenii de știință le grupează sau le sistematizează pe baza anumitor caracteristici. Adică efectuează clasificarea. În mineralogie au existat încercări de a crea o clasificare bazată pe semne diferite: de exemplu, prin duritate, strălucire sau decolteu; după condiţiile educaţiei sau genezei. Dar există minerale care se pot forma complet în conditii diferite. De la mijlocul secolului trecut, mineralele au început să fie clasificate în funcție de compoziția lor chimică - după anionul dominant sau grupul anionic. Dar numai după apariția analizei de difracție cu raze X și determinarea structurii interne a mineralelor cu ajutorul acesteia, a devenit posibilă stabilirea unei legături strânse între compoziția chimică a unui mineral și rețeaua sa cristalină. Această descoperire a pus bazele principiului clasificării cristalochimice a mineralelor. Acest lucru a fost făcut pentru prima dată de oamenii de știință Bragg și Goldschmidt pentru silicați.

    În această clasificare, unitatea de bază este considerată o specie minerală care are o anumită structură cristalină și o anumită compoziție chimică stabilă. Tipul mineral poate avea varietăți. O varietate este înțeleasă ca minerale de același tip care diferă unele de altele într-un fel semn fizic, de exemplu, culoarea cuarțului mineral vine în numeroase varietăți (negru - morion, transparent - cristal de stâncă, violet - ametist).

    În timpul procesului de formare a mineralelor, mineralele din aceeași specie minerală pot diferi unele de altele ca aspect - dimensiunea sau forma cristalului. În acest caz, fiecare mineral dintr-o specie minerală se numește individ mineral.

    Clasificările existente grupează speciile minerale în clase sau grupuri. Numărul acestora variază de la diferiți autori pe măsură ce clasificarea se îmbunătățește și se obțin noi date despre speciile minerale. Ne vom uita la opt clase:

    Caracteristicile mineralelor pe clase

    1. Nativ

    2. Sulfuri

    3. Oxizi și hidroxizi

    4. Halogenuri

    5. Carbonați

    6. Sulfați

    7. Fosfați

    8. Silicati

    1. Elemente native (minerale).

    Această clasă include mineralele formate dintr-un element chimic și numite după acest element. De exemplu: aur nativ, sulf etc. Toate sunt împărțite în două grupe: metale și nemetale. Primul grup include Au, Ag, Cu, Pt, Fe și altele native, al doilea - As, Bi, S și C (diamant și grafit).

    Geneza - formată în principal în timpul proceselor endogene în roci intruzive și filoane de cuarț, S - în timpul vulcanismului. În timpul proceselor exogene, rocile sunt distruse, se eliberează minerale native (datorită rezistenței lor la influențe fizice și chimice) și concentrarea lor în locuri favorabile acestui lucru. Astfel, se pot forma plaseri de aur, platină și diamant.

    Aplicare în economia națională:

    1 - producția de bijuterii și rezervele valutare (Au, Pt, Ag, diamante);

    2 - obiecte și ustensile religioase (Au, Ag),

    3 - electronica radio (Au, Ag, Cu), nucleara, industria chimica, medicina, scule de taiere - diamant;

    4 - agricultura - sulf.

    II. Sulfurile sunt săruri ale acidului hidrosulfurat.

    Ele sunt împărțite în cele simple cu formula generală A m X p și sulfosaruri - A m B n X p, unde -

    A este un atom de metal, B este atomi de metale și metaloizi, X este atomi de sulf.

    (Pb, Cu, Fe etc.) (Bi, Sb, As, Sn)

    Sulfurile cristalizează în diferite sisteme - cubic, hexagonal, ortorombic etc. În comparație cu cele native, au o compoziție mai largă de cationi elementare. Prin urmare, există o varietate mai mare de specii minerale și o gamă mai largă de aceleași proprietăți.

    Proprietățile comune pentru sulfuri sunt luciul metalic, duritatea scăzută (până la 4), culorile gri și închise și densitatea medie.

    În același timp, între sulfuri există diferențe în proprietăți precum clivaj, duritate și densitate. De exemplu:

    Sulfurile sunt sursa principală de minereuri de metale neferoase, iar datorită amestecurilor de metale rare și nobile, valoarea utilizării lor crește.

    Geneza - diverse procese endogene și exogene.

    III. Oxizi și hidroxizi - reprezintă una dintre cele mai comune clase cu peste 150 de specii minerale în care atomii sau cationii de metal formează compuși cu oxigen sau o grupare hidroxil (OH). Aceasta este exprimată prin formula generală AX sau ABX - unde X este atomii de oxigen sau gruparea hidroxil. Cei mai larg reprezentați oxizi sunt Si, Fe, Al, Ti și Sn. Unele dintre ele formează și forma hidroxid. O caracteristică a majorității hidroxizilor este o scădere a valorilor proprietăților în comparație cu forma de oxid a aceluiași atom de metal. Un exemplu izbitor de p este formele de oxid și hidroxid de Al.

    Oxizii pot fi împărțiți în metalici și nemetalici pe baza compoziției lor chimice și a strălucirii. Primul grup se caracterizează prin duritate medie, culori închise (negru, gri, maro) și densitate medie. Un exemplu sunt mineralele hematit și casiterit. Al doilea grup se caracterizează prin densitate scăzută, duritate mare 7-9, transparență, o gamă largă de culori și lipsă de clivaj. Exemplul p - minerale cuarț, corindon.

    În economia națională, oxizii și hidroxizii sunt cei mai folosiți pentru a produce Fe, Mn, Al, Sn. Ca pietre prețioase și semiprețioase sunt folosite varietăți transparente, cristaline de corindon (safir și rubin) și cuarț (ametist, cristal de stâncă etc.).

    Geneza - în timpul proceselor endogene și exogene.

    IV. Halogenuri. Cele mai răspândite sunt fluorurile și clorurile - compuși ai cationilor metalici cu fluor și clor monovalent.

    Fluorurile sunt minerale deschise la culoare, cu densitate și duritate medie. Reprezentant este fluorit CaF2. Clorurile sunt mineralele halit și selvita (NaCl și KCl).

    Caracteristicile comune ale halogenilor sunt duritatea scăzută, cristalizarea în sistemul cubic, clivajul perfect, o gamă largă de culori și transparența. Proprietăți speciale au halit și silvite - gust sărat și amar-sărat.

    Fluorurile și clorurile diferă în geneza lor. Fluoritul este un produs al proceselor endogene (hidrotermale), în timp ce halitul și silvita se formează în condiții exogene din cauza precipitațiilor în timpul evaporării în corpurile de apă.

    În economia națională, fluoritul este folosit în optică, metalurgie și pentru producerea acidului fluorhidric. Halitul și silvita sunt folosite în industria chimică și alimentară, în medicină și agricultură, afaceri foto.

    V. Carbonati - saruri ale acidului carbonic, formula generala ACO3 - unde A - Ca, Mg, Fe etc.

    Proprietăţi generale: a - cristalizează în sisteme rombic şi trigonal (forme cristaline bune şi clivaj rombic); duritate scăzută 3-4, culoare predominant deschisă, reacție cu acizi (HCl și HNO3) cu eliberare de dioxid de carbon.

    Cele mai frecvente sunt: calcit CaCO3, magnezit Mg CO3, dolomit CaMg (CO3) 2, siderit Fe CO3.

    Carbonați cu grupare hidroxil (OH):

    Malachit Cu2 CO3 (OH) 2 - Culoarea verdeși reacția cu NS l,

    Azurit Cu3 (CO3) 2 (OH) 2 - Culoarea albastră, transparentă în cristale.

    Geneza carbonaților este diversă - sedimentară (chimică și biogenă), hidrotermală, metamorfică.

    Acestea sunt minerale formatoare de roci sedimentare (calcare, dolomite etc.) și metamorfice - marmură, skarns. Sunt folosite în construcții, optică, metalurgie și ca îngrășăminte. Malachitul este folosit ca piatră ornamentală. Acumulările mari de magnezit și siderit sunt o sursă de fier și magneziu.

    VI. Sulfații sunt săruri ale acidului sulfuric, adică au radical SO4. Cei mai des întâlniți și cunoscuți sulfați sunt Ca, Ba, Sr, Pb. Proprietățile lor comune sunt cristalizarea în sisteme monoclinice și ortorombice, culoare deschisă, duritate scăzută, luciu sticlos și clivaj perfect.

    Minerale: gips CaSO4 *2H2O, anhidrit CaSO4, barit BaSO4 (densitate mare), celestin SrSO4.

    Ele se formează în condiții exogene, adesea împreună cu halogeni. Unii sulfați (barita, celestină) sunt de origine hidrotermală.

    Aplicație - construcții, agricultură, medicină, industria chimică.

    IIV. Fosfații sunt săruri ale acidului fosforic, adică conţinând PO4.

    Numărul speciilor minerale este mic; vom lua în considerare apatita minerală Ca(PO4) 3 (F, Cl, OH). Formează agregate cristaline și granulare, duritate 5, sistem hexagonal, clivaj imperfect, culoare verde-albastru. Conține impurități de stronțiu, ytriu, elemente de pământuri rare.

    Geneza este magmatică și sedimentară, unde formează fosforit atunci când este amestecată cu particule de argilă.

    Aplicație - materii prime agricole, producție chimică și în produse ceramice.

    VIII. Silicații sunt cea mai comună și diversă clasă de minerale (până la 800 de specii). Sistematica silicaților se bazează pe tetraedrul siliciu-oxigen -4. În funcție de structura pe care o formează atunci când sunt combinate între ele, toți silicații sunt împărțiți în:

    insulă, strat, bandă, lanț și cadru.

    Silicați insulare - în ei legătura dintre tetraedre izolate se realizează prin cationi. Acest grup include minerale: olivina, topaz, granate, beril, turmalina.

    Silicații de strat reprezintă straturi continue, unde tetraedrele sunt conectate prin ioni de oxigen, iar legătura dintre straturi este prin cationi. Prin urmare, au un radical comun în formula 4. Acest grup combină minerale de mica: biotit, talc, moscovit, serpentină.

    Lanț și panglică - tetraedrele formează lanțuri simple sau duble (panglici). Lanț - au un radical comun 4- și includ un grup de piroxeni.

    Silicați de panglică cu radicalul 6 - combină minerale din grupa amfibolilor.

    Silicați cadru - în ei, tetraedrele sunt conectate între ele prin toți atomii de oxigen, formând un cadru cu un radical. Acest grup include feldspați și plagioclaze. Feldspații combină mineralele cu cationii Na și K. Aceste minerale sunt microclinul și ortoclaza. Plagioclazele conțin Ca și Na ca cationi, iar raportul dintre aceste elemente nu este constant. Prin urmare, plagioclazele sunt o serie izomorfă de minerale:

    albit - oligoclaza - andezina - labradorit - bytownite - anortit. De la albit la anortit, continutul de Ca creste.

    Compoziția cationilor în silicați conține cel mai adesea: Mg, Fe, Mn, Al, Ti, Ca, K, Na, Be, mai rar Zr, Cr, B, Zn, elemente rare și radioactive. Trebuie remarcat faptul că o parte din siliciul din tetraedre poate fi înlocuită cu Al, iar apoi clasificăm mineralele ca aluminosilicați.

    Compoziția chimică complexă și diversitatea structurii cristaline se combină pentru a produce o gamă largă de proprietăți fizice. Chiar și folosind scara Mohs ca exemplu, se poate observa că duritatea silicaților variază de la 1 la 9.

    Decolteul variază de la foarte perfect la imperfect. Nu există nimic de spus despre colorare - cea mai largă gamă de culori și nuanțe.

    În același timp, în cadrul fiecărei grupe structurale proprietățile sunt similare și există întotdeauna una sau două caracteristici prin care un mineral poate fi identificat. De exemplu, mica este determinată de clivajul său și duritatea scăzută.

    Adesea, silicații sunt grupați după culoare - de culoare închisă, de culoare deschisă. Acest lucru este aplicat în special la silicați - minerale care formează roci.

    Silicații se formează în principal în timpul formării rocilor magmatice și metamorfice în procese endogene. Un grup mare de minerale argiloase (caolin etc.) se formează în condiții exogene în timpul intemperiilor rocilor silicate.

    Mulți silicați sunt minerali și sunt utilizați în economia națională. Este vorba despre materiale de construcție, căptușeală, pietre ornamentale și prețioase (topaz, granate, smarald, turmalină etc.), minereuri metalice (Be, Zr, Al) și nemetale (B), elemente rare. Ei găsesc aplicații în industria cauciucului și hârtiei, ca refractare și materii prime ceramice.

    Învelișul solid al Pământului - scoarța terestră - reprezintă doar 1,5% din volumul total al globului. Dar, în ciuda acestui fapt, scoarța terestră, sau mai degrabă stratul său superior, este cea care ne interesează cel mai mult, deoarece este o sursă de materii prime minerale.
    Minerale- acestea sunt corpuri naturale relativ omogene care au o anumită compoziție chimică și proprietăți fizice. Numele „mineral” provine din cuvântul latin „minera”, care înseamnă literalmente minereu, minereu. Știința care studiază compoziția, structura și proprietățile mineralelor, originea și condițiile de apariție a acestora se numește mineralogie.
    Se formează minerale ca urmare a proceselor fizice şi chimice care au loc în scoarţa terestră. Ca toată natura din jurul nostru, ele constau din elemente chimice. Figurat vorbind, un mineral este un fel de clădire din cărămizi – elemente chimice, construite după anumite legi ale naturii. Și așa cum omul a construit multe clădiri diferite pe Pământ din aproximativ același număr de cărămizi, natura a creat peste 3 mii de minerale diferite în scoarța terestră dintr-un număr relativ mic de elemente chimice.

    În total, ținând cont de numeroasele soiuri, există peste 7 mii de nume ale acestora, care sunt date fiecărui mineral în funcție de anumite caracteristici.
    În scoarța terestră, mineralele se găsesc adesea nu independent, ci ca parte a rocilor. Ele determină în mare măsură proprietățile fizice și mecanice ale rocilor și din acest punct de vedere sunt de cel mai mare interes pentru tehnologia de prelucrare a pietrei.
    Majoritatea mineralelor apar în natură în stare solidă. Mineralele solide pot fi cristaline sau amorfe, diferind prin forma geometrică exterioară - regulate pentru cele cristaline și nedeterminate pentru cele amorfe.

    Forma mineralelor depinde asupra aranjamentului atomilor în ele. În mineralele cristaline, atomii sunt aranjați într-o ordine strict definită, formând o rețea spațială, datorită căreia multe minerale (de exemplu, un cristal de cuarț) au aspectul de poliedre regulate. Mineralele cristaline sunt anizotrope, adică proprietățile lor fizice sunt diferite în direcții diferite. În mineralele amorfe (de obicei sub formă de margele), atomii sunt aranjați aleatoriu. Astfel de minerale sunt izotrope, adică proprietățile lor fizice sunt aceleași în toate direcțiile.

    Clasificarea mineralelor
    În conformitate cu clasificarea chimică general acceptată în prezent, toate mineralele pot fi împărțite în nouă clase:
    I. Silicații sunt săruri ale acizilor silicici, printre care se numără subgrupe de minerale care au o compoziție și o structură comună: feldspați, împărțiți după compoziția lor chimică în plagioclaze și ortoclaze, piroxeni, amfiboli, mica, olivină, talc, cloriți și argilă. minerale. Aceasta este cea mai numeroasă clasă, numărând până la 800 de minerale.
    II. Carbonații sunt săruri ale acidului carbonic, care includ până la 80 de minerale, dintre care cele mai comune sunt calcitul, magnezitul și dolomita.

    III. Oxizi și hidroxizi - combină aproximativ 200 de minerale, dintre care cele mai comune sunt cuarțul, opalul, limonitul și hamatitul.
    IV. Sulfurile sunt compuși ai elementelor cu sulf, numărând până la 200 de minerale. Un reprezentant tipic este pirita.
    V. Sulfați - săruri ale acidului sulfuric, inclusiv aproximativ 260 de minerale,
    dintre care gipsul și anhidrita sunt cele mai răspândite.
    VI. Halogenurile sunt săruri ale acizilor halogenuri, în număr de aproximativ 100 min.
    Ralov. Reprezentanții tipici ai halogenilor sunt halita (sare de masă) și
    fluorit

    Stânci. Structura și textura rocilor.

    Stânci. Structuri și texturi ale rocilor.

    Stânci. Structuri și texturi ale rocilor. - secţiunea Geologie, Subiectul şi metodele geologiei. Principiul actualismului: uniformitarismul și abordarea actualistă. Subiectul și metodele de geologie. Specificul geologiei. Secțiuni de geologie modernă. Specificul geologiei: Structura – Metode de aranjare în spațiu a cerealelor lumii...

    Structura– modalități de aranjare a grăunților de minerale într-o rocă în spațiu. Caracteristicile structurii volumetrice a GP, determinate de forma, dimensiunea și metoda de îmbinare a indivizilor minerali. Depinde de condițiile de formare a GP și este lor caracteristica principala. Ele diferă prin gradul de cristalinitate al rocii, dimensiunile absolute și relative ale cristalelor.

    Textură- aranjarea reciprocă a boabelor minerale și a agregatelor acestora în spațiu, aspectul general al rocii (figura)

    Structura rocilor magmatice:

    1) Complet-cristalin - toate părțile rocii sunt prezentate sub formă de cristale

    2) Partea incomplet cristalină a rocii s-a solidificat sub formă de sticlă vulcanică, cealaltă

    3) Rocile sticloase sunt reprezentate de sticla vulcanica

    4) Criptocristalin (afanitic) – dimensiunea granulelor mai mică de 0,1 mm

    5) Fin-cristalin (granul fin) – dimensiunea cristalului. 0,1-1 mm

    6) Mediu-cristalin - 1-5 mm

    7) Cristalin grosier – 5-10 mm

    8) Grosier sau gigantocristalin - mai mult de 1 cm

    9) Cristalin uniform, granulație uniformă, granulație neuniformă

    10) Porfiritic - structuri cu granulație neuniformă în care cristalele de minerale individuale ies în evidență în dimensiuni mari pe fundalul unei mase de bază sticloase sau criptocristaline

    11) Porfirice - cristalele mari sunt scufundate în masa de bază cu granule mai mici clar vizibile

    12) Pegmatita - germinarea KPSh cu cuarț

    Textura rocilor magmatice:

    1) Dens (compact) - boabele se potrivesc strâns unele cu altele (pahare vulcanice)

    2) Poros - prezența cavităților, a porilor

    3) Spumos, spumant (zgură, piatră ponce)

    4) Piatra de migdale - dacă golurile din roca poroasă sunt umplute cu un mineral secundar (opal, calcedonie etc.)

    5) Masiv – omogen

    6) Banded - dungi alternante de diferite culori sau diferite compoziții minerale

    7) Fluid - urme de jeturi de curgere de material magmatic

    8) Spotted - distribuție neregulată, neuniformă a mineralelor colorate.

    Structura medicilor de familie metamorfici:

    1) Microcristalin - nu se distinge cu ochiul liber 2) Catoclastic (Clastic) - fragmente unghiulare de diferite dimensiuni (structura brecii) 3) Complet cristalin (microcristalin - 0,01-0,1 mm, fin-cristalin 0,1-1 mm, mediu cristalin) 1-5 mm, cristalin grosier 5-10 mm, gigantocristalin >10 mm)

    Textura medicilor metamorfici:

    1) În bandă 2) Masivă 3) Ochelari (agregate rotunjite într-o masă șistozată) 4) Plată (pliuri mici) 5) Schistozată (roca este împărțită în plăci) 6) Pestriță

    Roci magmatice

    Origine și clasificare. Rocile magmatice (sau magmatice) sunt roci care s-au format ca urmare a cristalizării magmei pe măsură ce s-a răcit în intestinele Pământului sau la suprafața acestuia. Magma (sau lava) este o topitură complexă de silicat cu aproximativ următoarea compoziție: oxigen - 46,7%, siliciu - 27,7%, aluminiu - 8,1%, fier - 5,1%, calciu - 3,6%, magneziu - 2,1%, sodiu - 2,7% , potasiu - 2,6%, alte elemente de obicei nu depășesc o medie de 1,4%. Temperatura magmei variază, dar este de obicei de 100 - 1300 °C.

    Istoria formării rocilor magmatice începe cu formarea magmei, care apoi s-a schimbat succesiv sub influența unor procese fizice, chimice, fizico-chimice complexe, puțin studiate, interdependente. Aceste procese sunt în mare măsură finalizate atunci când magma se răcește sau cristalizează cu formarea de agregate de minerale silicate. În funcție de condițiile în care are loc răcirea și solidificarea (pierderea mobilității) magmei, rocile sunt împărțite în intruziv(adânc) și exuberant(revărsat) (Fig. 16).

    Rocile efuzive se formează din aceeași magmă ca și rocile adânci, motiv pentru care sunt numite analogi ale rocilor adânci. Soiurile acestor rase vor fi în consecință venăȘi vulcanic. Când rocile vulcanice se formează la suprafața pământului, magma se numește lavă.

    Unii geologi cred că originea magmei se bazează pe o singură magmă primară de compoziție bazaltică, iar diferențierea ei ulterioară a dus la formarea de roci magmatice de diferite compoziții.

    Roci sedimentare.

    Conținutul articolului

    MINERALE ŞI MINERALOGIE.Minerale – formațiuni naturale solide care alcătuiesc rocile Pământului, Lunii și a altor planete, precum și meteoriți și asteroizi. Mineralele, de regulă, sunt substanțe cristaline destul de omogene, cu o structură internă ordonată și o anumită compoziție, care poate fi exprimată printr-o formulă chimică adecvată. Mineralele nu sunt un amestec de particule minerale minuscule, cum ar fi smirghelul (format în principal din corindon și magnetit) sau limonitul (un agregat de goethit și alți hidroxizi de fier), ci și compuși ai elementelor cu o structură dezordonată, cum ar fi sticlele vulcanice (obsidian, etc.) .). Mineralele sunt considerate elemente chimice sau compușii lor formați ca urmare a proceselor naturale. Cele mai importante tipuri de materii prime minerale de origine organică, precum cărbunele și petrolul, sunt excluse din lista mineralelor.

    Mineralogie– știința mineralelor, clasificarea lor, compoziția chimică, caracteristicile și modelele structurii (structurii), originea, condițiile din natură și aplicarea practică. Pentru o explicație mai profundă a structurii interne a mineralelor și a legăturii lor cu istoria Pământului, mineralogia implică matematică, fizică și chimie. Utilizează datele cantitative într-o măsură mai mare decât alte științe geologice, deoarece sunt necesare analize chimice fine și măsurători fizice precise pentru a descrie în mod adecvat mineralele.

    ISTORIA MINERALOGIEI

    S-au folosit fulgi de silex cu margini ascuțite om primitiv ca instrumente de muncă deja în paleolitic. Flint (o varietate de cuarț cu granulație fină) a fost mult timp un mineral major. În cele mai vechi timpuri, alte minerale erau cunoscute și de om. Unele dintre ele, cum ar fi hematitul de cireș, goethitul galben-maroniu și oxizii negri de mangan, au fost folosiți ca vopsele pentru pictura pe rocă și pictura corporală, în timp ce altele, precum chihlimbarul, jadul, aurul nativ, au fost folosite pentru realizarea de obiecte rituale, bijuterii. și amulete. În Egiptul perioadei predinastice (5000–3000 î.Hr.) erau deja cunoscute multe minerale. Cuprul, aurul și argintul nativ au fost folosite pentru decorare. Ceva mai târziu, uneltele și armele au început să fie fabricate din cupru și aliajul său, bronz. Multe minerale au fost folosite ca coloranti, altele pentru bijuterii si sigili (turcoaz, jad, cristal, calcedonie, malachit, granat, lapis lazuli si hematit). În prezent, mineralele servesc ca sursă de metale, materiale de construcție (ciment, ipsos, sticlă etc.), materii prime pentru industria chimică etc.

    În primul tratat cunoscut de mineralogie Despre pietre Elevul lui Aristotel, grecul Theophrastus (c. 372–287 î.Hr.), mineralele au fost împărțite în metale, pământuri și pietre. Aproximativ 400 de ani mai târziu, Pliniu cel Bătrân (23–79 d.Hr.) în cinci ultimele cărți Istoria naturala a rezumat toate informațiile despre mineralogie disponibile la acel moment.

    În Evul Mediu timpuriu în țările din Orientul arab, care au adoptat cunoștințele Greciei antice și India antică, știința a înflorit. Omul de știință-encicloped din Asia Centrală Biruni (973 - ca. 1050) a compilat descrieri ale pietrelor prețioase ( Mineralogie) și a inventat o metodă de măsurare precisă a greutăților lor specifice. Un alt om de știință proeminent Ibn Sina (Avicenna) (c. 980–1037) într-un tratat Despre pietre a dat o clasificare a tuturor mineralelor cunoscute, împărțindu-le în patru clase: pietre și pământuri, combustibili fosili, săruri, metale.

    În Evul Mediu în Europa s-au acumulat informații practice despre minerale. Minerul și prospectorul, din necesitate, au devenit mineralogi practicanți și și-au transmis experiența și cunoștințele studenților și ucenicilor. Primul set de informații faptice despre mineralogia practică, minerit și metalurgie a fost opera lui G. Agricola Despre metale (De re metallica), publicată în 1556. Datorită acestui tratat și unei lucrări anterioare Despre natura fosilelor (De natura fossilium, 1546), care conține o clasificare a mineralelor pe baza proprietăților lor fizice, Agricola este cunoscută drept părintele mineralogiei.

    Timp de 300 de ani de la publicarea lucrărilor lui Agricola, cercetările în domeniul mineralogiei au fost dedicate studiului cristalelor naturale. În 1669, naturalistul danez N. Stenon, rezuminând observațiile sale asupra sutelor de cristale de cuarț, a stabilit legea constanței unghiurilor dintre fețele cristalului. Un secol mai târziu (1772) Romé de Lisle a confirmat concluziile lui Stenon. În 1784, starețul R. Gayuy a pus bazele ideilor moderne despre structura cristalină. În 1809, W. Wollaston a inventat un goniometru reflectorizant, care a făcut posibilă efectuarea mai multor măsurători precise unghiurile dintre fețele de cristal, iar în 1812 a prezentat conceptul de rețea spațială ca lege a structurii interne a cristalelor. În 1815, P. Cordier a propus studierea proprietăților optice ale fragmentelor de minerale zdrobite la microscop. Dezvoltarea ulterioară a cercetării microscopice este asociată cu invenția în 1828 de către W. Nicol a unui dispozitiv pentru producerea luminii polarizate (prisma Nicol). Microscopul polarizant a fost îmbunătățit în 1849 de G. Sorby, care l-a aplicat studiului secțiunilor subțiri transparente de roci.

    Era nevoie de clasificarea mineralelor. În 1735 C. Linnaeus a publicat o lucrare Sistemul naturii (Systema naturae), în care mineralele au fost clasificate în funcție de caracteristicile externe, i.e. la fel ca plantele și animalele. Apoi, oamenii de știință suedezi - A. Kronstedt în 1757 și J. Berzelius în 1815 și 1824 - au propus mai multe opțiuni pentru clasificările chimice ale mineralelor. A doua clasificare Berzelius, modificată de K. Rammelsberg în 1841–1847, a fost ferm stabilită după ce mineralogistul american J. Dana a folosit-o ca bază pentru cea de-a treia ediție. Sisteme de mineralogie (Sistemul de Mineralogie al Danei, 1850). O mare contribuție la dezvoltarea mineralogiei în secolul al XVIII-lea – prima jumătate a secolului al XIX-lea. contribuit de oamenii de știință germani A.G. Werner și I.A. Breithaupt și ruși - M.V. Lomonosov și V.M. Severgin.

    În a doua jumătate a secolului al XIX-lea. Microscoapele polarizante îmbunătățite, goniometrele optice și tehnicile analitice au făcut posibilă obținerea de date mai precise asupra speciilor minerale individuale. Când cristalele au început să fie studiate folosind analiza cu raze X, a venit o înțelegere mai profundă a structurii mineralelor. În 1912, fizicianul german M. Laue a stabilit experimental că informațiile despre structura internă a cristalelor pot fi obținute prin trecerea razelor X prin ele. Această metodă a revoluționat mineralogia: știința predominant descriptivă a devenit mai precisă, iar mineralogii au reușit să facă legătura între fizic și Proprietăți chimice minerale cu structurile lor cristaline.

    La sfârșitul secolului al XIX-lea - începutul secolului al XX-lea. Dezvoltarea mineralogiei a fost mult facilitată de munca savanților ruși remarcabili N.I. Koksharov, V.I. Vernadsky, E.S. Fedorov, A.E. Fersman, A.K. Boldyrev și alții, în a doua jumătate a secolului al XX-lea. mineralogia a adoptat noi metode de cercetare a fizicii stării solide, în special, spectroscopia în infraroșu, o serie întreagă de metode de rezonanță (rezonanța electronică paramagnetică, rezonanța gamma nucleară etc.), spectroscopia luminiscentă etc., precum și cele mai recente metode analitice, inclusiv analiza cu microsondă electronică, microscopia electronică combinată cu difracția electronică etc. Utilizarea acestor metode face posibilă determinarea compoziției chimice a mineralelor „la un punct”, adică. pe boabele individuale de minerale, studiați trăsăturile subtile ale structurii lor cristaline, conținutul și distribuția elementelor de impurități, natura culorii și luminescenței. Introducerea unor metode precise de cercetare fizică a produs o adevărată revoluție în mineralogie. Numele unor oameni de știință ruși precum N.V. Belov, D.S. Korzhinsky, D.P. Grigoriev, I.I. Shafranovsky și alții sunt asociate cu această etapă în dezvoltarea mineralogiei.

    PRINCIPALELE PROPRIETĂȚI ALE MINERALELOR

    Multă vreme, principalele caracteristici ale mineralelor au fost forma exterioară a cristalelor lor și a altor secreții, precum și proprietățile fizice (culoare, strălucire, clivaj, duritate, densitate etc.), care sunt încă de mare importanță în descrierea lor. și diagnostice vizuale (în special, de câmp). Aceste caracteristici, precum și proprietățile optice, chimice, electrice, magnetice și alte proprietăți, depind de compoziția chimică și structura internă (structura cristalină) a mineralelor. Rolul principal al chimiei în mineralogie a fost recunoscut până la mijlocul secolului al XIX-lea, dar importanța structurii a devenit evidentă abia odată cu introducerea radiografiei. Prima decodare a structurilor cristaline a fost realizată deja în 1913 de către fizicienii englezi W. G. Bragg și W. L. Bragg.

    Mineralele sunt compuși chimici (cu excepția elementelor native). Cu toate acestea, chiar și probele incolore, optic transparente ale acestor minerale conțin aproape întotdeauna cantități mici de impurități. Soluțiile sau topiturile naturale din care cristalizează mineralele constau de obicei din multe elemente. În timpul formării compușilor, câțiva atomi ai elementelor mai puțin obișnuite pot înlocui atomii elementelor principale. O astfel de substituție este atât de comună încât compoziția chimică a multor minerale se apropie foarte rar de cea a compusului pur. De exemplu, compoziția olivinei minerale comune care formează roci variază în cadrul compozițiilor a două așa-numite. membrii finali ai seriei: de la forsterit, silicat de magneziu Mg 2 SiO 4, la fayalit, silicat de fier Fe 2 SiO 4. Raportul dintre Mg:Si:O în primul mineral și Fe:Si:O în al doilea este de 2:1:4. La olivinele cu compoziție intermediară, rapoartele sunt aceleași, adică. (Mg + Fe):Si:O este egal cu 2:1:4, iar formula este scrisă ca (Mg,Fe)2SiO4. Dacă se cunosc cantitățile relative de magneziu și fier, atunci acest lucru se poate reflecta în formula (Mg 0,80 Fe 0,20) 2 SiO 4, din care se poate observa că 80% din atomii de metal sunt reprezentați de magneziu, iar 20% prin fier.

    Structura.

    Toate mineralele, cu excepția apei (care - spre deosebire de gheață - de obicei nu este clasificată drept minerale) și, sunt reprezentate ca solide la temperaturi obișnuite. Cu toate acestea, dacă apa și mercurul sunt mult răcite, ele se solidifică: apă la 0° C și mercurul la -39° C. La aceste temperaturi, moleculele de apă și atomii de mercur formează o structură cristalină tridimensională caracteristică (termenii „cristalină". ” și „solid”) ” în acest caz sunt aproape echivalente). Astfel, mineralele sunt substanțe cristaline ale căror proprietăți sunt determinate de aranjarea geometrică a atomilor lor constitutivi și de tipul de legătură chimică dintre ei.

    Celula unitară (cea mai mică subdiviziune a unui cristal) este alcătuită din atomi aranjați în mod regulat ținuți împreună prin legături electronice. Aceste celule minuscule, care se repetă la nesfârșit în spațiul tridimensional, formează un cristal. Dimensiunile celulelor unitare din diferite minerale sunt diferite și depind de mărimea, numărul și aranjamentul relativ al atomilor din interiorul celulei. Parametrii celulei sunt exprimați în angstromi (Å) sau nanometri (1 Å = 10 –8 cm = 0,1 nm). Celulele elementare ale unui cristal adunate strâns, fără goluri, umplu volumul și formează o rețea cristalină. Cristalele sunt împărțite pe baza simetriei celulei unitare, care se caracterizează prin relația dintre marginile și colțurile sale. De obicei există 7 sisteme (în ordinea crescătoare a simetriei): triclinic, monoclinic, rombic, tetragonal, trigonal, hexagonal și cubic (izometric). Uneori sistemele trigonale și hexagonale nu sunt separate și sunt descrise împreună sub denumirea de sistem hexagonal. Singoniile sunt împărțite în 32 de clase de cristale (tipuri de simetrie), inclusiv 230 de grupuri spațiale. Aceste grupuri au fost identificate pentru prima dată în 1890 de către omul de știință rus E.S. Fedorov. Folosind analiza de difracție cu raze X, se determină dimensiunile celulei unitare a unui mineral, singonia acestuia, clasa de simetrie și grupul spațial și se descifrează structura cristalină, adică. poziţia relativă în spaţiul tridimensional a atomilor care alcătuiesc celula unitară.

    CRISTALGRAFIE GEOMETRICĂ (MORFOLOGICĂ).

    Cristalele cu marginile lor plate, netede și strălucitoare au atras de multă vreme atenția omului. De la apariția mineralogiei ca știință, cristalografia a devenit baza pentru studiul morfologiei și structurii mineralelor. S-a constatat că fețele de cristal au o aranjare simetrică, ceea ce permite ca cristalul să fie atribuit unui anumit sistem și, uneori, uneia dintre clase (simetrie) ( Vezi deasupra). Studiile cu raze X au arătat că simetria externă a cristalelor corespunde aranjamentului regulat intern al atomilor.

    Dimensiunile cristalelor minerale variază într-o gamă foarte largă - de la giganți care cântăresc 5 tone (masa unui cristal de cuarț bine format din Brazilia) până la atât de mici încât fețele lor pot fi distinse doar la microscop electronic. Forma cristalului chiar și a aceluiași mineral poate diferi ușor în probe diferite; de exemplu, cristalele de cuarț sunt aproape izometrice, aciculare sau aplatizate. Cu toate acestea, toate cristalele de cuarț, mari și mici, ascuțite și plate, sunt formate prin repetarea celulelor unitare identice. Dacă aceste celule sunt orientate într-o anumită direcție, cristalul are o formă alungită; dacă în două direcții în detrimentul celei de-a treia, atunci forma cristalului este tabulară. Întrucât unghiurile dintre fețele corespunzătoare ale aceluiași cristal au o valoare constantă și sunt specifice fiecărui tip de mineral, această caracteristică este inclusă în mod necesar în caracteristicile mineralului.

    Mineralele reprezentate de cristale individuale bine tăiate sunt rare. Mult mai des apar sub formă de boabe neregulate sau agregate cristaline. Adesea, un mineral este caracterizat de un anumit tip de agregat, care poate servi ca caracteristică de diagnosticare. Există mai multe tipuri de unități.

    Agregatele dendritice ramificate seamănă cu frunzele de ferigă sau cu mușchi și sunt caracteristice, de exemplu, piroluzitului.

    Agregatele fibroase constând din fibre paralele dens împachetate sunt tipice pentru azbest crisotil și amfibol.

    Agregatele colomorfe, care au o suprafață netedă, rotunjită, sunt construite din fibre care se extind radial de la un centru comun. Masele rotunde mari sunt mastoide (malahit), în timp ce cele mai mici sunt în formă de rinichi (hematit) sau în formă de struguri (psilomelan).

    Agregatele solzoase constând din cristale mici asemănătoare plăcilor sunt caracteristice pentru mica și barite.

    Stalactitele sunt formațiuni de picurare-picurare agățate sub formă de țurțuri, tuburi, conuri sau „perdele” în peșterile carstice. Acestea apar ca urmare a evaporării apei mineralizate care se scurge prin fisurile de calcar și sunt adesea compuse din calcit (carbonat de calciu) sau aragonit.

    Ooliții, agregate formate din bile mici și asemănătoare cu ouă de pește, se găsesc în unele formațiuni de calcit (calcar oolitic), goethit (minereu de fier oolitic) și alte formațiuni similare.

    CHIMIA CRISTALULUI

    După acumularea datelor cu raze X și compararea acestora cu rezultatele analizelor chimice, a devenit evident că caracteristicile structurii cristaline a unui mineral depind de compoziția sa chimică. Astfel, au fost puse bazele unei noi științe - chimia cristalină. Multe proprietăți aparent neînrudite ale mineralelor pot fi explicate luând în considerare structura lor cristalină și compoziția chimică.

    Unele elemente chimice (aur, argint, cupru) se găsesc în nativ, i.e. pur, formă. Ele sunt construite din atomi neutri din punct de vedere electric (spre deosebire de majoritatea mineralelor, ai căror atomi poartă o sarcină electrică și se numesc ioni). Un atom cu lipsă de electroni este încărcat pozitiv și se numește cation; un atom cu un exces de electroni are sarcină negativă și se numește anion. Atracția dintre ionii încărcați opus se numește legătură ionică și servește ca principală forță de legare în minerale.

    Cu un alt tip de legătură, electronii exteriori se rotesc în jurul nucleelor ​​pe orbite comune, conectând atomii între ei. O legătură covalentă este cel mai puternic tip de legătură. Mineralele cu legături covalente au, de obicei, duritate și puncte de topire ridicate (de exemplu, diamantul).

    Un rol mult mai mic în minerale este jucat de legătura slabă van der Waals care are loc între unitățile structurale neutre din punct de vedere electric. Energia de legare a unor astfel de unități structurale (straturi sau grupuri de atomi) este distribuită neuniform. Legăturile Van der Waals oferă atracție între regiuni încărcate opus în unități structurale mai mari. Acest tip de legătură se observă între straturile de grafit (una dintre formele naturale de carbon), formată datorită puternicei legătură covalentă atomi de carbon. Datorită legăturilor slabe dintre straturi, grafitul are duritate scăzută și clivaj foarte perfect, paralel cu straturile. Prin urmare, grafitul este folosit ca lubrifiant.

    Ionii încărcați opus se apropie unul de altul la o distanță la care forța de respingere echilibrează forța de atracție. Pentru orice pereche anume cation-anion, această distanță critică este egală cu suma „razelor” celor doi ioni. Prin determinarea distanțelor critice dintre diferiți ioni, a fost posibilă determinarea dimensiunii razelor majorității ionilor (în nanometri, nm).

    Deoarece majoritatea mineralelor sunt caracterizate prin legături ionice, structurile lor pot fi vizualizate sub formă de bile care se ating. Structurile cristalelor ionice depind în principal de mărimea și semnul sarcinii și de dimensiunile relative ale ionilor. Deoarece cristalul în ansamblu este neutru din punct de vedere electric, suma sarcinilor pozitive ale ionilor trebuie să fie egală cu suma celor negative. În clorura de sodiu (NaCl, halitul mineral), fiecare ion de sodiu are o sarcină de +1, iar fiecare ion de clorură -1 (Fig. 1), adică. Fiecare ion de sodiu corespunde unui ion de clor. Cu toate acestea, în fluorit (fluorura de calciu, CaF 2), fiecare ion de calciu are o sarcină de +2, iar ionul de fluor –1. Prin urmare, pentru a menține neutralitatea electrică generală a ionilor de fluor, aceasta trebuie să fie de două ori mai mare decât ionii de calciu (Fig. 2).

    Posibilitatea includerii lor într-o structură cristalină dată depinde și de mărimea ionilor. Dacă ionii au aceeași dimensiune și sunt împachetati în așa fel încât fiecare ion să atingă alții 12, atunci aceștia sunt în coordonare adecvată. Există două moduri de a împacheta bile de aceeași dimensiune (Fig. 3): ambalare cubică densă, în caz general ducând la formarea de cristale izometrice și împachetare strânsă hexagonală, formând cristale hexagonale.

    De regulă, cationii au dimensiuni mai mici decât anionii, iar dimensiunile lor sunt exprimate în fracțiuni din raza anionului, luate ca una. De obicei se folosește raportul obținut prin împărțirea razei cationului la raza anionului. Dacă un cation este doar puțin mai mic decât anionii cu care se combină, acesta poate fi în contact cu cei opt anioni care îl înconjoară sau, așa cum se spune în mod obișnuit, este în coordonare de opt ori față de anionii, care sunt localizați, parcă, la vârfurile unui cub din jurul lui. Această coordonare (numită și cubică) este stabilă la rapoarte ale razelor ionice de la 1 la 0,732 (Fig. 4, A). La un raport de rază ionică mai mic, opt anioni nu pot fi stivuiți pentru a atinge cationul. În astfel de cazuri, geometria de împachetare permite coordonarea de șase ori a cationilor cu anionii localizați la șase vârfuri ale octaedrului (Fig. 4, b), care vor fi stabile la rapoarte ale razelor lor de la 0,732 la 0,416. Odată cu o scădere suplimentară a dimensiunii relative a cationului, are loc o tranziție la coordonarea cuaternară sau tetraedrică, care este stabilă la rapoarte de rază de la 0,414 la 0,225 (Fig. 4, V), apoi să se tripleze – în cadrul unor rapoarte de rază de la 0,225 la 0,155 (Fig. 4, G) și dublu – cu rapoarte de rază mai mici de 0,155 (Fig. 4, d). Deși alți factori determină și tipul de poliedru de coordonare, pentru majoritatea mineralelor principiul raportului razei ionice este un mijloc eficient de prezicere a structurii cristaline.

    Mineralele cu compoziții chimice complet diferite pot avea structuri similare care pot fi descrise folosind aceleași poliedre de coordonare. De exemplu, în NaCl clorură de sodiu, raportul dintre raza ionului de sodiu și raza ionului de clor este 0,535, indicând coordonarea octaedrică sau de șase ori. Dacă șase anioni se grupează în jurul fiecărui cation, atunci pentru a menține un raport cation-anion de 1:1, trebuie să existe șase cationi în jurul fiecărui anion. Aceasta produce o structură cubică cunoscută sub numele de structură de tip clorură de sodiu. Deși razele ionice ale plumbului și sulfului diferă mult de razele ionice ale sodiului și clorului, raportul lor determină și coordonarea șase ori, prin urmare galena PbS are o structură ca clorura de sodiu, adică. halita si galena sunt izostructurale.

    Impuritățile din minerale sunt de obicei prezente sub formă de ioni care îi înlocuiesc pe cei ai mineralului gazdă. Astfel de substituții afectează foarte mult dimensiunile ionilor. Dacă razele a doi ioni sunt egale sau diferă cu mai puțin de 15%, ei sunt ușor înlocuiți. Dacă această diferență este de 15–30%, o astfel de substituție este limitată; cu o diferență de peste 30%, înlocuirea este practic imposibilă.

    Există multe exemple de perechi de minerale izostructurale cu compoziții chimice similare între care are loc substituția ionică. Astfel, carbonații siderita (FeCO 3) și rodocrozitul (MnCO 3) au structuri similare, iar fierul și manganul se pot înlocui în orice raport, formând așa-numitul. solutii solide. Există o serie continuă de soluții solide între aceste două minerale. În alte perechi de minerale, ionii au posibilități limitate de înlocuire reciprocă.

    Deoarece mineralele sunt neutre din punct de vedere electric, încărcarea ionilor afectează și înlocuirea lor reciprocă. Dacă înlocuirea are loc cu un ion încărcat opus, atunci o a doua înlocuire trebuie să aibă loc într-o parte a acestei structuri, în care sarcina ionului de substituție compensează încălcarea neutralității electrice cauzată de primul. O astfel de substituție de conjugat se observă în feldspați - plagioclaze, când calciul (Ca 2+) înlocuiește sodiul (Na +) cu formarea unei serii continue de soluții solide. Excesul de sarcină pozitivă rezultat din înlocuirea ionului Na + cu ionul Ca 2+ este compensat prin înlocuirea simultană a siliciului (Si 4+) cu aluminiu (Al 3+) în zonele adiacente ale structurii.

    PROPRIETĂȚI FIZICE ALE MINERALELOR

    Deși principalele caracteristici ale mineralelor (compoziția chimică și structura cristalină internă) sunt stabilite pe baza analizelor chimice și a difracției de raze X, ele se reflectă indirect în proprietăți care sunt ușor de observat sau măsurat. Pentru a diagnostica majoritatea mineralelor, este suficient să le determinați luciul, culoarea, clivajul, duritatea și densitatea.

    Strălucire

    – caracteristica calitativă a luminii reflectate de un mineral. Unele minerale opace reflectă puternic lumina și au un luciu metalic. Acest lucru este obișnuit în mineralele de minereu, cum ar fi galena (mineral de plumb), calcopirită și bornit (minerale de cupru), argentit și acantit (minerale de argint). Majoritatea mineralelor absorb sau transmit o parte semnificativă a luminii care cade asupra lor și au un luciu nemetalic. Unele minerale au un luciu care trece de la metal la nemetalic, care se numește semimetalic.

    Mineralele cu un luciu nemetalic sunt de obicei de culoare deschisă, unele dintre ele sunt transparente. Cuarțul, gipsul și mica ușoară sunt adesea transparente. Alte minerale (de exemplu, cuarțul alb lăptos) care transmit lumină, dar prin care obiectele nu pot fi distinse clar, se numesc translucide. Mineralele care conțin metale diferă de altele prin transmiterea luminii. Dacă lumina trece printr-un mineral, cel puțin în marginile cele mai subțiri ale boabelor, atunci acesta este, de regulă, nemetalic; dacă lumina nu trece, atunci este minereu. Există, totuși, excepții: de exemplu, sfalerita de culoare deschisă (mineral de zinc) sau cinabru (mineral de mercur) sunt adesea transparente sau translucide.

    Mineralele diferă prin caracteristicile calitative ale luciului lor nemetalic. Argila are un luciu tern, pământesc. Cuarțul pe marginile cristalelor sau pe suprafețele de fractură este sticlos, ​​talcul, care este împărțit în frunze subțiri de-a lungul planurilor de clivaj, este sidef. Strălucitoare, strălucitoare, ca un diamant, strălucirea se numește diamant.

    Când lumina cade pe un mineral cu un luciu nemetalic, este parțial reflectată de suprafața mineralului și parțial refractată la această limită. Fiecare substanță este caracterizată de un anumit indice de refracție. Deoarece poate fi măsurat cu mare precizie, este o caracteristică de diagnostic mineral foarte utilă.

    Natura luciului depinde de indicele de refracție și ambele depind de compoziția chimică și structura cristalină a mineralului. În general, mineralele transparente care conțin atomi de metale grele sunt caracterizate de un luciu ridicat și un indice de refracție ridicat. Acest grup include minerale obișnuite precum anglezitul (sulfatul de plumb), casiteritul (oxidul de staniu) și titanita sau sfena (silicatul de calciu și titan). Mineralele compuse din elemente relativ ușoare pot avea, de asemenea, un luciu ridicat și un indice de refracție ridicat dacă atomii lor sunt strâns împachetati și ținuți împreună de puternice. legături chimice. Un exemplu notabil este diamantul, care este compus dintr-un singur element ușor, carbonul. Într-o măsură mai mică, acest lucru este valabil pentru corindonul mineral (Al 2 O 3), ale cărui soiuri colorate transparente - rubin și safire - sunt pietre prețioase. Deși corindonul este compus din atomi ușori de aluminiu și oxigen, aceștia sunt atât de strâns legați, încât mineralul are un luciu destul de puternic și un indice de refracție relativ ridicat.

    Unele luciu (uleioase, ceroase, mate, mătăsoase etc.) depind de starea suprafeței mineralului sau de structura agregatului mineral; un luciu rășinos este caracteristic multor substanțe amorfe (inclusiv minerale care conțin elementele radioactive uraniu sau toriu).

    Culoare

    – un semn de diagnostic simplu și convenabil. Exemplele includ pirita galben-alama (FeS 2), galena cenușie plumb (PbS) și arsenopirita alb-argintie (FeAsS 2). În alte minerale cu un luciu metalic sau semimetalic, culoarea caracteristică poate fi mascată de jocul de lumină într-o peliculă subțire de suprafață (ternish). Acest lucru este comun pentru majoritatea mineralelor de cupru, în special bornitul, care se numește „minereu de păun” din cauza pătării sale irizante de culoare albastru-verde care se dezvoltă rapid atunci când este proaspăt fracturat. Cu toate acestea, alte minerale de cupru sunt vopsite în culori familiare: malachitul este verde, azuritul este albastru.

    Unele minerale nemetalice sunt inconfundabile de recunoscut după culoarea determinată de elementul chimic principal (galben - sulf și negru - gri închis - grafit etc.). Multe minerale nemetalice constau din elemente care nu le conferă o anumită culoare, dar au soiuri colorate, a căror culoare se datorează prezenței impurităților elementelor chimice în cantități mici, care nu sunt comparabile cu intensitatea culoarea pe care o provoacă. Astfel de elemente se numesc cromofori; ionii lor sunt caracterizați prin absorbția selectivă a luminii. De exemplu, ametistul violet intens își datorează culoarea unei urme de fier din cuarț, în timp ce culoarea verde intens a smaraldului se datorează cantității mici de crom din beril. Culorile din mineralele în mod normal incolore pot rezulta din defecte ale structurii cristaline (cauzate de pozițiile atomice neumplute în rețea sau de încorporarea ionilor străini), care pot determina absorbția selectivă a anumitor lungimi de undă în spectrul luminii albe. Apoi mineralele sunt vopsite în culori suplimentare. Rubinele, safirele și alexandritele își datorează culoarea tocmai acestor efecte de lumină.

    Mineralele incolore pot fi colorate prin incluziuni mecanice. Astfel, diseminarea subțire împrăștiată a hematitei dă cuarțului o culoare roșie, clorit - verde. Cuarțul lăptos este întunecat cu incluziuni gaz-lichid. Deși culoarea minerală este una dintre proprietățile cel mai ușor de determinat în diagnosticarea mineralelor, ea trebuie utilizată cu precauție deoarece depinde de mulți factori.

    În ciuda variabilității culorii multor minerale, culoarea pulberii minerale este foarte constantă și, prin urmare, este o caracteristică de diagnosticare importantă. În mod obișnuit, culoarea unei pulberi minerale este determinată de linia (așa-numita „culoare de linie”) pe care mineralul o lasă atunci când este trecut peste o farfurie de porțelan nesmălțuită (biscuit). De exemplu, fluoritul mineral este colorat Culori diferite, dar linia lui este întotdeauna albă.

    Clivaj.

    O proprietate caracteristică a mineralelor este comportamentul lor la despicare. De exemplu, cuarțul și turmalina, a căror suprafață de fractură seamănă cu o așchie de sticlă, au o fractură concoidală. În alte minerale, fractura poate fi descrisă ca aspră, zimțată sau așchiată. Pentru multe minerale, caracteristica nu este fractura, ci clivajul. Aceasta înseamnă că se desprind de-a lungul planurilor netede direct legate de structura lor cristalină. Forțele de cuplare între planuri rețea cristalină poate varia în funcţie de direcţia cristalografică. Dacă sunt mult mai mari în unele direcții decât în ​​altele, atunci mineralul se va împărți în cea mai slabă legătură. Deoarece clivajul este întotdeauna paralel cu planurile atomice, acesta poate fi desemnat indicând direcțiile cristalografice. De exemplu, halitul (NaCl) are clivaj cub, i.e. trei direcții reciproc perpendiculare de posibilă scindare. Clivajul se caracterizează și prin ușurința de manifestare și calitatea suprafeței de clivaj rezultată. Mica are un decolteu foarte perfect într-o direcție, adică. se desparte cu ușurință în frunze foarte subțiri, cu o suprafață netedă și strălucitoare. Topazul are un decolteu perfect într-o singură direcție. Mineralele pot avea două, trei, patru sau șase direcții de clivaj de-a lungul cărora sunt la fel de ușor de împărțit, sau mai multe direcții de clivaj de diferite grade. Unele minerale nu au deloc clivaj. Deoarece clivajul, ca o manifestare a structurii interne a mineralelor, este proprietatea lor constantă, servește ca o caracteristică importantă de diagnosticare.

    Duritate

    – rezistența pe care o oferă un mineral atunci când este zgâriat. Duritatea depinde de structura cristalului: cu cât atomii din structura unui mineral sunt mai strâns legați între ei, cu atât este mai dificil de zgâriat. Talcul și grafitul sunt minerale moi asemănătoare plăcilor, construite din straturi de atomi legați împreună de forțe foarte slabe. Sunt grase la atingere: atunci când sunt frecate pe pielea mâinii, straturi subțiri individuale alunecă. Cel mai dur mineral este diamantul, în care atomii de carbon sunt atât de strâns legați încât poate fi zgâriat doar de un alt diamant. La începutul secolului al XIX-lea. Mineralogul austriac F. Moos a aranjat 10 minerale în ordinea crescătoare a durității lor. De atunci, acestea au fost folosite ca standarde pentru duritatea relativă a mineralelor, așa-numitele. Scara Mohs (Tabelul 1).

    Pentru a determina duritatea unui mineral, este necesar să se identifice cel mai dur mineral pe care îl poate zgâria. Duritatea mineralului examinat va fi mai mare decât duritatea mineralului pe care l-a zgâriat, dar mai mică decât duritatea următorului mineral pe scara Mohs. Forțele de legătură pot varia în funcție de direcția cristalografică și, deoarece duritatea este o estimare aproximativă a acestor forțe, aceasta poate varia în direcții diferite. Această diferență este de obicei mică, cu excepția cianitei, care are o duritate de 5 pe direcția paralelă cu lungimea cristalului și 7 pe direcția transversală.

    În practica mineralogică, se utilizează și măsurarea valorilor absolute de duritate (așa-numita microduritate) cu ajutorul unui dispozitiv sclerometru, care este exprimat în kg/mm2.

    Densitate.

    Masa atomilor elementelor chimice variază de la hidrogen (cel mai ușor) la uraniu (cel mai greu). Toate celelalte lucruri fiind egale, masa unei substanțe formate din atomi grei este mai mare decât cea a unei substanțe formate din atomi ușori. De exemplu, doi carbonați - aragonitul și cerusitul - au o structură internă similară, dar aragonitul conține atomi de calciu ușori, iar cerusitul conține atomi grei de plumb. Ca urmare, masa de cerusită depășește masa de aragonit de același volum. Masa pe unitatea de volum a unui mineral depinde, de asemenea, de densitatea de împachetare atomică. Calcitul, ca și aragonitul, este carbonat de calciu, dar în calcit atomii sunt împachetati mai puțin dens, deci are mai puțină masă pe unitate de volum decât aragonitul. Masa relativă, sau densitatea, depinde de compoziția chimică și structura internă. Densitatea este raportul dintre masa unei substanțe și masa aceluiași volum de apă la 4° C. Deci, dacă masa unui mineral este de 4 g și masa aceluiași volum de apă este de 1 g, atunci densitatea mineralului este de 4. În mineralogie, se obișnuiește să se exprime densitatea în g/cm 3.

    Densitatea este o caracteristică importantă de diagnosticare a mineralelor și nu este greu de măsurat. Mai întâi, proba este cântărită în aer și apoi în apă. Deoarece o probă scufundată în apă este supusă unei forțe de plutire în sus, greutatea sa este mai mică decât în ​​aer. Pierderea în greutate este egală cu greutatea apei deplasate. Astfel, densitatea este determinată de raportul dintre masa unei probe în aer și pierderea sa în greutate în apă.

    CLASIFICAREA MINERALELOR

    Deși compoziția chimică a servit ca bază pentru clasificarea mineralelor încă de la mijlocul secolului al XIX-lea, mineralogiștii nu au împărtășit întotdeauna o opinie comună cu privire la ordinea mineralelor în ea. Conform unei metode de construire a unei clasificări, mineralele au fost grupate în funcție de același metal sau cation principal. În acest caz, mineralele de fier au căzut într-un grup, mineralele de plumb într-un altul, mineralele de zinc într-un al treilea etc. Cu toate acestea, pe măsură ce știința s-a dezvoltat, s-a dovedit că mineralele care conțin același nemetal (anion sau grup anionic) au proprietăți similare și sunt mult mai asemănătoare între ele decât mineralele cu un metal comun. În plus, mineralele cu un anion comun apar în același cadru geologic și sunt de origine similară. Ca urmare, în taxonomia modernă ( cm. masa 2) mineralele sunt grupate în clase pe baza anionului lor comun sau grupului anionic. Singura excepție sunt elementele native, care apar în natură de la sine, fără a forma compuși cu alte elemente.

    Tabelul 2. Clasificarea mineralelor
    Tabelul 2. CLASIFICAREA MINERALELOR
    Clasă minerale (exemplu) Formula chimica
    Elemente native Aur Au
    Carburele 1 moissanit Sic
    Sulfurile 2 și sulfosarurile Cinabru
    Enargit    		 HgS
    Cu 3 AsS 4
    Oxizi Hematit Fe2O3
    Hidroxizi Brucite Mg(OH)2
    Halogenuri fluorit CaF2
    Carbonați Calcit CaCO3
    Nitrați Azotat de potasiu KNO 3
    Borati Borax Na2B4O5(OH)4X8H2O
    Fosfații 3 Apatit Ca5(PO4)3F
    Sulfati Gips CaS04H2H2O
    Cromații Crocoit PbCrO4
    Tungstate 4 Sheelit CaWO 4
    Silicati Albite NaAlSi3O8
    Inclusiv nitruri și fosfuri
    2 Inclusiv arsenide, selenide și telururi.
    3 Inclusiv arseniați și vanadați.
    4 Inclusiv molibdații.

    Clasele chimice sunt împărțite în subclase (pe baza chimiei și motivului structural), care, la rândul lor, sunt împărțite în familii și grupuri (pe baza tipului structural). Speciile minerale individuale din cadrul unui grup pot forma rânduri, iar o specie minerală poate avea mai multe soiuri.

    Până acum aprox. 4000 de minerale sunt recunoscute ca specii minerale independente. Noi minerale sunt adăugate la această listă pe măsură ce sunt descoperite și cunoscute de mult timp, dar discreditate, pe măsură ce metodele de cercetare mineralogică sunt îmbunătățite, acestea sunt excluse.

    ORIGINE ŞI CONDIŢII DE GĂSIRE A MINERALELOR

    Mineralogia nu se limitează la determinarea proprietăților mineralelor, ci studiază, de asemenea, originea, condițiile de apariție și asocierile naturale ale mineralelor. De la originea Pământului, cu aproximativ 4,6 miliarde de ani în urmă, multe minerale au fost distruse prin zdrobire mecanică, transformare chimică sau topire. Dar elementele care alcătuiau aceste minerale s-au păstrat, s-au regrupat și au format noi minerale. Astfel, mineralele care există astăzi sunt produse ale unor procese care s-au dezvoltat de-a lungul istoriei geologice a Pământului.

    Cea mai mare parte a scoarței terestre este compusă din roci magmatice, care în unele locuri sunt acoperite de o acoperire relativ subțire de roci sedimentare și metamorfice. Prin urmare, compoziția scoarței terestre, în principiu, corespunde compoziției medii a rocii magmatice. Opt elemente ( Vezi tabelul 3) alcătuiesc 99% din masa scoarței terestre și, în consecință, 99% din masa mineralelor care o compun.

    Element Masa procente Volum procente Oxigen 46,40 94,04 Siliciu 28,15 0,88 Aluminiu 8,23 ​​0,48 Fier 5,63 0,49 Calciu 4,15 1,18 Sodiu 2,36 1,11 Magneziu 2, 33 0,49 0,39 Potasiu 1,29

    În ceea ce privește compoziția elementară, scoarța terestră este o structură cadru formată din ioni de oxigen asociați cu ioni mai mici de siliciu și aluminiu. Astfel, principalele minerale sunt silicații, care reprezintă cca. 35% din toate mineralele cunoscute și aprox. 40% – cel mai frecvent. Cei mai importanți dintre ei sunt feldspații (o familie de aluminosilicați care conțin potasiu, sodiu și calciu și mai rar bariu). Alți silicați obișnuiți care formează roci sunt cuarțul (cu toate acestea, este mai des clasificat ca oxizi), mica, amfiboli, piroxeni și olivina.

    Roci magmatice.

    Rocile magmatice sau magmatice se formează atunci când magma topită se răcește și se cristalizează. Procentele diferitelor minerale și, prin urmare, tipul de rocă formată, depind de raportul elementelor conținute în magmă în momentul în care s-a solidificat. Fiecare tip de rocă magmatică constă de obicei dintr-un set limitat de minerale numite roci majore. În plus față de acestea, mineralele minore și accesorii pot fi prezente în cantități mai mici. De exemplu, principalele minerale din granit pot fi feldspat de potasiu (30%), feldspat de sodiu și calciu (30%), cuarț (30%), mica și hornblenda (10%). Zirconul, sfena, apatita, magnetita și ilmenita pot fi prezente ca minerale accesorii.

    Rocile magmatice sunt de obicei clasificate în funcție de tipul și cantitatea fiecărui feldspat pe care îl conțin. Cu toate acestea, unor roci le lipsește feldspat. Rocile magmatice sunt clasificate în continuare după structura lor, care reflectă condițiile în care roca s-a solidificat. Cristalizează lent în adâncul Pământului, magma dă naștere unor roci plutonice intruzive cu o structură cu granulație grosieră până la mijlocie. Dacă magma erupe la suprafață sub formă de lavă, se răcește rapid și produce roci vulcanice cu granulație fină (efuzive sau extruzive). Uneori, unele roci vulcanice (de exemplu, obsidianul) se răcesc atât de repede încât nu au timp să se cristalizeze; rocile similare au aspect sticlos (ochelari vulcanici).

    Roci sedimentare.

    Când roca de bază este deteriorată sau erodata, materialul clastic sau dizolvat este încorporat în sediment. Ca urmare a meteorizării chimice a mineralelor, care are loc la limita litosferei și a atmosferei, se formează noi minerale, de exemplu, minerale argiloase din feldspat. Unele elemente sunt eliberate atunci când mineralele (cum ar fi calcitul) se dizolvă în apele de suprafață. Cu toate acestea, alte minerale, precum cuarțul, chiar și zdrobite mecanic, rămân rezistente la intemperii chimice.

    Mineralele stabile mecanic și chimic cu o densitate suficient de mare eliberate în timpul intemperiilor formează depozite de placeri pe suprafața pământului. Din placeri, cel mai adesea sunt extrase aluviuni (râu), aur, platină, diamante, alte pietre prețioase, piatră de staniu (cassiterit) și minerale din alte metale. În anumite condiții climatice, se formează cruste groase de intemperii, adesea îmbogățite cu minerale minerale. Crustele meteorologice sunt asociate cu depozite industriale de bauxită (minereuri de aluminiu), acumulări de hematită (minereuri de fier), silicați de nichel hidratați, minerale de niobiu și alte metale rare.

    Cea mai mare parte a produselor meteorologice este transportată printr-un sistem de cursuri de apă în lacuri și mări, în fundul cărora formează un strat sedimentar stratificat. Șisturile sunt compuse în principal din minerale argiloase, în timp ce gresia este compusă în principal din granule de cuarț cimentate. Materialul dizolvat poate fi îndepărtat din apă de către organismele vii sau precipitat prin reacții chimice și evaporare. Carbonatul de calciu este absorbit din apa de mare de moluște, care îl folosesc pentru a-și construi cojile dure. Majoritatea calcarelor se formează prin acumularea de scoici și schelete ale organismelor marine, deși o parte din carbonat de calciu este precipitat chimic.

    Depozitele de evaporiți se formează ca urmare a evaporării apei de mare. Evaporiții sunt un grup mare de minerale, care includ halit (sare de masă), gips și anhidrit (sulfați de calciu), silvita (clorură de potasiu); toate au aplicații practice importante. Aceste minerale sunt de asemenea depuse în timpul evaporării de pe suprafața lacurilor sărate, dar în acest caz, o creștere a concentrației de elemente rare poate duce la precipitarea suplimentară a altor minerale. În acest mediu se formează borații.

    Roci metamorfice.

    Metamorfismul regional.

    Rocile magmatice și sedimentare îngropate la adâncimi mari, sub influența temperaturii și presiunii, suferă transformări numite metamorfice, în timpul cărora proprietățile inițiale ale rocilor se modifică, iar mineralele originare se recristalizează sau se transformă complet. Ca urmare, mineralele sunt de obicei aranjate de-a lungul planurilor paralele, dând rocilor un aspect sistoz. Rocile metamorfice subțiri șistoase se numesc șisturi. Ele sunt adesea îmbogățite în minerale silicate din plăci (mica, clorit sau talc). Rocile metamorfice sistoase mai grosiere sunt gneisurile; conțin benzi alternative de cuarț, feldspat și minerale de culoare închisă. Când șisturile și gneisurile conțin un mineral metamorfic tipic, acest lucru se reflectă în numele rocii, de exemplu, șistul sillimanit sau staurolit, gnaisul cianit sau granat.

    Metamorfismul contactului.

    Când magma se ridică în straturile superioare ale scoarței terestre, de obicei apar schimbări în rocile în care s-a pătruns, așa-numitele. metamorfism de contact. Aceste modificări se manifestă prin recristalizarea originalului sau formarea de noi minerale. Amploarea metamorfismului depinde atât de tipul de magmă, cât și de tipul de rocă pe care o pătrunde. Rocile argiloase și rocile similare ca compoziție chimică sunt transformate în cornfel de contact (biotit, cordierit, granat etc.). Cele mai intense modificări apar atunci când magma granitică pătrunde în calcare: efectele termice determină recristalizarea acestora și formarea marmurei; Ca urmare a interacțiunii chimice cu calcarele, soluțiile separate de magmă formează un grup mare de minerale (silicați de calciu și magneziu: wollastonit, granate grossulare și andradite, vezuvianit, sau idocrază, epidot, tremolit și diopside). În unele cazuri, metamorfismul de contact introduce minerale, făcând rocile surse valoroase de cupru, plumb, zinc și wolfram.

    Metasomatoza.

    Ca urmare a metamorfismului regional și de contact, nu există o schimbare semnificativă în compoziția chimică a rocilor originale, ci doar compoziția minerală și aspectul acestora se modifică. Când soluțiile introduc unele elemente și îndepărtează altele, are loc o modificare semnificativă a compoziției chimice a rocilor. Astfel de roci nou formate se numesc metosomatice. De exemplu, interacțiunea calcarelor cu soluțiile eliberate de magma granitică în timpul cristalizării duce la formarea în jurul masivelor granitice a zonelor de minereuri de contact-metasomatice - escarpe, care găzduiesc adesea mineralizarea.

    DEPOZITURI DE MINERE ŞI PEGMATIT

    Compoziția chimică a granitului cu granulație grosieră poate diferi semnificativ de compoziția magmei originale. Studiul rocilor a arătat că mineralele sunt eliberate din magmă într-o anumită secvență. Mineralele bogate în fier și magneziu, cum ar fi olivina și piroxenii, precum și mineralele accesorii, cristalizează mai întâi. Datorită densității lor mai mari decât topitura din jur, ele se stabilesc în jos ca urmare a procesului de segregare magmatică. Se crede că dunitele se formează în acest fel - roci constând aproape în întregime din olivină. Origini similare sunt atribuite unor acumulări mari de magnetit, ilmenit și cromit, care sunt seria de fier, titan și, respectiv, crom.

    Cu toate acestea, compoziția topiturii rămase după îndepărtarea mineralelor prin segregare magmatică nu este complet identică cu compoziția rocii formate din aceasta. În timpul cristalizării topiturii, concentrația de apă și de alte componente volatile (de exemplu, compuși de fluor și bor) crește în ea și, împreună cu acestea, multe alte elemente ai căror atomi sunt prea mari sau prea mici pentru a intra în structurile cristaline ale rocii. - formarea de minerale. Fluidele apoase eliberate din magma în curs de cristalizare se pot ridica prin fisuri la suprafața Pământului, într-o zonă cu temperaturi și presiuni mai scăzute. Acest lucru determină depunerea de minerale în fisuri și formarea de depozite de vene. Unele filoane sunt compuse în principal din minerale nemetalice (cuarț, calcit, barit și fluorit). Alte vene conțin minerale de metale precum aur, argint, cupru, plumb, zinc, staniu și mercur; în consecință, ele pot reprezenta zăcăminte valoroase de minereu. Deoarece astfel de depozite se formează cu participarea soluțiilor apoase încălzite, ele sunt numite hidrotermale. De spus că cele mai mari depozite hidrotermale nu sunt filoane, ci metasomatice; sunt depozite sub formă de foaie sau alte forme formate prin înlocuirea rocilor (cel mai adesea calcar) cu soluții purtătoare de minereu. Se spune că mineralele care alcătuiesc astfel de zăcăminte sunt de origine hidrotermal-metasomatică.

    Pegmatitele sunt legate genetic cu cristalizarea magmei granitice. O masă de fluid foarte mobil, încă bogat în elementele care alcătuiesc mineralele care formează roca, poate fi ejectată din camera magmatică în roca gazdă, unde cristalizează pentru a forma corpuri cu o structură cu granulație grosieră, compusă în principal din rocă. -minerale de formare - cuarț, feldspat și mica. Astfel de corpuri de rocă, numite pegmatite, au dimensiuni foarte variabile. Lungimea maximă a majorității corpurilor de pegmatită este de câteva sute de metri, dar cele mai mari dintre ele ating o lungime de 3 km, iar pentru cele mici se măsoară în primii metri. Pegmatitele conțin cristale mari de minerale individuale, inclusiv cele mai mari cristale de feldspat din lume lungi de câțiva metri, mică - până la 3 m în diametru, cuarț - cântărind până la 5 tone.

    Unele fluide care formează pegmatite concentrează elemente rare (adesea sub formă de cristale mari), de exemplu, beriliu în beril și crisoberil, litiu în spodumen, petalit, ambligonit și lepidolit, cesiu în hecit, bor în turmalină, fluor în apatit și topaz. . Cele mai multe dintre aceste minerale sunt din soiuri de bijuterii. Importanța industrială a pegmatitelor se datorează parțial faptului că sunt o sursă de pietre prețioase, dar în principal - feldspat și mica de potasiu de calitate superioară, precum și minereuri de litiu, cesiu și tantal și parțial beriliu.


    Literatură:

    Minerale: Director, vol. 1–4. M., 1960–1992
    Fleisher M. Dicţionar de specii minerale. M., 1980
    Enciclopedia Mineralogică. L., 1985
    Berry L., Mason B., Dietrich R. Mineralogie. M., 1987

    

    Clase de elemente native și sulfuri.

    Cel mai comun mineral din prima clasă este sulful. S. Este folosit în industria chimică pentru a produce acid sulfuric, în agricultură și într-o serie de alte industrii.

    Grafit CU asociată în primul rând cu procesele metamorfice. Folosit pe scară largă în metalurgie, pentru producția de electrozi etc. Această clasă include minerale valoroase precum diamantul, aurul, platina etc.

    Numeroase minerale - minereuri metalice - aparțin clasei sulfurilor.

    Galena sau luciul de plumb PbS, - apare sub formă de agregate cristaline, mai rar - cristale individuale și intercreșterile lor. Sistem cubic. Culoare: gri plumb; dungă gri-negru, strălucitoare; luciu metalic; opac.

    Sfalerita sau blenda de zinc ZnS, - apare sub formă de agregate cristaline, mai rar intercreșteri de cristale cubice. Culoarea este maro, rareori incoloră, uneori neagră cu impurități de fier; dungă galbenă, maro; diamant, luciu metalic; strălucește prin; decolteul este perfect.

    Clasa de compuși halogeni.

    Include minerale care sunt săruri ale acizilor fluor, bromic, clorhidric și iodhidric.

    Cele mai comune minerale din această clasă sunt clorurile, care se formează în principal prin evaporarea apei din bazinele de suprafață. De asemenea, se știe că clorurile sunt eliberate din gazele vulcanice.

    Halite NaCI- formează agregate cristaline dense, mai rar cristale cubice. Halitul pur este incolor sau alb, adesea vopsit în diferite culori deschise; gust higroscopic, sărat. Folosit în industria alimentară și industria chimică pentru a produce clor, sodiu și derivații acestora.

    Silvin KCl- este apropiată ca origine și proprietăți fizice de halite, cu care formează adesea agregate unice. Trăsătură distinctivă- gust amar-sarat. Este folosit în principal ca materie primă pentru îngrășămintele cu potasiu și în industria chimică.

    Fluorurile sunt asociate în primul rând cu procese hidrotermale, precum și cu procese magmatice și pneumatolitice („pneuma” greacă - spirit, gaz). Rareori se formează în condiții exogene. Acestea includ fluorit sau spat fluor - CaF2, găsit sub formă de clustere granulare, cristale individuale și intercreșterile lor.

    Clasa de oxizi și hidroxizi.

    Ocupă unul dintre primele locuri în ceea ce privește numărul de minerale pe care le conține: reprezintă aproximativ 17% din masa totală a scoarței terestre. Dintre aceștia, aproximativ 12,5% sunt oxizi de siliciu și 3,9% sunt oxizi de fier. Mineralele din această clasă se formează atât în ​​condiții endogene, cât și în cele exogene.

    Cuarţ SiO 2 este un mineral care formează roci pe scară largă în scoarța terestră. Cuarțul apare sub formă de agregate granulare, mase dense, granule în roci și formează cristale și intercreșteri în goluri. Cristalele au o formă complexă, a cărei bază este o prismă hexagonală care se termină în romboedri. Culoarea este variată - incolor, alb, gri, există soiuri colorate. Culoarea este baza pentru distingerea soiurilor de cuarț: cristal de stâncă - cristale transparente incolore; cuarț fumuriu - gri-fumuriu, maro; ametist - cristale violet; morion - negru etc.; translucid, mai rar transparent. Cuarțul este eliberat în timpul cristalizării magmei, cade din soluții fierbinți și vapori și apare în timpul procesului de metamorfism. Se formează rar în condiții exogene. Stabil din punct de vedere chimic în toate condițiile.


    Calcedonie SiO 2 este un mineral criptocristalin care formează mase dense, adesea sinterizate. Culoarea variază, adesea tonuri galben-maro. Cuarțul și calcedoniul sunt folosite în sticlă, industria chimică și construcții; cristalul de stâncă (piezoquartz) este folosit în optică și inginerie radio. Soiurile frumos colorate sunt folosite în bijuterii. Depozitele sunt numeroase.

    Opal SiO2.nH2O- mineral amorf. Formează mase dense, adesea sinterizate, și compune niște roci sedimentare de origine organogenă. Incolor, alb, gri, uneori colorat de impurități diverse culori. Se formează în timpul intemperiilor silicaților, ca urmare a activității vitale a anumitor organisme; de asemenea, precipită din soluții fierbinți, formând gheizerite. Este folosit în bijuterii ca piatră ornamentală și în construcții ca material abraziv.

    Mineralele de oxid de fier sunt larg distribuite în natură. Hematit sau luciu de fier Fe2O 3, formează agregate dense fin-cristaline cu o structură solzoasă, mase criptocristaline (minereu de fier roșu), precum și noduli (noduli) cu o structură radială sau în formă de coajă. Culoarea variază de la galben-gri, gri-oțel și aproape negru la soiurile cristaline până la roșu închis la cele criptocristaline; culoarea liniei este de la roșu-brun la roșu-vișiniu.

    Magnetită sau minereu de fier magnetic FeО.Fe 2 О 3, sau FeFe2O4, formează de obicei agregate cristaline dense. Sistem cubic. Proprietățile sale seamănă cu varietatea cristalină a hematitei, dar diferă de aceasta prin culoarea neagră și proprietățile magnetice. Formarea hematitei și magnetitei este asociată în principal cu procese endogene - magmatice, hidrotermale și metamorfice. Hematitul poate apărea și în condiții exogene (în timpul intemperiilor, în mediul marin).

    Limonitul, sau minereul de fier brun, este un agregat de minerale înrudite - goethit FeOOH, hidrogoetit FeOOH.nH2O, lepidocrocit FeO(OH) și particule de argilă, ale căror rapoarte nu sunt constante. Limonitul formează mase dense sinterizate sau pământoase libere, noduli și ooliți. Este adesea posibil să se observe tranziții ale diferențelor dense în unele libere într-o singură probă. Culoarea soiurilor libere este galben-ocru, iar cea a soiurilor dense este neagră; trăsătura este galben-brun sau, respectiv, maro. Formarea limonitului este asociată cu degradarea mineralelor care conțin fier, precum și precipitațiile din apele de suprafață, iar microorganismele joacă un rol major în acest proces.

    O resursă minerală valoroasă pentru aluminiu este bauxita, care, la fel ca limonitul, este un agregat de minerale - oxizi și hidroxizi de aluminiu: diaspora AlOOН, hidrargilita Al(OH)3, boehmite AlO(OH) cu un amestec de oxizi de fier, oxid de siliciu etc. Se găsesc sub formă de mase pământoase, libere sau solide, formând adesea acumulări oolitice. Culoare: alb, gri, galben, adesea rosu, maro-rosu. Ele se formează în timpul intemperirii rocilor care sunt bogate în minerale care conțin aluminiu și în timpul repoziției ulterioare a produselor de intemperii.

    Clasa carbonatului combină un număr mare de minerale care se caracterizează printr-o reacție cu acid clorhidricînsoţită de eliberarea de dioxid de carbon. Intensitatea reacției ajută la distingerea între minerale - carbonați, care sunt similare în multe proprietăți. Sunt adesea de culoare deschisă, cu o strălucire sticloasă; duritate 3-4,5; decolteu perfect în trei direcții. Formarea carbonaților este asociată în principal cu procese chimice și biochimice de suprafață, precum și cu cele metamorfice și hidrotermale.

    Calcit, sau spart de var Ca[CO3],- unul dintre cele mai comune minerale din scoarța terestră, participând atât la structura rocilor sedimentare, cât și a celor metamorfice. Apare sub formă de agregate cristaline și criptocristaline de densități variate, în goluri sub formă de diferite forme de sinterizare, cristale și intercreșteri ale acestora. Culoarea este variată - de la incolor și alb, ocazional la negru; (cristalele de calcit transparente incolore care sunt birefringente se numesc spatele Islandei); reacţionează violent („fierbe”) cu acidul clorhidric. Aplicația este variată: în construcții, în industria metalurgică și chimică, ca piatră ornamentală, spatul Islandei - în optică.

    Dolomită CaMg[C03]2- un mineral comun care formează agregate cristaline și pământoase. Diferă de calcit prin duritate și densitate ceva mai mare și, cel mai important, prin reacția sa cu acidul clorhidric, care apare numai cu pulberea de dolomit. Folosit în metalurgie și construcții.

    Minerale din clasa sulfatului sunt depuse în rezervoare de suprafață, formate în timpul oxidării sulfurilor și sulfului în zonele de intemperii și sunt mai rar asociate cu activitatea vulcanică.

    Anhidrit Ca- formează ciorchine dense, fine-cristaline. Culoarea este albă, adesea cu o nuanță albastră sau gri; luciu de sticlă, sidefat; transparent, adesea translucid; decolteul este perfect într-o direcție și mediu în două. Folosit pentru producția de ciment și pentru meșteșuguri.

    Cel mai comun mineral sulfat este gipsul. Ca2H2O, găsit sub formă de agregate fin-cristaline și pământoase, cristale individuale și intercreșterile lor. De obicei alb, uneori vopsit în culori deschise; luciu de sticlă, sidefat, mătăsos; transparent sau translucid; Decolteul într-o direcție este foarte perfect, în cealaltă este mediu. Folosit în construcții, industria chimică, medicină etc.

    Clasa fosfatului . Cel mai comun mineral este apatita Ca 5 [PO 4 ] 3 (F, OH, CI)(conținutul de fluor, clor și grupare hidroxil variază). Apare sub formă de agregate cristaline și cristale individuale. Culoarea este incoloră, adesea verde pal și albastru verzui. Originea este magmatică. Folosit pe scară largă în industria îngrășămintelor și în industria chimică.

    Clasa silicati . Mineralele din această clasă sunt răspândite în scoarța terestră (peste 78%). Ele se formează predominant în condiții endogene, fiind asociate cu diverse manifestări de magmatism și procese metamorfice. Doar câteva dintre ele apar în condiții exogene. Multe minerale din această clasă sunt roci magmatice și metamorfice care formează roci, mai rar roci sedimentare.

    Silicaţii se caracterizează printr-o compoziţie chimică complexă şi structura interna. Mineralele care conțin ioni de aluminiu se numesc aluminosilicați.

    Structura interna silicații și aluminosilicații determină în mare măsură proprietățile lor: mineralele cu o structură insulă, caracterizate prin împachetare densă de ioni, formează adesea cristale izometrice, au duritate mare, densitate și clivaj imperfect. Mineralele cu structuri alungite liniar (lanț și panglică) formează cristale prismatice cu clivaj bine definit în două direcții de-a lungul axei lungi a structurii. Mineralele cu structură stratificată formează cristale tabulare cu clivaj foarte perfect, paralele cu „straturile” structurii.

    Silicați insulare. Olivina, sau peridot, ( Mg,Fe)2, forsterit (incolor) Mg 2și fayalite (negru) Fe 2. Se găsește de obicei sub formă de agregate granulare sau boabe individuale încorporate în roci.

    Culoare galben-verde, măsline spre negru. Soiurile care conțin puțin fier sunt folosite pentru a face cărămizi refractare; peridotul (soiul galben-verde) este o piatră prețioasă.

    Silicați și aluminosilicați în lanț și panglică. Mineralele grupului de piroxeni au o structură în lanț, iar grupul de amfiboli are o structură de panglică. Mineralele din grupul amfibolilor sunt caracterizate prin cristale hexagonale lungi, în formă de ac sau fibroase.

    Augite (Ca,Na) (Mg,Fe2+,AlFe3+) [(Si,Al)2O6] găsite în agregatele cristaline. Culoare negru verzui și negru; strălucirea sticlei.

    Unul dintre cele mai comune minerale din grupul amfibolilor este hornblenda. (Ca,Na)2(Mg,Fe2+)4(Al,Fe3+)(OH)2[(Si,Al)4O11]2. Proprietățile sale sunt apropiate de augit, diferă prin forma cristalelor și poziția relativă a planurilor de clivaj, precum și densitatea puțin mai mică.

    Silicații (stratificați) și aluminosilicații includ un număr mare de minerale, dintre care multe sunt roci sedimentare magmatice, metamorfice și argiloase care formează roci. Au un clivaj foarte perfect într-o singură direcție, paralel cu „foile” structurii cristaline și duritate scăzută.

    Cele mai comune minerale ale acestui grup structural sunt micale, boabe ale cărora se găsesc în multe roci magmatice și metamorfice; în vene, cristalele individuale de mică ajung la o secțiune transversală de mai multe metri patrati. Origine magmatică, hidrotermală, metamorfică.

    Biotit K(Mg,Fe)3(OH,F)2. Culoare negru, maro, uneori verzui; luciu sticlos, uneori sidefat; ca toate micile, frunzele separate de-a lungul decolteului sunt elastice.

    moscovit 3KAl2(OH)2în multe proprietăți este aproape de biotit, dar are o culoare aproape incoloră cu o nuanță de roz deschis sau gri și este transparent în frunzele subțiri. Este utilizat în industria electrică, inginerie radio, fabricarea de instrumente, pentru producerea de materiale de construcție rezistente la foc, vopsele, lubrifianți etc.

    Talc Mg3(OH)2 formează agregate cristaline, mai rar cristale mari individuale și intercreșterile lor. Culoare alb, verde deschis; luciul este sticlos, sidefat, mat în agregate dense cu granulație fină; foliole separate prin decolteu, flexibile, neelastice (grase la atingere). Folosit pe scară largă ca material ignifug, la fabricarea izolatoarelor, în parfumerie etc.

    Serpentina (bobina) Mg6(OH)8 apare de obicei sub formă de soiuri criptocristaline dense. Varietatea cu fibre fine se numește crizo-azbest. Culoarea este verde deschis, galben-verzui până la negru, adesea pătat, în crizo-azbest este auriu, fibrele individuale sunt albe; Luciul este sticlos, gras, în crizo-azbest este mătăsos. Criso-azbestul este folosit pentru a face materiale rezistente la foc și termoizolante.

    LA silicati de frunze se referă la o serie de minerale de origine sedimentară, formate în timpul intemperiilor rocilor predominant magmatice și metamorfice. Ele alcătuiesc cea mai mare parte a rocilor argiloase. Dintre aceste minerale, cel mai răspândit este caolinitul Al 4 (OH) 8, care formează agregate pământoase. Culoare alba; agregatele au o strălucire mată; fractură pământească; (se simte gras la atingere); absoarbe usor umezeala, cand este uda, devine plastic. Folosit în producția de ceramică, construcții, industria hârtiei etc.

    Din aluminosilicați de cadru Să ne uităm la mineralele grupului feldspaților.

    Mineralele din grupul feldspaților sunt larg răspândite în scoarța terestră, reprezentând aproximativ 50% din aceasta. Sunt materialele care formează roci ale multor roci magmatice și metamorfice. În crăpături se formează cristale mari. Toți feldspații sunt caracterizați prin clivaj perfect sau mediu în două direcții. După compoziția chimică, feldspații sunt împărțiți în două subgrupe: 1) feldspați de potasiu (calinați sau alcalini); 2) feldspați de calciu-sodiu (calcio-sodiu) sau plagioclaze, reprezentând o serie izomorfă continuă Na și Ca.

    Din primul subgrup, ortoclaza este cea mai comună K[A1Si 3 O 8 ]. Culoarea variază de la incolor, alb, gri deschis până la diferite nuanțe de roz și roșu-galben; clivaj în două direcții. Un mineral de aceeași compoziție, dar care cristalizează diferit, se numește microclin. În ceea ce privește caracteristicile externe, microclinul nu se distinge de ortoclază și doar varietatea sa verde-albăstruie - amazonitul - se distinge cu ușurință ca culoare de alți feldspați.

    Feldespatii de potasiu (în special microclinul) din filoanele de pegmatită sunt utilizați în industria ceramică și a sticlei.

    Subgrupul plagioclazelor cuprinde minerale reprezentând o serie izomorfă.Dintre plagioclaze, după cantitatea de oxid de siliciu se disting minerale acide, intermediare și bazice (Tabelul 1).

    Plagioclazele sunt similare ca proprietăți între ele și de obicei nu sunt separate macroscopic. Excepție este Labradoritul, în care nuanțele albastre și verzi - irizații - sunt vizibile clar pe un fundal gri.

    Plagioclazele diferă puțin macroscopic de feldspații de potasiu. Uneori se pot distinge prin culoare: plagioclazele sunt predominant albe, gri, verzui-gri, feldspații de potasiu sunt albi, gri deschis, roz și galben în diverse nuanțe. Există, de asemenea, o diferență de unghi între planurile de clivaj.

    tabelul 1

    Tabelul mineralelor din seria izomorfă a plagioclazelor