Вещественный состав земной коры

Вопросы лекции:

1. Минералы их происхождение.

2. Формы природных соединений.

3. Физические свойства минералов.

4. Классификация минералов.

Вещество Земли состоит из химических элементов. В пределах литосферы эти элементы образуют минералы, а минералы слагают горные породы. По данным современной геохимии в земной коре присутствуют 93 химических элемента. Эти элементы в земной коре распределены неравномерно. Американским ученым Ф.В.Кларком, а затем В.И. Вернадским, А.Е. Ферсманом, А.П. Виноградовым были рассчитаны средние массовые доли химических элементов в земной коре. Они получили название Кларков, по имени первого их исследователя.

Таблица 1.

Наиболее распространённые химические элементы в земной коре

Самые распространённые элементы образуют соединения друг с другом: кислород - кремний, кислород – металлы, т.е. окислы, они же в соединении с водородом образуют гидроокислы, затем по цепочке кислород – металлы – кремний образуются силикаты, а они же с алюминием – алюмосиликаты. Силикаты и алюмосиликаты – это главные породообразующие минералы.

Минералы –это природные химические соединения, возникшие в результате определённых физико - химических процессов, протекающих в земной коре и на её поверхности. На Земле известно более двух с половиной тысяч минералов, от самых простых, химический состав которых определён только одним элементом, до очень сложных. Минералы изучает наука минералогия. Большинство минералов представляет собой кристаллические тела. Кристаллическое строение минералов выражено в их геометрически правильной многогранной форме – кристаллах.

Морфология кристаллов

Форма кристаллов минералов определяется их внутренней структурой и является поэтому важным диагностическим признаком.

У кристаллов выделяют следующие морфологические элементы:

1. Грани, ограничивающие его плоскости.

2. Рёбра – это линии, образуемые пересечение граней.

3. Вершины – это точки пересечения рёбер.

У многих минералов встречаются самые разнообразные кристаллы. Некоторые грани хорошо выражены в одних кристаллах, но плохо в других. Количество и форма граней, их размеры в разных кристаллах могут меняться в зависимости от условий образования. Но характерной особенностью роста кристалла является то, что при этом его грани перемещаются параллельно самим себе. Поэтому углы между соответствующими гранями в кристаллах одного состава остаются неизменными. Это явление, обнаруженное датским учёным Н. Стенсеном (1669 г.) и обобщённое для всех кристаллических веществ французским минералогом Р.де Лиллем (1772 г.). Этот закон получил название первого закона кристаллографии.

Происхождение минералов

По условиям происхождения минералы подразделяются на две крупные группы:

1. Эндогенные(внутренние) минералы, связанные с процессами, происходящими внутри земной коры. К ним относят те, которые возникают:

а) при кристаллизации магмы и лавы (магматические процессы) (гранит, кварц);

б) минералы, которые связаны с газами, выделившиеся из магмы в разные стадии её эволюции (пневматолитовые процессы) (топаз, турмалин);

в) минералы, которые возникли благодаря горячим растворам (гидротермальные процессы) (флюорит, тальк);

г) минералы, возникшие в глубинных условиях под действием высоких температур и давлений (метаморфические процессы) (так гранит превращается в гнейсы).

2. Экзогенные(внешние) минералы, образующие в верхней части земной коры и на её поверхности.

а) осадочного происхождения (гравий, песок);

б) органического происхождения (в результате жизнедеятельности организмов) (различные известняки, торф, угли).

Образование минерального вещества в земной коре следующим путём:

1. Кристаллизацией природных силикатных расплавов.

2. Отложением минерального вещества из истинных и коллоидных растворов.

3. Необходимы определённые Т и Р.

Формы природных соединений

Формы природных кристаллов разнообразны. Различаются отдельные кристаллы, их сростки и минеральные агрегаты. Агрегатаминазываются естественные скопления минералов. Наиболее часто встречаются следующие агрегаты.

Зернистые агрегаты– самая распространённая форма выделения минералов в земной коре (апатит, пирит).

В зависимости от формы кристаллов зернистые агрегаты могут быть призматическими, листовыми, чешуйчатыми, игольчатыми, волокнистыми др.

Игольчатые – кристаллы имеют удлинённую форму (роговая обманка).

Листоватые (или пластинчатые) – слюды.

Чешуйчатые, которые состоят из чешуек (слюда).

Плотные,когда нельзя различить контуры отдельных зёрен (халцедон).

Монокристаллы – хорошо огранённые кристаллы в пустотах, трещинах, полостях.

Закономерные сростки –сростки кристаллов по определённым кристаллографическим направлениям (двойники, тройники).

Незакономерные сростки –друзы, щетки.

Друзы – крупные кристаллы, прикреплённые одним концом к общему основанию (горный хрусталь).

Щётка – мелкие кристаллы, плотно сидящие рядом на каком-либо основании.

Землистые– отдельные минеральные зёрна не видны невооружённым глазом. Масса пачкает руки (каолин).

Округлые агрегаты.

Секреции – это когда идёт заполнение пустот минеральным веществом.

Мелкие секреции (до 10 мм) называются миндалинами, крупные – жеодами.

Конкреции - это округлые формы стяжения, формирующиеся вокруг какого-нибудь центра кристаллизации.

Оолиты – сцементированные агрегаты мелких, концентрического строения, минеральных ассоциаций.

Натечные агрегаты.

Натёчные формы образуются в результате выделения минералов в твёрдом виде из раствора при испарении последнего в пустотах, трещинах, полостях. Натёчные агрегаты имеют различные формы – почковидную, гроздевидную, цилиндрическую, пирамидальную.