Оптические свойства минералов.
Минералы
Минералами (от греч. «минера» - руда) называют однородные по составу и внутреннему строению природные вещества (химические соединения или отдельные элементы), образовавшиеся в результате процессов, происходящих в недрах земной коры и на её поверхности.
В земной коре минералы находятся преимущественно в кристаллическом состоянии, и лишь незначительная часть - в аморфном. Свойства кристаллических веществ обусловливаются как их составом, так и внутренним строением, т.е. кристаллической структурой. В кристаллических решетках расстояния между элементарными частицами и характер связей между ними в разных направлениях неодинаковы, что обусловливает и различие свойств. Такое явление называется анизотропией кристаллического вещества.
Все многообразие форм минералов можно условно разделить на три основные группы:
1. Одинаково развитые по всем трем измерениям – изометрические кристаллы (кубические кристаллы пирита, флюорита, галенита;
2. Вытянутые в одном направлении – столбчатые, призматические, игольчатые (призматические кристаллы антимонита, горного хрусталя);
3. Вытянутые в двух направлениях при сохранении третьего – таблитчатые, пластинчатые, листоватые, чешуйчатые кристаллы (тальк, биотит, гипс).
В настоящее время установлено около 3500 минеральных видов. Однако лишь несколько десятков минералов (около 70) пользуются широким распространением. Они входят в состав горных пород и руд и называются породообразующими.
Диагностические свойства минералов – простейшие свойства, по которым минералы определяются на глаз и с помощью простейших средств (стеклянная пластинка, бисквит, иголка, компас и др.)
1.Оптические свойства
2.Механические свойства
3.Прочие свойства
Оптические свойства минералов.
Цвет. Это важный признак минералов, который, однако, можно использовать лишь в совокупности с другими свойствами. Окраска минерала определяется его химическим составом (основным и примесями), структурой, механическими примесями и неоднородностями. В связи с этим один и тот же минерал может иметь различную окраску, а разные минералы бывают окрашены в одинаковый цвет.
Цвет черты. Для непрозрачных и сильно окрашенных слабопрозрачных минералов важным диагностическим признаком является цвет минерала в порошке, или цвет черты. Он может быть и таким же, как в куске (см. магнетит), но может от него отличаться (см. пирит). У прозрачных и большинства просвечивающих минералов порошок белый или слабо окрашенный. Для определения цвета порошка минералом проводят по шероховатой поверхности фарфоровой пластинки, называемой бисквитом, на которой остается черта, соответствующая цвету порошка; если твердость минерала больше твердости бисквита, на последнем остается царапина. Например, гематит и магнетит часто трудно отличить визуально, а по черте легко. Гематит оставляет черту вишневого цвета, а магнетит – черного.
Прозрачность, характеризующая способность минерала пропускать свет, зависит от его кристаллической структуры, а также от характера и однородности минерального скопления. По этому признаку выделяют минералы: непрозрачные, не пропускающие световых лучей; прозрачные, пропускающие свет подобно обычному стеклу; полупрозрачные или просвечивающие, пропускающие свет подобно матовому стеклу; просвечивающие лишь в тонкой пластинке. Агрегаты многих минералов на глаз кажутся непрозрачными.
Блеск зависит от показателя преломления минерала и от характера отражающей поверхности. Выделяют минералы с металлическим блеском, к которым относятся непрозрачные минералы, имеющие темноокрашенную черту. Блеск, напоминающий блеск потускневшего металла, называют металловидным (полуметаллическим), он характерен прежде всего, для руд металлов.. Значительно более обширную группу составляют минералы с неметаллическим блеском, к разновидностям которого относятся: алмазный, стеклянный, жирный, перламутровый, шелковистый, восковой и, в случае отсутствия блеска, матовый.
При определении минералов надо фиксировать все перечисленные выше свойства, так как только их комплекс может дать правильный результат.
Классификация минералов
В настоящее время установлено около 3500 минеральных видов. Однако лишь несколько десятков минералов (около 70) пользуются широким распространением. Они входят в состав горных пород и руд и называются породообразующими. Остальные минералы присутствуют лишь в виде примесей и называются акцессорными (акцесориус – лат., дополнительный). Минералы можно группировать по разным признакам. В основе принятой в настоящее время классификации минералов лежат химический состав и структура. Большое внимание уделяется также генезису (греч. "генезис" - происхождение), что позволяет познавать закономерности распространения минералов в земной коре.
Ниже приводится классификация главнейших породообразующих минералов:
| Тип | Класс | Подкласс |
| Простые вещества | Самородные элементы | |
| Сернистые соединения и их аналоги | Сульфиды | |
| Галоиды | Хлориды | |
| Фториды | ||
| Кислородные соединения | Оксиды | |
| Силикаты и алюмосиликаты | Островные | |
| Кольцевые | ||
| Цепочечные | ||
| Ленточные | ||
| Листовые | ||
| Каркасные | ||
| Карбонаты | ||
| Сульфаты | ||
| Фосфаты |
Главнейшие породообразующие минералы
| Сера | Сильвин | Оливин | Мусковит | Нефелин |
| Графит | Флюорит | Гранат | Биотит | Кальцит |
| Золото | Кварц | Эпидот | Лепидолит | Доломит |
| Пирит | Халцедон | Берилл | Каолинит | Сидерит |
| Марказит | Гематит | Авгит | Глауконит | Гипс |
| Халькопирит | Магнетит | Роговая обманка | Ортоклаз | Ангидрит |
| Галенит | Корунд | Тальк | Микроклин | Апатит |
| Сфалерит | Опал | Серпентин | Альбит | |
| Галит | Лимонит | Хлориты | Лабрадор |
Порядок описания минералов:
1. Цвет
2. Цвет черты
3. Форма кристаллов
4. Блеск
5. Твердость
6. Спайность
7. Излом
8. Удельный вес
9. Особые свойства (магнитность, растворимость и пр.)
10. Происхождение
11. Химическая формула
12. Название
Горные породы
Горные породы представляют собой естественные ассоциации минералов, образующиеся в земной коре или на ее поверхности в ходе различных геологических процессов.
Основную массу горных пород слагают породообразующие минералы, состав и строение которых отражают условия образования пород. Кроме этих минералов в породах могут присутствовать и другие, более редкие (акцессорные) минералы, состав и количество которых в породах непостоянны.
В основу классификации горных пород положен генетический признак. По происхождению выделяют:
1) магматические, или изверженные, горные породы, связанные с застыванием в различных условиях силикатного расплава - магмы и лавы;
2) осадочные горные породы, образующиеся на поверхности в результате деятельности различных экзогенных факторов;
3) метаморфическиегорные породы, возникающие при переработке магматических, осадочных, а также ранее образованных метаморфических пород в глубинных условиях при воздействии высоких температур и давления, а также различных жидких и газообразных веществ (флюидов), поднимающихся с глубины.
| |||
 |
Строение горных пород характеризуется структурой и текстурой.
Структура- особенности внутреннего строения горной породы, связанные со степенью кристалличности, абсолютными и относительными размерами минеральных зерен, формой зерен и их взаимоотношениями.
Текстура- особенности строения, определяемые характером размещения минеральных зерен в горной породе и их ориентировкой.
Магматические горные породы
Образуются в результате затвердевания магмы на глубине или на земной поверхности при вулканических извержениях.
Магма - огненно жидкий, главным образом силикатный расплав, возникающий в верхней мантии или в земной коре.
В основе классификации магматических горных пород лежит их химический состав. Учитывается, прежде всего, содержание оксида кремния, по которому магматические породы условно делят на четыре группы кислотности:
Название Содержание SiO2 Породы
Ультраосновные < 45% дунит, перидотит, пироксенит
Основные 45-52 % габбро, лабрадорит, базальт, диабаз
Средние 52-65% сиенит, диорит, трахит, андезит полевошпатовый
Кислые (кислотные) > 65% гранит, липарит, кварцевый порфир
Кроме того, отдельно выделяются щелочные породы, имеющие высокое отношение К2О+Nа2О к SiО2 (обычно более 1/6) и общее высокое содержание щелочных металлов (до 20% валового содержания К2О+Nа2О).
В зависимости от условий, в которых происходило застывание магмы, магматические породы делят на две группы: породы глубинные, или интрузивные, образовавшиеся при застывании магмы на глубине, и породы излившиеся, или эффузивные (вулканические), связанные с застыванием магмы, излившейся на поверхность, т.е. лавы.
Среди интрузивных пород выделяют ряд разновидностей по глубине застывания магмы, а также жильные породы, связанные с застыванием магмы в трещинах. К вулканическим породам кроме излившихся относятся пирокластические, представляющие скопление выброшенного при вулканических взрывах и осевшего на поверхность материала - куски застывшей в воздухе лавы, обломки минералов и пород.
| Магматические горные породы подразделяются на: | |||
| Интрузивные | Вулканические | ||
| Глубинные | Гипабиссальные | Эффузивные | Пирокластические |
| Структуры магматических горных пород | |
| По степени кристаллизации | Полнокристаллические |
| Неполнокристаллические | |
| Стекловатые | |
| По относительному размеру минеральных зерен | Равнокристаллические |
| Неравнокристаллические 1. Для полнокристаллических А. неравнокристаллические Б. порфировидные 2. Для неполнокристаллических А. порфировые Б. афировые | |
| По абсолютному размеру зерен | Гигантокристаллические (> 1 см) |
| Крупнокристаллические (1-0,3 см) | |
| Среднекристллические (0,3-0,1 см) | |
| Мелкокристаллические (0,1-0,05 см) | |
| Скрытокристаллические (афанитовые) – (< 0,05 см) |
| Текстуры магматических горных пород | |
| Компактные | Массивная |
| Пятнистая | |
| Флюидальная | |
| Полосчатая | |
| Миндалекаменная | |
| Некомпактные | Пористая |
| Пенистая (пемзовая) | |
| Пузырчатая |
| Группы пород по содержанию SiO2 | Глубина | Породы | Породообразующие минералы | Содержание кварца (%) | ||||||
| Кислые (> 65%) |
|
|
|
| ||||||
|
| |||||||||
|
|
|
| |||||||
|
| |||||||||
| Средние (45-52 % ) | глубинные | Кварцевый диорит, диорит | Средний плигиоклаз, роговая обманка, пироксены, биотит | 5-15 | ||||||
| излившиеся | Андезит | |||||||||
| Основные (45-52%) | глубинные | Габбро | Основной плагиоклаз, пироксены, оливин | |||||||
| излившиеся | Базальт | |||||||||
| глубинные | Пироксенит, горнблендит | Пироксены, роговая обманка, оливин | - | |||||||
| излившиеся | Пикробазальт | |||||||||
| Ультраосновные (< 45%) | глубинные | Перидотит, дунит | Оливин, пироксены | - | ||||||
| излившиеся | Пикрит, коматиит |
| Гипабиссальные магматические горные породы: | ||
| Кислые: | Средние: | Основные: |
| гранит-порфиры пегматиты аплиты | микродиориты микросиениты диорит-порфиры сиенит-порфиры | микрогаббро габбро-порфириты диабазы (долериты) лампрофиры |
| Пирокластические породы | |
| Тефра | |
| Вулканический туф (размер обломков до 5 см) | Вулканическая брекчия (размер обломков более 5 см |
Осадочные горные породы
Осадочная горная порода – это порода, существующая в термодинамических и физико-химических условиях, характерных для поверхностной части земной коры, и образующаяся в результате переотложения продуктов выветривания и разрушения различных горных пород, химического и механического выпадения осадков из воды, жизнедеятельности организмов или всех трех процессов одновременно.
Выделяют четыре группы:
1. Обломочные
2. Глинистые
3. Хемогенные
4. Органогенные (биогенные)
| Структуры осадочных горных пород: | |
| По форме обломков: | Неокатанные (угловатые) |
| Полуокатанные (округло-угловатые) | |
| Окатанные | |
| По относительному размеру зерен: | Равномернозернистые |
| Разнозернистые | |
| По абсолютному размеру зерен: | Грубообломочные (> 2 мм) |
| Среднеобломочные, песчаные (2-0,05 мм) | |
| Мелкообломочные, пылеватые (0,05-0,005 мм) | |
| Тонкообломочные (<0,005 мм) |
| Текстуры осадочных пород: | ||
| Внутрипластовая: | Текстура поверхности слоя: | |
| Беспорядочная Слоистая Листоватая полосчатая | Плотная Мелкопористая Крупнопористая кавернозная | Ископаемая рябь Трещины усыхания отпечатки |
Обломочные породы:
| Группы горных пород | Размеры обломков, мм | Рыхлые породы | Сцементированные породы | ||
| С окатанными обломками | С неокатанными обломками | С окатанными обломками | С неокатанными обломками | ||
| Грубообломочные породы (псефиты) | >200 | Валуны | Глыбы | Валунные конгломераты | Глыбовые брекчии |
| 200-10 | Галька | Щебень | Галечные конгломераты | Щебеночные брекчии | |
| 10-2 | Гравий | Дресва | Гравийные конгломераты (гравелиты) | Дресвяные брекчии | |
| Песчаные породы (псаммиты) | 2-1 | Пески грубозернистые | Песчаники грубозернистые | ||
| 1-0,5 | Пески крупнозернистые | Песчаники крупнозернистые | |||
| 0,5-0,25 | Пески среднезернистые | Песчаники среднезернистые | |||
| 025-0,05 | Пески мелкозернистые | Песчаники мелкозернистые | |||
| Алевритовые породы (алевриты) | 0,05-0,005 | Алевриты | Алевролиты |
Глинистые породы.
Наиболее распространенными осадочными породами являются глинистые, на долю которых приходится больше 50% от объема всех осадочных пород. Глинистые породы в основном состоят из мельчайших (меньше 0,02 мм) кристаллических (реже аморфных) зерен глинистых минералов. Кроме того, в их состав входят столь же мелкие зерна хлоритов, окислов и гидроокислов алюминия, глауконита, опала и других минералов, являющихся продуктами химического разрушения различных пород и отчасти глинистых минералов. Третья составляющая глинистых пород - разнообразные обломки размерами меньше 0,01 мм (0,005 мм). По степени литифицированности среди глинистых пород выделяют глины, - легко размокающие породы и аргиллиты - сильно уплотненные, потерявшие способность размокать глины.
В сухом состоянии глины образуют крепкие агрегаты с пелитоморфной (мучнистой) структурой. Излом их землистый или раковистый, текстура мелкопористая, растираются в порошок. Они впитывают влагу и становятся при этом пластичными и водоупорными. Окраска разнообразна и зависит как от цвета глинистых минералов, так и в значительной степени от примесей. В зависимости от свойств глинистых минералов некоторые глины при намокании разбухают, другие этим свойством не обладают. При специальных исследованиях выделяются разновидности глин, состоящие из тех или иных глинистых минералов.
Кроме песчаных, пылеватых и глинистых пород существует еще ряд смешанных пород, состоящих из частиц разных размеров и состава. К ним относятся супеси, содержащие наряду с песчаными до 20-30% глинистых частиц, и суглинки, в которых количество глинистых частиц увеличивается до 40-50%. Соответственно с этим меняются и свойства пород, что прежде всего выражается в уменьшении пластичности при намокании от глин к пескам.
Минералы
1. Минералы класса сульфатов. Характеристика класса. Распространенные минералы данного класса, их характеристика, диагностические признаки.
- Класс фосфатов. Характеристика класса. Распространенные минералы данного класса, их характеристика, диагностические признаки.
- Островные силикаты. Характеристика. Распространенные минералы, их характеристика, диагностические признаки.
- Цепочечные и ленточные силикаты и алюмосиликаты. Характеристика. Распространенные минералы, их характеристика, диагностические признаки.
- Каркасные алюмосиликаты. Характеристика. Ортоклаз и микроклин, их характеристика, диагностические признаки.
6. Определение термина «твердость минералов». Шкала Мооса.
- Породообразующие и акцессорные минералы. Примеры. Классы минералов.
- Класс самородных элементов и сульфидов. Характеристика класса. Распространенные минералы данного класса, их характеристика, диагностические признаки.
- Класс галоидных соединений. Характеристика класса. Распространенные минералы данного класса, их характеристика, диагностические признаки.
- Класс оксидов и гидроксидов. Характеристика класса. Распространенные минералы данного класса, их характеристика, диагностические признаки.
- Класс карбонатов. Характеристика класса. Распространенные минералы данного класса, их характеристика, диагностические признаки.
12. Анизотропия кристаллических веществ. Псевдоморфозы. Суть явлений, примеры.
- Спайность минералов. Определение. Типы спайности. Примеры.
14. Формы нахождения минералов в природе.
- Каркасные алюмосиликаты. Характеристика. Плагиоклазы, их характеристика, диагностические признаки.
Горные породы
- Ультраосновные магматические горные породы. Характеристика. Примеры с описанием горных пород.
- Классификация магматических горных пород по кислотности и условиям образования.
18. Геологический цикл формирования горных пород.
- Горные породы, Определение. Структура и текстура горных пород. Примеры структур и текстур.
- Кислые магматические горные породы. Характеристика. Примеры с описанием горных пород.
21. Средние магматические горные породы. Характеристика. Примеры с описанием горных пород.
- Магматические горные породы основного состава. Характеристика. Примеры с описанием горных пород.
23. Породы регионального метаморфизма. Амфиболиты, гнейсы и кристаллические сланцы. Их характеристика.
24. Породы регионального метаморфизма. Общая характеристика. Кварциты и мраморы. Их характеристика.
25. Метаморфические горные породы. Общая характеристика группы.
26. Каустобиолиты. Характеристика. Примеры с описанием горных пород.
- Глинистые породы. Характеристика. Примеры с описанием горных пород.
- Кремнистые породы. Общая характеристика. Разновидности кремнистых пород. Их характеристика.
- Вулканические горные породы. Общая характеристика.
- Обломочные горные породы. Общая характеристика.
Таблица вопросов к контрольной работе
| Номер варианта | Тема | |
| Минералы | Горные породы | |
Рекомендуемая литература:
Общая геология : в 2 тт. / Под редакцией профессора А. К. Соколовского. — М.: КДУ, 2006. Т. 2 : Общая геология : пособие к лабораторным занятиям / Под редакцией профессора А. К. Соколовского. — 208 с. : ил., табл.
Практическое руководство по общей геологии: учеб. пособие для студ. вузов / А.И. Гущин, М.А. Романовская, А.Н. Стафеев, В.Г. Талицкий; под ред. Н.В. Короновского.- 2-е изд., стер.- М.: Издательский центр «Академия», 2007.- 160 с.
Минералы
Минералами (от греч. «минера» - руда) называют однородные по составу и внутреннему строению природные вещества (химические соединения или отдельные элементы), образовавшиеся в результате процессов, происходящих в недрах земной коры и на её поверхности.
В земной коре минералы находятся преимущественно в кристаллическом состоянии, и лишь незначительная часть - в аморфном. Свойства кристаллических веществ обусловливаются как их составом, так и внутренним строением, т.е. кристаллической структурой. В кристаллических решетках расстояния между элементарными частицами и характер связей между ними в разных направлениях неодинаковы, что обусловливает и различие свойств. Такое явление называется анизотропией кристаллического вещества.
Все многообразие форм минералов можно условно разделить на три основные группы:
1. Одинаково развитые по всем трем измерениям – изометрические кристаллы (кубические кристаллы пирита, флюорита, галенита;
2. Вытянутые в одном направлении – столбчатые, призматические, игольчатые (призматические кристаллы антимонита, горного хрусталя);
3. Вытянутые в двух направлениях при сохранении третьего – таблитчатые, пластинчатые, листоватые, чешуйчатые кристаллы (тальк, биотит, гипс).
В настоящее время установлено около 3500 минеральных видов. Однако лишь несколько десятков минералов (около 70) пользуются широким распространением. Они входят в состав горных пород и руд и называются породообразующими.
Диагностические свойства минералов – простейшие свойства, по которым минералы определяются на глаз и с помощью простейших средств (стеклянная пластинка, бисквит, иголка, компас и др.)
1.Оптические свойства
2.Механические свойства
3.Прочие свойства
Оптические свойства минералов.
Цвет. Это важный признак минералов, который, однако, можно использовать лишь в совокупности с другими свойствами. Окраска минерала определяется его химическим составом (основным и примесями), структурой, механическими примесями и неоднородностями. В связи с этим один и тот же минерал может иметь различную окраску, а разные минералы бывают окрашены в одинаковый цвет.
Цвет черты. Для непрозрачных и сильно окрашенных слабопрозрачных минералов важным диагностическим признаком является цвет минерала в порошке, или цвет черты. Он может быть и таким же, как в куске (см. магнетит), но может от него отличаться (см. пирит). У прозрачных и большинства просвечивающих минералов порошок белый или слабо окрашенный. Для определения цвета порошка минералом проводят по шероховатой поверхности фарфоровой пластинки, называемой бисквитом, на которой остается черта, соответствующая цвету порошка; если твердость минерала больше твердости бисквита, на последнем остается царапина. Например, гематит и магнетит часто трудно отличить визуально, а по черте легко. Гематит оставляет черту вишневого цвета, а магнетит – черного.
Прозрачность, характеризующая способность минерала пропускать свет, зависит от его кристаллической структуры, а также от характера и однородности минерального скопления. По этому признаку выделяют минералы: непрозрачные, не пропускающие световых лучей; прозрачные, пропускающие свет подобно обычному стеклу; полупрозрачные или просвечивающие, пропускающие свет подобно матовому стеклу; просвечивающие лишь в тонкой пластинке. Агрегаты многих минералов на глаз кажутся непрозрачными.
Блеск зависит от показателя преломления минерала и от характера отражающей поверхности. Выделяют минералы с металлическим блеском, к которым относятся непрозрачные минералы, имеющие темноокрашенную черту. Блеск, напоминающий блеск потускневшего металла, называют металловидным (полуметаллическим), он характерен прежде всего, для руд металлов.. Значительно более обширную группу составляют минералы с неметаллическим блеском, к разновидностям которого относятся: алмазный, стеклянный, жирный, перламутровый, шелковистый, восковой и, в случае отсутствия блеска, матовый.