Механические свойства минералов.

Излом определяется поверхностью, по которой раскалывается минерал. Она может напоминать ребристую поверхность раковины - раковистый излом, может иметь неопределенно-неровный характер - неровный излом. В мелкозернистых агрегатах определить излом отдельных минеральных зерен не удается; в этом случае полезно описать излом агрегата - зернистый, занозистый или игольчатый, землистый.

Спайность - способность кристаллических минералов раскалываться по ровным поверхностям - плоскостям спайности, соответствующим направлениям наименьшего сцепления частиц в кристаллической структуре минерала. В зависимости от того, насколько легко образуются сколы по плоскостям и насколько они выдержаны, выделяют различные степени спайности:

• весьма совершенная - минерал легко расщепляется на тонкие пластинки (тальк, мусковит, биотит, гипс);

• совершенная - минерал при ударе раскалывается по плоскостям спайности (кальцит, флюорит, галит, галенит);

• средняя спайность - при ударе минерал раскалывается как по плоскостям, так и по неровному излому;

• несовершенная спайность - на фоне неровного излома лишь изредка образуются сколы по плоскостям (апатит, халькопирит);

• весьма несовершенная спайность - всегда образуется неровный или раковистый излом (кварц).

Макроскопически две последние степени различить обычно не удается. Спайность может быть выражена в одном, двух, трех, реже четырех и шести направлениях. Если спайность выражена в нескольких направлениях, необходимо определить взаимное расположение плоскостей спайности, оценивая приблизительно угол, образуемый ими.

Твердость - способность противостоять внешнему механическому воздействию - важное свойство минералов. Обычно в минералогии определяется относительная твердость путем царапанья эталонными минералами поверхности исследуемого минерала: более твердый минерал оставляет на менее твердом царапину. В принятую "шкалу твердости" входят десять минералов, расположенных в порядке увеличения твердости: первый минерал - тальк обладает самой низкой твердостью, принятой за единицу (1), последний- алмаз имеет самую высокую твердость, принятую за десять (10). Для определения твердости минералов можно пользоваться некоторыми распространенными предметами, твердость которых близка к твердости минералов - эталонов. Так, твердостью 1 обладает графит мягкого карандаша; около 2-2,5 - ноготь; 4 - железный гвоздь; 5 - стекло; 5,5-6 - стальной нож, игла; 7 - напильник. Более твердые минералы встречаются редко.

• Шкала твердости

• Минерал Формула Твердость

• Тальк Mg₃(OH)₂[Si₄O₁₀] 1

• Гипс CaS0₄*H₂O 2

• Кальцит СаСОз 3

• Флюорит CaF₂ 4

• Апатит Ca₅(P0₄)₃[F,Cl,OH] 5

• Ортоклаз K[AlSi₃0₈] 6

• Кварц SiO₂ 7

• Топаз Al₂(F,OH)₂[SiO₄] 8

• Корунд Аl₂0₃ 9

• Алмаз С 10

•

Для каждого минерала характерна более или менее постоянная плотность. Для минералов, в состав которых входят тяжелые металлы, высокая плотность является существенным диагностическим признаком.

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.

		Геологический цикл формирования горных пород

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%)	глубинные	Гранит	Калиевый полевой шпат > кислый плагиоклаз, кварц, биотит, роговая обманка	25-40
излившиеся	Риолит
глубинные	Гранодиорит	Плагиоклаз > калиевый полевой шпат, кварц, биотит, роговая обманка, пироксены	15-20
излившиеся	Дацит
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.