ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 28.09.2020
Просмотров: 3863
Скачиваний: 5
Формы выделения минералов в природе
Формы нахождения минералов в природе разнообразны и зависят главным образом от условий образования (Приложение В).
Чаще всего минералы встречаются в виде скоплений, называемых минеральными агрегатами, реже – отдельных кристаллов или их сростков.
Наиболее характерными минеральными агрегатами являются зернистые и землистые агрегаты, натечные формы, оолиты, конкреции, секреции, друзы и дендриты.
Зернистые агрегаты представляют собой скопления неправильно сросшихся зерен одного или нескольких минералов. Наиболее широко развиты минеральные агрегаты кристаллического, аморфного или скрытокристаллического строения, слагающие толщи пород. Они образуются при более или менее одновременном выпадении из растворов или расплавов множества минеральных частиц. В кристаллических агрегатах минералы находятся в кристаллическом состоянии, но зерна их имеют неправильную форму. Величина зерен зависит от условий кристаллизации и изменяется от крупных до землистых.
По форме зерен минеральные агрегаты делятся на:
а) зернистые (кварц, кальцит, галенит), имеющие изометричную форму зерен;
б) волокнистые (асбест), столбчатые (селенит), шестоватые (роговая обманка), имеющие вытянутую форму;
в) чешуйчатые (графит, тальк), пластинчатые (гипс, слюда), имеющие плоскую форму.
По величине зерен различаются минеральные агрегаты:
а) крупнозернистые – размеры зерен более 5 мм,
б) среднезернистые – размеры зерен 2 – 5 мм,
в) мелкозернистые – размеры зерен 0,5 – 2 мм;
г) скрытокристаллические, образующие плотные либо землисто-рыхлые массы.
Землистые агрегаты характерны для порошковатых рыхлых минералов и для осадочных горных пород (глин, бокситов и др.). Такие агрегаты обычно пачкают руки, легко распадаются на мелкие комочки, состоящие из мельчайших зернышек.
Натечные образования возникают в пустотах при медленном испарении или охлаждении поступающих туда растворов. Эти образования имеют различную форму: почковидную, гроздьевидную, неправильную, цилиндрическую. Натеки, свисающие в виде сосулек со сводов пустот, называются сталактитами, а поднимающиеся им навстречу со дна пустот – сталагмитами.
Оолиты представляют собой более или менее округлые, шарообразные агрегаты размером от просяного до бобового зерна. Они образуются в результате последовательного выделения из раствора минеральных веществ на песчинках, осколках раковин и т.п., в результате чего возникает концентрически-скорлуповатое строение агрегатов. Оолиты чаще всего сцементированы и слагают горную породу.
Конкреции – также минеральные агрегаты шарообразной, неправильной, округлой сплюснутой формы, имеющие концентрическое или радиально-лучистое строение. Конкреции образуются в рыхлых осадочных породах в результате стяжения минерального вещества к отдельным центрам.
Секреции возникают при заполнении пустот минеральным веществом, осаждающимся на стенках пустот от периферии к центру. Секреции обычно имеют концентрически-слоистое строение и овальную форму. Среди секреций различают миндалины – секреции небольших размеров (примерно 10 мм в поперечнике) и жеоды – крупные, частично выполненные минеральным веществом пустоты.
Друзы – незакономерные сростки более или менее правильных кристаллов, приросших одним концом к породе.
Дендриты – образуются при быстром росте кристаллов в тонких волосяных трещинках и имеют ветвящееся древовидное строение, в связи с чем внешне похожи на отпечатки растений (папоротников, мхов).
Встречаются минеральные образования, состав которых не соответствует форме, которую они слагают, – это так называемые псевдоморфозы (греч. «псевдо» - ложный). Они возникают при химических изменениях ранее существующих минералов или заполнении пустот, образовавшихся при выщелачивании каких-либо минеральных или органических включений. К первым относятся, например, часто встречающиеся псевдоморфозы лимонита по пириту, когда кубические кристаллы пирита превращаются в скрытокристаллический лимонит, ко вторым – псевдоморфозы халцедона по дереву и др.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 2.10. Формы выделения минералов
Оптические свойства минералов
Цвет. Окраска минералов обусловлена особенностями химического состава, структурой минералов, наличием в них механических примесей. Различают идиохроматическую окраску (от греческих «идиос» - свой, собственный, и «хрома» - цвет), свойственную самому веществу минерала, и аллохроматическую окраску (от греческого «аллос» - посторонний), связанную с присутствием в минералах посторонних примесей элемента, называемого хромофором, т.е. носителем окраски.
Идиохроматическую окраску имеют желтое самородное золото, красная киноварь, латунно-желтый пирит, темно-зеленый малахит, черный магнетит, зеленый изумруд и др. Аллохроматическая окраска характерна для кристаллов кварца (бесцветный горный хрусталь, фиолетовый аметист, золотистый цитрин, черный морион, дымчатый раухтопаз), флюорита, каменной соли и многих других минералов.
Некоторые минералы меняют окраску в зависимости от освещения. Например, на полированной поверхности лабрадорита при некоторых углах поворота появляются густые синие и зеленовато-синие переливы, вызванные присутствием тончайших пленок ильменита в трещинах спайности плагиоклаза. Такая окраска называется псевдохроматической (от греческого «псевдос» - ложный).
Иногда, кроме основной окраски, минералы имеют дополнительную окраску – побежалость, обусловленную тонкой поверхностной пленкой другого минерала. Побежалость обычно бывает радужной, напоминая окраску тонких пленок нефти на поверхности воды.
Цвет черты – это цвет тонкого слоя порошка минерала, остающегося на поверхности неглазурованной фарфоровой пластинке, если по ней провести минералом. Цвет черты является более надежным признаком по сравнению с окраской минерала (черная черта у черного магнетита, красная – у красной киновари). Чаще цвет черты отличается от цвета минерала. Так, у черного гематита черта вишнево-красная, а у латунно-желтого пирита – черная и т.д.
Блеск. При отражении световых лучей от поверхности минерала последние приобретают характерный для них блеск, который определяется показателем преломления минерала и коэффициентом поглощениях им света. По характеру блеска минералы делятся на две группы.
1. Минералы с металлическим блеском, напоминающим блеск полированной поверхности металла. Такой блеск характерен для непрозрачных минералов с высокой отражательной способностью. К ним относятся самородные металлы, в также пирит, молибденит и др. К этой же группе относятся минералы, обладающие металловидным или полуметаллическим блеском, напоминающим блеск потускневшего металла. Полуметаллический блеск имеют магнетит, гематит, ильменит, графит, киноварь и др.
|
|
|
|
|
|
Пирит FeS2 |
Магнетит Fe3O4 |
Киноварь HgS |
Сфалерит ZnS |
Рис. 2.11. Минералы с металлическим и металлоидным блескои
2. Минералы с неметаллическим блеском. Здесь выделяются несколько разновидностей блеска, свойственных тем или иным минералам:
стеклянный – горный хрусталь, кальцит, лед, флюорит;
алмазный – циркон, касситерит, сфалерит, алмаз;
перламутровый – тальк, гипс, мусковит;
жирный – сера, нефелин, галит (каменная соль);
шелковистый – гипс-селенит, хризотил-асбест;
матовый – каолинит, пиролюзит, аморфный магнезит.
|
|
|
|
|
Жеода аметиста SiO2 |
Волокна хризотил-асбеста Mg3SiO5(OH)4 |
Кристаллы флюоритаCaF2 |
Рис. 2.11. Минералы с неметаллическим блеском
Прозрачность. Прозрачностью называется способность минералов пропускать через себя световые лучи. По степени прозрачности минералы делятся на:
прозрачные – горный хрусталь, топаз, исландский шпат;
полупрозрачные – гипс, изумруд, сфалерит;
непрозрачные – пирит, магнетит, галенит, графит и др.
Механические свойства минералов
Спайность – свойство минералов раскалываться по определенным направлениям с образованием ровных блестящих плоскостей. По степени совершенства различают следующие виды спайности:
весьма совершенная – минералы легко расщепляются на тонкие листы, чешуйки, ограниченные зеркально-гладкими блестящими поверхностями (тальк, мусковит, биотит, гипс);
совершенная – минералы раскалываются на обломки, ограниченные плоскостями спайности, причем отбитые кусочки внешне напоминают кристаллы (галенит, кальцит, галит);
средняя – минералы раскалываются на обломки, ограниченные как плоскостями спайности, так и неровными поверхностями излома по случайным направлениям (полевые шпаты, амфиболы, пироксены);
несовершенная – минералы раскалываются на обломки, ограниченные неровными поверхностями, а спайность обнаруживается с трудом (оливин, сера, халькопирит, гематит, касситерит);
весьма несовершенная – минералы раскалываются по неопределенным направлениям и дают неправильные поверхности излома (магнетит, золото, платина).
|
|
|
|
|
Весьма совершенная спайность у слюды |
Совершенная спайность по кубу у галенита |
Совершенная спайность у галита |
Рис. 2.1.3 Спайность минералов
Излом. Изломом называются неровные поверхности раскола минерала. Различают несколько видов излома:
раковистый излом – похожий на внутреннюю поверхность раковины с концентрически расходящимися ребрами (опал, кварц);
занозистый излом – характерен для игольчатых или волокнистых минералов (асбест, селенит);
землистый излом – свойственен землистым агрегатам минералов, имеющих шероховатую, матовую поверхности скола (каолинит, гëтит, пиролюзит);
зернистый излом – на поверхности излома отчетливо видны отдельные зерна, слагающие агрегат (хромит, магнетит);
неровный излом – поверхность раскола неровная (апатит).
Твердость. Под твердостью минерала подразумевается степень его сопротивляемости внешним механическим воздействиям. Твердость определяется царапанием по свежей, невыветрелой поверхности испытуемого минерала другим минералом или предметом, твердость которых известна. Эталонами твердости приняты десять минералов, входящих в шкалу Мооса1:
|
|
1 – тальк 2 – гипс 3 – кальцит 4 – флюорит 5 – апатит 6 – ортоклаз 7 – кварц 8 – топаз 9 – корунд 10 – алмаз |
Рис. 2.14. Шкала твердости Мооса
Твердость минералов по шкале условно обозначена целями числами, не соответствующими действительной твердости указанных минералов. Так, например, твердость алмаза по шкале Мооса равна 10, кварца – 7, а талька – 1. На самом деле алмаз тверже талька в 3500 раз, а кварца – в 1150 раз.
Для определения твердости какого-либо минерала устанавливают, какой из эталонных минералов он царапает последним по порядку. Например, если исследуемый минерал оставляет царапину на кальците, но сам царапается флюоритом, то его твердость 3,5.
Относительную твердость минералов можно определить, не имея минералов, приведенных в шкале Мооса. Так, минералы с твердостью 1 – 2 чертятся ногтем, минералы с твердостью 3 царапаются медной монетой, 4 – царапаются железным гвоздем, 5,5 – 6 – стальным ножом, иглой.
Плотность. По плотности минералы делятся на три группы:
легкие – плотность менее 2-2,5 г/см3, (гипс, сера, галит);
средние – плотность от 2,5 до 4,0 г/см3 (силикаты, карбонаты, кварц);
тяжелые – плотность более 4,0 г/см3 (барит, гематит, самородные металлы).
Для минералов, в состав которых входят тяжелые металлы, высокая плотность является существенным диагностическим признаком.
Кроме выше перечисленных свойств, некоторые минералы обладают магнитностью, радиоактивностью, ковкостью и упругостью. Поваренная соль (NaCl) обладает соленым вкусом; исландский шпат (CaCO3) имеет двойное лучепреломление.
Магнитность. Магнитность минерала определяется путем притягивания магнитом или его способностью воздействовать на магнитную стрелку компаса. Магнитностью обладают сравнительно небольшое количество минералов, в состав которых входят железо, кобальт, никель, марганец (магнетит, титаномагнетит, пирротин, железистая платина).
Кроме физических свойств минералов, для их определения в полевых условиях используются и некоторые химические свойства, к которым можно отнести: растворимость в воде (галит, сильвин), вскипание под действием разбавленной соляной кислоты (кальцит, доломит в тонком порошке) и др.
Существует два основных способа выражения химического состава минералов: в весовых процентах и в структурной форме. В первом случае формула, например халькопирита – CuFeS2, выражая его количественный состав, не дает представления о способах связи между элементами. Коэффициенты в формуле показывают, в каком соотошении находятся между собой элементы, входящие в состав минерала. Структурная формула, например ортоклаза K[AlSiO8] характеризует тип химического соединения и взаимные связи между отдельными его элементами. Структурные формулы отражают строение элементарно ячейки кристаллов и устанавливаются с помощью рентгеноструктурного и химического анализов.
Классификация минералов. Одна из распространенных классификация минералов на основе структурных и химических признаков разработана академиком А.Г. Бетехтиным. В ней все минералы неорганического происхождения группируются в следующие классы: самородные элементы, сернистые соединения (сульфиды), галоидные соединения, окислы и гидраты окислов, соли кислородных солей (карбонаты, сульфаты, фосфаты, силикаты и др). Представители минералов различных классов представлены в приложении Г.
1. Самородные элементы и интерметаллические соединения. В настоящее время известно около 30 элементов в самородном состоянии, подразделяющиеся на металлы (золото Au, платина Pt, серебро Ag, медь Cu); полуметаллы (мышьяк As, сурьма Sb); неметаллы (сера S, графит C, алмаз C).
2. Сульфиды и их аналоги. Сульфидами называют соединения химических элементов (в основном металлов) с серой. Сульфиды представляют особый интерес как руды цветных металлов и часто как носители золота. Большинство сульфидов образуется из горячих водных (гидротермальных) растворов. Некоторые сульфиды могут кристаллизоваться из магмы, другие имеют осадочное происхождение. Например, вместе с магматическими расплавами поднялись вверх скопления сульфидов железа, меди и никеля вблизи Норильска. Сенсацией стало открытие в рифтовых зонах океана так называемых «черных курильщиков» – бьющих из трещин на дне горячих источников, вокруг которых вырастают конуса из сульфидных минералов. В земной коре наиболее широко распространены сульфиды железа (пирит FeS2) – серный колчедан, меди (халькопирит СиFеS2), свинца (галенит РbS), цинка (сфалерит ZпS) и некоторые другие.