ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.11.2023
Просмотров: 412
Скачиваний: 1
химическое соединение или химический элемент; минерал может находиться в любом агрегатном состоянии, при этом большинство минералов — твёрдые тела.
Минералы подразделяют на имеющие кристаллическую структуру, аморфные и минералы, имеющие внешнюю форму кристаллов, но находящиеся в аморфном состоянии (метамиктные минералы).[2][3] Горная порода может состоять из нескольких породообразующих минералов разного вида (полиминеральная порода), или из единственного породообразующего минерала (мономинеральная порода). В литературе применяется также словосочетание — Минеральный материал.
Основными свойствами кристаллов являются их однородность, анизотропность, способность самоограняться и симметричность. Однородным обычно называют тело, которое обнаруживает одинаковые свойства во всех своих частях. Кристаллическое тело однородно, т. к. различные участки его имеют одинаковое строение, т. е. одинаковую ориентировку слагающих частиц, принадлежащих одной и той же пространственной решётке.
Минералы как химические соединения
Химические элементы закономерно группируются в земной
коре, образуя минералы. Как самородные элементы минералы
встречаются редко, обычно они образуют различные химические
соединения.
4
Среди минералов практически нет химически чистых веществ.
В их структуру входят различные химические примеси. В одних
минералах количество таких примесей незначительно – это минералы постоянного состава (галит – NaCl). Другие минералы содержат разные количества химических примесей. Такие минералы называют минералами переменного состава, и главная причина их существования – явление изоморфизма.
Изоморфизм – это явление замены в кристаллической решетке минерала одних химических элементов другими, но без
изменения кристаллической структуры минерала. Изоморфизм происходит при условии разницы в размере взаимозаменяемых атомов не более 15 %, близости их химических свойств и
сохранения электронейтральности кристаллической решетки.
Такие минералы представляют собой твердые смеси, т.е.
кристаллические растворы переменного химического состава.
В формулах минералов изоморфные атомы заключаются в круглые скобки и отделяются друг от друга запятыми (например, Mg
и Fe в минерале оливин – (Mg,Fe)2[SiO4]).
Различают два типа изоморфизма по степени совершенства: совершенный и несовершенный.
При совершенном (неограниченном) изоморфизме возможна полная (до 100 %) замена одних атомов другими, т.е. могут существовать два крайних и все промежуточные по составуминералы, имеющие часто собственные названия. Например, вминерале оливин – (Mg,Fe)2[SiO4] наблюдается полный изоморфизм между Mg2+ (R = 0,078 нм) и Fe2+ (R = 0,082 нм). R – это радиус атомов или ионов, измеряемый в нанометрах (1 нм равен10–9 м). Крайними членами изоморфного ряда являются форстерит Mg2[SiO4] и фаялит Fe2[SiO4].При несовершенном (ограниченном) изоморфизме количество изоморфной примеси не может превышать какого-то предела, неоднозначного для разных минералов. Например, в минерале сфалерит – ZnS железа двухвалентного не более 20 % отсуммы (Fe + Zn). Железистая разновидность сфалерита называется марматитом, безжелезистая – клейофаном.Существует два типа изоморфизма по характеру компенсации валентности: изовалентный и гетеровалентный.5Изовалентный изоморфизм характеризуется заменой вкристаллической решетке одного атома другим атомом той жевалентности. Пример замены двухвалентного магния двухвалентным железом в структуре оливина рассмотрен выше.При гетеровалентном изоморфизме в кристаллическихструктурах минералов происходит замена одного атома другиматомом иной валентности. Гетеровалентный изоморфизм яркопроявляется на примере плагиоклазов. Плагиоклазы представляютсобой изоморфный ряд с полной (100%-ной) изоморфной смесимостью при высоких температурах. Крайними членами этого рядаявляются альбит NaAlSi3O8 и анортит CaAl2Si2O8, между которыми существуют переходные разновидности с различным процентным содержанием Na и Ca. Происходит замена Na1+ (R = 0,057 нм)на Ca2+ (R = 0,106 нм), а избыток заряда компенсируется вхождением Al3+ (R = 0,057 нм) на место Si4+ (R = 0,039 нм).Большинство породообразующих минералов представляетсобой изоморфные смеси. Химический состав и физическиесвойства минерала – члена изоморфного ряда зависят от параметров среды минералообразования. Например, из магматическогорасплава, обогащенного магнием, железом и кальцием, будеткристаллизоваться плагиоклаз с высоким содержанием кальция(лабрадор, битовнит, анортит – основные плагиоклазы), а из расплава, обеднённого этими химическими элементами, но богатогощелочами, возникнут преимущественно натриевые плагиоклазы(олигоклаз, альбит – кислые плагиоклазы).
Проявление изоморфизма оказывает влияние на те или иныефизические свойства минерала, что необходимо учитывать при
их диагностике. Например, железистая разновидность сфалерита
марматит образуется в высокотемпературных гидротермальных
условиях и имеет буровато-черный цвет, темно-коричневый цвет
черты, а клейофан образуется при более низких температурах и
имеет бесцветный или светло-желтый цвет и белый цвет черты.
6.Диагностические свойства - физические свойства минералов, используемые для их определения. Важными свойствами минералов при их диагностике (определении) являются: твёрдость, плотность, цвет, цвет черты, блеск, спайность, излом, прозрачность, а также особые свойства, которые характерны только для некоторых минералов. Например, сера способна гореть голубым пламенем, выделяя сернистый газ; магнетит обладает сильной магнитностью; галит легко растворяется в воде.
Блеск – интенсивность света, отражённого от поверхности минерала. По характеру блеска минералы делятся на две группы: с металлическим блеском и неметаллическим блеском.
Металлический блеск напоминает вид поверхности свежего излома металлов. Он характерен для многих минералов, являющихся рудами металлов, например галенита, халькопирита. Металлический блеск имеют самородные металлы (золото, платина, медь). К этой группе относятся минералы с полуметаллическим блеском, напоминающим блеск потускневшего металла (графит).
Большинство минералов имеют неметаллический блеск. Среди них выделяют следующие виды блеска: алмазный (алмаз, сфалерит), стеклянный (галит, кальцит, флюорит), перламутровый (слюда, тальк), шелковистый (селенит), жирный (нефелин), матовый (каолинит) и восковый (опал, халцедон).
Твёрдость – способность минерала противостоять внешнему механическому воздействию (царапанью, вдавливанию и т. д.). Она обусловлена силой сцепления частиц, образующий данный минерал. У большинства минералов твёрдость является величиной более или менее постоянной, что делает её важным признаком при их определении.
Для точного определения твёрдости применяют специальный прибор – склерометр. Для определения относительной твёрдости минерала применяют шкалу Мооса, составленную австрийским минералогом Ф. Моосом в 1811 г. Твёрдость устанавливается путём сравнения исследуемого минерала с эталонным, твёрдость которого известна. Шкала состоит из 10 эталонных минералов
, расположенных в порядке увеличения их твёрдости (номера минералов обозначают их относительную твёрдость).
7.Общие понятия о геодинамических процессах. Процессы внутренней динамики (эндогенные) и формы их проявления. Тектонические движения, землетрясения, магматизм, метаморфизм. Процессы внешней динамики (экзогенные): выветривание, деятельность ветра, поверхностных временных и постоянных водных потоков, подземных вод, ледников, озер, морей и океанов. Процессы, протекающие в болотах и в зонах развития многолетнемерзлых горных пород. Гравитационные процессы. Внутренние и внешние источники энергии и их взаимодействие. Закономерное развитие, связь и взаимная обусловленность геологических процессов. Рельеф земной поверхности как результат взаимодействия эндогенных и экзогенных процессов.
На протяжении своего существования Земля прошла длинный ряд изменений, причем эти изменения происходят непрерывно. Они вызываются разнообразными процессами, различающимися по скоростям, масштабности проявления и источникам энергии. Эти процессы перемещения вещества, видоизменяющие земную кору и поверхность Земли, называются геологическими или геодинамическими.
Основными внутренними источниками энергии Земли являются: гравитационная дифференциация, ротационные (вращательные) силы, радиоактивный распад, химические и фазовые превращения, происходящие в недрах. Процессы, вызванные этими источниками энергии, называются эндогенными или процессами внутренней динамики. К ним относятся:
- тектонические движения (колебательные и горообразовательные);
- магматизм;
- метаморфизм;
- землетрясения.
Вторая группа процессов вызвана внешними источниками энергии и проявляется на поверхности Земли. Это солнечная энергия и гравитация, перемещения водных и воздушных масс, жизнедеятельность организмов, их воздействие на горные породы и минералы. Такие процессы называются экзогенными или процессами внешней динамики. В их состав входят:
- выветривание;
- геологическая деятельность ветра;
- геологическая деятельность поверхностных текучих вод;
- геологическая деятельность подземных вод;
- геологическая деятельность ледников и водно-ледниковых потоков;
- геологические процессы в мерзлой зоне литосферы;
- геологическая деятельность морей и океанов;
- геологическая деятельность озер и болот;
- гравитационные процессы;
- геологическая деятельность человека (техногенез).