Файл: Отчет по лабораторной работе 1 "Знакомство с минералами и горными породами".docx
Добавлен: 11.01.2024
Просмотров: 107
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«Петербургский государственный университет путей сообщения
Императора Александра I»
Великолукский филиал
Кафедра “ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ”
Дисциплина “Инженерная геология”
Отчет
по лабораторной работе №1
“Знакомство с минералами и горными породами”
Вариант №1
Выполнил студент: Антипов Н.Э.
Факультет: ”Транспортное строительство”
Специальность 23.05.06. “Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей”
Дата:________________________________________________________________________
Проверила:_______________________________________ст. преподаватель: Иванова Т.В.
Великие Луки
2023
Цель: Ознакомиться и описать физические свойства минералов и дать краткую характеристику нескольким минералам.
-
Дайте определение минерала и горной породы. Приведите примеры.
Минерал.
Минера́л (нем. Мineral или фр. minéral, от позднелат. (аеs) minerale — руда) — однородная по составу и строению часть горных пород, руд, метеоритов, являющаяся естественным продуктом геологических процессов и представляющая собой химическое соединение или химический элемент.
Физические свойства.
Физические свойства минералов обусловлены их кристаллической структурой и химическим составом. Различают скалярные физические свойства минералов и векторные, значения которых зависят от кристаллографического направления.
Твёрдость. Определяется по шкале Мооса. По этой шкале самым твёрдым эталонным минералом является алмаз (10 по шкале Мооса, с абсолютной твёрдостью 1600), а самым мягким — тальк (1 по шкале Мооса, с абсолютной твёрдостью 1, царапается ногтем). Твёрдость минерала не всегда одинакова со всех сторон кристалла, что является производным от его кристаллической структуры — в одних направлениях кристаллическая решётка может быть упакована плотнее, чем в других. Например, кианит имеет твёрдость 5.5 по шкале Мооса в одном направлении и 7 в другом.
Рисунок 1. Алмаз
Спайность — способность минерала раскалываться по определённым кристаллографическим направлениям.
Излом — специфика поверхности минерала на свежем не спайном сколе.
Побежалость — тонкая цветная или разноцветная плёнка, которая образуется на выветрелой поверхности некоторых минералов за счёт окисления.
Хрупкость — прочность минеральных зёрен (кристаллов), обнаруживающаяся при механическом раскалывании.
Плотность — масса единицы объёма вещества, выражается в г/см3.
Удельная плотность — характеристика, используемая для определения единичной массы минерала, представляет собой отношение плотности (массы на единицу объёма) минерала к плотности воды.
Рисунок 2. Самородное золото
Оптические свойства.
Блеск — световой эффект, вызываемый отражением части светового потока, падающего на минерал. Зависит от отражательной способности минерала.
Цвет — признак, с определённостью характеризующий одни минералы (зелёный малахит, синий лазурит, красная киноварь), и очень обманчивый у ряда других минералов, окраска которых может варьировать в широком диапазоне в зависимости от наличия примесей элементов-хромофоров либо специфических дефектов в кристаллической структуре (флюориты, кварцы, турмалины).
Рисунок 3. Синий лазурит
Цвет черты — цвет минерала в тонком порошке, обычно определяемый царапанием по шершавой поверхности фарфорового бисквита.
Преломление, дисперсия и поляризация характеризуют их оптические константы: показатель преломления, угол между оптическими осями, оптический знак кристалла, ориентация оптической индикатрисы и др.
Магнитные свойства.
Магнитность зависит от содержания главным образом двухвалентного железа, обнаруживается при помощи обычного магнита.
Нахождение минералов в природе.
По распространённости минералы можно разделить на:
породообразующие — составляющие основу большинства горных пород;
акцессорные — часто присутствующие в горных породах, но редко слагающие больше 5 % породы;
редкие минералы — находки которых единичны или немногочисленны;
рудные — содержащие в своём составе промышленно ценные компоненты и образующие значительные скопления в рудных месторождениях.
По форме нахождения минералов различают:
Минеральные индивиды — составные части минеральных агрегатов. Это отдельные кристаллы, зерна и сферические или близкие к сферическим выделения минералов, отделенные друг от друга физическими поверхностями раздела и представляющие собой форму нахождения минеральных видов в природе.
Рисунок 4. Минеральный индивид на примере андрадита
Минеральные агрегаты — срастания минеральных индивидов одного и того же или разных минералов. Они могут быть одно- и многоэтапными. Минеральный агрегат — исходное понятие минералогии. На уровне организации вещества, следующем за понятием «индивид», агрегат — это скопление индивидов, не обладающее при идеальном развитии чёткими признаками симметричных фигур.
Рисунок 5. Минеральный агрегат на примере сильвина
Минеральные тела — скопления минеральных агрегатов, обладающие естественными границами. Размеры их варьируют от микроскопических до очень крупных, соизмеримых с масштабом геологических объектов.
Классификация минералов
Современные классификации минералов проводятся на структурно-химической основе.
Неорганические минералы
-
Сульфиды, сульфосоли и подобные - соединения металлов и полуметаллов. Наибольшее число минералов представлено сернистыми соединениями — сульфидами и сульфосолями.
Рисунок 6. Пирит
-
Галоидные соединения (галогениды) и галогеносоли - группа минералов, представляющих собой соединения галогенов с другими химическими элементами или радикалами.
Рисунок 7. Галит
-
Окислы и гидроокислы - минералы, являющиеся соединениями металлов и неметаллов с кислородом.
Рисунок 8. Рубин
-
Кислородные соли (оксисоли) - это сложные соединения, с химической точки зрения представляющие собой соли различных кислородных кислот. Все они распространены в земной коре только в твердом состоянии и являются продуктами химических реакций, протекающих в самых различных геологических условиях.
Органические минералы
Согласно современной номенклатуре минералов, утверждённой ММА, в числе минералов рассматриваются некоторые из природных солеподобных органических соединений (оксалаты, меллитаты, ацетаты и др), объединяемые в класс органические вещества. При этом в общей систематике минералов высокомолекулярные органические образования типа древесных смол и битумов, не отвечающие в большинстве случаев требованиям кристалличности и однородности, в число минералов не включаются. Природные органические продукты в большинстве случаев относятся либо к горным породам (антрацит, шунгит и др.), либо к природным углеводородам группы нефти (озокерит, битумы), либо к ископаемым смолам (янтарь, копал), либо к биогенным образованиям, содержащим в своём составе тот или иной минерал (жемчуг и перламутр, в строении которых участвует минерал арагонит).
Рисунок 9. Янтарь
Использование минералов.
Минералы, наряду с органическими материалами, находят широкое применение.
Долгое время основным полезным ископаемым был кремень — тонкозернистая разновидность кварца, его отщепы с острыми краями первобытные люди использовали ещё в древнем каменном веке. Кроме него применялись и другие минералы, например, вишнёвый гематит, желто-коричневый гётит и черные оксиды марганца — как краски, а янтарь, нефрит, самородное золото и др. — как материал для украшений и т. п. В доисторическом Египте (5000—3000 до н. э.) из самородной меди, золота и серебра делали украшения. Сейчас из минералов получают металлы и другие химические элементы и соединения, они являются сырьём для производства строительных материалов (цемент, стекло и др.) и для химической промышленности. Минералы могут использоваться в качестве красителей, абразивных и огнеупорных материалов, они находят применение в керамике, оптике, радиоэлектронике, электротехнике и радиотехнике. Драгоценные камни тоже являются минералами.
Горные породы.
Го́рная поро́да — любая масса или агрегат одного или нескольких минеральных видов или органического вещества, являющихся продуктами природных процессов. Вещество может быть твёрдым, консолидированным или мягким, рыхлым.
Рисунок 10. Гранит
Группы горных пород.
По происхождению горные породы делятся на три группы:
Осадочные
Рисунок 11. Известняк
-
Метаморфические
Рисунок 12. Мрамор
-
Магматические горные породы.
По глубине формирования породы делятся на три группы: породы, кристаллизующиеся на глубине — интрузивные горные породы, например, гранит. Они образуются при медленном остывании магмы и обычно хорошо раскристаллизованны; гипабиссальные горные породы образуются при застывании магмы на небольших глубинах, и часто имеют неравномернозернистые структуры (долерит). Эффузивные горные породы формируются на земной поверхности или на дне океана (базальт, риолит, андезит).
Подавляющее большинство природных магм содержат в качестве основного компонента кремний и представляют собой силикатные расплавы. Много реже встречаются карбонатные, сульфидные и металлические расплавы. Из карбонатных расплавов образуются карбонатные магматические горные породы — карбонатиты. В XX веке зафиксированно несколько извержений вулканов с карбонатитовыми магмами. Сульфидные и металлические расплавы образуются вследствие несмесимости и ликвации с силикатными жидкостями.
Рисунок 13. Обсидиан
-
Метаморфические горные породы.
Метаморфические горные породы образуются в толще земной коры в результате изменения (метаморфизма) осадочных или магматических горных пород. Факторами, вызывающими эти изменения, могут быть: близость застывающего магматического тела и связанное с этим прогревание метаморфизуемой породы; воздействие отходящих от этого тела активных химических соединений, в первую очередь различных водных растворов (контактовый метаморфизм), или погружение породы в толщу земной коры, где на неё действуют факторы регионального метаморфизма — высокие температуры и давления.
Рисунок 14. Щебень
-
Осадочные горные породы.
Осадочные горные породы образуются на земной поверхности и вблизи неё в условиях относительно низких температур и давлений в результате преобразования морских и континентальных осадков.
3. Назовите и охарактеризуйте формы, в которых минералы встречаются в земной коре.
Минералы встречаются в виде хорошо оформленных отдельных крупных и мелких кристаллов, ограниченных закономерно расположенными гранями, образующими кристаллические многогранники (алмаз, кварц, слюда, гипс и др.), зерен неправильной формы, обладающих кристаллическим строением (частицы кристаллического песка), а также аморфных тел, не обладающих кристаллическим строением (например, опал).
По внешнему виду кристаллы бывают столбчатые или призматические, пирамидальные и дипирамидальные, равномерно развитые во всех направлениях (изометричные), пластинчатые, листоватые, чешуйчатые, игольчатые, волокнистые, копьевидные. Наряду с отдельными кристаллами встречаются закономерные их сростки – двойники, тройники или незакономерные сростки, состоящие из большого количества сросшихся кристаллов или зерен минералов – агрегаты. В последнем случае при разрезе (разломе) минерала перпендикулярно ориентировке плоскостей срастания бывают видны различающиеся своим блеском чередующиеся полоски.