- •Кафедра геологии
- •Составитель а. А. Возная
- •Протокол № 33 от 16.02.04.
- •КЕмерово 2004
- •1. Теоретические положения
- •1.1. Минералы как кристаллические вещества
- •1.2. Минералы как химические соединения
- •1.3. Вода в составе минералов
- •1.4. Классификация важнейших породообразующих минералов по химическому составу
- •2. Содержание и порядок выполнения
- •2.1. Морфология минералов и их агрегатов
- •2.1.1. Морфология минеральных зерен
- •2.2. Физические свойства минералов
- •П р о ч и е ф и з и ч е с к и е с в о й с т в а минералов. Эти свойства, характерные для небольшого числа минералов, но имеющие для этих минералов важнейшее диагностическое значение.
- •Второе занятие лабораторной работы №1
- •Кафедра геологии отчет
- •Составил студент гр. Гк-031
- •Форма для составления конспекта-определителя минералов
- •Тип простые вещества Класс самородные металлы
- •Класс самородные неметаллы
- •Тип сернистые соединения и их аналоги Класс простые сульфиды и их аналоги
- •Тип галогенные соединения Класс хлориды
- •Тип кислородные соединения Класс сульфаты
- •Класс фосфаты
- •Класс карбонаты
- •Класс оксиды и гидроксиды
- •Класс силикаты Подкласс островных силикатов
- •Подкласс кольцевых силикатов
- •Список рекомендуемой литературы
- •Дополнительная литература
- •Составитель
- •Специальности 311100 – «Городской кадастр» Редактор з.М. Савина
Подкласс кольцевых силикатов
Т
Рис. 7. Кристалл
турмалина
Подкласс цепочечных силикатов
Группа пироксенов
Авгит – (Ca,Na)(Mg,Fe2+,Fe3+,Ti,Al)[(Si,Al)2O6]. Кристаллы короткостолбчатые, таблитчатые с характерным восьмиугольным поперечным сечением (см. рис. 2.9, а). Зёрна короткостолбчатые до изометричных. Агрегаты сплошные зернистые, вкрапленные зёрна. Цвет: чёрный с зеленоватым, реже бурым оттенком. Цвет черты: светлый, серовато-зелёный. Блеск: стеклянный. Спайность: средняя в двух направлениях с углом 87° между плоскостями спайности (см. рис. 2.9, а). Твёрдость: 5–6,5. Прочие свойства: плотность 3,2–3,6 г/см3. Диагностические признаки: определяется по форме кристаллов и зёрен, цвету, средней спайности под углом, близким к 90°, по ассоциации с оливином или основным плагиоклазом в тёмноокрашенных магматических породах. От оливина отличается наличием спайности. От роговой обманки отличается по форме зёрен (не всегда), по почти прямому углу между плоскостями спайности и восьмиугольному сечению, а также по ассоциации. Авгит является важным породообразующим минералом основных и ультраосновных магматических и метаморфических пород. Происхождение. Магматическое – в ультраосновных (перидотиты, пироксениты) и основных (габбро, базальты) породах. Динамометаморфическое. Контактово-метаморфическое. Обнаружен в образцах лунных пород.
Подкласс ленточных силикатов
Группа амфиболов
Роговая обманка – Ca2Na(Mg,Fe2+)4(Al, Fe3+)[(Si,Al)4O11]2(OH)2. Кристаллы и зёрна удлинённые, игольчатые, шестоватые, столбчатые до изометричных с характерным ромбовидным поперечным сечением одиночных индивидов (см. рис. 2.9, б). Агрегаты сплошные зернистые (игольчатые, шестоватые, столбчатые), иногда веерообразные, обычны вкрапленные кристаллы и зёрна. Цвет: чёрный, буро-зелёный, тёмно-зелёный. Цвет черты: белый, серо-зелёный. Блеск: стеклянный. Спайность: совершенная в двух направлениях с углом 124° между плоскостями спайности (см. рис. 2.9, б). Твёрдость: 5,5–6, при замещении вторичными минералами менее 5. Прочие свойства: плотность 3,0–3,5г/см3, ступенчатый излом. Диагностические признаки: определяется по форме кристаллов и зёрен, цвету, совершенной спайности в двух направлениях под углом 124°, по нахождению в светлоокрашенных магматических породах в ассоциации с полевыми шпатами и кварцем. От авгита отличается формой зёрен (не всегда), поперечным сечением и углом между плоскостями спайности, а также по ассоциации. От турмалина роговая обманка отличается формой поперечного сечения и наличием спайности. От актинолита – по цвету. Роговая обманка является важным породообразующим минералом магматических и метаморфических пород. Происхождение. Магматическое – в средних (сиениты, трахиты, диориты, андезиты), реже основных и кислых магматических породах. Динамометаморфическое – в амфиболитах, кристаллических сланцах, гнейсах. Контактово-метаморфическое.
Актинолит – Ca2(Mg,Fe)5[Si4O11]2(OH)2. Кристаллы и зёрна удлинённые шестоватые, игольчатые до волокнистых с ромбовидным поперечным сечением, как у роговой обманки. Агрегаты сплошные зернистые (шестоватые, игольчатые, волокнистые до войлокоподобных), веерообразные лучистые, скрытозернистые, спутанно-волокнистые (нефрит), реже одиночные вкрапленные зёрна и кристаллы. Цвет: светло-зеленовато-серый до тёмно-зелёного. Цвет черты: белый, иногда светло-зеленый. Блеск: стеклянный, восковый (у нефрита), шелковистый (у волокнистых разностей). Спайность: совершенная в двух направлениях с углом между плоскостями спайности 124° (как у роговой обманки). Твёрдость: 5,5–6. Прочие свойства: плотность 3,1–3,3 г/см3, хрупкость. Диагностические признаки: определяется по удлинённой форме зёрен, цвету, спайности, по ассоциации с хлоритом, тальком в динамо-метаморфических горных породах. От роговой обманки актинолит отличается по цвету. От хлорита – по форме зёрен и твёрдости. От эпидота – более «холодным» серо-зелёным тоном окраски, меньшей твёрдостью и характером спайности. Происхождение. Динамометаморфическое – в зелёных сланцах, в кристаллических сланцах. Контактово-метасоматическое – в скарнах.
Подкласс слоевых силикатов
Тальк – Mg3[Si4O10](OH)2. Кристаллы редки, таблитчатого облика. Зёрна листоватые, чешуйчатые. Агрегаты листовато- и чешуйчатозернистые, плотные скрытозернистые (жировик). Цвет: зелёный, светло-зелёный, светло-серый, белый, иногда желтоватый или голубоватый. Цвет черты: белый. Блеск: стеклянный с перламутровым отливом, в плотных скрытозернистых агрегатах – восковый. Спайность: весьма совершенная в одном направлении, спайные листочки гибкие, но не упругие. Твёрдость: 1 (эталон шкалы твёрдости Мооса). Прочие свойства: плотность 2,7–2,8 г/см3, жирен на ощупь, в тонких листочках прозрачен. Диагностические признаки: низкая твёрдость (чертится ногтем), светлые тона окраски, спайность, ощущение жирности при прикосновении. От хлорита, мусковита отличается пониженной твёрдостью, от мусковита также неупругостью спайных листочков. От каолинита отличается жирностью на ощупь и отсутствием запаха глины при увлажнении. Происхождение. Метаморфическое – при метасоматическом изменении богатых магнием магматических пород, доломитов, а также при динамометаморфическом преобразовании глинистых пород в составе кристаллических сланцев.
Группа хлоритов
Хлориты – (Mg,Fe)6–n(Al,Fe3+)n[AlnSin–4O10](OH)8. Это группа минералов переменного состава. Кристаллы редки – таблитчатые, листоватые, бочёнковидные. Зёрна листоватые, чешуйчатые. Агрегаты сплошные листовато- и чешуйчатозернистые до скрытозернистых, вкрапленные зерна, редко друзы. Железистые хлориты образуют натёчные агрегаты, оолиты, землистые массы. Цвет: от светло-зелёного до тёмно-зелёного, почти чёрного. Цвет черты: белый, слегка зеленоватый, у тёмноокрашенных разностей тёмно-зелёный. Блеск: стеклянный до перламутрового на плоскостях спайности, у землистых масс – матовый. Спайность: весьма совершенная в одном направлении, спайные листочки гибкие, но не упругие. Твёрдость: 2–2,5 до 3, в землистых агрегатах до 1,5. Прочие свойства: плотность 2,6 г/см3, в тонких листочках прозрачен. Диагностические признаки: цвет, форма зёрен и агрегатов, «слюдоподобная» спайность, низкая твёрдость. От слюд отличается зелёным цветом, пониженной твёрдостью и неупругостью спайных листочков. От талька – повышенной твёрдостью и отсутствием жирности на ощупь. От эпидота и актинолита формой зерна и твёрдостью меньше 5. Типичный минерал зеленых метаморфических пород. Происхождение. Динамометаморфическое – начальных ступеней метаморфизма, в составе зелёных сланцев. Метасоматическое и низкотемпературное гидротермальное – образуется как вторичный минерал за счёт железо-магнезиальных силикатов: биотита, роговой обманки, авгита. Осадочное химическое – при недостатке кислорода в прибрежной зоне морей и озёр (железистые хлориты).
Группа слюд
Биотит – K(Mg,Fe)3[AlSi3O10](OH,F)2. Кристаллы редки – таблитчатые, столбчатые шестиугольного сечения. Зёрна пластинчатые, листоватые, чешуйчатые. Агрегаты сплошные листовато- и чешуйчатозернистые, вкрапленные зерна, редко друзы. Цвет: чёрный, реже бурый с красноватым, зеленоватым или золотистым оттенком. В тонких листочках – дымчатый. Цвет черты: белый, серый, буроватый. Блеск: стеклянный, иногда с перламутровым отливом на плоскостях спайности. Спайность: весьма совершенная в одном направлении, спайные листочки гибкие и упругие. Твёрдость: 2–3. Прочие свойства: плотность 3,0–3,1 г/см3, спайные листочки прозрачны. Диагностические признаки: цвет, форма зёрен, спайность, невысокая твёрдость. Биотит характерен для светлоокрашенных магматических пород, где ассоциирует с полевыми шпатами и кварцем. От мусковита и хлорита отличается по цвету. От роговой обманки – формой зерна (у роговой обманки удлиненные зёрна) и твёрдостью меньше 5. Важный породообразующий минерал магматических и метаморфических пород. Происхождение. Магматическое – в связи с кислыми и средними породами. Пегматитовое. Регионально-метаморфическое – в кристаллических сланцах и гнейсах. Метасоматическое и высокотемпературное гидротермальное.
Мусковит – KAl2[AlSi3O10](OH,F)2. Кристаллы таблитчатые, пластинчатые, реже столбчатые шестиугольного сечения. Зёрна уплощённые: пластинчатые, листоватые, чешуйчатые. Агрегаты сплошные листовато- и чешуйчатозернистые, до скрыточешуйчатых (серицит), вкрапленные зёрна. Цвет: серебристо-белый, серый, светло-коричневый иногда с розоватым или зеленоватым оттенком. В тонких листочках бесцветный водяно-прозрачный. Цвет черты: белый. Блеск: стеклянный, на плоскостях спайности перламутровый. Спайность: весьма совершенная в одном направлении, спайные листочки гибкие и упругие. Твёрдость: 2–3. Прочие свойства: плотность 2,7 г/см3, спайные листочки прозрачны. Диагностические признаки: светлая окраска, уплощённая форма зёрен, перламутровый блеск, весьма совершенная спайность и лёгкое расщепление на тонкие прозрачные листочки, низкая твёрдость. От биотита отличается по цвету. От талька – более высокой твёрдостью (у талька 1) и упругостью спайных листочков. Породообразующий минерал метаморфических, реже магматических пород. Происхождение. Магматическое – в связи с кислыми породами. Пегматитовое. Динамометаморфическое – в кристаллических сланцах и гнейсах. Пневматолитовое – в грейзенах. Гидротермальное и метасоматическое.
Мусковит относительно устойчив при выветривании. Поэтому мелкие серебристые листочки накапливаются в песках, глинах, содержатся в почвах.
ГЛИНИСТЫЕ МИНЕРАЛЫ
Глинистые минералы – это слоистые силикаты, являющиеся основной составной частью глинистых осадочных горных пород, кор выветривания и структурообразующей основой почв. К ним относятся минералы группы каолинита, группы гидрослюд и группы монтмориллонита, которым присущи общие свойства: высокая дисперсность, поглотительная способность, наличие в них химически связанной воды, низкая твёрдость, землистые агрегаты.
Группа гидрослюд
(K,H3O)Al2[AlSi3O10](OH)2. Группа включает в себя следующие минералы: иллит, вермикулит и глауконит. Зёрна листоватые, чешуйчатые, обычно различимые только под микроскопом. Агрегаты мелко- и скрыточешуйчатые, землистые. Глауконит может образовывать мелкие оолитовые стяжения в осадочных породах. Цвет: иллит – белый с зеленоватым оттенком; вермикулит – золотисто-коричневый, зеленовато-коричневый; глауконит – зелёный, зеленовато-синий, зеленовато-чёрный. Цвет черты: белый, светло-коричневый, у глауконита – зелёный. Блеск: перламутровый, восковый до матового. Спайность: весьма совершенная в одном направлении. Макроскопически спайность заметна лишь у крупных индивидов. Спайные листочки гибкие, но не упругие. Твёрдость: 1–2. Прочие свойства: плотность 2,2–2,8 г/см3, вермикулит при нагревании вспучивается и увеличивается в объёме до 10 раз. Диагностические признаки: вермикулит определяется по характерному цвету, форме зерна, спайности, неупругости спайных листочков и вспучиванию при нагревании. Иллит трудно отличим от мелкозернистых масс мусковита, надёжно диагностируется только специальными физическими или химическими методами. Оба минерала в виде тонкодисперсных частиц в составе глинистых пород неотличимы от других глинистых минералов. Глауконит определяется по сине-зеленому цвету и нахождению в осадочных горных породах. Происхождение: смотри «Происхождение глинистых минералов».
Группа монтмориллонита
Al2Mg3[Si4O10](OH)2nH2O. Группа включает в себя следующие минералы: монтмориллонит, бейделлит, нонтронит, сапонит. Зёрна этих минералов представляют собой различимые только под электронным микроскопом индивиды, размером до 1 мкм, неправильной или нитевидной формы. Агрегаты землистые, иногда конкреции или оолиты. Цвет: белый, механические примеси придают оливково-зелёные, буро-зелёные, яблочно-зелёные, серо-зелёные, бурые, розоватые оттенки. Цвет черты: белый до слабоокрашенного в различные оттенки, в зависимости от цвета минерала. Блеск: матовый до воскового. Спайность: весьма совершенная в одном направлении, наблюдается лишь под электронным микроскопом. Твёрдость: 1–1,5. Прочие свойства: плотность 1,7–2,7 г/см3, обладают характерным запахом глины при увлажнении, в воде набухают с увеличением объёма до 10 раз, во влажном состоянии пластичны, жирные на ощупь. Диагностические признаки: землистые агрегаты, низкая твёрдость, матовый блеск, перечисленные выше прочие свойства. В глинистых породах минералы группы монтмориллонита отличаются друг от друга и от минералов группы каолинита с помощью электронного микроскопа, специальных физических или химических исследований. От талька отличаются землистыми агрегатами и запахом глины при увлажнении. Происхождение: смотри «Происхождение глинистых минералов».
Группа каолинита
Al4[Si4O10](OH)8. Группа включает в себя следующие минералы – каолинит, диккит, накрит, галлуазит. Зёрна представляют собой различимые только под электронным микроскопом индивиды, размером до 1 мкм, чешуйчатой или трубообразной формы. Цвет: белый (без механических примесей). Примеси окрашивают минералы в желтовато-коричневый, голубоватый, розоватый, сероватый, зеленоватый оттенки. Цвет черты: белый до слабоокрашенного в различные оттенки, в зависимости от цвета минерала. Блеск: матовый, редко восковый. Спайность: см. группу монтмориллонита. Твёрдость: 1–1,5. Прочие свойства: плотность 2,58–2,6 г/см3, сухие на ощупь, легко впитывают воду (прилипают к языку), запах глины при увлажнении, во влажном состоянии пластичны. Диагностические признаки: землистые агрегаты, низкая твёрдость, светлые тона окраски, матовый блеск, перечисленные выше прочие свойства. В глинистых породах минералы группы каолинита отличаются друг от друга и от минералов группы монтмориллонита с помощью электронного микроскопа, специальных физических или химических исследований. От талька отличаются землистыми агрегатами, наличием запаха глины при увлажнении, прилипанием к языку, пластичностью во влажном состоянии. Происхождение: смотри «Происхождение глинистых минералов».
ПРОИСХОЖДЕНИЕ ГЛИНИСТЫХ МИНЕРАЛОВ
В корах выветривания – при гидролизе силикатов и алюмосиликатов. При этом по ультраосновным магматическим породам образуются сапонит, бейделлит, нонтронит; по основным – монтмориллонит; по кислым магматическим и метаморфическим породам – минералы группы каолинита. Осадочное химическое – при коагуляции коллоидных растворов в присутствии электролитов или при взаимодействии осажденных оксидов и гидрооксидов Al и Fe с кремнекислотой, Mg и Ca, растворёнными в морской воде. Осадочное механическое – при переотложении продуктов кор выветривания. Метасоматическое и гидротермальное низкотемпературное.
В составе почв, являясь структурообразующей основой, глинистые минералы наследуются из субстрата кор выветривания либо синтезируются.
Подкласс каркасных силикатов
Группа полевых шпатов
Это наиболее широко распространённая в земной коре группа минералов. Полевые шпаты являются основными породообразующими минералами магматических и метаморфических пород, играют заметную роль в составе осадочных пород и обломочной фракции почв. Они обладают сходными физическими свойствами: преимущественно светлая окраска, плотность 2,5–2,7 г/см3, твёрдость 6, спайность по двум направлениям под углом 90°. Полевые шпаты по химическому составу подразделяются на две подгруппы: калиевые полевые шпаты (КПШ) и натрий-кальциевые полевые шпаты (плагиоклазы).
К
Рис.
8. Пертитовые
вростки плагиоклаза в зерне КПШ
Рис. 9. Закономерные
вростки кварца (тёмное) в микроклине
В почвах КПШ вместе с плагиоклазами, кварцем и некоторыми другими силикатами составляют обломочную фракцию песчаной и пылеватой размерности.
Натрий-кальциевые полевые шпаты (плагиоклазы) – изоморфный ряд (100–n)Na[AlSi3O8] – nCa[Al2Si2O8], по процентному содержанию кальциевой составляющей (номер плагиоклаза) выделяются:
кислые плагиоклазы (№ 0–30) – альбит, олигоклаз,
средние плагиоклазы (№ 30–50) – андезин,
основные плагиоклазы (№ 50–100) – лабрадор, битовнит, анортит.
К
Рис. 10. Вкрапленные
зёрна основного плагиоклаза в
вулканической породе
Рис. 11. Зональное
зерно среднего плагиоклаза в вулканической
породе
Плагиоклазы встречаются в обломочной фракции почв.
Контрольные вопросы
Что такое минералы и горные породы?
Какие процессы приводят к образованию горных пород?
Свойства минералов как кристаллических веществ.
Что такое изоморфизм? Типы изоморфизма.
Химическая классификация минералов.
Какие диагностические признаки используются для определения минералов?
Можно ли узнать минерал по форме его кристаллов?
Какими бывают минеральные зерна по степени изометричности?
Что такое минеральный агрегат? Специфика зернистых и особых агрегатов.
Охарактеризовать физические свойства, используемые для диагностики минералов. Каковы особенности их применения?
Что такое минеральный парагенезис?
В какой последовательности желательно выявлять диагностические признаки минерала в агрегате горной породы?