Лекция №1 «Минералы».

Минералы.

Минерал – это однородное природное химическое соединение или самородный элемент, возникший в результате разнообразных физико-химических и термобарических процессов, происходящих в недрах или на поверхности планет.Известно более 3,5 тысяч минералов.

Они подразделяются на породообразующие (основные, около 70-и), рудные и акцессорные (редкие)

Минеральные индивиды и агрегаты

Индивиды – отдельные кристаллы, зерна, другие обособления. Могут быть кристаллические, натечные, аморфные.

Агрегаты – друзы, сростки, секреции, конкреции, натечные, (сталактиты, сталагмиты, почки – сферолиты), дендриты. Горные породы тоже являются минеральными агрегатами.

Морфологические признаки минералов

Кристаллические формы минералов. Элементами кристаллов являются грани, ребра, вершины и гранные углы.

Грани- плоскости ограничивающие поверхность кристаллического минерального индивида.

Ребра – линии пересечения граней,

Вершины- точки пересечения ребер.

Гранные углы – между гранями, они строго постоянны, это следствие строения кристаллографической решетки минерала.

Морфология кристаллов минералов, его геометрия и симметрия определяются кристаллическим строением, особенностями кристаллической решетки.

Симметрия кристаллов

Строго закономерные сочетания элементов симметрии кристалла являются его видом симметрии.

Возможно всего 32 вида симметрии

Они подразделяются на 3 категории и 7 сингоний

Свойства минералов

Полиморфизм – способность кристаллизоваться в различных формах(Кальцит- ромбоэдры, скаленоидры, призмы)

Изоморфизм – способность разных минералов образовывать одинаковые формы (кубы – галит, галенит, пирит)

Псевдоморфизм – приобретение минералов формы предшественника, который подвергся изменениям

Физические свойства

Обычно используют при определении 8 общих и 4 особых свойств

1. Цвет, определяется «хромафорами»

Железо окисное – красное, оксид меди – синий

Минералы иногда меняют цвет – побежалость (халькопирит), Иризация (лабрадор).

2. Цвет черты (порошка)- на «бисквите»

Магнетит – черная, гематит – вишневая и т.д.

3. Блеск- металлический, стеклянный, жирный, шелковистый, перламутровый, матовый и т.д.

4. Прозрачность – прозрачные, полупрозрачные – просвечивающие и непрозрачные минералы.

5. Излом - особенности поверхностей при разламывании – раковистый (кварц), зернистый (апатит), занозистый (роговая обманка), землистый (каолин).

6. Спайность – способность раскалываться по плоскостям. Весьма совершенная (слюды), совершенная (кальцит), средняя (полевой шпат), несовершенная (оливин), Весьма несовершенная (кварц).

7. Твердость. Шкала Ф. Мооса. 1-тальк, 2-гипс, 3- кальцит, 4- флюорит, 5 – апатит, 6- ортоклаз, 7- кварц, 8 топаз, 9 – корунд, 10 – алмаз.Ноготь-2, стекло – 5, сталь- 6, напильник – 7.

8. Удельный вес. Легкие – до 2,5 г/см³, средние (2,5 - 4 г/см³), тяжелые – более 4 г/см³

Особые признаки: магнитность (магнетит), вкус (галит -соль), реакция с НCL (кальцит), двупреломление (кальцит – исландский шпат).

Классификация минералов

Самородные – золото, серебро, графит

Сульфиды – пирит, халькопирит и др.

Окислы и гидроокислы – кварц, гематит

Галоиды – галит, флюорит

Сульфаты – ангидрит, гипс

Карбонаты – кальцит, доломит

Фосфаты – фосфорит

Силикаты (островные, кольцевые, цепочные, ленточные, слоевые, каркасные)

Самородные элементы

Сера (S) – Имеет желтый вет, очень хрупкая, твердость 1,5, при трении и ударе издает своеобразный запах

Графит (C) – Темно-серый, непрозрачный, блеск полуметаллический, очень мягкий

К самородным относятся : золото, серебро, платина, медь, железо, алмазы и др.

Сульфиды

Сернистые соединения (колчеданы), часто рудные

Пирит - Минерал золотистого цвета, с металлическим блеском, кристаллы кубической формы, обладая твердостью 4, оставляет черную черту на фаянсовом бисквите.

Халькопирит - . Имеет зеленовато-желтую окраску, металлический блеск, редко образует отдельные кристаллы, оставляет черную черту на бисквите, весьма характерна побежалость.

Галенит – PbS (Свинцовый блеск) Син-я кубическая, кристаллы – кубы, кубооктаэдры, зернистые агрегаты, мелкозернистый – свинчак. Серый, чета черная, блеск металлический, не прозрачный, тв. 2,5, спайность совершенная по кубу, очень тяжелый.

Сфалерит (цинковая обманка) ZnS-Сингония кубическая, зернистые кристаллические агрегаты, кристаллы-тетраэдры. Разновидности: обычно коричневый, желтый клейофан, черный марматит. Черта соответствует цвету, блеск алмазный, твердость 3,5 – 4, спайность совершенная по ромбододекаэдру, удельный вес около 4 (средний).

Окислы и гидроокислы

Включают О и (ОН), часто Si и Fe

Кварц – (Si О₂). Минерал относится к основным породообразующим, имеет тведость 7, обладает весьма несовершенной спайностью и характерной формой кристаллов, имеющих вид шестигранной призмы, завершенной шестигранной пирамидой. В природе чаще всего встречается молочно-белого цвета, но иногда формирует полудрагоценные модификации: горный хрусталь (прозрачный), аметист (фиолетового цвета), морион (черный). Нередко встречается в виде живописных сростков-друз.

Опал (SiO2 nH2O)-Аморфный минерал, напоминает немного халцедон, но обладает жирным блеском, что придает ему сходство с окаменевшим воском.

Гематит (F2O3). Минерал непрозрачный, твердость 5,5-6, от черного до красно-бурого, спайность несовершенная, блеск полуметаллический оставляет на бисквите вишнево-красную черту.

Магнетит (F3O4). Минерал кубический, непрозрачный, от темно-серого до черного цвета, тв. 5,5-6,5, тяжелый, обладает магнитными свойства-ми, оставляет на бисквите черную черту.

Гетит Fe[OH]O-Гидроокисел, часто натечные агрегаты с радиальной, концентрической структурой, тв. 5, черно-бурый, иногда с фиолетовым оттенком, блеск алмазный, до металлического. Образует круглые агрегаты «стеклянная голова»

Лимонит (устаревший термин – смесь окислов и гидроокислов железа) (F₂O₃ n H₂O). Минерал непрозрачный, коричневатого, желтовато-бурого цвета, напоминающего ржавчину, оставляет на бисквите ржавую черту.

Корунд (Al₂O₃). Серый, столбчатые, пластинчатые кристаллы. Твердость 9 (черты не дает), блеск стеклянный, алмазный, спайность несовершенная, часто есть отдельность.Разновидности: ярко-красный - рубином, синего - сапфиром.

Галоиды (содержат Сl и F)

Галит (NaCl). Минерал бесцветный, часто полупрозрачный, имеет соленый вкус, форма кристаллов кубическая, твердость 3.

Сильвин (KСl). Минерал сам по себе бесцветный, но часто адсорбирует красители, приобретая либо красный, либо синий цвет, имеет жгуче-соленый вкус, форма кристаллов кубическая, твердость 3.

Флюорит (CaF2). Минерал имеет зеленоватый или фиолетовый цвет, форма кристаллов чаще всего кубическая, имеет стеклянный блеск, входит в шкалу твердости Мооса (4).

Сульфаты (содержат (SO₄) )

Ангидрит (CaSO₄). Минерал бесцветный, чаще всего мелкокристаллический, напоминающий мрамор, иногда приобретает голубоватый оттенок, твердость 3, часто встречается в сочетании с гипсом.

Гипс (СaSO₄  2H₂O). Минерал бесцветный, мягкий - твердость 2 (царапается ногтем), обладает полиморфизмом, образуя кристаллы в виде зерен, волокон, чешуек, прозрачных пластин. Часто встречается в виде двойниковых сростков, называемых “ласточкиным хвостом”.

Карбонаты (H2CO3)

соли угольной кислоты, они в той или иной мере реагируют с раствором соляной кислоты (HСl), что позволяет их отличать от других относительно мягких и бесцветных минералов. Основные породообразующие - кальцит и доломит.

Кальцит (CaCO₃). Минерал бесцветный, кристаллы ромбоэдры и скаленоэдры, выколотки ромбоэдрические, блеск стеклянный, спайность совершенная, твердость 3, бурно реагирует с соляной кислотой. Прозрачная разновидность кальцита – исландский шпат, обладающим двойным лучепреломлением.

Доломит [CaMg(CO₃)₂]. Минерал бесцветный, блеск стеклянный, спайность совершенная, кристаллы редко ромбоэдльные, часто встречается в мелкокристал-лических агрегатах, твердость 3, реагирует на соляную кислоты только в порошке.

Фосфаты – соединения фосфора

Фосфорит - Ca₅(PO₄)₃. Благодаря примеси обычно глинистых компонентов минерал имеет темно-коричневый цвет, напоминающий окисные железистые минералы, твердость 5, часто образует округлые конкреционные стяжения.

Апатит. Ca₅(PO₄)₃ От белого до зеленоватого цвета, пятнисто окрашенный в эти цвета, имеет зернистый излом, твердость 5 (скользит по стеклу).

Силикаты

Это наиболее многочисленный класс породообразующих минералов. Все минералы представляют собой соли кремнистых кислот с достаточно сложно построенной химической формулой. В основе их строения лежит тетраэдр, состоящий из кремнистого катиона внутри и четырех анионов кислорода (SiO₄), в результате чего указанная группа имеет четыре свободных отрицательных заряда, позволяющих ей вступать в различные комбинации между собой и с другими элементами. Среди силикатов различают шесть подклассов: островные, кольцевые, цепочечные, ленточные, слоевые, каркасные.

Островные силикаты:

Оливин. Минерал оливково-зеленый до черного, твердость 6, блеск жирный и стеклянный, спайность несовершенная.

Гранаты. Минералы представлены в виде изометричных многогранных кристаллов различных цветов, чаще красного (пироп), твердость свыше 7.

Кольцевые силикаты:

Берилл. Минерал изумрудного цвета в кристаллах шестигранной формы, твердость свыше 7.

Турмалин. Минерал может быть зеленого, розового, бурого и даже черного цветов. Форма кристаллов - вытянутые трехгранные призмы, твердость свыше 7.

Цепочные силикаты – пироксены:

Авгит. Минерал непрозрачный, черный, темно-зеленого цвета, спайность средняя, блеск стеклянный, твердость 6, форма кристаллов короткостолбчатая, угол спайности прямой.

Эгирин. Минерал непрозрачный, темно-зеленый, до черного спайность средняя, блеск стеклянный, твердость 6, форма кристаллов игольчатая четырехгранная, угол спайности прямой.

Ленточные силикаты – амфиболы:

Роговая обманка. Минерал темно-зеленого цвета до черного, спайность средняя, блеск стеклянный, твердость 6, форма кристаллов - вытянутые четырехугольные призмы, угол спайности 120.

Актинолит. Минерал бутылочно-зеленого цвета, форма кристаллов игольчатая, благодаря чему часто называется лучистым камнем, твердость 6, сечение иголочек ромбическое.

Слоевые силикаты

Слюды. Образуют большое семейство минералов с весьма совершенной спайностью, . Наиболее широкое распростране-ние в качестве породообразующих имеют мусковит, биотит и хлорит.

М у с к о в и т представляет собой бесцветную слюду, блеск перламутровый или стеклянный, твердость 2-3.

Б и о т и т - слюда коричневато-черного цвета, блеск стеклянный и перламутровый, твердость 2-3.

Х л о р и т обладает зеленой окраской

Тальк. Минерал бесцветный, желтоватый, зеленоватый или голубоватый, очень мягкий (жирный на ощупь).

Серпентин. Минерал зеленого цвета, имеет жирный блеск, твердость 3-4, часто встречается в сообществе с асбестом.

Асбест. Характерной особенностью асбеста является его волокнистое строение, шелковистый блеск, светлая окраска, в образцах серпентина обнаруживается в виде прожилков различной мощности.

Каолинит. Минерал белого цвета, мелоподобный, мелкокристаллический, мягкий.

Глауконит. Минерал темно-зеленый до черного, образует зеленую черту, твердость 2-3, излом неровный, блеск тусклый стеклянный или жирный.

Каркасные силикаты – полевые шпаты (ортоклаз и плагиоклаз), фельдшпатоиды

Ортоклаз. Минерал светлоокрашенный, либо бесцветный, либо цветной - красный, розовый, зеленый, синий; спайность средняя, блеск стеклянный, твердость 6, угол спайности прямой.

Плагиоклаз. Минерал обычно бесцветный, твердость 6, спайность средняя, блеск стеклянный, на гранях видна двойниковая штриховка, угол спайности 87. Темно-серая разновидность плагиоклаза с иризацией называется лабрадором.

Нефелин. Минерал разноокрашенный - розовый, зеленый, серый. Окраска постепенно переходит одна в другую, твердость 6, спайность весьма несовершенная, блеск жирный

Кристаллические решетки силикатов

• Островные и кольцевые

• Цепочные и ленточные

• Слоевые икаркасные