05_Минералы_пояснит. текст

кристаллические сростки и щётки, также плотные сливные массы. Встречается также в виде окатанных зёрен в осадочных горных породах и в россыпях.

Главная руда на железо.

Гематит

Кристаллы имеют форму шестиугольных пластинок и более сложно ограненных таблитчатых кристаллов. Часто встречаются в землистых массах и натечных агрегатах, называемых красным железняком. У кристаллов блеск полуметаллический, цвет черный. Цвет землистых натечных масс яркий, кирпично-коричневый, блеск матовый или стеклянный. Черта – вишневокрасного цвета.

Силикаты и их аналоги

Класс силикатов и их аналогов является самым большим по числу минеральных видов – к нему относится около 30% от их общего числа. В целом силикаты слагают около 75% объема земной коры, при этом на наиболее распространенные полевые шпаты приходится 40-45%.

Исследования силикатов выявили следующие общие черты их строения:

1)во всех силикатах основу структуры составляют кремнекислородные тетраэдры – как у кварца.

2)Тетраэдры могут быть одиночными, а тогда они соединяются через катионы, но могут и полимеризоваться, образуя анионные группировки

3)Алюминий может замещать кремний в кремнекислородном

тетраэдре.

Типы анионных радикалов.

Разнообразие структур силикатов практически безгранично. Но среди часто встречающихся выделяют:

Изолированные тетраэдры

В них тетраэдрические группы соединяются через катионы.

Сдвоенные тетраэдры

Группы (SiO4)4-, полимеризуясь, соединяются попарно через общую вершину атомом кислорода, суммарно формула комплексного аниона

(Si2O7)6-.

Кольца тетраэдров

Наиболее обычен кольцевой одноярусный анионный радикал из шести тетраэдров, как у берилла, но есть минералы с кольцевыми радикалами из трех и четырех тетраэдров и со сдвоенными радикалами из 4-х и 6-ти колец.

Цепочки тетраэдров

Их много разных. Наиболее простая и часто встречающаяся – пироксеновая цепочка. Она бесконечна, имеет, как видно из рисунка, период повторяемости в два тетраэдра, отсюда общая формула – (Si2O6)4-.

Ленты тетраэдров

Наиболее распространена в силикатах так называемая амфиболовая лента. Она бесконечна и как бы состоит из двух соединившихся друг с другом пироксеновых цепочек. В амфиболовой ленте период повторяемости – одно кольцо тетраэдров. Формула анионного радикала –

(Si4O11)6-.

Слои (сетки) тетраэдров

Бывают разными. Наиболее распространен тот вариант, когда тетраэдры лежат своими основаниями в одной плоскости, их вершины развернуты в одну сторону.

Островные силикаты

Среди силикатов это самый распространенный подкласс. Его характерными представителями являются оливин, гранаты.

Оливины. Встречается в виде одиночных зерен, масс бутылочного цвета, полупрозрачных, со стеклянным блеском. Встречаются в кимберлитах, базальтах. Узнаются с трудом.

Гранаты. Обширная группа минералов с общей формулой R2+3R3+2(SiO4)3. Выделяют три главных подгруппы гранатов по катионам: кальциевые – гроссуляр, андрадит, алюминиевые – альмандин, пироп, титанистые – мелонит, шерломит.

Все гранаты образуют хорошо ограненные кристаллы в виде ромбододекаэдров, тетрагонтриоктаэдров или их комбинаций. Они имеют стеклянный блеск и высокую твердость (6,5-7,5).

Кольцевые силикаты

Подкласс кольцевых силикатов объединяет сравнительно небольшое число редких в природе минералов. Среди них только два – турмалин и берилл играют в некоторых случаях роль второстепенных минералов.

Главными структурными элементами кольцевых силикатов являются одноили двухъярусные тройные, четверные, шестерные, девятерные кольца тетраэдров.

Турмалин характеризуется 6-ю кольцами. В турмалине все тетраэдры в кольце лежат своими основаниями в одной плоскости, а вершины направлены в одну сторону, сечение кольца не просто шестиугольное, а дитреугольное. В структуре минерала кольца ориентированы одинаково – вершинами вверх, структура получается резко ассиметричной по строению и свойствам, а кристалл турмалина имеет неодинаковые концы. Они растут с неодинаковой скоростью, по-разному адсорбируют вещества, в том числе пигментирующие изоморфные примеси, и поэтому разные концы турмалина по-разному окрашены.

Главные блоки структуры турмалина – кольца тетраэдров и анионные комплексы с бором. Кристаллы имеют призматический облик, шестоватые, с грубой штриховкой на гранях по удлинению. Цвет черный (у шерла), розовый, зеленый, коричневый и др. Очень характерны многоцветные кристаллы и кристаллы с зональным распределением окраски. Блеск стеклянный на гранях, в изломе жирный. Твердость 7,5. Спайности нет.

Цепочечные и ленточные силикаты.

К этим подклассам относятся в первую очередь главные породообразующие минералы – пироксены и амфиболы. Пироксены и амфиболы имеют сходную структуру, сходный, довольно простой химический состав, поэтому их следует рассматривать вместе. Чаще всего это силикаты магния, либо двойные соли магния и кальция, во многих минералах присутствует натрий. Главным различием пироксенов и амфиболов является обязательное вхождение в последние конституционной воды в форме дополнительных анионов ОН.

Морфологически кристаллы пироксенов и амфиболов подобны друг другу. Они вытянуты вдоль цепочек и лент соответственно, у амфиболов они более шестоватые и уплощенные. Часты радиально-лучистые игольчатые агрегаты, беспорядочные скопления. Для многих пироксенов характерны зернистые агрегаты, короткопризматические кристаллы.

Физические свойства пироксенов и амфиболов очень сходны. Цвет минералов обычно определяется содержанием в них железа и меняется от белого через зеленый до изумрудных хром-содержащих разновидностей.

Блеск у амфиболов и пироксенов стеклянный, но у амфиболов значительно сильнее. Некоторые пироксены отделяются по блеску – они имеют металловидный или перламутровый отлив.

Спайность и у тех и других по призме, но у пироксенов под углом 900, а у амфиболов около 1200. У пироксенов она хуже и практически мало заметна, у амфиболов проявлена хорошо.

Амфиболы и пироксены встречаются в сходных типах горных пород.

Слоистые силикаты

К подклассу слоистых силикатов относятся хорошо всем известные вещества – тальк, слюды, глинистые минералы. Многие из них являются

породообразующими минералами. Так, слюды как непременный компонент входят в следующие породы: граниты, пегматиты, сланцы, грейзены, гнейсы.

Группа серпентина

В группу входят слоистые силикаты магния состава Mg3(Si2O5)(OH)4. эти минералы встречаются в скрытокристаллических аморфных на вид массах белого, желтого, зеленого цвета.

Тальк.

Минерал выдержанного состава, изоморфная примесь железа не превышает 2%. Он имеет зеленоватый цвет. Встречается в жирных на ощупь массах в составе сланцев, и в мягких с весьма совершенной спайностью крупных пластинах с перламутровым блеском. Твердость эталонная.

Слюды.

Флогопит

Это непрерывный ряд Mg-Fe слюд. Железо занимает позиции магния. По мере увеличения содержания железа среди слюд флогопита выделяют железистый флогопит, биотит.

Флогопит и биотит встречаются в чешуйчатых массах, пластинках, табличках, бочковидных кристаллах, иногда гигантских. Цвет зеленый, бурый, черный в зависимости от количества железа. Чистый флогопит бесцветен.

Каркасные силикаты.

Многие из силикатов (вернее, алюмосиликатов) этого подкласса относятся к числу породообразующих и наиболее распространенных в природе минералов. В первую очередь, это полевые шпаты – главные составные части гранитов, габбро, гнейсов и других пород. К этому подклассу относится еще и нефелин – основной минерал щелочных пород.

В состав каркасных алюмосиликатов большой частью входят катионы калия, натрия, кальция. Рыхлость каркасной структуры допускает частое

вхождение в них дополнительных анионов (хлора, CO2 и др.), а также конституционной воды.

Структуры каркасных алюмосиликатов сложные и многообразные, так как имеется много разных вариантов сочленения тетраэдров в трехмерном пространстве.

Калиевые полевые шпаты.

К этой подгруппе относятся микроклин, ортоклаз и санидин, имеющие одинаковую формулу.

Морфологически кристаллы всех трех минералов почти неотличимы друг от друга. Обычно это простые кристаллы, образованные гранями пинакоидов, и призмы.

Общая особенность калиевых полевых шпатов – образование простых двойников срастания и прорастания, чем они отличаются от плагиоклазов. Наиболее простые и легкоузнаваемые двойники – карлсбадские.

Цвет минералов – белый, серый, розовый (от вростков гематита), серозеленый (вростки эгирина или других цветных минералов), изумруднозеленый. Красивые разновидности минералов изумрудно-зеленого цвета называют амазонитами. Причина амазонитовой окраски не выявлена.

Блеск стеклянный на хороших гранях, в изломе жирный. Спайность проходит по двум направлениям. Излом неровный. Твердость эталонная – 6.

Калиевые полевые шпаты образуются магматическим путем, в гидротермальных условиях, в процессах метаморфизма и других условиях. Являются сырьем для керамической промышленности.

Плагиоклазы

Имеются два крайних минеральных вида – альбит – анортит и промежуточные по составу вещества. Все вместе они называются плагиоклазами. Состав плагиоклазов принято обозначать номером, который означает процентное содержание анортита в смеси. Всего, таким образом, имеется 100 номеров плагиоклазов, их условно разделяют на кислые (0-30),

средние (30-70) и основные (70-100). По мере увеличения основности уменьшается содержание SiO2.

Морфология кристаллов плагиоклазов такая же, как у полевых шпатов. Очень типично для плагиоклазов образование многократно повторяющихся двойников, так что каждый монокристалл состоит из множества индивидов толщиной в сотые-десятые доли миллиметра. Этим они отличаются от полевых шпатов, у которых двойники простые.

Цвет плагиоклазов – белый, зеленый, серо-черный, серо-сиреневый. У олигоклаза на плоскостях спайности отмечаются голубые радужные переливы (иризация). Они вызваны интерференцией света при прохождении его через срастания пластинок кристалла. Такое же внутреннее строение и свечение характерно для лабрадоров.

Спайность совершенная по двум направлениям под углом 860. Твердость 6-6,5. Блеск стеклянный на спайности, в изломе жирный.

Соли кислородных кислот

Среди типичных солей кислородных кислот различают фосфаты, арсенаты, карбонаты, сульфаты и др.

Сульфаты

Минералы-сульфаты являются природными солями серной кислоты. Во всех этих минералах в их кристаллической структуре имеются обособленные сложные анионы – тетраэдры SO4-. Вообще сульфатов в природе мало, самыми распространенными являются гипс, барит.

Кристаллы барита имеют ромбо-призматический облик или таблитчатые, часто прозрачные. Цвет белый, желтый, коричневый, голубой. Блеск стеклянный, жирный. Хорошо заметна совершенная спайность по призме и пинакоиду. Твердость 3,5. Кроме одиночных минералов, барит встречается в щетках, друзах или зернистых массах. Барит образуется в гидротермальных средне- и низкотемпературных месторождениях.

Гипс образует уплощенные и призматические кристаллы с совершенной спайностью по пинакоиду. Характерны двойники, так называемые ласточкины хвосты. Кристаллы бесцветные, прозрачные. Блеск стеклянный и перламутровый. Твердость 1-2. образуется как низкотемпературный гидротермальный минерал. Гипс может вырастать и на поверхности усыхающих глин в виде хорошо оформленных кристаллов (их можно собирать как грибы), при своем росте они отталкиваются, приподнимают глину, а сами остаются чистыми.

Карбонаты

к минералам класса карбонатов относятся соли угольной кислоты. Среди них в природе широко распространены кальциты и доломит.

В структурах всех карбонатов четко выделяется обособленный треугольный радикал (CO3)2-.

Многие из распространенных карбонатов имеют очень схожие свойства, что затрудняет их диагностику. Издавна используется простой прием диагностики карбонатов по характеру их реакции с соляной кислотой. Для этого наносят каплю разбавленной кислоты на зерно карбоната. Кальцит активно реагирует, и капля вскипает от выделяющихся пузырьков CO2. Остальные карбонаты слабо реагируют на соляную кислоту.

Кальцит содержит примеси Mg, Fe, Mn. Кальцит встречается в друзах и одиночных формах – ромбических, призматических, пластинчатых кристаллов. Обычен он в виде сплошной массы, прожилков. Кристаллы и зерна прозрачные, полупрозрачные.

Цвет белый, иногда розоватый, голубоватый, серый, ржавый. Совершенная спайность. Блеск стеклянный. Твердость эталонная – 3.

Главные массы кальцита образуются в известняках хемогенным или биогенным путем.

Бесцветные или слегка окрашенные минералы, разновидности кальцита называются исландский шпат. Они идут на изготовление поляризационных

призм различных приборов, служащих для получения так называемого поляризованного света.

Фосфаты

В кристаллических структурах минералов фосфатов присутствуют тетраэдры – (PO4)3-.

Апатит часто образует хорошо ограненные бесцветные, зеленые, голубые кристаллы призматического облика. Встречается также в виде прозрачных или полупрозрачных зерен. Блеск от стеклянного до жирного. Твердость эталонная – 5.

Апатит – широко распространенный минерал, обнаруживается почти во всех типах горных пород и месторождений. В осадочных горных породах апатит слагает тонкоигольчатые конкреции, почки. Такие горные породы называют фосфоритами, их генезис химический, биогенный или биохимический.

Другой тип фосфоритов – осадочные породы с многочисленными обломками ракушек, костей и другими органическими остатками, сложенными апатитом.

Галоидные соединения (галогениды)

К типу галоидных соединений относится около 100 минералов. Это соли кислот HCl, HF, HBr. В структурном отношении все минералы этого типа являются существенно ионными соединениями и чаще кристаллизуются в виде кубов. Тип галоидных соединений разбит на 5 классов – фториды, хлориды, бромиды, иодиды и оксигалогенные соединения.

Наиболее распространенным минералом группы фторидов является флюорит. Флюорит иногда содержит примеси редких земель. Кристаллы в виде октаэдров, кубов от прозрачных до непрозрачных. Цвет белый, чернильно-синий, зеленый, фиолетовый. Блеск стеклянный. Твердость эталонная – 4. Спайность совершенная по октаэдру.

Минерал обычен в виде вкраплений и небольших кристаллов в высокотемпературных гидротермальных месторождениях.

В классе хлоридов наибольшим распространением пользуются минералы галит и сильвин.

У галита кристаллы в виде кубов и кубооктаэдров. Встречаются на стенках промоин в соляных отложениях, на стенках и деревянной крепи соляных шахт, на стенках кратеров вулканов. Обычно образует зернистые массивные агрегаты. Цвет белый, иногда пятнами, чернильно-синий. Блеск стеклянный. Твердость 2. совершенная спайность по кубу.

Сильвин отличается от галита только по горько-соленому вкусу.

Гидроокислы

Большинство гидроксидов являются приповерхностными минералами, образующимися в процессах выветривания разных горных пород и руд, осадконакопления и диагенеза. Наиболее из них распространены гидроксиды железа, на долю которых приходится 0,2% от объема земной коры.

Вгидроксидах гидроксил-ион является единственным или доминирующим в их кристаллической решетке анионом. Состав минералов прост. Большая часть природных гидроксидов являются минералами алюминия, урана, железа, марганца.

Подавляющее число гидроксидов имеет слоистую, цепочечную или тоннельную структуру разной сложности. Наличие гидроксил-иона снижает прочность химических связей по сравнению с оксидными соединениями.

Вподавляющем большинстве гидроксиды не образуют различимых заметных глазу кристаллов, и обычно их форму можно установить лишь с помощью электронного микроскопа. Почти всегда они встречаются в порошковатых, землистых, натечных массах или в виде оолитов.

Невысокая твердость большей части гидроксидов (1-3) объясняется малой прочностью кристаллических структур с большой долей остаточных связей.