Геология / Новая папка (3) / __1__ УП МИНЕРАЛЫ

Таблица 1 – Шкала Мооса-Разумовского

		Абсолютная
Относительная	Минерал-	твѐрдость,	Предметы-заменители
твѐрдость, балл	эталон	кг/мм2
1	ТАЛЬК	2,4	Мягкий карандаш
2	ГИПС	36,0	Ноготь, алюминиевая проволока
3	КАЛЬЦИТ	109,0	Медная проволока
4	ФЛЮОРИТ	189,0	Гвоздь
5	АПАТИТ	536,0	Стекло оконное
6	ОРТОКЛАЗ	795,0	Нож стальной
7	КВАРЦ	1120,0	Напильник
8	ТОПАЗ	1427,0	Нет заменителя
9	КОРУНД	2060,0	Сплав победитовый
10	АЛМАЗ	10160,0	Нет заменителя

Хрупкость и кóвкость - два взаимно исключающихся свойства :

хрупкий минерал при ударе молотком рассыпается, а при царапании ножом крошится (гипс, галит);

ковкий минерал при ударе получает вмятину, а от ножа на поверхности остаѐтся гладкая блестящая черта (руды, самородные металлы);

Спáйность – способность минерала раскалываться по определѐннымнаправлениям с образованием зеркальных граней. Степень ее проявления зависит от внутреннего строения минерала:

весьма совершенная – образец легко расщепляется на тонкие блестящие пластинки (слюды);

совершенная – при ударе молотком образец легко раскалывается по параллельным плоскостям (гипс);

средняя – при ударе минерал одинаково часто раскалывается как по плоскостям спайности, так и по другим направлениям (полевые шпаты);

несовершенная – проявляется только в виде редких небольших площадок на неровном фоне (апатит);

весьма несовершенная (отсутствует) – образцы всегда раскалываются по неопределѐнным направлениям (кварц, пирит).

Спайность может проявляться по одному (слюды), двум (полевые шпаты), трѐм

(галит), четырѐм (флюорит) и шести (цинковая обманка) направлениям;

Излóм характеризует поверхность разрыва при разрушении минерала не по направлению спайности :

ровный (кальцит);

неровный (авгит);

11

зернистый (апатит);

землúстый (глинистые минералы); занóзистый (гипс-селенит, актинолит);

раковúстый (халцедон, аморфные минералы – магнезит, опал); ступéнчатый (полевые шпаты, исландский шпат).

1.1.5 Особые свойства

Особые свойства характерны только для одного или нескольких минералов, поэтому являются важнейшими диагностическими признак ами:

гибкость (волокна хризотил-асбеста); упругость (листочки слюд);

магнитность (магнетит); электропроводность (самородные минералы);

пьезоэлектрический эффект (горный хрусталь); радиоактивность (уранинит); люминесценция (кальцит);

двулучепреломление (кальцит - исландский шпат); вкус (галит, рудные);

запах (глинистые) и другие.

Месторождения

Различные минералы распространены в земной коре неравномерно. Для рационального использования минерального сырья в той или иной отрасли народного хозяйства, необходимо располагать сведениями о местон ахождении их промышленных скоплений – М.П.И. (месторождений полезных ископаемых).

Вмещающие породы - горные породы, в состав которых может входить то или иное минеральное вещество.

1.1.6 Применение минералов

Человек использует камень более 2 млн. лет. И с течением времени, даже после изобретения разнообразных искусственных материалов, роль камня в жизни человека не только не уменьшилась, а многократно возросла. Всѐ бόльшее количество минералов, ранее считавшихся «бесполезными» находят применение, благодаря новым технологиям и развитию транспорта. Нет ни одной отрасли народного хозяйства, где в том или ином виде не использовались бы минералы

а) строительство :

штучный камень (лабрадор, серпентин);

производство кирпича (глинистые минералы);

12

стекольная промышленность (кварц, полевые шпаты);

фарфор, фаянс (полевые шпаты, глинистые минералы);

производство цемента (опал, гипс); изоляция (слюды);

производство огнеупоров (асбест); и другие;

б) другие отрасли:

энергетика (урановые руды); металлургия (магнетит, гематит, лимонит, галенит; кальцит, гр афит);

сельское хозяйство (апатит, монтмориллонит);

химическая промышленность (пирит, флюорит); различные виды техники (кварц, флюорит);

оптика (кальцит, флюорит);

пищевая промышленность (галит, монтмориллонит); бумажная и резиновая промышленность (сера, каолинит); и т.д.

1.1.7Контрольные вопросы

1.Генезис минералов, его значение для строительства.

2.Классификация минералов.

3.Химические свойства минералов, их значение для строительства.

4.Плотность минерального вещества.

5.Морфологические признаки минералов.

6.Основные виды кристаллических форм

7.Основные виды минеральных агрегатов.

8.Окраска минералов, еѐ зависимость от различных факторов.

9.Цвет черты минерала, его значение для изучения минералов.

10.Блеск минералов, его виды.

11.Прозрачность минералов.

12.Абсолютная твѐрдость минералов, метод еѐ определения.

13.Относительная твѐрдость минералов, метод еѐ определения.

14.Хрупкость и ковкость минералов.

15.Спайность и еѐ виды.

16.Излом минерала, виды изломов.

17.Особые свойства минералов.

18.Месторождения минерального сырья и вмещающие породы.

19.Применение минерального сырья в строительной отрасли.

20.Применение минералов в различных отраслях народного хозяйства.

13

1.2 Практическая часть Описание свойств минералов

1.2.1 Задание

Настоящая практическая работа предлагается студентам для наилучшего усвоения учебного материала, и в целях сохранения информации о минералах. Это облегчит изучение таких дисциплин как «Строительные материалы» , «Механика грунтов» и др.

Каждому студенту предлагается описать наиболее важные свойства 20 минералов учебной коллекции по вариантам (таблица 2). Работа заключается в заполнении студентом таблицы 3 при помощи настоящего учебного пособия.

Таблица вычерчивается в рабочей тетради, заполняется от руки и сдаѐтся преподавателю в порядке, установленном кафедрой. Данная практическая работа засчитывается как контрольная точка, и является одним из обязательных условий получения допуска к зачѐту (экзамену).

Таблица 2 – Списки минералов для описания свойств

	Варианты			Варианты
	1, 3, 5...			2, 4, 6...
	(все нечѐтные)			(все чѐтные)
1.	СЕРА		1.	ГРАФИТ
2.	ПИРИТ		2.	ГАЛЕНИТ
3.	ГАЛИТ		3.	ФЛЮОРИТ
4.	КВАРЦ		4.	КВАРЦ
5.	ОПАЛ		5.	БАРИТ
6.	МАГНЕТИТ		6.	ГЕМАТИТ
7.	ЛИМОНИТ		7.	КОРУНД
8.	КАЛЬЦИТ		8.	КАЛЬЦИТ
9.	ДОЛОМИТ		9.	МАГНЕЗИ Т
10.	ГИПС		10.	АНГИДРИ Т
11.	ОЛИВИН		11.	ТАЛЬК
12.	АВГИТ		12.	РОГОВАЯ ОБМАНКА
13.	АКТИНОЛИТ		13.	АПАТИТ
14.	МУСКОВИТ		14.	БИОТИТ
15.	СЕРПЕНТИН		15.	СЕРПЕНТИН
16.	КАОЛИНИ Т		16.	МОНТМОРИЛЛОНИТ
17.	ОРТОКЛАЗ		17.	АЛЬБИТ
18.	ЛАБРАДОР		18.	ЛАБРАДОР
19.	НЕФЕЛИН		19.	МИКРОКЛИН
20.	ХРИЗОТИЛ-АСБЕСТ		20.	ХРИЗОТИЛ-АСБЕСТ
		14

				1.2.2 Пример оформления практической работы
					«Описание свойств минералов»
		Таблица 3 – Свойства минералов
			Название,			Алмаз от греч. «адамáс» - непревзойдѐнный, неодолимый
происхождение названия,						(из-за высокой твѐрдости и химической стойкости)
			синонимы
				Генезис		магматический; искусственный
Химические	характерис-			Класс		самородные неметаллы
		тики		Р-я с HCl (10%)		не реагирует
				Формула		С
				Р-я с водой		не растворяется
		Плотность, г/см3				3,50-3,53
Морфологи-		свойства		Кристаллы		октаэдр, куб, пентагондодэкаэдр и их комбинации
	ческие
				Агрегаты		часто двойники
				Зѐрна		кривогранные
Оптические	свойства			Окраска		чаще бесцветны; чѐрные, красные, жѐлтые, синие,
						голубые, зелѐные
				Цвет черты		черты не даѐт: царапает плитку
				Блеск		сильный алмазный
				Прозрачность		водяно-прозрачный
Механические		свойства		Твѐрдость		10 (по шкале Мооса)
				Хрупкость		хрупкий
				Спайность		совершенная по октаэдру
				Излом		неровный, раковистый
		Особые свойства				слабая электропроводность,
						люминесценция в ультрафиолетовых лучах
		Месторождения				Якутия, Урал; Африка, Бразилия, Индия
	Вмещающие породы					коренные МПИ - ультраосновные магматические породы;
						россыпные МПИ - осадочные г.п.
		Применение				ювелирный камень первого класса; 75-85% добычи - тех-
						нические алмазы: изготовление бурового, абразивного,
						режущего, шлифовального инструмента
						*ВСЕГО 20 МИНЕРАЛОВ ПО ВАРИАНТАМ

15

1.2.3Характеристика минералов

I.САМОРОДНЫЕ минералы являются простыми веществами и состоят из одного химического элемента. Этот класс насчитывает около 50 минералов и составляет 0,1% объема земной коры. Представители этого класса являются ценными ископаемыми.

СÉРА - название дано по химическому составу.

S - самородный элемент. Кристаллизуется в ромбической и моноклинной сингонии. Часто встречаются хорошо образованные кристаллы - таблитчатые, пластинчатые, бипирамидальные, тетраэдрообразные, двойники. Образует землистые, порошковые, сплошные агрегаты, друзы, натѐки, налѐты, корочки.

Окраска - разные оттенки жѐлтого, реже - бурый до чѐрного. Черта на керамической плитке остаѐтся бесцветная, белая, желтоватая. Блеск на гранях кристаллов алмазный, на изломе жирный, восковой. Кристаллы просвечивают, сплошные массы могут быть прозрачными и непрозрачными.

Твердость - 1-2 балла по шкале Мооса. Плотность 2,05-2,08 г/см3. Спайность отсутствует. Излом раковистый. Хрупкая. Полупроводник, при трении заряжается отрицательно. Ухудшает свойства строительных материалов. На поверхности земли слабоустойчива, переходит в Н2SO4 при взаимодействии с царской водкой, азотной и другими кислотами, растворяется в сероуглероде и керосине. Весьма легкоплавка (112,8ºС), загорается от спички (248ºС), горит голубым пламенем, выделяя SO2↑ с резким запахом.

Генезис магматический – образуется при вулканических извержениях. Осадочное образование серы связывают с жизнедеятельностью анаэробных бактерий, выделяющих сероводород. Его неполное окисление и приводит к выпадению серы. Кроме того, она образуется за счѐт разложения сернистых соединений металлов и гипсоносных толщ пород: при восстановлении сульфатов (главным образом, гипса) органическими веществами; при окислении сульфидов (преимущественно, пирита) на дне болот, лиманов, мелких заливов. Встречается по трещинам осадочных пород вместе с гипсом, ангидритом, известняком, доломитом, сидеритом, каменной солью. В Туркмении, Поволжье, Дагестане, Приднестровье, Средней Азии, на Урале.

Сера широко используется в химической промышленности: три четверти добычи серы идет на получение серной кислоты, необходима она для получения искусственного волокна, азотистых соединений. Применяется сера для борьбы с сельскохозяйственными вредителями, в целлюлозно-бумажной, резиновой промышленности (вулканизация каучука), в производстве пороха и спичек, красок, стекла, цемента. В медицине, в кожевенном деле.

16

ГРАФИТ назван от греч. «графо» - пишу: чертит по бумаге.

C - самородный элемент, часто содержит примеси (до 13%). Кристаллизуется в гексагональной сингонии. Кристаллы таблитчатые и пластинчатые, очень редкие (встречаются только в известняках). Агрегаты пластинчатые, тонкочешуйчатые, плотные, землистые.

Окраска от железо-чѐрной до стально-серой, но примеси могут несколько изменять еѐ. Черта остаѐтся блестящая чѐрная или свинцово-серая. Блеск сильный металловидный (!), жирный или поверхность матовая. В тонких срезах иногда просвечивает, выглядит зеленовато-серым.

Твѐрдость 1. Плотность 2,09-3,23 г/см3. Спайность совершенная в одном направлении. Излом неровный. Хрупкий. Жирный на ощупь, растирается пальцами в чѐрную пыль, пачкает руки. Обладает высокой электропроводностью. На земной поверхности устойчив, с кислотами не взаимодействует. На графите, смоченномкаплей медного купороса, выделяется пятно меди (отличие от молибденита). В пламени паяльной трубки не плавится. При нагревании с калиевой селитрой вспыхивает (выделяется СО2↑), при взаимодействии с азотной кислотой и бертолетовой сольюобразует графитовую кислоту.

Происхождение магматическое, метаморфическое, пегматитовое. Встречается в глинистых сланцах, редко - в гранитах. Может быть получен искусственно из антрацита. Месторождения графита есть на Урале, Тунгуске, Верхнем Саяне, Уссурийске, в Украине.

Графит используется очень широко. Необходим графит, главным образом, в металлургической промышленности для изготовления огнеупорных тиглей и для покрытия поверхности литейных форм (с целью предохранения отливки от пригара формовочной земли). Графитовая жидкость применяется при объемном прессовании деталей автомобилей. Штампы, обволакиваемые этим веществом, обеспечивают высокую чистоту поверхности стальных заготовок, что исключает их последующуюобработку на шлифовальных станках. Он применяется для изготовления графитовых блоков «атомных котлов» и изготовления ко смической техники, как смазочное вещество (в тех случаях, когда из-за высокого нагрева нельзя применять масла) и в паровых котлах в качестве антинакипного средства. Используют этот минерал в прои з- водстве электродов и дуговых углей, около 4% добываемого гра фита идѐт на производство карандашей, черных красок, черной копировальной бумаги, типографской краски и китайской туши. Из графита получают искусственный алмаз.

II. СУЛЬФИДЫ (сернистые соединения) - около 20 природных минералов, составляющих 0,15% объема земной коры. Они не являются породообразующими и снижают качество строительных материалов.

17

ПИРИТ - от греч. «пир» - огонь (при ударе высекает искру), синонимы - серный колчедан и железный колчедан (по химическому составу), золото для дураков (устар., прост.).

FeS2 - сульфид. Кристаллизуется в кубической сингонии. Кристаллы в форме куба, октаэдра, пентагондодэкаэдра, очень часто размером до нескольких сантиметров, на гранях - взаимно перпендикулярная штриховка. Небольшие сплошные зернистые скопления, шаровидные, почковидные, лучисто-концентрические агрегаты, псевдоморфозы, вкрапленники, иногда рыхлые массы чѐрного цвета.

Окраска латунно-жѐлтая или ярко-жѐлтая с бурой или пѐстрой побежалостью(у халькопирита - темнее). Черта буро-чѐрная, зеленовато-чѐрная (!). Блеск металлический, особенно сильный на гранях кристаллов. Непрозрачен.

Плотность 4,9-5,2 г/см3. Твѐрдость 6-6,5 (у халькопирита 3-4). Хрупкий. Спайность отсутствует. Излом раковистый, неровный. В природе неустойчив, переходит в лимонит и серную кислоту. В соляной кислоте не растворяется, в азотной растворяется в тонком порошке. Активный агент выветривания, даже в количестве 1-2% является вредной примесью в строительных материалах. Слабо электропроводен, термоэлектричество. При нагревании растрескивается и сплавляется в магнитный королѐк.

Происхождение магматическое и гидротермальное, экзогенное в восстановительных условиях зоны выветривания. Может быть получен искусственно. Встречается в диоритах, гранитах, серпентинитах, известняках, мерге лях, мраморах, каменных углях, часто отдельные кристаллы в осадочных породах. На Урале, в Подмоск о- вье, в Новгородской и Оренбургской областях, в Азербайджане.

Пирит - основное сырье для получения серной кислоты (содержит около 3550% серы), огарки используются в качестве железной руды. Кроме того, из него извлекаются примеси: золото, медь, серебро, кобальт, никель и другие элементы. Пирит используется для очистки газовых отходов химических предприятий от хлора. Обладает способностью осаждать золото из растворов, на этом основано использование его для добычи золота, содержащегося в морской воде.

ГАЛЕНИТ назван от лат. «галена» - свинцовая руда, синоним - свинцовый блеск. PbS - сульфид. Кристаллизуется в кубической сингонии. Кристаллы в форме куба, октаэдра, кубооктаэдра. Агрегаты сплошные и зернистые, вкрапленники, друзы,

псевдоморфозы.

Окраска свинцово-серая. Черта серо-чѐрная. Блеск очень яркий металлический, иногда характеризуется как алмазный. Непрозрачен.

Твѐрдость 2-3 (отличие от молибденового и сурьмяного блеска). Плотность 7,4-7,6 г/см3. Спайность совершенная (отличие от самородной платины) по трѐм взаимно перпендикулярным направлениям. Излом плоский полураковистый. Хрупкий. Полупроводник. Легкоплавкий, с содой сплавляется в свинцовый королѐк. Легко растворяется в азотной кислоте с выделением серы и выпадением белого осадка PbSO4↓. Раствор с соляной кислотой даѐт белый осадок хлористого свинца, растворимого в горячей воде.

18

Происхождение гидротермальное, осадочное. Можно получить искусственно. Распространѐн в виде жил и бесформенных тел в известковых породах на Алтае, Кавказе, в Забайкалье, в Средней Азии, Приморье, в Западной Сибири и Казахстане.

Галенит - главная руда для получения свинца; кроме того, из некоторых разностей извлекают серебро.

Свинец применяется в производстве аккумуляторных пластин, сплавов (баббит, типографский сплав, свинцовая бронза), в смеси с мышьяком для изготовления дроби (шрапнель). В кабельной и химической промышленности, в кислотном производстве (свинцовые трубы и листы), в рентгенотехнике (изолятор для рентгеновских лучей). Соединения свинца применяют в производстве красок (свинцовые белила, сурик, крон, жѐлтая) и при изготовлении хрустального стекла. Используют для приготовления сиккативов, растворяя которые в льняном масле получают олифы,

III. ГАЛОИДЫ (соли галоидно-водородных кислот) - около 100 природных минералов. Галоиды - вредные примеси в грунтах и строительных материалах.

ГАЛИТ назван от греч. «гальс» - соль, синоним - каменная соль.

NaCl - галоид (безводный хлорид). Кристаллизуется в кубической сингонии. Образует кристаллы кубические, октаэдрические, в некоторых месторождениях в о- локнистые. Агрегаты листоватые, волокнистые, сталактиты, вкрапленники, сплошные крупнозернистые массы, друзы, корочки, налѐты.

Бесцветный, белый, различные оттенки, вызванные примесями. Черта белая. Блеск стеклянный или перламутровый, на выветрелой поверхности - жирный. Прозрачный.

Твѐрдость 2. Плотность 2,1-2,2 г/см3. Спайность весьма совершенная по трѐм взаимно перпендикулярным направлениям. Излом раковистый, неровный. Очень хрупкий минерал. Сильный солѐный вкус (у сильвина - горький). Слабоустойчив, ухудшает строительные свойства грунтов и стройматериалов. Сильно растворим в воде (320-350 г/л), раствор NaCl реагирует с хлоридом серебра с выпадением белого творожистого осадка AgCl↓. Высокая теплопроводность, на угле легко плавится, окрашивая пламя в желтоватый цвет.

Происхождение хемогенное (осаждение в замкнутых водоѐмах). В осадочных породах залегает пластами, но часто формы залегания каменной соли напоминают формы магматических пород - купола, потоки, линзы. Соликамск, Донбасс, Закавказье, Соль-Илецк, оз. Эльтон, оз. Баскунчак.

Галит применяется при изготовлении более полутора тысяч различныхизделий, без него не обходится почти ни одна отрасль промышленности. Соль используется как важнейший пищевой продукт (среднее потребление соли 7 - 10 кг на человека в год), для консервирования мяса и рыбы, в холодильном деле. Используется для высаливания мыла и органических красок, для соления кож. В металлургии - для хлорирующего обжига, в керамической промышленности - для глазурования глиняных из-

19

делий, в медицине, в производстве алюминия и хлорной извести, для очистки газов - гелия, неона, аргона. Галит служит сырьем для получения соляной кислоты, рудой для получения металлического натрия и хлора, а также всех соединений этих элементов. Металлический натрий применяется для получения сплавов, как восстановитель в металлургии, в качестве катализатора в производстве органических соединений. В электропромышленности - для изготовления проводов (натриевые «жилы», покрытые медной оболочкой) и разрядных ламп. Натриевые лампы применяются для уличного освещения, они в два раза ярче и почти в три раза долговечнее ртутных, повышают контрастность предметов. Натрий служит катализатором при получении синтетического каучука. Перекись натрия регенерирует воздух в кабинах космических кора б- лей и в подводных лодках. Облако паров натрия, выпущенных из космической ракеты, позволяет определить еѐ местоположение и уточнить траекторию полета. Установлено, что 1мм² каменной соли способен хранить до миллиарда единиц информации, что позволяет использовать крупицы соли в электронике. Натриево-серная аккумуляторная батарея способна запасать в пять раз больше энергии, чем свинцовокислородная батарея равного веса. Натриевый теплоноситель используется в атомных реакторах. Галит добавляют в бетон для снижения температуры его застывания и в буровые растворы.

ФЛЮОРИТ назван от лат. «флюорум» - фтор. Синонимы - плáвень (см. примен.), плáвиковый шпат (из-за способности образовывать брусочки при раскалывании), вонючий шпат.

CaF2 - галоид. Кристаллизуется в кубической сингонии. Кристаллы в форме куба, октаэдра, двойники, иногда отдельные кристаллы диаметром до 25 с м. Плотные, зернистые, землистые, шестоватые агрегаты, друзы, иногда зональные, псевдоморфозы.

Бесцветный, бледно-жѐлтый, зеленоватый, фиолетовый, белый. Часто окраска зональная. Черта белая. Блеск стеклянный. Часто прозр ачен.

Твѐрдость 4 балла (минерал-эталон шкалы Мооса). Плотность 3,18 г/см3. Спайность совершенная по граням октаэдра. Излом неровный или плоскораковистый до занозистого. Хрупкий. Проявляется флюоресценция и фосфоресценция. Устойчив. Слабо растворяется в горячей соляной кислоте, в Н2SO4 полностью разлагается с выделением HF. От карбонатов отличается отсутствием реакции на СО2↑. На угле сплавляется в эмаль (щелочная реакция), в пламени паяльной трубки обесцвечивается или бледнеет, светится, растрескивается, с трудом оплавляется по краям.

Происхождение магматогенное, гидротермальное, пневматолитовое. Встречается в магматических породах - гранитах, пегматитах, грейзенах совместно с кварцем, кальцитом. Забайкалье, Казахстан, Украина, Приазовье, Московская и Калининградская область, Узбекистан, Таджикистан.

Флюорит является одним из важнейших видов минерального сырья, испол ь- зуемого в оптике. В химической промышленности из него получают препараты фт о- ра, плавиковую кислоту. Применяют флюорит для производства цветных стѐкол,

20