Геология / Новая папка (3) / __1__ УП МИНЕРАЛЫ

2 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 Макроскопическое определение свойств минералов

2.1 Теоретическая часть Методы определения свойств минералов

Целью данной лабораторной работы является ознакомление студентов с основными теоретическими положениями науки минералогии, а так же получение навыков по самостоятельному определению макроскопических свойств минералов.

Материалы и оборудование:

1.Специально подобранная рабочая коллекция.

2.Предметы-заменители минералов-эталонов шкалы Мооса. Неглазурованная фарфоровая пластинка - «бисквит», или керамическая плитка. Магнит. Лупа.

3.Разбавленная соляная кислота HCl 10%.

4.Настоящее учебное пособие. Конспекты учебных занятий по теме «Минералы и их свойства».

Порядок выполнения работы:

Проработка теоретической части.

Опрос по изученному теоретическому материалу.

Практическое определение свойств минералов, заполнение таблицы 4. Опрос по практической части с демонстрацией приобретѐнных навыков.

ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Окраска

Вначале минералы необходимо разделить на две группы: а) светлоокрашенные, б) темно-окрашенные.

Затем в каждой группе для каждого минерала привести максимально точную и подробную характеристику конкретного образца (основной цвет, оттенки, цвет прожилков, пятен, вкрапленников; цвет иризации или побежалости).

Результаты наблюдений занести в таблицу.

Цвет черты

Для определения цвета черты минерала необходимо взять фарфоровый «бисквит» или керамическую плитку. С небольшим усилием провести по ней острымкраем

41

образца. На плитке останется порошок, который и характеризует цвет черты минерала.

Светлоокрашенные и бесцветные минералы дают, как правило, белую или светлоокрашенную черту (кальцит, гипс). Рудные минералы дают темную черту (магнетит), не всегда совпадающую с цветом минерала (гематит, пирит).

Результаты наблюдений занести в таблицу.

Прозрачность:

прозрачными являются те минералы, которые пропускают лучи света, и через них, как сквозь чистое оконное стекло, отчетливо видны предметы окружа ю-

щего мира (горный хрусталь, исландский шпат);

полупрозрачными называют минералы, которые позволяют увидеть контур предмета без его деталей (мусковит, кварц дымчатый);

просвечивают в тонких сколах - минералы просвечивают лишь в очень тонких краях или пластинках (1 мм), а в куске не просвечивают (биотит, гипс); непрозрачные минералы не просвечивают даже в пластинках тоньше 1 мм (ро-

говая обманка, магнетит).

Результаты наблюдений занести в таблицу.

Блеск

Интенсивность и характер отражения света определяется на самой ровной, гладкой и чистой поверхности образца. Такой участок направляют навстречу потоку световых лучей от естественного или искусственного источника освещения. Медленно поворачивая минерал вправо или влево от себя на небольшой угол, выясняют, подобно чему блестит хорошо освещенная поверхность. При этом следует обратить внимание, связан ли характер блеска с окраской минерала, а его интенсивность с характеромповерхности минерала.

Минералы коллекции делят на две группы по характеру бл еска:

а) металлический:

собственно металлический блеск напоминает отполированную поверхность металлического изделия,

полуметаллический блеск похож на потускневшую поверхность такого изделия;

б) неметаллический блеск может быть похож на блеск стекла - стеклянный, шѐлка - шелковистый, внутренней поверхности ракушек - перламутровый и т. д.

Результаты наблюдений занести в таблицу.

42

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Твѐрдость

Определение твердости исследуемого минерала сводится к выявлению двух соседствующих в шкале Мооса эталонных минералов (или их заменителей), один из которых не оставляет царапины на изучаемом образце, а следующий оставляет.

В большинстве случаев минералы или предметы-заменители с одинаковой твердостью царапают друг друга. При исследовании твердости минералов необходимо удалять с поверхности оставшийся порошок и лишь тогда устанавливать наличие или отсутствие царапины.

В природе преобладают минералы с твердостью до 7:

если минерал пишет на бумаге, не оставляя на ней царапины, то его твердость равна 1. На минералах с твердостью 1 ноготь человека (твердость 2,5) легко оставляет царапину, а сами они не оставляют царапины на ногте;

на минералах с твердостью 2 ноготь оставляет царапину с определенным усилием, а минерал его не царапает;

если изучаемый минерал и ноготь оставляют друг на друге царапины, значит, их твердость одинакова и равна 2,5. То же можно сказать о минерале, который оставляет царапину на гипсе (твердость 2), а его царапает кальцит (твердость

3);

в том случае, если без заметного усилия от перочинного ножа на поверхности минерала остается царапина, а ноготь его не царапает, твердость минерала оценивается в 3;

твердость изучаемого минерала приравнивают к 4, когда царапину на минерале оставляет флюорит или перочинный нож при небольшом усилии, а сам он оставляет царапину на флюорите;

минерал, оставляющий царапину на флюорите и царапаемый осколкомоконного стекла (твердость 5) имеет твердость 4,5;

если перочинный нож оставляет царапину на минерале со значительным усилием, то твердость минерала 5; минерал с твердостью 5,5 чертится ножом при крайнем усилии;

минерал с твердостью 6 сам оставляет царапину на стекле и ноже. Результаты наблюдений занести в таблицу.

Хрупкость

Многие минералы при ударе молотком раскалываются на куски, а при царапании остриѐм ножа крошатся, их относят к числу хрупких минералов

Ковкость

Некоторые минералы при ударе молотком получают вмятину, при дальнейших ударах расплющиваются в тонкие пластинки без разрыва сплόшности, а от острия ножа на их поверхности остаѐтся гладкая блестящая черта.

43

Вязкость

Минералы, сложенные из очень мелких зерен или волокон, прочно связанных друг с другом, раскалываются с большим трудом. Около места удара трещин нет или очень мало, при царапании ножом порошок не образуется.

Выделить из рабочей коллекции хрупкие, ковкие и вязкие минералы. Результаты наблюдений занести в таблицу.

Спайность

весьма совершенная спайность характеризуется тем, что минерал легко раскалывается или расщепляется на отдельные пластинки или листочки с образованием гладких поверхностей. Получить ровный излом иначе, чем по направлению спайности у таких минералов практически невозможно;

совершенная спайность узнается по обломкам, ограниченным плоскостями спайности, которые получаются при раскалывании минерала и не отличаются по форме от исходного образца;

средняя или явственная спайность характеризуется тем, что при ударе минерал распадается на обломки, ограниченные как ровными гладкими поверхностями спайности, так и неровными поверхностями излома по случайным направлениям;

несовершенная спайность с трудом обнаруживается в виде небольших ровных площадок на фоне неровной поверхности. Преобладают куски случайной формы;

весьма несовершенная (отсутствует) спайность у тех минералов, которые при ударе молотком раскалываются по случайным направлениям и не дают ровных поверхностей.

Спайность у минералов проявляется в одном (слюда), двух (полевые шпаты,

амфиболы, пироксены), трѐх (галит, кальцит), четырѐх (флюорит) и шести (сфале-

рит) направлениях.

Определить спайность у минералов рабочей коллекции. Результаты наблюдений занести в таблицу.

Излом - поверхность минерала, расколотого не по направлению спайности, может иметь различный характер:

раковист ый излом характеризуется наличием вогнутых и выпуклыхучастков с концентрическими «рѐбрами», напоминающих створку раковины (часто наблюдается у аморфных и скрытокристаллических минералов);

зернистый излом отличают по неровной поверхности, на которой заметны или ощутимы зерна исследуемого минерала; занозист ый излом напоминает поверхность неоструганой доски или древеси-

ны поперек волокна (обычен у волокнистых или игольчатых минералов );

44

ступенчат ый излом наблюдается в тех случаях, когда раскол проходит частично по направлению спайности, частично под углом к ней (полевые шпаты); землистый излом - поверхность раскола матовая, шероховатая, покрытая по-

рошком этого же минерала;

неровный излом.

Определить характер излома у минералов рабочей коллекции. Результаты наблюдений занести в таблицу.

МОРФОЛОГИЯ АГРЕГАТОВ

1. Выделить из коллекции различные минеральные агрегаты:

зернистые, землистые, лучист ые,

волокнист ые. Отразить это в своей работе.

2.Разделить исследуемые минералы по внешнему облику на 3 группы в соответствии с их развитием по трем взаимно перпендикулярным направлениям (в изометрии):

изометричные (равномерно развитые по длине, ширине и высоте образцы); уплощѐнные (развитых по двум направлениям при укороченном третьем); удлинѐнные (преобладает одно направление, два других развиты слабо).

Результаты наблюдений занести в таблицу.

ПЛОТНОСТЬ (УДЕЛЬНЫЙ ВЕС)

Определение плотности минералов в условиях учебной лаборатории проводят следующим образом:

а) подобрать образцы минералов лѐгкие (сера, гипс), средней плотности (кальцит, магнезит), тяжѐлые (магнетит, барит), максимально близкие по величине (!); б) «взвешиванием на руке» сравнить плотность одного из «эталонных» минералов с

исследуемыми. Поменять местами и повторить «взвешивание». Произвести такие действия с минералами всех трѐх групп. Результаты наблюдений занести в таблицу.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА

магнитность выявляется по взаимодействию минерала с намагниченным предметом – магнитом, стрелкой компаса, намагниченной иглой, - которые к нему притягиваются;

взаимодействие минерала с соляной кислотой HCl 10% выражается в том,

что при попадании одной капли кислоты на поверхность ми нерала, она бурно вскипает - выделяются пузырьки углекислого газа ;

водорастворимость;

вкусовые качества;

45

 двойное лучепреломление свойственно минералам, кристаллы которыхспособны поляризовать проходящий через них луч света. Такой кристалл, положенный на листок бумаги с текстом нужно медленно поворачивать по часовой стрелке или против нее. При этом буквы раздваиваются, а при дальнейшем движении кристалла снова сходятся в единую линию;

электропроводность минералов можно обнаружить при трении их о шерстяную материю или кожаное изделие, после чего к ним начинают притягиваться

мелкие кусочки бумаги.

Результаты наблюдений занести в таблицу.

Последняя строчка таблицы остаѐтся свободной. Она будет заполняться по результатам лабораторно й работы №2.

2.2

Практическая часть

Определение свойств минералов по

образцам учеб ной коллекции

Таблица 4 – Свойства минералов

Свойства

Номер образца в коллекции и его характеристика

минералов

1)

2)

3)

4)

5)

6)

7)

8)

9)

10)

Оптические

Окраска

Цвет черты

Блеск

Прозрачность

Твѐрдость

Механические

(относит.)

Излом

Хрупкость

Ковкость

Вязкость

Спайность

Морфология

агрегатов

Плотность

(относит.)

Дополнительные

свойства

……………………...

46

3 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

Изучение минералов по образцам учебной коллекции

3.1 Теоретическая часть

Исследование образцов учеб ной коллекции

Цель данной лабораторной работы - применение студентами полученныхзнаний и навыков для определения минерала по целому ряду свойств.

Материалы:

1.Настоящее учебное пособие.

2.Конспект по теме «Минералы и их свойства»; таблица 4, заполненная в ходе лабораторной работы №1.

Порядок работы:

1.С помощью Ключа, приведѐнного в данной лабораторной работе, найти краткую характеристику минералов (исходя из относительной твѐрдости), максимально соот-

ветствующую исследуемым образцам.

2.Воспользовавшись ключом, найти номер страницы, на которой приведено подробное описание данного минерала.

3.Ознакомиться с подробным описанием свойств минерала.

4.В последнюю строку таблицы 4 занести предположительное название образца.

3.2 Практическая часть

Ключ к определению основных породообразующих и рудных минералов

МИНЕРАЛЫ С ТВЁРДОСТЬЮ МЕНЕЕ 2-х БАЛЛОВ (легко царапаются ногтем)

1.Минералы светлые, спайность совершенная:

белый или розовый со стеклянным, перламутровым или шелковистым блеском……………………………………………………………………..стр. 28

зеленоватый с перламутровым блеском, жирный на ощупь ……………стр. 33

белый или желтоватый, жирный на ощупь, при взаимодействии с водой становится пластичным……………………………………………………стр. 34

47

желтый с сильным стеклянным блеском………………………………….стр. 16

белый или желтоватый, лѐгкий, сухой на ощупь, при взаимодействии с водой становится пластичным……………………………………………стр. 34

2.Минералы тѐмные, спайность весьма совершенная, блеск полуметаллический:

стально-серый до чѐрного, жирный на ощупь, пачкает руки, ………….стр. 17

МИНЕРАЛЫ С ТВЕРДОСТЬЮ ОТ 2 ДО 5 БАЛЛОВ (твѐрже ногтя, но уступают стеклу)

1.Минералы светлоокрашенные:

бесцветный или светлозелѐный с сильным перламутровым (до зеркального) блеском, спайность весьма совершенная ………………………………….стр. 32

бесцветный, белый и др., спайность совершенная,

ярко выраженный вкус…………………………….............................стр. 19

«вскипает» с HCl 10%………………………………………………..стр. 25

«вскипает» с HCl 10% только в порошке……………………………стр. 26

не «вскипает» с HCl 10%……………………………………………..стр. 29

•фиолетовый или зелѐный, блеск стеклянный………………………..стр. 20

голубовато-зелѐный со стеклянным блеском……………………….стр. 27 тяжѐлый со стеклянным блеском……………………………………стр. 30

2.Минералы темно-окрашенные:

чѐрный, спайность весьма совершенная ……………………………….…стр. 33

зелѐный, блеск жирный в сплошных массах и шелковистый у волокнистых разновидностей……………………………………………………………..стр. 31

серый, черта серая, блеск очень яркий металлический…………………. .стр. 18

МИНЕРАЛЫ С ТВЁРДОСТЬЮ ОТ 5 ДО 7 БАЛЛОВ (твѐрже стекла, но уступают кварцу или соответствуют ему)

1.Светлые минералы без спайности:

блеск сильный стеклянный или жирный, твѐрдость 7…………………...стр. 21

блеск стеклянный, у аморфной разновидности матовый ……………….стр. 27

скрытокристаллический, блеск восковой твѐрдость 7…………………..стр. 22

2.Светлые минералы, спайность совершенная:

розовый, мясо-красный, кремовый, светло-серый……………………….стр. 37

белый, реже кремовый……………………………………………………...стр. 37

3. Минералы тѐмные без спайности:

оливково-зелѐный, буровато-чѐрный, блеск стеклянный……………….стр. 30

4.Минералы тѐмные со спайностью:

чѐрный, тѐмно-серый, перламутровый отлив, тѐмно -синяя иризация на плоскостях спайности……………………………………………………стр. 39

48

чѐрный, темно-зелѐный, спайность совершенная, блеск сильный стеклянный или отсутствует, черта зеленовато-серая до зеленовато-чѐрной………..стр. 36

зелѐный, блеск стеклянный, у лучистой разности шелковистый………стр. 36

чѐрный, черта серо-зелѐная, блеск стеклянный………………………. …стр. 35

5.Минералы тѐмные, тяжелые (более 4,0 г/см³) - рудные:

чѐрный, магнитный, черта чѐрная, блеск полуметаллический, пачкает руки………………………………………………………….........................стр. 23

чѐрный, блеск металлический, черта вишнѐвая…………………………..стр. 24

желтовато-бурый, натѐчные формы чѐрные, есть мягкая землистая

разновидность………………………………………………........................стр. 25

 латунно-жѐлтый, иногда с зеленоватым оттенком, черта зеленовато -чѐрная, блеск сильный металлический…………………………………………….стр. 18

МИНЕРАЛЫ С ТВЕРДОСТЬЮ ВЫШЕ 7 БАЛЛОВ (оставляют царапину на кварце)

1.Минералы светлоокрашенные:

жѐлтый, розовый, блеск сильный стеклянный, черту не дает……………стр. 31

2.Минералы темноокрашенные:

чѐрный, зелѐный, блеск сильный стеклянный, без спайности……..........стр. 33

49

3.3Контрольные вопросы

1.Разделите кристаллы минералов учебной коллекции по внешнему виду в изометрии.

2.Разделите минеральные агрегаты учебной коллекции по внешнему виду (зернистые, землистые, лучистые, листоватые, таблитчатые и т. д.).

3.Разделите минералы учебной коллекции на светлоокрашенные и темно окрашенные. Дайте качественную характеристику окраски.

4.Определите цвет черты следующих минералов: магнетит, гематит, лимонит, галенит, пирит, кварц-морион.

5.Разделите минералы учебной коллекции на прозрачные, полупрозрачные и непрозрачные.

6.Разделите минералы учебной коллекции по типу блеска.

7.Составьте шкалу Мооса из минералов учебной коллекции.

8.Подберите предметы-заменители эталонов шкалы Мооса.

9.Продемонстрируйте различные виды спайности на образцах учебной коллекции.

10.Продемонстрируйте различные виды изломов на образцах учебной коллекции.

11.Продемонстрируйте максимальное количество отличий в свойствах галита, горного хрусталя, исландского шпата, гипса пластинчатого.

12.Продемонстрируйте максимальное количество отличий в свойствах магнезита кристаллического, барита, микроклина, нефелина.

13.Продемонстрируйте максимальное количество отличий в свойствах кварца молочного, кальцита, магнезита аморфного, альбита.

14.Продемонстрируйте максимальное количество отличий в свойствах магнетита, авгита, оливина, серпентина.

15.Продемонстрируйте максимальное количество отличий в свойствах доломита, ангидрита, талька, каолинита.

16.Выберите из учебной коллекции минералы, являющиеся вредными примесями для строительных материалов.

17.Выберите из учебной коллекции минералы, являющиеся вредными примесями для грунтов.

18.Продемонстрируйте химические реакции минералов.

19.Выберите из учебной коллекции минералы, которые используются в виде естественного строительного камня.

20.Выберите из учебной коллекции минералы, служащие сырьѐм для получения искусственных строительных материалов.

50