Основные принципы классификации минералов. Что такое минерал? Классификация минералов по происхождению

Классификация минералов по химическому составу исходит из химического состава и кристаллического строения

Так как каждый минерал представляет собой определенное химическое соединение с характерной структурой, современная классификация минералов исходит из химического состава и кристаллического строения. Существует десять классов минералов: силикаты, карбонаты, окислы, гидроокислы, сульфиды, сульфаты, галоиды, фосфаты, вольфраматы
и молибдаты, самородные элементы.

Соотношения между количествами минеральных видов по классам и их содержанием в земной коре приводятся в таблице -1. Как видно из этой таблицы, наиболее распространены силикаты и алюмосиликаты, а также оксиды и карбонаты, почти 94% слагающие земную кору, что соответствует общей распространенности химических элементов в природе (см. таблицу-2 . Систематика всех химических элементов земной коры по их количественной роли в составе минералов была проведена А.С.Поваренных (смотри таблицу-3).

Для наиболее распространенных в природе минералов класса силикатов широко используется классификация по структурным признакам: островные -оливни, гранат, силлиманит, мелинит; кольцевые -берилл; цепочечные-пироксены; ленточные-амфиболы, роговые обманки; листовые-слюды, хлориты, каркасные-полевые шпаты, фельдшпатоиды. Характеристики основных породообразующих минералов приводятся ниже.

Таблица-1. Распределение минеральных видов между отдельными классами минералов и их содержания в земной коре

Силикаты. Наиболее многочисленный и распространенный класс минералов. Для силикатов характерен сложный химический состав
и изоморфные замещения одних элементов и комплексов элементов другими. Общим для всех силикатов является наличие в анионной группе
кремнекислородных тетраэдров 4- в различных сочетаниях. Общее количество минеральных видов силикатов около 800. По распространенности на долю силикатов приходится более 75% от всех минералов литосферы.

Силикаты являются важнейшими породообразующими минералами, из которых сложена основная масса горных пород (полевые шпаты, слюды, роговая обманка, пироксены, оливин, хлорит, глинистые минералы). Самыми распространенными в природе являются минералы группы полевых шпатов.

2. Карбонаты. Карбонаты – соли угольной кислоты. Это многочисленная группа минералов, из которых многие имеют значительное распространение. Наиболее широко они распространены на земной поверхности и в верхней части земной коры. Карбонаты встречаются, в основном, в осадочных и метаморфических (мрамор) горных породах. Большинство карбонатов безводные и представляют собой простые соединения, главным образом Ca, Mg и Fe с комплексным анионом 2-. Характерные представители класса карбонатов кальцит, доломит, малахит, сидерит, магнезит.

3-4.Окислы и гидроокислы. Окислы – соединения элементов с кислородом, в гидроокислах присутствует также вода. В земной коре на долю окислов и гидроокислов приходится около 17%. Наиболее распространенными минералами этого класса являются окислы Si, Al, Fe, Mn, Ti, при этом минерал кварц SiO2 – самый распространенный минерал на земле (около 12 %). В кристаллических структурах минералов класса окислов катионы металлов находятся в окружении анионов кислорода О2- (в окислах) или гидроксила [ОН] 1- (в гидроокислах). Характерные представители: кварц, корунд, магнетит, гематит– окислы; лимонит, боксит– гидроокислы.

Таблица-2. Средняя распространенность для первых десяти химических элементов в земной коре, % по массе и их минеральная продуктивность.

Таблица-3. Средний состав Земли и земной коры, % по массе (по Беусу А.А,1972 г.)

5.Сульфиды. Сернистых и аналогичных им минералов насчитывается более 200 видов, но общее их содержание в земной коре не велико, около 1%. С химической точки зрения они являются производными сероводорода H2S. Происхождение сульфидов главным образом гидротермальное, а также магматическое, редко – экзогенное. Минералы класса сульфидов образуются, как правило, на глубине, ниже границы проникновения в земную кору кислорода атмосферы.

Попадая в приповерхностную область, сульфиды разрушаются, кроме того, реагируя с водой и кислородом, они образуют серную кислоту, которая агрессивно воздействует на горные породы. Таким образом, сульфиды являются вредной примесью в природных строительных материалах. Наибольшее распространение имеют сульфиды железа– пирит, халькопирит; другие представители
–галенит, сфалерит, киноварь.

6.Сульфаты. Сульфаты – соли серной кислоты. Многие из них растворимы в воде, поскольку являются осадками морских или озерных соленых водоемов. Некоторые сульфаты являются продуктами зоны окисления; известны сульфаты и как продукты вулканической деятельности. На долю сульфатов приходится 0,5% массы земной коры. Различают сульфаты безводные и водные, содержащие кроме общего для всех анионного комплекса2- также добавочные анионы(ОН)1-.Представители: барит, ангидрит – безводные, гипс, мирабилит – водные.

7.Галоиды. К этому классу относятся фтористые, хлористые и очень редкие бромистые и йодистые соединения. Фтористые соединения, большей частью, связаны с магматической деятельностью, они являются возгонамивулкановили продуктами гидротермальных процессов, иногда имеют осадочное происхождение. Хлористые соединения Na, K и Mg преимущественно являются химическими осадками морей и озер и главными минералами соляных месторождений. Галоиды составляют около 0,5% массы земной коры. Типичные представители: флюорит (плавиковый шпат), галит (каменная соль), сильвин, карналлит.

8.Фосфаты. Минералы этого класса представляют собой соли фосфорной кислоты; кристаллическая структура этих минералов характеризуется наличием анионных комплексов [РО4]3-.Преимущественно это редкие минералы; наиболее широко распространены минерал-магматического происхождения апатит и имеющие тот же химический состав осадочные биогенные фосфориты.

9. Вольфраматы и молибдаты. Этот класс содержит небольшое количество минеральных видов; по составу минералы отвечают солям
33 вольфрамовой и молибденовой кислот. Главные представители вольфрамит и шеелит.

10. Самородные элементы. В самородном состоянии в природе известно около 40 химических элементов, но большинство из них встречается очень редко; вообще самородные элементы составляют около 0,1% массы земной коры. В самородном состоянии встречаются металлы– Au, Ag, Cu, Pt, Sn, Hg; полуметаллы – As, Sb, Bi и неметаллы – S, C (алмаз и графит).

РЕКОМЕНДУЕМ выполнить перепост статьи в соцсетях!

По условиям происхождения минералы делят на эндоген­ные и экзогенные (от греч. «эндон» – «внутри», «генос» – «рождение», «экзо» – «вне, внешние»). Выделяют три группы процессов образования минералов и гор­ных пород.

Экзогенные, или гипергенные процессы совершаются в гидросфере и в зоне осадочных пород, особенно активно в слоях, выходящих на поверхность и близко к ней залегающих. Для зоны экзогенных процессов характерны низкие температуры и низкое давление.

Эндогенные минералы образуются в ре­зультате физико-химических процессов, проходящих в магме вблизи поверхности Земли и приурочены к базальтовому слою земной коры. Здесь господствуют высокие температуры и давление.

С эндогенной зоной земной коры связаны магматичес­кие, пегматитовые, пневматолитовые, гидротермальные и вулка­нические процессы образования минералов. Все эти процессы протекают при остывании магмы. В них участвуют, прежде всего, SiO 2 , A1 2 O 3 , Fe 2 O 3 , FeO, CaO, MgO, Na 2 O, K 2 O. В составе магматических очагов находятся раскален­ные газы, пары воды и горячие водные растворы. В раскаленных газах магматических очагов содержатся многие элементы, такие, как В, F, S, Н, О, Р, С, N, As, Sb и др. Часть из них находится в свободном состоянии, а часть - в соединениях, например в виде HF, НО, СО, СО 2 . В горячих водных растворах, находящихся в услови­ях высокого давления, содержатся Si, F, Fe, Mg, S, Cu, Zn и др.

Под магматическими процессами минералообразования понимают образование минералов при остывании основного минерального расплава магмы. В зависимости от тем­пературы и давления выкристаллизовываются разные минералы. К минералам магматического происхождения относятся полевые шпаты (лабрадор, микроклин, ортоклаз), слюда биотит, оливин, магнетит, апатит и др (см. табл. 2.4).

Пегматитовые процессы – процессы кристаллизации минерального расплава в последние моменты его остывания. Образующиеся при этом минералы носят название пегматиты (от греч. «пегма» – камень). для них характерна определенная направлен­ность кристаллов; иногда сочетание минералов создает своеобраз­ный рисунок, например письменный гранит. Среди пегматитов могут быть кварц, микроклин, слюда мусковит, флюорит (табл. 2.4), ряд ред­коземельных минералов, а также содержащих уран и радий.

Пневмалитовые процессы (от греч. «пневматос» – пар, дыхание, газ) – это процессы образования минералов при остывании раскаленных газов магматических очагов. При этом совершается ряд химических реакций, которые приводят к образованию минералов. Процессы пневматолиза оказывают зна­чительное влияние на образование слюд. Часто в процессах пнев­матолиза важную роль играет вода, которая вступает в реакцию с летучими соединениями. При этом может образоваться, напри­мер, кварц:

SiO 2 · SiF 4 + 2H 2 O = 2SiO 2 + 4HF.

Компоненты раскаленных газов магматических очагов также вступают в реакцию с твердой массой ранее образовавшихся мине­ралов. При этом происходят химические реакции, сопровождае­мые изменением химического состава минералов и образованием новых минералов (эндогенный метасоматоз).

При гидротермальных процессах происхо­дит кристаллизация минералов из горячих водных растворов при их остывании: непосредственно из раствора без побочных реакций, в результате реакций в растворе, и за счет реакций растворенных соединений с минералами боковых пород земной коры (эндогенный метасоматоз).

При образовании в земной коре трещин, обычно разветвлен­ных, гидротермальные растворы устремляются в них под влияни­ем высокого давления, быстро остывают, попадая в область низких температур и давления. Такие минералы, как правило, имеют стекловатую или скрытокристаллическую структуру в отличие от хорошо окристаллизованных минералов, образовавшихся при медленном остывании магматических очагов. Минералы, образо­вавшиеся в трещинах земной коры при остывании гидротермаль­ных растворов, называют жильными. Гидротермальные жилы обычно представлены жильным кварцем SiО 2 , халцедоном SiO 2 , кальцитом СаСО 3) флюоритом CaF 2 (табл. 2.4). Реже жильное тело представлено сидеритом FeCO 3 , магнезитом MgCO 3 и другими минералами. Из рудных минералов в гидротермальных жилах встречаются самородные металлы (золото Аи, серебро Ag, медь Си), сульфиды (пирит FeS 2 , халькопирит CuFeS 2 , галенит PbS, сфалерит ZnS) и др.

Вулканический процесс образования минералов происходит при выбросе магмы на поверхность земной коры при ее прорыве из магматического очага. При вулканизме минера­лы образуются из всех трех компонентов магматических очагов: из минерального расплава, из газов и паров и гидротермальных ра­створов. Эти компоненты остывают на поверхности земной коры очень быстро, поэтому образуются минералы и породы пористой, стекловатой и скрытокристаллической структур. Вулканическое стекло – обсидиан, пемза, базальт и др. У минералов и горных по­род вулканического происхождения имеются аналоги полнокрис­таллической структуры, образовавшиеся при медленном остыва­нии глубоких магматических очагов.

Минералы, образовавшиеся из компонентов магмы, называют первичными. В результате тектонических движений земной коры отдельные ее области в течение геологического времени поднима­ются и происходит горообразование.

Первичные минералы, ока­завшись на поверхности Земли, подвергаются воздействию воды, кислорода, диоксида углерода, живых организмов. Совер­шающиеся сложные химические процессы приводят к образова­нию новых минералов, называемых вторичными или эк­ зогенные минералами . Образование экзогенных минералов происходит также в рыхлых приповерхнос­тных слоях земной коры, в гидросфере и атмосфере.

Экзо­генные минералы делят на глинистые , образующиеся при вы­ветривании в мелких соленосных водоемах и при кристаллиза­ции (гипс, сульфит, сильвинит), и биогенные , образующиеся в результате разложения органических остатков (калиевая се­литра, сера, иногда пирит, марказит).

Рисунок 2.4. Классификация кристаллов по происхождению

Физические свойства минералов. При изучении минералов исследуют их химический состав, строение кристаллов. При этом используют современные химические, химические и физические методы исследования. Однако физические свойства минералов можно определять и в полевых условиях, используя восемь внешних при­знаков, основанных на физических свойствах: цвет, цвет черты, прозрачность, блеск, твердость, плотность, спайность и излом.

Цвет зависит от химического состава и строения кристаллической решетки минерала и от микропримесей. У одного и того же минерала цвет чаще всего более или менее постоянный, но оттенки могут варьировать в широких пределах

Цвет черты – цвет минерала в раздробленном состоя­нии – обычно определяют на шероховатой поверхности фарфо­ровой чашки. Он может отличаться от цвета самого минерала.

Прозрачность – способность минерала пропускать свет. Различают прозрачные (хрусталь, кальцит), полупрозрачные, просвечивающие (опал) и непрозрачные (авгит, лимонит, бок­сит) минералы.

Блеск – способность минерала отражать свет. Различают блеск металлический (пирит, железо), стеклянный (кварц, по­левой шпат), жирный (графит, тальк), шелковистый (волокни­стый гипс, асбест), матовый; землистые минералы не имеют блеска.

Твердость – способность противостоять разрушению при царапании одного минерала о другой. Различают десять степеней твердости, для установления которых используют набор минералов шкалы Маоса . Твердость минерала выражается циф­рой, обозначающей принадлежность его к той или иной группе шкалы твердости (табл. 2.3).

Таблица 2.3. Шкала твердости минералов по Маосу.

При определении твердости на невыветренной стороне ми­нерала чертят последовательно каждым образцовым минералом до тех пор, пока не обнаружится царапина. Твердость искомого минерала будет находиться между твердостью двух последних образцовых (из шкалы Маоса) минералов: последнего, не даю­щего царапины, и первого, образующего царапину на испытуе­мом минерале; при равной твердости минералы царапин не об­разуют.

Твердость можно определять предметами, находящимися под рукой, например мягким карандашом, который имеет твер­дость 1, ногтем - 2, бронзовой монетой – 3,5– 4,0, стеклом – 5, перочинным ножом – 6, напильником – 7.

Плотность определяют в лаборатории. При полевом ис­следовании минералы по плотности разделяют на легкие, сред­ние и тяжелые. Легкие (до 2,5 г/см 3) – графит, сера; средние (2,5– 4,0 г/см 3) - кварц, полевой шпат; тяжелые (более 4 г/см 3) – гематит, магнетит и очень тяжелые – свинцовый блеск.

Спайность – свойство минералов колоться по плоскостям, имеющим строго ориентированное направление по осям и гра­ням. При расколе по направлению плоскостей спайности возни­кают ровные блестящие поверхности. Таких поверхностей мо­жет быть от одной до трех. Различают спайность весьма совер­шенную , если минерал расщепляется на тонкие листочки или волокна (асбест, слюды); совершенную – минералы раскалы­ваются на пластинки с блестящими плоскостями в трех направ­лениях и несовершенную – минералы раскалываются с образо­ванием блестящей поверхности в одном направлении, а в других образуют излом. У значительного числа минералов образуется излом, т.е. спайность отсутствует.

Излом – характер поверхности, образующейся при раска­лывании минерала. Различают изломы ровный, неровный, ра­ковистый, занозистый, землистый.

Основные минералы и их свойства. Из 4 тысяч минералов около 20 имеют наибольшее распространение, участвуя в обра­зовании горных пород и почв. Наиболее распространенными по­родообразующими минералами являются полевые шпаты (60% всех минералов), кварц (около 10%), пироксены, оливин, слюды. В почвах наиболее часто встречаются кварц, полевые шпаты, гидроокислы железа, кальцит, монтмориллонит, каолинит и др. Ниже приводится краткое описание минералов, наиболее рас­пространенных в почвах и породах (табл. 2.4).

Таблица 2.4. Основные минералы и их свойства

№	Название, брутто-формула	Физические свойства, происхождение
	Пирит (железный колчедан) FeS 2	сернистое соединение, цвет соломенно-желтый, черта черная, непрозрачный, блеск металлический, плотность 5 г/см 3 , твердость 6 – 6,5, спайность совершенная, излом неровный. Происхождение гидротермальное.
	каменная соль NaCl	Раство­рима в воде. Бесцветна, сероватого, белесоватого, розоватого оттенков, прозрачна, блеск стеклянный, плотность 2,1– 2,2 г/см 3 , твердость 2,5, спай­ность совершенная, излом ровный, образуется в мелководных соленых водо­емах, осадочный минерал химического происхождения.
	Сильвинит КСl	белый, желтый, красноватый, прозрачный, полупрозрачный, блеск стеклянный, плотность 1,97-1,99 г/см 3 , твердость 1,5-2, спайность совершенная, ровный, происхождение, как у каменной соли
	Карналлит KCI, MgCl 2 -6H 2 O, каинит КСl, MgSO 4 ·ЗН 2 О	В форме вторичных минералов они входят в состав засоленных почв. Происхождение то же. Используются в ка­честве удобрений К и Mg и как источник промышленной добычи Mg и К. В состав окислов входят кварц, лимонит, боксит и др.
	Кварц SiО 2	составляет 10% всей массы земной коры. К этой же группе относятся горный хрусталь, аметист, опал. Цвет различный, прозрачный, полупрозрачный, блеск стеклянный, плотность 2,65 г/см 3 , твердость 7, спай­ность отсутствует, излом раковистый. При выветривании кварца образуются песок, пыль.
	Лимонит 2Fe 2 O 3 · ЗН 2 О	часто встречающийся минерал, содер­жащийся в почвах. Цвет ржаво-бурый, черта ржавая, бурая, непрозрачный, излом землистый, плотность 3,4 – 4 г/см 3 , твердость 5. Встречается в виде плотных землистых масс. Имеет осадочное происхождение, образуется при выветривании магнетита и гематита. Используется в качестве железной руды.
	Боксит А1 2 О 3 ·2Н 2 О	красный, розовый, белый в зависимости от при­сутствия железа, часто глиноподобный, плотность 2 г/см 3 , твердость 3. Ли­монит и боксит образуются в почвах в форме полуторных окислов. Имеют осадочное происхождение
	Кальцит, или известковый шпат, СаСО 3	белый, желтый, сероватый, полупрозрачный, матовый, блеск шелковистый или стеклянный в зависимости от степени кристаллизованности, плотность 3 г/см 3 , твердость 3 – 3,5, спай­ность совершенная. Углекислый кальций является основным минералом мно­гих горных пород. К ним относятся известняки, ракушечники, мраморы. Происхождение СаСОз различное. Используется в качестве известкового удобрения, поделочного и строи­тельного камня.
	Доломит CaMg(CO 3) 2	разного цвета (от белого до бурого), полу­прозрачный, блеск матовый, стеклянный, шелковистый, плотность 2,8–2,9 г/см 3 , твердость 2,5– 4,0, спайность совершенная, излом неровный. Встре­чается в виде мраморовидных масс, а в почвах - в форме вторичных мине­ралов. Осадочного происхождения. Используется как удобрение.
	Силикаты и алюмосиликаты	составляют 80% массы земной коры. Наибольшее распространение имеют полевые шпаты: ортоклаз, анор­тит, альбит, микроклин и лабрадор
	Ортоклаз К 2 О·А1 2 О 3 · 6SiO 2	розовый, кремовый, реже серый, полу­прозрачный, блеск стеклянный, плотность 2,6 г/см 3 , твердость 6, спайность совершенная, излом ровный.
	Микроклин	это ортоклаз с примесью рубидия и цезия, всегда имеет зеленоватый цвет.
	Альбит Na 2 O · А1 2 О 3 · 6SiO 2	имеет такие же свойства, как ортоклаз, цвет белый
	Анортит CaO· Al 2 O 3 · 2SiO 2	серый, полупрозрачный, блеск стеклян­ный, плотность 2,7 г/см 3 , твердость 6,0-6,5, спайность совершенная
	Мусковит К 2 О·3А1 2 О 3 ·6SiO 2 · 2Н 2 О	бесцветный, прозрачный, блеск стеклянный, плотность 2,7-3 г/см 3 , твердость 2-3, спайность весьма совер­шенная, распадается на листочки.
	Биотит К 2 О·4(Mg,Fe)·2(Al,Fe) 2 О 3 ·6SiO 2 ·Н 2 О	черная железо-машезиональная, черная или черно-зеленая слюда в толстых пластинках. Непрозрачна, блеск стеклянный или перламутровый, плотность 3 г/см 3 , твер­дость 2,5-3,0, спайность весьма совершенная в одном направлении. Входит в состав горных пород: гранитов, трахитов, гнейсов.
	Оливин 2(Mg,Fe)O·SiO 2	оливково-зеленый, блеск стеклянный, плотность 3,3-3,4 г/см 3 , твердость 6,5-7,0, спайность несовершенная, излом неровный.
	Роговая обманка Ca 3 Na 2 (Mg,Fe) 9 (AI,Fe) 2 Si 15 O 44 (OH) 4	чаще всего черный, темно-зеленый, непрозрачный, блеск шелковистый, игольчатый, плотность 3-3,5 г/см 3 , твердость 5,5-6,0, спайность совершенная, излом занозистый. Входит в состав многих горных пород.
	Авгит Ca(Mg,Fe,Al)·(Al, Si) 2 O 6	черный, зеленовато-черный, кристаллы мелкие, сплошные, плотность 3,2-3,6 г/см 3 , твердость 5,5-6,0.
	Глинистые минералы почв	Образуются из силикатов и алюмосиликатов
	Глауконит SiO 2 ,A1 2 O 3 ,Fe 2 O 3 ,FeO,MgO, K 2 O, H 2 O	от темно-зеле­ного до черного, оливковый, блеск матовый, плотность 2,2-2,8 г/см 3 , твер­дость 2-3. Встречается в песках, глинах, приобретающих вследствие его присутствия зеленую окраску
	Каолинит А1 2 О 3 ·2SiO 2 · 2Н 2 О	белый, непрозрачный, землистый, плотность 2,6 г/см 3 , твердость 1, жирный на ощупь. Кристаллы плоские, чешуйчатые. Образует землистые массы. Плохо поглощает влагу. Используется для изготовления фарфора.
	Фосфорит Са з (РО 4) 2	встречается в форме конкреций, желваков. Образуется по дну мелководных частей моря. Черный, непрозрачный, мато­вый, излом игольчатый, землистый, плотность 2,2-3,2 г/см 3 , твердость 2-6, спайность - от несовершенной у землистых отложений до совершенной у кон­креций, излом неровный. Используется как фосфорное удобрение.
	Вивианит ЗFеОР 2 О 5 · 8Н 2 О	встречается на дне заболачивающихся водоемов в форме землистых скоплений. Зеленоватый, синий, землистый, плотность 2 г/см 3 , твердость 1,5.
	Монтмориллонит MgOAl 2 O 3 · 4SiO 2 · nН 2 О	розоватый, серый, мяг­кий, слюдоподобный, обладает способностью сильно набухать при поглоще­нии влаги. Широко распространен в почвах, глинах, морских осадках. Все эти минералы имеют осадочное происхождение.
	Апатит Ca 5 F(PO 4) 3	бесцветный, зеленый, желтоватый, белый, фиолетовый, желтый (для мелкозернистых масс), блеск стеклянный, плотность 3,2 г/см 3 , твердость 5, излом неровный или раковистый, спайность несовершенная. Используется для приготовления суперфосфата. Магматический минерал гидротермального или контактового происхож­дения.
	Гипс CaSO 4 ·2Н 2 О	бесцветный, прозрачный или полупрозрачный, блеск стеклянный или шелковистый, плотность 2-3 г/см 3 , твердость 2. Наиболее часто обра­зуется в почвах при засушливом климате и в засоленных почвах.

Классификация минœералов построена по химическому составу:

1. Самородные элементы: сера, графит.

2. Сульфиды: пирит.

3. Оксиды и гидроксиды: кварц, опал, лимонит.

4. Карбонаты: кальцит, доломит, магнезит;

5. Сульфаты: гипс, ангидрит;

6. Галоиды: галит;

7. Силикаты: оливин, пироксены (авгит), амфиболы (роговая обманка), каолинит, слюды (мусковит, биотит), полевые шпаты (альбит, ортоклаз, микроклин, лабрадор).

Каждый минœерал обладает присущими только ему физическими свойствами. Большинство минœералов имеют кристаллическое строение, ᴛ.ᴇ. элементы их слагающие, расположены в пространстве строго упорядочено, образуя кристаллическую решетку.

Аморфные минœералы в отличие от кристаллических не имеют закономерного внутреннего строения (опал, магнезит аморфный), представляют из себя однородную массу, похожую на пластилин, кость.

Изучение минœералов можно вести макроскопическим методом. Для более точного изучения применяются микроскопические исследования.

Макроскопический метод основан на изучении внешних признаков минœералов. К таким признакам относятся морфологический облик и физические свойства минœералов.

Внешний облик минœералов:

1. Иногда минœералы встречаются в виде одиночных правильных многогранников. Их называют кристаллами (кварц, гипс, кальцит).

2. Семейства кристаллов, сросшихся основаниями, образуют друзы и щетки (кальцит, кварц).

3. Чаще всœего минœералы встречаются в виде зернистых агрегатов, масса которых состоит из мелких зерен неправильной формы.

4. В случае если зерна имеют определœенную геометрическую форму, то образуются: а) игольчатые, шестоватые, призматические; зерна вытянутые в одном направлении (роговая обманка); б) пластинчатые, листоватые – вытянутые в двух направлениях (слюда, гипс).

5. Конкреции – сферические сростки зерен со скорлуповатым или радиально-лучистым строением.

6. Жеоды – скопление зерен на стенках пустот в горных породах. Рост минœералов происходит от стенок к центру пустоты.

Физические свойства минœералов

Изучение физических свойств позволяет распознавать минœералы. Наиболее характерные свойства для каждого минœерала называются диагностическими.

Цвет минœералов очень разнообразен. Некоторые минœералы бывают разных цветов (кварц – молочный, водяно-прозрачный, дымчатый). Для других минœералов цвет – постоянное свойство и может служить диагностикой (сера – желтая). Есть минœералы, которые меняют свой цвет исходя из освещения. К примеру, лабрадор при повороте на свету отсвечивает синим, зелœеным цветом. Это свойство называют ирризацией.

Цвет черты - ϶ᴛᴏ цвет минœерала в порошке. Некоторые минœералы имеют в порошке другой цвет, чем в куске (пирит – соломенно-желтый, черта – буровато-черная).

Блеск должна быть металлическим (пирит), полуметаллическим (блеск потускневшего металла – графит) и неметаллическим (стеклянный, жирный перламутровый, матовый – кварц, сера, слюда, каолин).

Спайность – способность минœералов раскалываться по определœенным направлениям с образованием ровных полированных плоскостей. Бывает весьма совершенная спайность – минœерал легко расщепляется на листочки (слюда); совершенная спайность – минœерал раскалывается при слабом ударе молотком на геометрические правильные формы (кальцит); средняя спайность – при расколе образуются плоскости, как ровные, так и неровные поверхности (полевые шпаты); несовершенная спайность – плоскости спайности практически не обнаруживаются (кварц, сера). Излом минœералов, обладающих несовершенной спайностью всœегда или неровный, или раковистый (кварц).

Твердость - ϶ᴛᴏ степень сопротивления минœерала внешним механическим воздействиям. Для определœения твердости принята шкала Мооса, в которой используются минœералы с известной и постоянной твердостью (таблица 1).

Шкала твердости Мооса

Таблица 1 –

Последовательность действий при определœении твердости минœералов: минœералом чертят по стеклу (тв. 5). В случае если остается царапина на стекле, то твердость минœерала равна или больше 5. Тогда используют эталонные минœералы с твердостью больше 5. К примеру, в случае если испытуемый минœерал оставляет царапину на эталоне с твердостью 6, а при царапании его кварцем получается глубокая царапина, то его твердость 6,5.

Стоит сказать, что для некоторых минœералов характерны особые, только им присущие свойства. Так карбонаты вступают в реакцию с соляной кислотой (в куске ʼʼвскипаетʼʼ кальцит, в порошке – доломит, в горячей кислоте – магнезит).

Галоиды обладают характерным вкусом (галит – соленый).

Минœералы характеризуются различной устойчивостью к выветриванию. Одни минœералы разрушаются физически, образуя обломки, другие минœералы испытывают химические превращения, преобразуясь в другие соединœения (таблица 2).

Устойчивость минœералов к выветриванию

Таблица 2

Группа по степени устойчивости	Наименование минœералов	Характер изменений
Наиболее устойчивые, нерастворимые	Кварц Мусковит Лимонит	Физическое размельчение без изменения химического состава
Среднеустойчивые, нерастворимые	Ортоклаз Альбит Авгит Роговая обманка	Физическое разрушение и гидролиз: образуются вторичные минœералы: каолинит, лимонит, опал
Менее устойчивые, нерастворимые	Лабрадор Биотит	То же, но процесс протекает интенсивнее
Слабоустойчивые, нерастворимые	Пирит Оливин	Окисление: образуется лимонит и серная кислота Окисление: образуется серпентин, хлорит, магнезит
Слаборастворимые	Доломит Кальцит	Физическое размельчение и растворение
Среднерастворимые	Ангидрит Гипс	Растворение, гидратация, дегидратация
Сильнорастворимые	Галит	Интенсивное растворение, пластическое течение при длительном действии одностороннего воздействия

Методика определœения минœералов.

Для выполнения практической работы крайне важно пользоваться определителœем минœералов .

Последовательность выполнения работы:

1. Определить облик зерен агрегата минœерала.

2. Определить цвет минœерала, в случае если минœерал темного цвета͵ то провести минœералом по фарфоровой пластинке для определœения цвета черты (порошка).

3. Определить блеск минœерала.

4. Для определœения интервала твердости провести минœералом по стеклу.

5. Минœералы средней твердости (3-3,5) нужно проверить на реакцию с

10 %-ным раствором соляной кислоты.

6. Попытаться найти на образце ровные полированные грани – ᴛ.ᴇ. определить спайность.

7. По набору признаков в определителœе найти название и состав минœерала.

8. Отметить в состав каких горных пород входит данный минœерал.

Данные по минœералам внести в таблицу 3.

Характеристика породообразующих минœералов

Таблица 3

Список минœералов для изучения:

1. Самородные элементы: графит, сера.

2. Сульфиды: пирит.

3. Оксиды и гидроксиды: кварц, халцедон, опал, лимонит.

4. Галогениды: галит, сильвин.

5. Карбонаты: кальцит, доломит, магнезит.

6. Сульфаты: гипс, ангидрит.

7. Силикаты: оливин, гранат, авгит, роговая обманка, тальк, серпентин, каолин, слюды, хлорит, ортоклаз, микроклин, альбит, нефелин.

Контрольные вопросы

1. Что такое минœералы?

2. Какие минœералы называются породообразующими?

3. В каком виде встречаются минœералы?

4. Для каких минœералов цвет является диагностикой?

5. Что такое цвет черты, примеры.

6. Какой бывает блеск у минœералов?

7. Как определяется твердость минœералов?

8. Что такое спайность?

9. Какие минœералы могут растворяться в воде?

10. Какие минœералы набухают?

11. Что такое гидратация и дегидратация?

12. Какие минœералы самые устойчивые к выветриванию?

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Павлинов В.Н. и др.
Размещено на реф.рф

геологии. – М.: Недра, 1988. c. 5-7, 11-49.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

ИЗУЧЕНИЕ МАГМАТИЧЕСКИХ ГОРНЫХ ПОРОД

Цель работы: приобрести навыки в определœении магматических горных пород. Изучить инженерно-строительные характеристики магматических горных пород и их применение в строительстве.

Оборудование: учебная коллекция магматических пород, лупы,

шкала Мооса.

Общие сведения о горных породах.

Горными породами называют самостоятельные геологические тела, состоящие из одного или нескольких минœералов более или менее постоянного состава и строения.

По способу и условиям образования всœе породы делятся на магматические, осадочные и метаморфические.

Минœералогический состав горных пород различен. Οʜᴎ могут состоять из одного (мономинœеральные) или нескольких минœералов (полиминœеральные).

Внутреннее строение горных пород, характеризуется их структурой и текстурой.

Структура - ϶ᴛᴏ строение породы, обусловленное формой, размерами и взаимоотношениями ее составных частей.

Текстура породы определяет распределœение ее составных частей в пространстве.

Все горные породы классифицируются по условиям образования на магматические, осадочные и метаморфические породы.

Условия образования магматических горных пород.

Магматические горные породы образуются в результате остывания магмы. Магма - ϶ᴛᴏ каменный расплав силикатного состава, образующийся на больших глубинах в недрах Земли. Магма может остывать в глубинœе земной коры под покровом вышелœежащих пород и на поверхности или близ поверхности Земли. В первом случае процесс остывания протекает медленно, и вся магма успевает раскристаллизоваться. Структуры таких глубинных пород полнокристаллические, зернистые.

При быстром поднятии магмы на поверхность земли температура ее падает быстро, от магмы отделяются газы и пары воды. В этом случае породы или полностью не раскристаллизованы (стекловатая структура), или раскристаллизованы частично (полукристаллическая структура).

Глубинные породы называют интрузивными. Их структуры бывают: мелкозернистая (зерна <0,5 мм), среднезернистая (размер зерен 0,5-1 мм), крупнозернистая (от 1 до 5 мм), гигантозернистая (> 5 мм), неравномернозернистая (порфировидная).

Излившиеся породы называют эффузивными. Их структуры – порфировая (в скрытокристаллической массе выделяются отдельные крупные кристаллы), афанитовая (плотная скрытозернистая масса), стекловатая (порода почти целиком состоит из нераскристаллизовавшейся массы – стекла).

Текстуры магматических пород: интрузивные породы почти всœегда массивные. В эффузивных породах наряду с массивной текстурой встречаются пористые и пузырчатые.

Физико-химические условия образования пород на глубинœе и на поверхности резко различны. По этой причинœе из магмы одного и того же состава в глубинных и поверхностных условиях образуются разные породы. Каждой интрузивной породе соответствует определœенная излившаяся порода.

Наряду с классификацией магматических пород по условиям залегания, их классифицируют по химическому составу исходя из содержания кремнекислоты SiO 2 (таблица 4).

Классификация магматических пород.

Таблица 4

Состав породы	Породы интрузивные (глубинные)	Породы эффузивные (излившиеся)
химический	минœералогический
Кислые SiO 2 > 65 %	Кварц, полевой шпат, слюда	Гранит	Липарит, пемза, кварцевый порфир, обсидиан
Средние SiO 2 (65-52 %)	Калиевый полевой шпат, плагиоклаз, роговая обманка Плагиоклаз, роговая обманка	Сиенит Диорит	Трахит, ортофир Андезит, андезитовый порфирит
Основные SiO 2 = 52-40 %	Плагиоклаз, пироксен Плагиоклаз	Габбро Лабрадорит	Базальт, диабаз
Ультраосновные SiO 2 < 40 %	Оливин Оливин, пироксен Пироксен	Дунит Перидотит Пироксенит

Инженерно-строительная характеристика магматических горных пород.

Все магматические горные породы имеют высокую прочность, значительно превышающую нагрузки, возможные в инженерно-строительной практике, нерастворимы в воде и практически водонепроницаемы (кроме трещиноватых разностей). Благодаря этому они широко используются в качестве оснований ответственных сооружений (плотин). Осложнения при строительстве на магматических породах возникают в том случае, в случае если они трещиноваты и выветрелы: это приводит к уменьшению плотности, повышению водопроницаемости, что значительно ухудшает их инженерно-строительные свойства.

Применение в строительстве.

Интрузивные магматические породы, такие как гранит, сиенит, диорит, габбро, лабрадорит применяются как облицовочный материал.

Базальты и диабазы применяются для каменного литья в качестве брусчатки для мощения улиц, минœеральной ваты.

Ультраосновные породы используются как огнеупорное сырье. Пемза применяется как полировальный и абразивный материал. Обсидиан используется как поделочный камень. Широко используются магматические породы в качестве бутового камня и щебенки.

Методика определœения магматических пород.

При установлении типа изверженной породы крайне важно прежде всœего узнать, относится ли она к интрузивным или эффузивным. Интрузивные породы обладают полнокристаллической структурой – минœералы видны невооруженным глазом, и вся масса породы представляет собой агрегат кристаллических зерен. В эффузивных породах только часть вещества (порфировые вкрапленники) приобрела кристаллическую структуру, а вся остальная масса состоит из вещества, зернистое строение которого неразличимо.

Следующий этап – определœение минœерального состава. Кислые и средние горные породы окрашены в серые тона, основные и ультраосновные породы – в темные и черные. Кварц в значительных количествах наблюдается только в кислых породах. Сиениты и диориты лишены кварца, в диорите содержится до 30 % роговой обманки.

Липариты, трахиты и андезиты различаются по минœералам вкрапленников: в трахитах они представлены калиевым полевым шпатом, в андезитах – плагиоклазом и роговой обманкой, в липаритах – кварцем и полевым шпатом.

Габбро и ультраосновные породы окрашены в темные цвета. В габбро светлые зерна представлены плагиоклазом, ультраосновные породы состоят только из темноцветных минœералов.

Определить внешние признаки магматических горных пород, находящихся в учебной коллекции и описать их в тетради по плану:

1. Название породы.

2. Группа по содержанию SiO 2 .

3. Группа по способу образования.

4. Структура.

5. Текстура.

7. Минœеральный состав.

Контрольные вопросы.

1. Что принято называть горной породой?

2. Как классифицируются горные породы?

3. Что такое структура?

4. Какие структуры характерны для магматических пород?

5. Что такое текстура?

6. Какие текстуры характерны для магматических пород?

7. Как образуются магматические породы?

8. Чем отличаются интрузивные от эффузивных пород?

9. Как классифицируются магматические горные породы по содержанию SiO 2 ?

10. Назвать излившиеся аналоги гранитов, сиенитов, диоритов, габбро.

11. Каковы инженерно-геологические свойства магматических пород?

12. Как применяются в строительстве магматические породы?

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Павлинов В.Н. и др.
Размещено на реф.рф
Пособие к лабораторным занятиям по общей

геологии.-М.: Недра, 1988. c. 50-64.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ИЗУЧЕНИЕ ОСАДОЧНЫХ ГОРНЫХ ПОРОД

Цель работы: приобрести навыки в определœении осадочных горных пород. Изучить инженерно-строительные характеристики осадочных горных пород. Изучить применение осадочных пород в строительстве.

Оборудование: учебная коллекция осадочных пород,

раствор 10 % соляной кислоты, лупы.

Условия образования осадочных пород

Осадочные горные породы образуются в поверхностной зоне земной коры в условиях невысоких температур и давлений.

Процессы выветривания приводят к разрушению первичных горных пород. Продукты разрушения перемещаются в основном водными потоками и, отлагаясь, постепенно образуют осадочные породы.

По способу образования минœерального вещества осадочные породы делятся на обломочные, хемогенные и органогенные.

Обломочные породы образуются из обломков разрушенных пород, чаще всœего они накапливаются как морские осадки.

Классификация обломочных пород основана на: 1) величинœе обломков; 2) степени их окатанности (окатанные и неокатанные) и 3) наличия или отсутствия цемента (рыхлые и сцементированные) (таблица 5).

Классификация обломочных пород.

Таблица 5

Группа пород	Размеры обломков, мм	Рыхлые породы	Сцементированные породы
окатанные	неокатанные	окатанные	неокатанные
Грубообло- мочные (псефиты)	> 200 200-10 10-2	Валуны Галька, галечник Гравий	Глыбы Щебень Дресва	Конгломераты валунные Конгломераты галечные Конгломераты гравийные	Глыбовые брекчии Брекчии
Песчаные (псаммиты)	2-1 1-0,5 0,5-0,25 0,25-0,1	Пески Грубозернистые Крупнозернистые Среднезернистые Мелкозернистые	Песчаники Грубозернистые Крупнозернистые Среднезернистые Мелкозернистые
Алевриты	0,1-0,01	Алевриты (лессы, суглинки, супеси)	Алевролиты
Пелиты	< 0,01	Глины	Аргиллиты

Структуры обломочных пород – обломочные, различающиеся по форме и размерам обломков (к примеру, грубообломочная, окатанная). В глинистых породах – пелитовые.

Текстуры часто бывают слоистые, рыхлые.

Грубообломочные породы и пески имеют широкое распространение, характеризуются высокой пористостью и водопроницаемостью, обычно насыщены подземными водами. Вредными примесями в песках являются оксиды желœеза, гипс, слюды, глинистые частицы. Под нагрузкой эти породы обычно не уплотняются. При землетрясениях эти породы могут разжижаться.

В песках преобладают наиболее устойчивые минœералы: кварц, слюды.

Глинистые породы характеризуются высокой пористостью (до 90 %), влажностью, пластичностью, липкостью, набуханием, усадкой. С увеличением влажности их прочность резко снижается, они могут перейти в текучее состояние. Несмотря на высокую пористость, их водопроницаемость незначительна, так как пористость сформирована замкнутыми микропорами. Глины в своем составе содержат более 30 % глинистых частиц (каолинит). Остальное приходится на долю пылеватых и песчаных частиц.

Лессовые породы относятся к числу очень распространенных пород на территории Казахстана. Эти полиминœеральные породы, состоящие из пылеватых частиц кварца, полевых шпатов, кальцита͵ слюд. Характерными признаками лессов является их низкая водопрочность, они быстро размокают и размываются, а также способны к просадке. Она выражается в способности лессов уменьшать свой объём при увлажнении.

Алевролиты и аргиллиты образуются при ʼʼокамененииʼʼ песчано-пылеватых и глинистых пород. Эти породы слоистые, легко выветриваются, иногда размокают в воде.

Хемогенные породы образуются в результате выпадения из водных растворов химических осадков. Такой процесс происходит в жарком сухом климате в усыхающих водоемах. Οʜᴎ классифицируются по составу.

Карбонатные породы – плотные известняки с тонкозернистой структурой состоят из кальцита͵ доломиты с мелкозернистой структурой состоят из доломита. Легко определяются при помощи кислоты НСl (известняк – в куске, доломит – в порошке). Текстуры массивные.

Галоидные породы – каменная соль (соленая) и сильвинит (горько-соленый). Структуры кристаллически-зернистые, текстуры массивные или слоистые.

Сульфатные породы

Гипс – порода, состоящая из минœерала гипса, светлого цвета͵ мелкозернистая.

Ангидрит – порода, состоящая из минœерала ангидрита͵ бело-голубоватого цвета͵ плотная, мелкозернистая.

Общей особенностью хемогенных пород является их растворимость в воде. К легкорастворимым относятся каменная соль и сильвинит, к среднерастворимым – гипс, ангидрит, к труднорастворимым – известняк, доломит.

Биохемогенные породы образуются в результате накопления и преобразования останков животных и растений, часто с примесью неорганического материала.

Карбонатные породы

Органогенные известняки состоят из раковин кальцитового состава. В случае если можно определить название организмов, из которых состоит известняк, то по ним дается название породе. К примеру, коралловый известняк, известняк-ракушечник.

Мел – слабосцементированная порошковая порода, состоит из кальцитовых остатков планктонных водорослей.

Мергели – карбонатно-глинистая порода, светлой окраски с раковистым сколом. Реагирует с НСl, причем на поверхности породы остается грязное пятно.

Структуры органогенных пород – органогенные, текстуры – плотные, пористые.

Кремнистые породы:

Диатомит – легкая мелоподобная порода белого цвета͵ состоит из остатков диатомитовых водорослей опалового состава.

Трепел – легкая, слабосцементированная порода желтоватого цвета͵ состоящая из опала.

Опока – серая, темно-серая до черной порода, фарфоровидная. Также состоит из опала.

Яшма – плотная и твердая порода, состоит из халцедона – скрытокристаллического кварца. Красиво окрашена (красные, зелœеные, полосчатые окраски).

Инженерно-строительные свойства осадочных пород.

Горные породы, находящиеся в сфере деятельности человека, называются грунтами.

Крупнообломочные грунты. Прочность этих грунтов зависит от состава обломков и их упаковки. Наибольшую прочность имеют грунты, состоящие из обломков магматических пород. Упаковка обломков должна быть рыхлой и плотной. В разнозернистых грунтах упаковка более плотная.

Песчаные грунты. Наиболее опасными разновидностями песчаных пород являются плывуны. Это водонасыщенные пески, которые при вскрытии их котлованами, разжижаются и приходят в движение.

Глинистыегрунты. Глинистые минœералы, имея размер < 0,001 мм, являются дисперсными частицами, ᴛ.ᴇ. для них характерен электрический заряд. По этой причине эти частицы притягивают к своей поверхности диполи воды. Вокруг каждой частицы образуется пленка воды, включающая два слоя: ближе к частице – прочно связанная вода, дальше – рыхлосвязанная.

Свойства глин находятся в большой зависимости от влажности. В случае если содержится только прочносвязанная влага, то глина будет иметь свойства твердого тела, в случае если содержится и рыхлосвязанная влага, глина становится пластичной и текучей.

Для глин характерны особые свойства, такие как набухание, усадка, водонепроницаемость, липкость.

Сцементированные обломочные породы. Их прочность зависит от состава цемента. Самый прочный цемент – кремнистый, малопрочный – глинистый.

Карбонатные и сульфатные породы – известняк, мел, гипс, ангидрит – способны растворяться в подземных водах с образованием карстовых пустот.

Применение осадочных пород в строительстве.

Осадочные горные породы чаще всœего являются основанием под здания и сооружения и очень широко применяются как строительный материал.

Крупнообломочные породы часто применяются как балластный материал при строительстве желœезнодорожных и шоссейных дороᴦ.

Некоторые конгломераты и песчаники являются красивым облицовочным материалом.

Применение глин очень разнообразно: изготовление кирпичей, грубой посуды, черепицы, минœеральных красок, в качестве составной части портландцемента.

Диатомиты и трепелы применяются для производства жидкого стекла, различных влагопоглощающих материалов (сорбентов), цемента.

Яшмы ценятся как облицовочный и поделочный материал.

Мел и известняк являются сырьем для цемента͵ извести. Известняк-ракушечник является стеновым материалом.

Доломиты находят применение в качестве флюсов и огнеупоров в металлургии.

Мергели – сырье для цементной промышленности.

Методика определœения осадочных пород.

Определœение осадочных пород следует начинать с изучения внешнего вида и вскипания с кислотой. Прежде всœего следует определить группу, к которой принадлежит данная порода (обломочные, химические, органогенные).

Глинистые породы имеют землистый облик. Внимательно рассмотреть текстуру и структуру породы. По минœеральному составу большинство осадочных пород мономинœеральны, ᴛ.ᴇ. состоят из одного минœерала. Самые распространенные минœералы – кварц, опал, кальцит, доломит, гипс.

Изучить осадочные горные породы, представленные в учебной коллекции. Выполнить их описание в тетради по плану:

1. Группа по происхождению.

2. Название породы.

3. Минœеральный состав.

4. Окраска, излом, плотность.

5. Структура.

6. Текстура.

7. Инженерно-геологические особенности.

8. Применение в строительстве.

Контрольные вопросы

1. В каких условиях образуются осадочные горные породы?

2. Как классифицируются осадочные горные породы?

3. Принципы классификации обломочных пород.

4. Структуры и текстуры обломочных пород.

5. Минœеральный состав обломочных пород.

6. Инженерно-геологические свойства обломочных пород и их применение.

7. На какие классы делятся хемогенные породы? Их минœеральный состав.

8. Структуры и текстуры хемогенных пород.

9. Инженерно-геологические свойства хемогенных пород и их применение.

10. Инженерно-геологические свойства органогенных пород и их применение.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Павлинов В.Н. и др.
Размещено на реф.рф
Пособие к лабораторным занятиям по общей геологии. – М.: Недра, 1988. с. 64-76.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

ИЗУЧЕНИЕ МЕТАМОРФИЧЕСКИХ ГОРНЫХ ПОРОД

Цель работы: приобрести навыки в определœении метаморфических горных пород. Изучить инженерно-строительные характеристики метаморфических пород и их применение в строительстве.

Оборудование: учебная коллекция метаморфических горных пород,

лупы, раствор 10 % соляной кислоты, шкала Мооса.

Условия образования метаморфических горных пород.

Метаморфические горные породы возникают в результате преобразования ранее существовавших осадочных, магматических и метаморфических пород, происходящего в земной коре. Метаморфизм происходит под воздействием высокой температуры и давления, а также высокотемпературных паров, газов и воды. Эти преобразования выражаются в изменении минœерального состава, структуры, текстуры породы.

Для метаморфических пород характерна полнокристаллическая структура. Наиболее характерными текстурами являются: сланцеватая, полосчатая, массивная.

Метаморфические породы состоят из минœералов, устойчивых к высоким температурам и давлению: кварц, плагиоклазы, калиевый полевой шпат, слюды, роговая обманка, авгит и кальцит.

Вместе с тем, в метаморфических породах встречаются минœералы, характерные только для этого процесса: хлорит, гранат, тальк.

Учитывая зависимость отисходной породы при метаморфизме возникают ряды пород различной степени метаморфизма.

1. Из осадочных глинистых пород на начальной стадии метаморфизма образуются кровельные сланцы. Дальнейшее усиление метаморфизма приводит к полной перекристаллизации глинистого вещества с образованием филлитов. Οʜᴎ состоят из серицита (мелкочешуйчатого мусковита), хлорита и кварца. При повышении температуры и давления филлиты переходят в кристаллические сланцы. Учитывая зависимость отсостава это бывают слюдяные, хлоритовые или хлорит-слюдяные сланцы. На высшей степени метаморфизма появляются гнейсы. Их минœеральный состав – микроклин, плагиоклаз, кварц, слюда, иногда гранаты, ᴛ.ᴇ. гнейсы по минœеральному составу близки к гранитам, от которых отличаются ориентированной гнейсовой текстурой.

2. При метаморфизме песчаников формируются кварциты (минœеральный состав – кварц). Это крепкие массивные породы.

3. Известняки при метаморфизме переходят в мраморы, которые состоят из кальцита͵ имеют зернисто-кристаллическую структуру и массивную текстуру.

4. При метаморфизме ультрабазовых пород (дуниты, перидотиты) образуются змеевики (серпентиниты).

5. При термальном метаморфизме песчано-глинистых пород образуются роговики – крепкие мелкозернистые породы массивной текстуры. Из карбонатных пород в данном случае возникают скарны, состоящие из пироксенов, гранатов. Эти породы имеют важное практическое значение, так как к ним приурочены месторождения полезных ископаемых – желœеза (Соколовско-Сарбайское месторождение), меди, молибдена, вольфрама.

Инженерно-геологические свойства метаморфических пород.

Массивные метаморфические породы обладают высокой прочностью, практически водонепроницаемы и, за исключением карбонатных, не растворяются в воде.

Ослабление показателœей прочности происходит за счёт трещиноватости и выветрелости.

Важно заметить, что для сланцеватых горных пород характерна анизотропность свойств, ᴛ.ᴇ. прочность значительно ниже вдоль сланцеватости, чем перпендикулярно ей. Такие метаморфические породы образуют тонкоплитчатые подвижные осыпи.

Наиболее прочными и устойчивыми породами являются кварциты. Метаморфические породы широко применяются в строительстве. Мраморы, кварциты - ϶ᴛᴏ облицовочный материал.

Кровельные сланцы (филлиты) служат материалом для покрытия зданий.

Тальковые сланцы – огнеупорный и кислотоупорный материал.

Кварциты применяются как сырье для производства огнеупорного кирпича – динаса.

Методика определœения метаморфических горных пород.

Определœение метаморфических пород нужно начинать с установки их минœерального состава. Далее определяется текстура, структура, цвет и исходная порода.

Изучить по внешним признакам метаморфические породы, находящиеся в учебной коллекции. Описать их в тетради по следующему плану:

1. Название;

3. Структура и текстура;

4. Минœеральный состав;

5. Исходная порода;

6. Инженерно-геологические особенности;

7. Применение в строительстве.

Контрольные вопросы

1. Как образуются метаморфические породы?

2. Какие преобразования происходят в первичных породах при метаморфизме?

3. Какие характерные структуры и текстуры встречаются в метаморфических породах?

4. Какие минœералы характерны для метаморфических пород?

5. Какие факторы воздействуют на прочность метаморфических пород?

6. Как применяются в строительстве метаморфические породы?

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Павлинов В.Н. и др.
Размещено на реф.рф
Пособие к лабораторным занятиям

по общей геологии. – М.: Недра, 1988. с. 77-85.

ЛАБОРОТОРНАЯ РАБОТА № 5

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ КАРТЫ И РАЗРЕЗЫ

Цель работы: освоить принцип построения геологических карт и разрезов. Научиться читать условные знаки геологических карт. Приобрести навыки определœения условий залегания горных пород по геологическим картам.

Общие сведения

Геологическая карта отражает геологическое строение земной поверхности и примыкающей к ней верхней части земной коры. Геологическая карта строится на топографической основе. На ней с помощью условных знаков показывается возраст, состав и условия залегания обнаженных на земной поверхности горных пород.

Так как более 90 % поверхности суши покрыто породами четвертичного возраста͵ то на геологических картах показывают коренные породы без четвертичного чехла.

Для целœей строительства используются геологические карты крупномасштабные (1:25000 и крупнее).

При составлении геологических карт крайне важно знать возрастную (геохронологическую) последовательность пород, участвующих в строении изучаемого района.

Сегодня создана единая геохронологическая шкала, отражающая историю развития земной коры.

В шкале приняты следующие временные и соответствующие им стратиграфические (стратум – слой) подразделœения (таблица 6).

Геохронологические и стратиграфические подразделœения

Таблица 6

Геохронологическая шкала

Таблица 7

Эра (группа)	Период (система)	Индекс	Длительность млн. лет	Эпоха (отдел)	Индекс	Цвет на карте
Кайнозойская KZ 65 млн. лет	Четвертичный	Q	1,7-1,8	Голоцен Плейстоцен	Q 2 Q 1	Бледно-серый
Неогеновый	N		Плиоцен Миоцен	N 2 N 1	Желтый
Палеогеновый	Р		Олигоцен Эоцен Палеоцен	Р 3 Р 2 Р 1	Оранжево-желтый
Мезозойская МZ 170 млн. лет	Меловой	К		Верхнемеловая Нижнемеловая	К 2 К 1	Зелœеный
Юрский	J	55-60	Верхнеюрская Среднеюрская Нижнеюрская	J 3 J 2 J 1	Синий
Триасовый	Т	40-45	Верхнетриасовый Среднетриасовый Нижнетриасовый	Т 3 Т 2 Т 1	Фиолетовый
Палеозойская РZ	Пермский	Р	50-60	Верхнепермская Нижнепермская	Р 2 Р 1	Оранжево-коричневый
Каменно-угольный	С	50-60	Верхнекаменно-угольная Среднекаменно-угольная Нижнекаменно-угольная	С 3 С 2 С 1	Серый
Девонский	С		Верхнедевонский Среднедевонский Нижнедевонский	Д 3 Д 2 Д 1	Коричневый
Силурийский	S	25-30	Верхнесилурийский Нижнесилурийский	S 2 S 1	Серо-зелœеный (светлый)
Ордовикский	О	45-50	Верхнеордовикский Среднеордовикский Нижнеордовикский	О 3 О 2 О 1	Оливковый
Кембрийский	Є	90-100	Верхнекембирский Среднекембирский Нижнекембирский	Є 3 Є 2 Є 1	Синœе-зелœеный (темный)
Протерозойская PR						Сиренево-розо Классификация минералов - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Классификация минералов" 2017, 2018.

Несмотря на то что многие люди приблизительно представляют себе, что это такое, некоторые не могут дать определение понятию «минерал». Классификация минералов включает в себя большое количество самых разнообразных элементов, каждый из которых нашел применение в той или иной сфере деятельности благодаря своим преимуществам и особенностям. Поэтому важно знать о том, какими свойствами они обладают и как могут быть использованы.

Минералы представляют собой продукты искусственных или естественных химических реакций, которые происходят как внутри земной коры, так и на ее поверхности, и при этом являются однородными химически и физически.

Классификация

На сегодняшний день известно более 4000 различных пород, которые входят в категорию «минерал». Классификация минералов же осуществляется по следующим признакам:

• генетические (в зависимости от происхождения);
• практические (сырье, руда, драгоценные камни, горючее и т. п.);
• химические.

Химическая

На данный момент наиболее распространенной является классификация минералов по химическому составу, которая применяется современными минералогами и геологами. Она базируется на характере соединений, между различными структурами элементами, типах упаковки и еще множестве других особенностей, которые может иметь минерал. Классификация минералов такого рода предусматривает разделение их на пять типов, каждый из которых характеризуется преобладанием определенного характера связи между определенными структурными единицами.

• самородные элементы;
• сульфиды;
• окислы и гидроокислы;
• соли кислородных кислот;
• галогениды.

Далее по характеру анионов они разделяются на несколько классов (в каждом типе свое деление), внутри которых уже разбиваются на подклассы, из которых можно выделить: каркасный, цепочечный, островной, координационный и слоистый минерал. Классификация минералов, которые близки между собой по составу и имеют сходную структуру, предусматривает их объединение в различные группы.

Характеристика типов минералов

• Самородные элементы. Сюда входят самородные металлоиды и металлы, такие как железо, платина или золото, а также неметаллы наподобие алмаза, серы и графита.
• Сульфиты, а также различные их аналоги. Химическая классификация минералов включает в эту группу соли такие как пирит, галенит и другие.
• Окислы, гидроокислы и другие их аналоги, представляющие собой соединение металла с кислородом. Магнетит, хромит, гематит, гетит - это основные представители данной категории, которые выделяет химическая классификация минералов.
• Соли кислородных кислот.
• Галогениды.

Также стоит отметить, что в группе "соли кислородных кислот" существует еще и классификация минералов по классам:

• карбонаты;
• сульфаты;
• вольфраматы и молибдаты;
• фосфаты;
• силикаты.

Также бывают разделяющиеся на три группы:

• магматические;
• осадочные;
• метаморфические.

По происхождению

Классификация минералов по происхождению включает в себя три основные группы:

• Эндогенные. Такие процессы минералообразования в преимущественном большинстве случаев предусматривают внедрение в кору земли и последующее застывание подземных раскаленных сплавов, которые принято называть магмами. При этом само образование минералов осуществляется в три шага: магматический, пегматитовый и постмагматический.
• Экзогенные. В данном случае образование минералов осуществляется совершенно в других условиях по сравнению с эндогенным. Экзогенное минералообразование предусматривает химическое и физическое разложение веществ и одновременное формирование новообразований, имеющих устойчивость к другой среде. Кристаллы образуются в результате выветривания эндогенных минералов.
• Метаморфические. Вне зависимости от путей образования горных пород, их прочности или устойчивости, они всегда будут изменяться под воздействием определенных условий. Породы, которые формируются по причине изменения свойств или состава первоначальных образцов, принято называть метаморфическими.

По Ферсману и Бауэру

Классификация минералов по Ферсману и Бауэру включает в себя несколько пород, предназначенных в основном для изготовления различных изделий. В нее входят:

• самоцветы;
• цветные камни;
• органогенные камни.

Физические свойства

Классификация минералов и горных пород по происхождению и составу включает в себя множество наименований, и при этом каждый элемент имеет уникальные физические свойства. В зависимости от этих параметров определяется ценность той или иной породы, а также возможность его применения в различных сферах деятельности человека.

Твердость

Данная характеристика представляет собой сопротивление определенного твердого тела царапающему воздействию другого. Таким образом, если рассматриваемый минерал мягче того, которым царапают его поверхность, на нем будут оставаться следы.

Принципы классификации минералов по твердости основываются на использовании шкалы Мооса, которая представлена специально подобранными породами, каждая из которых способна царапать своим острым концом предыдущие наименования. Она включает в себя список из десяти наименований, который начинается с талька и гипса, а заканчивается, как многим известно, алмазом - наиболее твердым веществом.

Изначально породой принято проводить по стеклу. Если на нем будет оставаться царапина, то в таком случае классификация минералов по твердости уже предусматривает присваивание ему более 5-го класса. После этого твердость уже уточняется по Соответственно, если на стекле осталась царапина, то в таком случае далее берется образец из 6-го класса (полевой шпат), после чего пробуют чертить им по нужному минералу. Таким образом, если, к примеру, оставил на образце царапину, а апатит, который находится под номером 5, не оставил, ему присваивается класс 5.5.

Не стоит забывать о том, что в зависимости от значения кристаллографического направления у некоторых минералов может различаться твердость. К примеру, у дистена на плоскости спайности твердость вдоль длинной оси кристалла имеет значение 4, в то время как поперек на этой же плоскости оно увеличивается до 6. Очень твердые минералы можно встретить исключительно в группе с неметаллическим блеском.

Блеск

Формирование блеска у минералов осуществляется за счет отражения от их поверхности лучей света. В любом пособии о минералах классификация предусматривает деление на две крупные группы:

• с металлическим блеском;
• с неметаллическим блеском.

К первым относятся те породы, которые дают черную черту и являются непрозрачными даже в достаточно тонких осколках. Сюда относится магнетит, графит и уголь. В качестве исключения здесь рассматриваются также минералы с неметаллическим блеском, имеющие цветную черту. Это касается золота с зеленоватой чертой, меди со своеобразной красной, серебра с серебряно-белой, а также ряда других.

Металлический по своей природе схож с блеском свежего излома различных металлов, и его достаточно хорошо можно увидеть на свежей поверхности образца, даже если рассматриваются Классификация изделий с таким блеском также включает в себя непрозрачные образцы, которые являются более тяжелыми в сравнению с первой категорией.

Металлический блеск является характерным для минералов, которые представляют собой руду различных металлов.

Цвет

Стоит отметить, что цвет является постоянным признаком только для некоторых минералов. Таким образом, малахит всегда остается зеленым, золото не теряет своего золотисто-желтого цвета и т. д., в то время как для множества других он является непостоянным. Для определения цвета нужно предварительно получить свежий скол.

Отдельное внимание следует уделить тому, что классификация свойств минералов предусматривает также такое понятие, как цвет черты (молотого порошка), который зачастую не отличается от стандартного. Но при этом существуют и такие породы, у которых цвет порошка значительно отличается от их собственного. К примеру, в их число входит кальцит, который может быть желтым, белым, голубым, синим и еще во множестве других вариаций, но при этом порошок в любом случае будет оставаться белым.

Порошок, или черта минерала, получается на фарфоре, который не должен покрываться никакой глазурью и среди профессионалов называется просто «бисквит». По его поверхности проводится черта определяемым минералом, после чего она немного размазывается пальцем. Не следует забывать о том, что твердые, а также сильно твердые минералы не оставляют за собой никакого следа по причине того, что этот «бисквит» они попросту будут царапать, поэтому предварительно нужно соскоблить определенную часть с них на белую бумагу, и затем уже растереть до нужного состояния.

Спайность

Данное понятие подразумевает свойство минерала раскалываться или же расщепляться в некотором направлении, оставляя при этом блестящую гладкую поверхность. Стоит отметить тот факт, что Эразм Бартолин, который открыл данное свойство, отправил результаты проведенных исследований довольно авторитетной комиссии, включающей в себя таких известных ученых, как Бойль, Гук, Ньютон и еще множество других, но они признали обнаруженные явления случайными, а законы недействительными, хотя уже буквально через столетие оказалось, что все результаты были верны.

Таким образом, предусматривается пять основных градаций спайности:

• весьма совершенная - минерал можно легко расщепить на небольшие пластинки;
• совершенная - при любых ударах молотком образец будет раскалываться на обломки, которые ограничиваются плоскостями спайности;
• ясная или средняя - при попытке раскалывания минерала формируются обломками, которые ограничиваются не только плоскостями спайности, но и неровными поверхностями в случайных направлениях;
• несовершенная - обнаруживается с определенными сложностями;
• весьма несовершенная - спайность практически отсутствует.

Определенные минералы имеют сразу несколько направлений спайности, что зачастую становится для них основным диагностическим признаком.

Излом

Под этим понятием подразумевается поверхность раскола, которая прошла в минерале не по спайности. На сегодняшний день принято различать основные пять типов изломов:

• ровный - на поверхности отсутствуют какие-либо заметные изгибы, но при этом она не зеркально ровная, как в случае со спайностью;
• ступенчатый - характерен для кристаллов, имеющих более-менее ясную и совершенную спайность;
• неровный - проявляется, к примеру, у апатита, а также ряда других минералов, имеющих несовершенную спайность;
• занозистый - характерен для минералов волокнистого сложения и чем-то схож с изломом древесины поперек волокнистости;
• раковистый - по форме своей поверхности схож с раковиной;

Другие свойства

Достаточно большое количество минералов имеет такой диагностический или отличительный признак, как магнитность. Для ее определения принято использовать стандартный компас или специальный намагниченный нож. Проведение испытаний в данном случае осуществляется следующим образом: берется небольшой кусочек или же малое количество порошка испытуемого материала, после чего к нему притрагиваются намагниченным ножом или подковкой. Если после этой процедуры частички минерала начинают притягиваться, это говорит о наличии у него определенной магнитности. При использовании компаса его кладут на какую-нибудь ровную поверхность, после чего дожидаются выравнивания стрелки и подносят к ней минерал, не прикасаясь при этом к самому устройству. Если стрелка начинает смещаться, это говорит о том, что он магнитный.

Определенные минералы, в составе которых содержатся углекислые соли, под воздействием соляной кислоты начинают выделять углекислый газ, который проявляется в визе пузырьков, поэтому многие называют это «кипением». Среди таких минералов выделяются: малахит, кальцит, мел, мрамор и известняк.

Также некоторые вещества можно хорошо растворять в воде. Такую способность минералов несложно определить на вкус, и в частности, это касается а также и других.

Если требуется проведение исследований минералов на плавкость и горение, то нужно предварительно отколоть небольшой кусочек от образца, после чего с помощью пинцета внести его непосредственно в пламя от газовой горелки, спиртовки или же свечи.

Формы их нахождения в природе

В преимущественном большинстве случаев в природе различные минералы встречаются в виде сростков или одиночных кристаллов, а также могут показываться в виде скоплений. Последние состоят из большого количества зерен, имеющих внутреннее Таким образом, выделяется три основных группы, имеющих характерный внешний вид:

• изометрические, одинаково развитые во всех трех направлениях;
• удлиненные, имеющие более вытянутые формы в одном из направлений;
• вытянутые в двух направлениях при сохранении третьего в коротком виде.

При этом стоит отметить, что некоторые минералы могут собой образовывать закономерно сросшиеся кристаллы, которые потом называют двойниками, тройниками и другими наименованиями. Такие образцы зачастую являют собой результат срастания или же взаимного прорастания кристаллов.

Виды

Не стоит путать закономерные сростки и незакономерные агрегаты кристаллов, к примеру, со «щетками» или же друзами, которые нарастают на стенах пещер и различных полостей в горных породах. Друзы представляют собой сростки, образующиеся из нескольких более или менее правильных кристаллов и при этом прирастающие одним концом к какой-нибудь породе. Для их формирования требуется открытая полость, которая предусматривает возможность свободного роста минералов.

Помимо всего прочего, многие кристаллические минералы отличаются достаточно сложными неправильными формами, что приводит к образованию дендритов, натечных форм и других. Формирование дендритов осуществляется по причине слишком быстрой кристаллизации минералов, расположенных в тонких трещинах и порах, причем породы в данном случае начинают напоминать довольно причудливые ветви растений.

Нередко бывают и такие ситуации, когда минералы практически полностью заполняют небольшое пустое пространство, что приводит к образованию секреции. У них используется концентрическое строение, а минеральное вещество заполняет его к центру от периферии. Достаточно крупные секреции, у которых внутри остается пустое пространство, принято называть жеодами, в то время как небольшие образования именуются миндалинами.

Конкреции - это стяжения некорректной округлой или шарообразной формы, формирование которых возникает по причине активного отложения минеральных веществ вокруг определенного центра. Довольно часто для них характерна радиально-лучистая внутренняя конструкция, а в отличие от секреций рост осуществляется, наоборот, к периферии от центра.

Классы самородных элементов и сульфидов.

Из наиболее распространенных минералов первого класса можно назвать серу S . Используется в химической промышленности для получения серной кислоты, в сельском хозяйстве и в ряде других отраслей.

Графит С связан преимущественно с процессами метаморфизма. Широко применяется в металлургии, для производства электродов и др. К этому же классу относятся такие ценные минералы, как алмаз, золото, платина и др.

К классу сульфидов принадлежат многочисленные минералы - руды металлов.

Галенит, или свинцовый блеск PbS ,- встречается в виде кристаллических агрегатов, реже - отдельных кристаллов и их сростков. Сингония кубическая. Цвет свинцово-серый; черта серовато-черная, блестящая; блеск металлический; непрозрачный.

Сфалерит, или цинковая обманка ZnS , - встречается в виде кристаллических агрегатов, реже сростков кристаллов кубической сингонии. Цвет бурый, редко бесцветный, примесями железа бывает окрашен в черный; черта желтая, бурая; блеск алмазный, металловидный; просвечивает; спайность совершенная.

Класс галоидных соединений.

К нему относятся минералы, представляющие соли фтористо-, бромисто-, хлористо-, йодистоводородных кислот.

Наиболее распространенными минералами этого класса являются хлориды, образующиеся главным образом при испарении вод поверхностных бассейнов. Известны выделения хлоридов и из вулканических газов.

Галит NaCI - образует плотные кристаллические агрегаты, реже кристаллы кубической формы. Чистый галит бесцветный или белый, чаще окрашен в различные светлые цвета; гигроскопичен, соленый на вкус. Используется в пищевой промышленности, в химической для получения хлора, натрия и их производных.

Сильвин КСl - близок по происхождению и по физическим свойствам к галиту, с которым часто образует единые агрегаты. Отличительный признак - горько-соленый вкус. Применяется в основном как сырье для калийных удобрений, в химической промышленности.

Фториды связаны преимущественно с гидротермальными, а также с магматическими и пневматолитовыми процессами (греч. "пневма" - дух, газ). В экзогенных условиях образуются редко. К ним относится флюорит, или плавиковый шпат - CaF 2 , встречающийся в виде зернистых скоплений, отдельных кристаллов и их сростков.

Класс оксидов и гидроксидов.

По количеству входящих в него минералов занимает одно из первых мест: на его долю приходится около 17% всей массы земной коры. Из них около 12,5% составляют оксиды кремния и 3,9% - оксиды железа. Минералы этого класса образуются как в эндогенных, так и в экзогенных условиях.

Кварц SiО 2 - широко распространенный в земной коре породообразующий минерал. Кварц встречается в виде зернистых агрегатов, плотных масс, зерен в породах, в пустотах образует кристаллы и их сростки. Кристаллы имеют сложную форму, основой которой является шестигранная призма, оканчивающаяся ромбоэдрами. Цвет разнообразный - бесцветный, белый, серый, встречаются окрашенные разности. Окраска лежит в основе выделения разновидностей кварца: горный хрусталь - бесцветные прозрачные кристаллы; дымчатый кварц - серо-дымчатые, бурые; аметист - фиолетовые кристаллы; морион - черные и др.; просвечивает, реже прозрачен. Кварц выделяется при кристаллизации магмы, выпадает из горячих растворов и паров, возникает в процессе метаморфизма. В экзогенных условиях образуется редко. Химически устойчив в любых условиях.

Халцедон SiO 2 -скрытокристаллический минерал, образующий плотные, часто натечные массы. Цвет различный, часто желто-бурых тонов. Кварц и халцедон используются в стекольной, химической промышленностях, в строительстве, горный хрусталь (пьезокварц) - в оптике и радиотехнике. Красиво окрашенные разновидности применяются в ювелирном деле. Месторождения многочисленны.

Опал SiO 2 .nH 2 O - аморфный минерал. Образует плотные, часто натечные массы, слагает некоторые осадочные породы органогенного происхождения. Бесцветный, белый, серый, примесями бывает окрашен в различные цвета. Образуется при выветривании силикатов, в результате жизнедеятельности некоторых организмов; выпадает и из горячих растворов, образуя гейзериты. Используется в ювелирном деле как поделочный камень, в строительстве как абразивный материал.

Широко распространены в природе минералы оксида железа. Гематит, или железный блеск Fe 2 О 3 , образует плотные мелкокристаллические агрегаты чешуйчатого строения, скрытокристаллические массы (красный железняк), а также желваки (конкреции) радиально-лучистого или скорлуповатого строения. Цвет от желто-серого, стально-серого и почти черного у кристаллических разностей до темно-красного у скрытокристаллических; цвет черты от красно-бурого до вишнево-красного.

Магнетит, или магнитный железняк FeО.Fе 2 О 3 , или FeFe 2 О 4 , обычно образует плотные кристаллические агрегаты. Сингония кубическая. По свойствам напоминает кристаллическую разновидность гематита, но отличается от него черным цветом черты и магнитными свойствами. Образование гематита и магнетита связано главным образом с эндогенными процессами - магматическими, гидротермальными и метаморфическими. Гематит может возникать и в экзогенных условиях (при выветривании, в морской среде).

Лимонит, или бурый железняк,- это агрегат близких минералов - гётита FeOOH , гидрогётита FeOOH.nН 2 О , лепидокрокита FeO(OH) и глинистых частиц, соотношения которых непостоянны. Лимонит образует плотные натечные или землистые рыхлые массы, конкреции и оолиты. Часто можно наблюдать в одном образце переходы плотных разностей в рыхлые. Цвет у рыхлых разностей охристо-желтый, у плотных - черный; черта соответственно желто- бурая или бурая. Образование лимонита связано с выветриванием железосодержащих минералов, а также с выпадением из поверхностных вод, причем в этом процессе большую роль играют микроорганизмы.

Ценным полезным ископаемым на алюминий является боксит, представляющий собой, подобно лимониту, агрегат минералов - оксидов и гидроксидов алюминия: диаспора АlOOН , гидраргиллита Аl(ОН) 3 , бемита АlO(ОН) с примесью оксидов железа, оксида кремния и др. Встречаются в виде землистых рыхлых или твердых масс, часто образуют оолитовые скопления. Цвет белый, серый, желтый, чаще красный, буро-красный. Образуются при выветривании горных пород, которые богаты минералами, содержащими алюминий, и при последующем переотложении продуктов выветривания.

Класс карбонатов объединяет большое число минералов, для которых характерна реакция с соляной кислотой, сопровождающаяся выделением углекислого газа. Интенсивность реакции помогает различать минералы - карбонаты, близкие по многим свойствам. Они часто светлоокрашенные, со стеклянным блеском; твердостью 3-4,5; спайностью совершенной в трех направлениях. Образование карбонатов связано главным образом с поверхностными химическими и биохимическими процессами, а также с метаморфическими и гидротермальными.

Кальцит, или известковый шпат Са[СО 3 ],- один из наиболее распространенных в земной коре минералов, участвующих в строении как осадочных, так и метаморфических пород. Встречается в виде кристаллических и скрытокристаллических агрегатов различной плотности, в пустотах в виде разнообразных натечных форм, кристаллов и их сростков. Цвет разнообразный - от бесцветного и белого, изредка до черного; (бесцветные прозрачные кристаллы кальцита, обладающие двулучепреломлением, называются исландским шпатом); бурно реагирует ("вскипает") с соляной кислотой. Применение разнообразно: в строительстве, в металлургической и химической промышленностях, как поделочный камень, исландский шпат - в оптике.

Доломит CaMg[СO 3 ] 2 - распространенный минерал, образующий кристаллические и землистые агрегаты. От кальцита отличается несколько большей твердостью и плотностью, а главное, реакцией с соляной кислотой, которая идет только с порошком доломита. Используется в металлургии и строительстве.

Минералы класса сульфатов осаждаются в поверхностных водоемах, образуются при окислении сульфидов и серы в зонах выветривания, реже связаны с вулканической деятельностью.

Ангидрит Ca- образует плотные мелкокристаллические скопления. Цвет белый, часто с голубым или серым оттенком; блеск стеклянный, перламутровый; прозрачен, чаще просвечивает; спайность совершенная в одном направлении и средняя в двух. Используется для производства цемента, для поделок.

Наиболее распространенным минералом класса сульфатов является гипс Ca 2 H 2 O , встречающийся в виде мелкокристаллических и землистых агрегатов, отдельных кристаллов и их сростков. Обычно белый, бывает окрашен в светлые тона; блеск стеклянный, перламутровый, шелковистый; прозрачный или просвечивает; спайность в одном направлении весьма совершенная, в другом средняя. Используется в строительстве, в химической промышленности, медицине и др.

Класс фосфатов . Наиболее распространенным минералом является апатит Са 5 [РO 4 ] 3 (F,ОН,Cl) (содержание фтора, хлора и гидроксильной группы колеблется). Встречается в виде кристаллических агрегатов и отдельных кристаллов. Цвет бесцветный, чаще бледно-зеленый и зеленовато-голубой. Происхождение магматическое. Широко используется для производства удобрения и в химической промышленности.

Класс силикатов . Минералы этого класса широко распространены в земной коре (свыше 78%). Они образуются преимущественно в эндогенных условиях, будучи связаны с различными проявлениями магматизма и с метаморфическими процессами. Лишь немногие из них возникают в экзогенных условиях. Многие минералы этого класса являются породообразующими магматических и метаморфических горных пород, реже осадочных.

Силикаты характеризуются сложным химическим составом и внутренним строением. Минералы содержащие ионы алюминия называются алюмосиликатами.

Внутренняя структура силикатов и алюмосиликатов в значительной степени обусловливает их свойства: минералы с островной структурой, характеризующейся плотной упаковкой ионов, часто образуют изометричные кристаллы, обладают большой твердостью, плотностью и несовершенной спайностью. Минералы с линейно вытянутыми структурами (цепочечными и ленточными) образуют призматические кристаллы, обладающие хорошо выраженной спайностью в двух направлениях вдоль длинной оси структуры. Минералы с слоевой структурой образуют таблитчатые кристаллы с весьма совершенной спайностью, параллельной "слоям" структуры.

Островные силикаты . Оливин, или перидот, (Mg,Fe) 2 , форстерит (бесцветный) Mg 2 и фаялит (черный) Fe 2 . Встречается обычно в виде зернистых агрегатов или отдельных зерен, вкрапленных в породы.

Цвет желто-зеленый, оливковый до черного. Разновидности, содержащие мало железа, употребляются для изготовления огнеупорного кирпича, хризолит (желто-зеленая разновидность) - драгоценный камень.

Цепочечные и ленточные силикаты и алюмосиликаты . Цепочечной структурой обладают минералы группы пироксенов, а ленточной - амфиболов. Минералам группы амфиболов свойственны длинностолбчатые, игольчатые или волокнистые шестигранные кристаллы.

Авгит (Ca,Na) (Mg,Fe 2+ ,AlFe 3+) [(Si,Al) 2 O 6 ] встречается в кристаллических агрегатах. Цвет зеленовато- черный и черный; блеск стеклянный.

Одним из наиболее распространенных минералов группы амфиболов является роговая обманка (Ca,Na) 2 (Mg,Fe 2+) 4(Al,Fe 3+) (OH) 2 [(Si,Al) 4 O 11 ] 2 . По свойствам близка к авгиту, отличаясь формой кристаллов и взаимным расположением плоскостей спайности, а также несколько меньшей плотностью.

К листовым (слоевым) силикатам и алюмосиликатам относится большое количество минералов, из которых многие являются породообразующими магматических, метаморфических и глинистых осадочных горных пород. Обладают весьма совершенной спайностью в одном направлении, параллельном "листам" кристаллической структуры, и небольшой твердостью.

Наиболее распространенными минералами этой структурной группы являются слюды, зерна которых встречаются во многих магматических и метаморфических породах; в жилах отдельные кристаллы слюд достигают в сечении нескольких квадратных метров. Происхождение магматическое, гидротермальное, метаморфическое.

Биотит K(Mg,Fe) 3 (OH,F) 2 . Цвет черный, бурый, иногда зеленоватый; блеск стеклянный, местами перламутровый; как у всех слюд, листочки, отделяющиеся по спайности, упругие.

Мусковит 3KAl 2 (OH) 2 по многим свойствам близок к биотиту, но имеет почти бесцветную окраску со светло-розовым или серым оттенком, прозрачен в тонких листочках. Используется в электропромышленности, радиотехнике, приборостроении, для изготовления огнестойких строительных материалов, красок, смазочных материалов и др.

Тальк Mg 3 (OH) 2 образует кристаллические агрегаты, реже отдельные крупные кристаллы и их сростки. Цвет белый, светло-зеленый; блеск стеклянный, перламутровый, у плотных мелкозернистых агрегатов матовый; листочки, отделенные по спайности, гибкие, неупругие (на ощупь жирный). Широко используется как огнеупорный материал, при изготовлении изоляторов, в парфюмерии и пр.

Серпентин (змеевик) Mg 6 (OH) 8 встречается обычно в виде плотных скрытокристаллических разностей. Тонковолокнистая разновидность называется хризо-асбестом. Цвет светло-зеленый, желто-зеленый до черного, часто пятнистый, у хризо-асбеста золотистый, отдельные волокна белые; блеск стеклянный, жирный, у хризо-асбеста шелковистый. Хризо-асбест используется для изготовления огнестойких и теплоизоляционных материалов.

К листовым силикатам относится ряд минералов осадочного происхождения, образующихся при выветривании преимущественно магматических и метаморфических пород. Составляют основную часть глинистых пород. Из этих минералов наибольшим распространением пользуется каолинит Al 4 (OH) 8 , образующий землистые агрегаты. Цвет белый; блеск агрегатов матовый; излом землистый; (на ощупь жирный); легко поглощает влагу, намокая, становится пластичным. Употребляется в керамическом производстве, строительном деле, бумажной промышленности и др.

Из каркасных алюмосиликатов рассмотрим минералы группы полевых шпатов.

Минералы группы полевых шпатов пользуются широким распространением в земной коре, составляя в ней около 50 %. Являются породообразующими многих магматических и метаморфических горных пород. В трещинах образуют крупные кристаллы. Для всех полевых шпатов характерна спайность совершенная или средняя в двух направлениях. По химическому составу полевые пшаты делятся на две подгруппы: 1) калиевые (калинатровые, или щелочные) полевые шпаты; 2) известково- натровые (кальциево-натровые) полевые шпаты, или плагиоклазы, представляющие непрерывный изоморфный ряд Na и Са .

Из первой подгруппы наиболее распространен ортоклаз К[А1Si 3 О 8 ] . Цвет от бесцветного, белого, светло-серого до разных оттенков розового и красно-желтого; спайность в двух направлениях. Минерал того же состава, но кристаллизующийся другому, называется микроклином. По внешним признакам микроклин неотличим от ортоклаза, и только его голубовато-зеленая разновидность - амазонит - по цвету легко отличается от других полевых шпатов.

Калиевые полевые шпаты (особенно микроклин) из пегматитовых жил используются в керамической и стекольной промышленности.

В подгруппу плагиоклазов входят минералы, представляющие изоморфный ряд, Среди плагиоклазов по количеству оксида кремния выделяют кислые, средние и основные минералы (табл. 1).

Плагиоклазы по свойствам близки друг к другу и макроскопически обычно не разделяются. Исключение составляет лабрадор, у которого на сером фоне хорошо видны синие и зеленые переливы - иризация.

Плагиоклазы макроскопически мало отличаются и от калиевых полевых шпатов. Иногда их можно различить по окраске: плагиоклазы преимущественно белые, серые, зеленовато-серые, калиевые полевые шпаты белые, светло-серые, розовые и желтые разных оттенков. Существует также различие в угле между плоскостями спайности.

Таблица 1

Таблица минералов изоморфного ряда плагиоклазов