Минералы - понятие очень широкое. Минералами называют однородные по составу и строению части горных пород и руд. Они представляют собой природные химические соединения, возникшие в результате различных геологических процессов. Минералов в природе великое множество. Для изучения и поиска их объединяют в однородные группы по химическому составу и физическим свойствам.
Большинство минералов встречается в земной коре в твердом состоянии. Однако есть жидкие (самородная ртуть) и даже газообразные минералы (углекислый газ, сероводород). Поразительно разнообразны внешние признаки, по которым минералы отличаются друг от друга. Одни из них прозрачны, другие мутны, полупрозрачны или совершенно не пропускают свет.
Кальцит (известковый шпат) - один из наиболее часто встречающихся в земной коре минералов. Иногда целые горы состоят из чистого кальцита.
Важной особенностью многих минералов является их окраска. Так, киноварь всегда карминно - красная, а малахит ярко-зеленый, по металлически золотистому цвету легко узнаются кубические кристаллики пирита. Очень важный внешний признак минералов - их форма. Чаще она кристаллическая, но для одних это форма куба (пирит), для других - шестигранной призмы (берилл), для третьих - многогранника (гранат) и т. д. Многие минералы образуют натечные массы причудливой формы, ничего общего не имеющие с кристаллами. Таковы, например, почковидные выделения малахита и сталактитоподобные наросты лимонита.
Одни минералы тверды настолько, что легко оставляют царапины на стекле (кварц, полевые шпаты, гранат)..другие сами царапаются обломками стекла или острием ножа (кальцит). Третьи мягки, и на них можно прочертить след ногтем (графит).
В минералогии применяется наиболее простой способ определения твердости - царапанием одного минерала другим. Для оценки твердости используется так называемая шкала Мооса, представленная десятью минералами. Их порядковый номер и соответствует условной единице твердости. Вот они:
1.
Тальк
2. Гипс
3. Кальцит
4. Флюорит
5. Апатит
6. Ортоклаз
7. Кварц
8. Топаз
9. Корунд
10. Алмаз
Каждый последующий в шкале Мооса минерал царапает своим острым концом все предыдущие.
Чтобы определить твердость неизвестного минерала, устанавливают, какой из эталонов минералов он царапает последним. Например, неизвестный минерал царапает апатит, а сам царапается ортоклазом, то его твердость заключена между 5 и 6.
По-разному ведут себя минералы и при раскалывании. Одни из них легко расщепляются по определенным плоскостям, образуя обломки правильной формы, похожие на кристаллы (галенит, кальцит); другие дают в изломе кривые, раковистые поверхности (кварц). Свойство минералов раскалываться по определенным направлениям называется спайностью. Различают спайность весьма совершенную, при которой кристалл способен расщепляться на тонкие листочки (слюды); совершенную, когда при ударе образуются обломки, внешне напоминающие настоящие кристаллы (кальцит, галенит); среднюю - на обломках минералов наблюдаются геометрически правильные плоскости и неровные изломы (роговые обманки); несовершенную - изломы, как правило, представлены неровными поверхностями (оливин, апатит); весьма несовершенную, когда спайность практически отсутствует и обломки имеют, раковистый (как у стекол) излом.
Отличаются минералы и по цвету черты, т. е. цвету тонкого порошка, который оставляет минерал на матовой (неглазурованной) поверхности фарфоровой пластинки. Иногда цвет черты совпадает с цветом самого минерала, как, например, у киновари. Но в ряде случаев цвет минерала и цвет его черты резко различны. Так, минерал гематит серо-стального цвета, а черта его красная, пирит латунно-желтый, а оставляет черную черту.
Удельный вес, магнитность, радиоактивность и ряд других свойств также являются важными признаками по которым геологи определяют, или диагностируют, минералы.
Свойства минералов зависят от их химического состава, кристаллической структуры, т.е. той пространственной фигуры, которую образуют слагающие минерал атомы и ионы, и от характера и сил сцепления между ними.
По химическому составу и структуре все минералы подразделяются на большие группы, или разделы.
Здесь мы упомянем лишь некоторые минералы, наиболее часто встречающиеся в земной коре и входящие в состав широко распространенных горных пород.
Кальцит (или известковый шпат) принадлежит к числу наиболее распространенных минералов. В природе встречаются целые горы. сложенные известняками или мраморами, которые состоят из одного почти чистого кальцита.
По химическому составу кальцит представляет собойуглекальциевую соль - СаСОз. Бесцветные прозрачные разновидности его называются исландским шпатом. Очень красивы так называемые друзы кальцита, представляющие собой скопление хорошо образованных кристаллов, возникших в пустотах горных пород.
Большей частью кальцит бесцветен или обладает молочно-белым цветом. Но встречается и окрашенный в различные оттенки серого, желтого, красного, бурого и черного цвета. Твердость кальцита3 (легко царапается острием ножа или иглы), спайность совершенная (легко раскалывается на обломки правильной формы). Важный диагностический признак кальцита - его реакция на соляную кислоту: от одной ее капли, попавшей на минерал, начинается бурное вскипание - выделение углекислого газа.
Огромные массы кальцита образуются в морских бассейнах в виде известковых илов, отмерших морских растений и беспозвоночных животных с известковым скелетом. Позднее эти вещества превращаются в горную породу - известняк или мрамор.
Кварц, так же как и кальцит, относится к числу наиболее широко распространенных минералов. Состав его прост - это окись кремния SiO2. Встречаются кристаллы кварца очень крупных размеров, весом до 40 т. Формы кристаллов весьма разнообразны, но для них характерны грани призмы, на которых заметна горизонтальная штриховка.
Чаще всего цвет кварца молочно-белый или серый. Бесцветные водяно-прозрачные кристаллы кварца называются горным хрусталем, фиолетовые разновидности - аметистом, дымчатые - раухтопазом, а черные - морионом.
Твердость кварца 7, спайность весьма несовершенная (при раскалывании обломки отличаются раковистым изломом).
Кварц чаще всего входит в состав кислых магматических горных пород - гранитов, липаритов, гранитных пегматитов и т. д.
Полевые шпаты представляют собой алюмосиликаты натрия, калия и кальция. Из всех известных в природе силикатов (солей кремниевой кислоты) на долю полевых шпатов приходится около 50% по весу. По химическому составу различаются известково-натриевые и кали - натриевые полевые шпаты.
Более распространены известково-натриевые полевые шпаты, или плагиоклазы, состоящие из двух существенно различных молекул – NаАISi 3 О 8 и CaAI 2 Si 2 O 8 . Количественное соотношение между этими молекулами в минерале может быть различно. Чисто натриевый полевой шпат (NаАISi 3 О 8) называется альбитом, чисто кальциевый (CaAI 2 Si 2 O 8)анортитом. Плагиоклазы представляют собой все разновидности непрерывно меняющегося состава, отальбита до анортита (их различают по номерам, соответствующим проценту содержания анортита).
Хорошо образованные кристаллы плагиоклазов довольно редки, облик их таблитчатый или таблитчато-призматический. Цвет плагиоклазов белый или серовато-белый, иногда с зеленоватым, синеватым, реже красноватым оттенком. Блеск стеклянный, твердость 6-6,5. Спайность совершенная по двум направлениям.
Плагиоклазы главным образом входят в состав магматических горных пород.
Кали - натриевые полевые шпаты встречаются в земной коре реже, чем плагиоклазы. Состав их выражается формулой KАISi 3 О 8 (чисто калиевый полевой шпат). Обычно к калиевой составляющей минерала примешано некоторое количество альбитовой молекулы (NаАISi 3 О 8). По структуре среди кали натриевых полевых шпатов различают ортоклаз имикроклин. Облик кристаллов кали - натриевых полевых шпатов чаще всего призматический, цвет - светло-розовый, буровато-желтый, красновато-белый, иногда мясо-красный. Блеск стеклянный. Твердость 6-6,5. Спайность совершенная по двум направлениям.
Кали - натриевые полевые шпаты входят в состав магматических горных пород кислого состава.
Слюды. В эту группу объединены минералы достаточно сложного и изменчивого состава. Здесь мы остановимся лишь на магнезиально-железистой темной слюде - биотите и алюминиевой светлой мусковите. В состав слюд входят легколетучие соединения.
Химическая формула биотита достаточно сложна К(Мg 1 Fе) 3 ; он состоит из калия, магния, железа, алюминия, кремния и кислорода. В качестве легколетучих веществ в биотите присутствуют вода (точнее, группа гидроксила - ОН) и фтор. Цвет биотита черный, бурый, иногда с оранжевым, красноватым или зеленоватым оттенком. Блеск стеклянный, на плоскостях спайности с перламутровым отливом. Твердость 2-3, спайность весьма совершенная (кристалл биотита легко расщепить на отдельные тончайшие листочки), облик кристаллов таблитчатый, нередко столбчатый или пирамидальный. Большей частью встречается в сплошных пластинчато - или чешуйчато-зернистых массах. Биотит встречается во многих магматических и метаморфических горных породах.
Светлая слюда - мусковит - получила свое название по старинному итальянскому наименованию города Москвы – Муска. В древние времена из Москвы в Западную Европу вывозились большие листы мусковита под названием московское стекло., которое вставляли в оконные рамы домов.
Мусковит - КАI 2 [АISi 3 О 10 ] 2 - состоит из калия, алюминия, кремния и кислорода. Из легколетучих соединений присутствует вода (группа гидроксила). Облик кристаллов обычно таблитчатый или пластинчатый. Боковые грани сильно исштрихованы в горизонтальных направлениях. Как и биотит, мусковит чаще всего встречается в сплошных листовато-зернистых или чешуйчатых массах.
В тонких спайных листочках мусковит бесцветен. Блеск стеклянный, на плоскостях спайности перламутровый и серебристый. Твердость 2-3. Листочки мусковита, как у всех слюд, гибки и при сгибании упруги. Спайность совершенная (легко расщепляется на тонкие прозрачные листочки).
Мусковит встречается в земной коре чаще других слюд. Он входит в состав многих магматических и метаморфических горных пород.
Из большой группы минералов, объединенных под общим названием амфиболы, упомянем лишь наиболее часто встречающуюся роговую обманку. Состоит она из кальция, натрия, магния, железа, алюминия, кремния и кислорода. Обязательной составной частью роговой обманки является вода. Химический состав ее не постоянен, и количественные соотношения между магнием и железом, железом, алюминием и калием меняются в широких пределах. Облик кристаллов призматический или столбчатый. Обыкновенные роговые обманки окрашены в зеленый или бурый цвет разных оттенков. Блеск стеклянный, твердость 5,5-6. Спайность совершенная только по одному направлению и несовершенная по другим.
Роговая обманка - минерал, типичный для ряда магматических и многих метаморфических горных пород.
Большая группа минералов, представляющих собой магнезиально-железистые, известково-магнезиальные и известково-железистые силикаты, объединена под общим названием пироксены. По кристаллографическим признакам различают ромбические и моноклинные пироксены.
К ромбическим пироксенам относится энстатит - Mg 2 .
Разновидности его, в которых присутствуют заметные количества окислов железа, называются бронзитом.
Чаще всего встречается в виде зерен неправильной удлиненной формы. Энстатит бесцветен или серовато-белый с зеленоватым оттенком, реже буровато-зеленый. Блеск его стеклянный, на плоскостях спайности с перламутровым отливом. Твердость 5,5, спайность средняя.
Энстатит - типичный минерал изверженных горных пород, образовавшихся из магматических расплавов, обогащенных магнием (магмы основного состава). Совместно с оливином, о котором мы скажем дальше, энстатит входит в состав таких магматических горных пород, как габбро и базальты.
Примером моноклинных пироксенов служит авгит – известково-магнезиально-железистый алюмосиликат.
Химический состав его гораздо сложнее, чем у других пироксенов. Облик кристаллов его короткостолбчатый. Для разрезов характерны очертания восьмиугольника с более или менее развитыми сторонами. Чаще всего встречается в виде зернистых агрегатов. Цвет черный, зеленовато- и буровато-черный, реже темно-зеленый или бурый. Блеск стеклянный. Твердость 5-6. Спайность средняя.
Авгит чаще всего встречается в магматических горных породах основного и среднего состава - базальтах, габбро, андезитах, диоритах.
Наконец, весьма распространен оливин - магнезиально-железистый силикат (Mg,Fe) 2 SiO 4 . Иногда его называют еще хризолитом.
Обычно оливин встречается в виде зернистых агрегатов. Цвет его желтый с зеленоватым оттенком, но часты бесцветные разновидности. Блеск стеклянный, жирный. Твердость 6,5-7. Спайность несовершенная (при раскалывании дает неровный излом). Оливин - минерал магматического происхождения. Он характерен для изверженных горных пород, образовавшихся из бедного кремнием и богатого магнием и железом магматического расплава основного состава, - дунитов, габбро и базальтов.
Другим замечательным минералом, применяемым в оптике, является флюорит. Это чистые прозрачные бесцветные или слабо окрашенные кристаллы. Их ценными свойствами являются изотропность, незначительная дисперсия, низкий коэффициент преломления и, так же как у горного хрусталя, высокая способность пропускать инфракрасные и ультрафиолетовые лучи. Флюорит используется для изготовления линз телескопов и микроскопов, для изготовления призм спектрографов и в других оптических приборах.
Самое большое значение имеет использование оптических свойств замечательных минералов, связанное с изобретением лазера - оптического квантового генератора. Слово «лазер» представляет собой сокращение английских слов Light amplification by stimulated emission ot radiation - усилитель света при вызванном излучении. Принцип работы лазера достаточно сложен, для генерации электромагнитного излучения в нем используется энергия, которая возникает при переходе атомов или электронов из одного энергетического состояния в другое.
Первый лазер был создан в 1960 г. на рубине. Этот лазер излучал яркий свет с длиной волны 694,3 нм. С помощью рубинового лазера было проведено точное определение (локация) расстояния от Земли до Луны. Затраты энергии при этом не превышали энергии сгорания десятка спичек. В настоящее время применение лазеров в технике все более расширяется. Они используются для изучения физики плазмы, при хирургических операциях, в телевидении, для съемок и передачи изображения, для сверления и сварки металлов и т. д. И хотя в последнее время появились лазеры и на других веществах, например газовые или полупроводниковые лазеры, минерал рубин по-прежнему остается одним из наиболее употребительных материалов. Преимущества рубина заключаются в его выдающихся механических свойствах, о которых мы говорили раньше: в его твердости, теплотоупорности и устойчивости в сильно агрессивных условиях. Из других кристаллических веществ для лазеров используются алюминиево-иттриевые гранаты, флюорит и ряд других, преимущественно искусственных, кристаллов.
Минералы - это природные тела, имеющие определенный химический состав и свойства; образующиеся в результате физико-химических процессов, протекающих в земной коре. В земной коре содержится до 7000 минералов и их разновидностей, и около 100 из них входят в состав горных пород. Эти минералы называются породообразующими. Минералы образуются в результате разнообразных геологических процессов. Существует 3 процесса образования:
Эндогенный процесс - протекает в недрах земли, и минералы рождаются из магмы (силикатного расплава). Магма по мере понижение t, затвердевает. При данном процессе минералы характеризуются большой твердостью, к воде, кислотам.
Экзогенный процесс - протекает на поверхности земной коре, где взаимодействуют литосфера, гидросфера, атмосфера. Образование связано с процессом выветривания и колебаний температур. Такие минералы характеризуются низкой твердостью, и взаимодействием с водой.
Метаморфический процесс - это перерождение ране образованных минералов под воздействием высоких t и давления, а также магматических газов и воды. Минералы проходят перекристаллизацию, приобретают плотность, прочность.
Строение и свойства минералов
Минералы могут иметь кристаллическую структуру или аморфную. Свойства минералов могут быть одинаковыми по всем направлениям, такие минералы называют изотропными. А если свойства разные по различным направлениям - анизотропными. Минералы, обладающие кристаллической решеткой, характеризуются правильной внешней формой. Аморфные минералы характеризуются неправильной формой.
Морфологические особенности - это различные внешние формы. Формы минералов можно разделить на следующие виды: а)изометрические формы (одинаково развиты во всех направлениях); б)вытянутые в одном направлении (призматические, игольчатые); в) вытянутые в двух направлениях (плоские, листовые, чешуйчатые).
Все минералы имеют определенные физически свойства:
Внешняя форма - в природных условиях чаще всего приобладает неправильные очертания. Хорошо ограниченные и ограненные кристаллы встречаются редко.
Цвет - условно разделяют на светлые (кварц, полевые шпаты, гипс, кальцит), темные (роговая обманка, авгит и др.).
Прозрачность минералов - свойство пропускать свет. Выделяют III группы минералов:
а) прозрачные (кварц, мусковит).
б) полупрозрачные (халцедон).
в) непрозрачные (пирит, графит).
Блеск - свойство, основанное на отражение света поверхностью минерала. Он может быть металлическим и неметаллическим (стеклянным, жирным, шелковистым).
Твердость минерала - способность противостоять внешнему механическому воздействий. Каждому минералу присуща определенная твердость, которая ориентировочно оцениваете по шкале Мооса.
Спайность - способность минерала раскладываться или расщепляться по определенным направлениям с образованием гладких плоскостей. Спайность оценивается по следующей шкале:
а) спайность весьма совершенная - минерал расщепляется на тонкие листочки (слюда).
б) спайность совершенная - при расколе молотком минерал дает обломки, ограниченные правильными плоскостями (кальцит).
в) спайность несовершенная - на осколках минерала небольшие гладкие площадки (апатиты).
г) спайность отсутствует - раскалывание минерала происходит по неопределенным направлениям.
Излом характеризует поверхность разрыва и раскалывания минералов. Различается излом:
а) ступенчатый (полевые шпаты);
б) раковистый (кремень);
в) землистый (каолинит);
г) занозистый (роговая обманка);
д) волокнистый (асбест).
Минералы обладают рядом физических свойств: хрупкостью, плавкостью, магнитностью, вкусом, запахом и т.д.
Похожая информация:
- Find the following sentences in the text. 1. В состав материальной собственности входят товары и земля, которые могут быть объектом физического владения
- I ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ ТОРМОЗНОГО ОБОРУДОВАНИЯ МОТОР‑ВАГОННОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА
- I.2.4 При ведении соединенного поезда с постановкой локомотива в голове и в составе или в хвосте поезда с объединенной тормозной магистралью
Порошин Станислав
В работе рассмотрены свойства и классификация минералов, представлена информация об использовании минералов и их влиянии на здоровье человека.
Скачать:
Предварительный просмотр:
Научное общество учащихся МОУ «СОШ № 133»
Образовательная область «География»
«Минералы вокруг нас»
Порошин Станислав
6 А класс БОУ «СОШ № 133»
Научный руководитель-
Невротов Вячеслав Валерьевич,
учитель географии МОУ «СОШ № 133»
Омск, 2010
- Введение. – c. 3
- Минералы вокруг нас; - c. 4 - 6
А) что такое минерал; - c. 4
Б) свойства минералов; - c. 4
В) классификация минералов; - c. 4
Г) использование минералов; - c. 4 – 5
Д) влияние минералов на жизнь и здоровье человека; - c. 5 - 6
Е) я – коллекционер минералов. – c. 6
3. Заключение. – c. 7
4. Библиография. – c. 8
5. Приложение. – c. 9
Минералы на Земле всего лишь камни,
Но они живут, несут свой свет…
Свет небес и моря цвет,
Солнца яркого лучи
Собрали в себя они.
Как прекрасны камни в ожерелье,
Яркий солнца свет ласкает их.
Хорошо им там, они в сплетенье
Создают гармонию каждого из них.
(Л. Липска)
Тема моей научной работы- «Минералы вокруг нас». Эта тема очень актуальна в настоящее время, ведь многие из минералов- исчерпаемые невозобновимые природные ресурсы. Сейчас усовершенствованная техника и комплексность использования природных богатств делает добычу и разведку минеральных ресурсов более «аккуратной» и полной, позволяет сохранять окружающую месторождения природу в том виде, в каком она была до начала разработок.
Изучение и коллекционирование минералов позволяет раскрыть секреты природы, узнать ее изнутри, способствует бережному отношению к природным богатствам.
Минералы окружают нас повсюду: мы ходим по минералам, строим из минералов, обрабатываем минералы на заводах, создаем приборы и изделия из минералов, широко применяем минералы в науке и технике, проникаем в тайны строения минералов, едим минералы, лечимся минералами. Можно смело утверждать, что без минералов немыслим современный мир.
Это меня заинтересовало и я решил поработать над этой темой, поставив перед собой цель: углубить и расширить свои знания о минералах.
Исходя из этой цели, у меня возникло несколько задач:
- подобрать и изучить литературу по выбранной теме;
- систематизировать полученные знания;
- рассмотреть свойства и классификацию минералов;
- выяснить, где используются минералы;
- показать влияние минералов на жизнь и здоровье человека.
Объектом моего исследования являются минералы, а предметом исследования- их значение в зависимости от разнообразных свойств.
Минерал (фр. mineral, от позднее лат. minera- руда)- это природное тело с определенным химическим составом и кристаллической структурой, образующееся в результате природных физико-химических процессов. Минералы являются составной частью земной коры, горных пород, метеоритов и астероидов. Все минералы имеют неорганическую основу. Ученые насчитывают около 4000 минералов, но только 100 из них достаточно широко распространены. Многие называют минералами все, что добывают из Земли. Они относят к этому разряду также ископаемое топливо, например, уголь. Однако, люди, которые профессионально изучают минералы,- считают, что уголь, нефть и природный газ- органические соединения, поскольку образовались из остатков когда-то живых растений и животных, а потому минералами не являются.
Определить минералы помогают их свойства, которые делятся на физические и оптические. К физическим свойствам относят:
Твердость- свойство материала сопротивляться проникновению в него более твердого тела, а также свойство более твердого тела проникать в другие материалы;
Спайность- способность минерала раскалываться по определенным направлениям;
Излом- форма поверхности, образующаяся при раскалывании;
Магнитность- зависит от содержания железа, обнаруживается при помощи обычного магнита;
Хрупкость- прочность минеральных зерен, которая обнаруживается при механическом раскалывании;
Плотность(или удельный вес)- отношение массы вещества к его объему.
К оптическим относятся следующие свойства минералов:
Блеск- световой эффект, вызываемый отражением части светового потока, падающего на минерал,
Цвет- признак, c определенностью характеризующий одни минералы (например, зеленый малахит, синий лазурит), и очень обманчивый у ряда других минералов (например, кварцы);
Цвет черты- цвет минерала в тонком порошке, обычно определяемый царапанием;
Прозрачность- способность минерала пропускать через себя свет;
Преломление- заключается в изменении пути следования светового луча при прохождении через минерал.
Минералы обычно делят на две группы: металлические и неметаллические. К металлическим относятся красный железняк (железо), медная руда, бокситы (алюминий). К неметаллическим- сера, кварц, асбест, кальциты.
Некоторые минералы из-за своей красоты и редкости обладают высокой стоимостью. Их называют «драгоценные камни». Среди них алмазы, гранаты, топазы, изумруды, рубины, сапфиры.
Меня заинтересовал вопрос: «С какими минералами мы имеем дело в повседневной жизни?» Изучив литературу по данной теме, собрав свою коллекцию минералов и руководствуясь собственными наблюдениями, могу смело сказать - со многими. И буквально каждый день- с самым жизненно важным, незаменимым минералом № 1- обыкновенной поваренной (каменной) солью. В приготовлении пищи поваренная соль употребляется как важнейшая приправа. Соль имеет хорошо знакомый каждому человеку характерный вкус, без которого пища кажется пресной. Без остальных минералов жить кое-как можно, хотя, что за жизнь, например, без полевого шпата, из которого делают фарфор, фаянс и зубные пасты. Или без минералов – редких, драгоценных и полудрагоценных камней? А их - великое множество: александрит, рубеллит, хромдиопеид, алмаз, аметист, андалузит, бразилианит, жемчуг, перламутр, топаз, раухтопаз, розовый кварц, тигровый глаз, коралл, янтарь и многие другие. Многие хлопушки и заряды для фейерверков содержат минерал барий, который горит зеленым пламенем, а также минерал целестин, который придает пламени красный цвет. Легко загораются головки спичек, которые покрываются серой. Грифели карандашей содержат графит, легко оставляющий след на бумаге. Наждачная бумага покрыта крупинками твердого минерала, называемого корундом. Малахит применяется для изготовления зеленой краски (на Урале с давних пор приспособились красить порошковым малахитом крыши деревянных домов), а из лазурита с давних времен делали синюю краску. Природные камни, применяемые в строительстве, тоже состоят из минералов. Например, в качестве стройматериалов используются такие минералы, как фуксит и кальцит. Некоторые минералы служат источниками металлов, из которых делают гвозди, часовые механизмы, провода, микросхемы, компьютеры и еще множество нужных вещей. Например, борнит является источником получения меди, которую применяют в производстве кабелей, проводов, труб водоснабжения и отопления. Из вульфенита и миметезита получают свинцовую руду. Стибнит используется для получения сурьмы, которая, в свою очередь, применяется в оружейной промышленности и в производстве автомобильных аккумуляторов. Шеелит- один из основных источников металла вольфрама, который используется для изготовления лампочек. Настуран- основной источник получения урана, радиоактивного минерала и важнейшего элемента с научной, промышленной и военной точек зрения. Долгое время такие минералы, как золото и алмазы использовали только как украшения. В наше время их можно назвать неутомимыми тружениками. Тончайшая золотая пленка, снаружи и изнутри покрывающая кожухи двигателей сверхзвуковых самолетов, надежно защищает их от коррозии. Детали, изготовленные из золота, успешно работают на самых ответственных участках сложнейших ЭВМ- здесь золото пока незаменимо. А алмаз сейчас по праву называют богатырем техники. Алмазный инструмент в умелых руках машиностроителей и оптиков, радиотехников и энергетиков творит чудеса. Например, долото сделанное с применением этого минерала для буровых станков, позволило геологам в 10-15 раз увеличить скорость проходки скважин.
Даже в организме человека имеются минералы. Человек большей частью состоит из воды (до 50% веса тела) и из белка (состоящего из углеводорода, кислорода, водорода, азота и серы). Но стабильность и прочность этих элементов обеспечивается минеральными веществами. Кальций и фосфор являются «цементом» нашего скелета, то есть костей и зубов, к тому же кальций благотворно влияет на работу мозга и сердца, а фосфор принимает участие в обмене энергии, от него зависит мышечная и умственная деятельность, магний отвечает за производство энергии и функции нервной системы, натрий, калий и хлор являются составными частями жидкостей организма, а сера- смазочный материал суставов, соединительной ткани и кожи. Примерно 4% веса человеческого тела составляют эти семь минеральных веществ.
В нашем организме находится 39 микроэлементов. Эти органические соединения являются также минералами, но вследствие своей минимальной концентрации и того, что они находятся в организме только в микродозах, их называют микроэлементами.
Среди них есть ядовитые и вредные, например, свинец, ртуть и кадмий. Они бесполезны и не нужны. Но существуют многие другие, которые управляют в организме определенными функциями, например, функциями обмена веществ. Для нас они жизненно необходимы, это железо, йод и фтор. Также очень важную роль играют такие микроэлементы, как медь, марганец, селен, хром, цинк.
Я стал увлекаться минералами с 2008 года. С августа 2009 года стал собирать коллекцию «Минералы. Сокровища Земли», приобретая иллюстративный познавательный материал и отдельные экземпляры минералов. На сегодняшний день в моей коллекции 17 минералов - аметист, розовый кварц, тигровый глаз, азурит, арагонит, цианит, пирит, фуксит, целестин, кальцит, хромдиопсид, раухтопаз, сердолик, жадеит, «роза пустыни», галит, говлит(имитация бирюзы). Я попытался сделать классификацию тех камней, которые собрал (см. приложение №1, стр. 9).Собранные мною минералы добываются в нашей стране в основном на Урале, за рубежом – в странах Европы, Бразилии, США, Индии. Большинство из них используются как поделочные и ювелирные камни.
Любая коллекция имеет свое очарование и научную ценность. Я, как начинающий коллекционер, узнал, что существует 3 основных типа коллекций: систематическая, тематическая(или специализированная) и местная(или региональная). На данный момент моя коллекция минералов- систематическая. Цель коллекции- собрать наибольшее количество минералов. Конечно, закончить такую коллекцию невозможно, это не удается даже лучшим музеям мира. Пусть такая коллекция никогда не будет завершена, но добавить к такой коллекции редкий или искомый минерал - ни с чем не сравнимое удовольствие. В будущем мне хотелось бы переключиться на тематическую коллекцию- собирать разнообразные образцы кальцита.
Подводя итоги моей работы, хочется сказать, что минералы - это уникальные образования на Земле. В свое время академик А. Ф. Ферсман сказал: «Человека всегда влечет к минералам». Современный человек увлекается минералом, бесконечно разнообразным по своим свойствам и красоте природным материалом. Чем глубже мы его изучаем и энергичнее ищем, тем больше нового и оригинального дает нам минеральный мир. Этот мир можно сравнить с книгой, которая всегда открыта, всегда перед глазами. И эта книга может рассказать о многом. Минералы- немые свидетели прошлого. Изучая их, мы узнаем, как на протяжении многих миллионов лет менялся рельеф земной поверхности, какие изменения претерпевал климат, как образовались залежи полезных ископаемых. Некоторые минералы рассказывают, из чего состоят другие планеты Вселенной.
Собирать минералы можно двумя способами:
- покупая готовые образцы (как это делаю я);
- добывать минералы самостоятельно.
Второй способ меня также стал интересовать. В перспективе мне хотелось бы заняться и местной коллекцией- сбором минералов Омской области. Но это требует определенных знаний: где и как искать, с помощью каких инструментов и аксессуаров. Для этого требуется определенная подготовка. Основа успешной охоты за минералами - знания и опыт. Вообще, коллекционирование минералов - это древнее увлечение, всегда имевшее верных последователей. Это возможность познать мир, развить наблюдательность, осторожность и предусмотрительность и получить бесценный опыт.
Минералы, которые окружают нас, могут рассказать о многом, нужно только суметь изучить и понять их молчаливый «язык». Сотни лет люди изучают минералы, сотни лет они верно служат человеку, но еще много в мире минералов неясного, спорного, загадочного.
Хочется отметить, что моя работа будет интересна учащимся 6 классов при изучении начального курса физической географии и учащимся 8 классов при изучении курса физической географии России, а также всем тем, кто интересуется и увлекается минералами.
Библиография.
- Герасимова Т. П., Неклюкова Н. П. «Начальный курс географии» (6 класс). М.: «Дрофа», 2006.
- Баринова И. И. «География. Природа России» (8 класс). М.: «Дрофа», 2008.
- Кантор Б. З. «О минералах вообще и в частности» (статья).
- Максимов Н. А. «За страницами учебника географии».
М.: «Просвещение», 1981.
- Шаскольская М. П. «Кристаллы». М.: «Наука», 1978.
- Энциклопедия «География». М.: «Росмэн», 1996.
- Научно- познавательный журнал « Минералы. Сокровища Земли». Выпуски: август-декабрь 2009 года.
- Сайт в интернете: www. Fabreminerals. Com
Приложение № 1.
Название | Места добычи | Использование | |
в России | за рубежом | ||
1. азурит | Урал | Италия, Франция, США, Австралия | Производство синей краски, ювелирных изделий |
2. арагонит | Урал, Таймыр | Испания | Талисманы, амулеты |
3. цианит | Урал | Австрия, США, Бразилия | украшения |
4. пирит | Урал, Алтай | Азербайджан, Германия, Испания, США | Производство серной кислоты, серы; добавка при производстве цемента |
5. фуксит | Карелия, Урал | Австрия, Чехия | Украшения, стройматериалы |
6. целестин | Урал | Италия, Великобритания, США | В пиротехнике, в стекольном и керамическом производстве, в фармацевтике |
7. кальцит | Приморье, Эвенкия, Урал | США, Казахстан, Киргизия | Строительство, химическое производство, талисманы и амулеты |
8. хромдиопсид | Якутия | Финляндия, ЮАР | Талисманы, амулеты |
9. аметист | Кольский полуостров | Бразилия, Уругвай, Шри-Ланка | Украшения, амулеты, талисманы |
10. раухтопаз | Урал | Индия, Шри-Ланка, США | |
11. сердолик | Якутия, Приморье | Индия, Монголия, Бразилия | Украшения, талисманы, амулеты |
12. розовый кварц | Урал | Бразилия, Мадагаскар, Япония | Украшения, талисманы, амулеты |
13. тигровый глаз | Урал | Южная Африка, Индия, Австралия | Украшения, талисманы, амулеты |
14. жадеит | Полярный Урал, Саяны | Индия, Китай, Япония, США | Украшения |
15. «роза пустыни» | Тунис, Алжир, Испания, США | Украшения |
|
16. галит | Урал, озеро Баскунчак | США, Франция, Германия, Австрия, Италия, Испания | Консервант и приправа, сырье для получения соды, хлора, соляной кислоты |
17. говлит(имитация бирюзы) | Канада, США, Германия | Украшения, в металлургии, электронике |
Минералы, их свойства, состав и классификация
Верхние слои земной коры принято называть грунтами. С инженерно-строительной точки зрения грунты рассматриваются как основания для различных сооружений, а в случаях их пригодности и как строительные материалы для различных видов строительства, в том числе и для балластного слоя железнодорожного пути.
Грунты состоят из различных минералов, подробное описание которых для строителей железных дорог приведено в труде проф. Б. М. Гуменского.
Соединения одного или нескольких твердых минералов называются горными породами. Грунты представляют собой сохранившиеся горные породы или продукты их разрушения.
Твердые минералы в большинстве случаев являются кристаллическими веществами, особенностью которых я&зяется анизотропность, т. е. неодинаковые физические свойства по различным направлениям.
Горные породы подразделяются по происхождению и по количеству составляющих их минералов 121.
По происхождению, т. е. по начальной стадии их образования, горные породы подразделяются на три группы:
1. Магматические, или изверженные, породы, образовавшиеся в результате внедрения расплавленной магмы из глубоких областей земли в верхние слои ее земной коры или же ее излияния на поверхность при извержении вулканов.
2. Осадочные породы, образовавшиеся в результате выветривания, переноса и отложения продуктов разрушения горных пород в водных бассейнах или на поверхности земли.
3. Измененные, или метаморфические, породы, образовавшиеся под влиянием высокой температуры, огромного давления, паров воды и газов магмы.
Горные породы по количеству составляющих их минералов подразделяются на породы простые, состоящие из одного минерала, и сложные, состоящие нз нескольких минералов.
Минералы обладают различными физическими свойствами, которые позволяют отличать их один от другого.
К физическим свойствам минералов относятся: цвет, прозрачность, блеск, спайность и твердость.
По цвету все минералы условно делят на темные, к которым относят минералы темно-серого, темно-зеленого, черного и т. п. цветов, и светлые, к которым относят минералы светло-серого, розового, красноватого н т. п. цветов.
Прозрачность - свойство пропускать сквозь себя свет. По прозрачности все минералы делятся на прозрачные, полупрозрачные и непрозрачные.
Блеск - отражение света минералом. У минералов различают следующие виды блеска: алмазный - сильно искрящийся, стеклянный, подобный блеску поверхности стекла; металлический - похожий на блеск поверхности свежего излома металла; металловидный - то же, что и металлический, но как у потускневшего металла; жирный - похожий на блеск поверхности, смазанной жиром; восковой - похожий на бтеск поверхности, смазанной воском; шелковистый - мерцающий; матовый - у минералов, не имеющих блеска.
Спайность - способность минералов при ударе раскалываться по строго определенным направлениям. По спайности минералы разделяются на четыре группы:
А) минералы с весьма совершенной спайностью, при которой они расщепляются на тонкие листочки;
Б) минералы с совершенной спайностью, при которой после удара молотком у них образуются выколы по спайности;
В) минералы с несовершенной спайностью, при которой спайность обнаруживается с трудом на обломках минералов;
Г) минералы, у которых спайность отсутствует и раскол происходит по различиим направлениям и плоскостям.
В местах изломов образуются неровные и искривленные поверхности и трещины, не приуроченные к определенным направлениям спайности. При этом различают следующие пять видов изломов:
раковистый , при котором поверхность излома похожа на внутренние поверхности раковин;
занозистый , когда на поверхности излома имеются занозы, ориентированные в одном направлении;
землистый , когда поверхность излома шероховатая и крошится на мелкие землистые частицы;
Для сравнения минералов по твердости пользуются специальной шкалой Мооса нз десяти минералов, в которой твердость минералов возрастает с увеличением балла твердости. Так, например, у гипса балл по твердости 2, а у полевого шпата и кварца он равен 6-7. Самый наибольший балл у алмаза, равный 10.
Физические свойства минералов - цвет, прозрачность и блеск - при назначении горных пород для балластных материалов не имеют решающего значения и практически не учитываются, за исключением тех случаев, когда требуется установить наличие в горной породе минералов, вредных для балластного слоя, как, например, пирита, опала и др.
При определении пригодности горных пород для применения в качестве балластных материалов спайность у минералов специально не определяется, а делается это в исключительных случаях для суждения об образовании лещадок в балластных материалах при разработке горных пород.
Твердость является основным показателем при решении вопросов о пригодности той или иной горной породы для использования в качестве балластного материала. Однако твердость в таких случаях определяют не по шкале Мооса, а испытанием образцов горной породы на специальных приборах.
Для нормальной работы электрифицированных участков железных дорог и оборудованных автоблокировкой весьма важно обеспечить установленные нормы изоляции рельсовых цепей. Поэтому во всех сомнительных случаях необходима проверка магнитных свойств горных пород, предназначаемых для использования в качестве балластных материалов.
По химическому составу минералы, содержащиеся в горных породах, подразделяются на пять основных классов:
1) самородные элементы, состоящие из одного какого-нибудь химического элемента (алмаз, золото, сера и т. д.);
2) сернистые соединения, представляющие собой соединения металлов с серой;
3) окислы кремния и металлов;
4) соли кислородных кислот, объединяющие в себе ряд групп минералов: соли угольной кислоты - карбонаты; соли серной кислоты - сульфаты; соли фосфорной кислоты -фосфаты; соли кремневых кислот - силикаты и соли кремнеглиноземных кислот - алюмосиликаты;
5) галоидные соединения, к которым относится галит (каменная соль).
Для материалов балластного слоя используются только некоторые минералы из 3-го и 4-го классов.
Из окислов кремния главным представителем является минерал кварц. Кварц встречается в виде полупрозрачных или непрозрачных зерен. Цвет его различный в зависимости от примесей - от светлого до темного. Кварц является минералом, стойким против выветривания. Твердость его равна 7. Кварц является составной частью многих горных пород, используемых для балластные материалов.
К скрытокрнсталлическим разностям кварца относятся кремни, представляющие собой натечные почковидные формы и желваки. Их составляющей является опал, и они в большинстве случаев загрязнены примесыо глины. Опал заполняет при натеках трещины и пустоты различных горных пород и затвердевает в виде плотных масс различной формы. Опал слагает целые пласты в осадочных горных породах в виде плотных или пористых масс различных цветов, называемых опоками, трепелами и др.
Опоки легко поддаются разрушению и дают много мелких частиц, загрязняющих балластный слой. Поэтому примесь их в балластных материалах даже в небольшом количестве является нежелательной.
Из карбонатов наиболее распространены кальцит, или известковый шпат, и доломит. Кальцит является составной частью осадочных пород - известняков.
К силикатам относится оливин (перидот), авгит (пироксен), роговая обманка и серпентин.
Оливин имеет оливково-зеленый цвет. Иногда он встречается желтого и бурого цвета, спайность у оливина несовершенная, твердость около 7.
Авгит имеет различные цвета: черный, зеленовато- и буроваточерный, желто-зеленый и бурый. Спайность у авгита совершенная, твердость 5-6.
Роговая обманка окрашена в зеленый или бурый цвет разных оттенков от темного до черного. Твердость роговой обманки около G, спайность совершенная.
Роговая обманка, составляющая изверженную породу, называется горн бленд нтом, а метаморфическую - амфиболитом.
Порода, состоящая из серпентина, называется змеевиком, или серпентинитом. К группе серпентина относятся эластичные волокнистые разности минерала, называемые асбестом и наблюдающиеся в виде прожилок в породе.
К алюмосиликатам относятся калиевые и извсстково-натр петые полевые шпаты. Главный представитель калиевых полевых шпатов - ортоклаз - является составной частью многих изверженных пород (гранитов, сиенитов), а также метаморфических пород (гнейсов).
Известково-натриевые полевые шпаты называются плагиоклазами, которые представляют собой смеси в различных соотношениях альбита и анортита.
В зависимости от соотношения альбита и анортита различают следующие плагиоклазы: кислые с преобладанием альбита, средние с примерно одинаковым содержанием альбита и анортита и основные с преобладанием анортита.
К алюмосиликатам относятся также фельдшпат иды, которые по химическому составу сходны с полевыми шпатами, но содержат меньше кремнекислоты. У этих минералов ортоклазу соответствует лейцит, а альбиту - нефелин. Лейцит - это бесцветный минерал, твердость которого 5-6, а спайность отсутствует. Нефелин - минерал серонато-белого или серого цвета с различными оттенками. Твердость его 5-6, спайность несовершенная.
По данным В. И. Вернадского, преобладающими элементами земной оболочки и литосферы-земной коры являются девять элементов 131. Распространенность этих элементов весьма неодинакова; около трех четвертей составляют в сумме кислород и кремний, около 12% приходится в сумме на алюминий и железо, около 10% на кальций, натрий, калий и магний и, наконец, 1 % по весу составляет водород.
Это указывает на то, что в составе земной коры преобладающее значение имеют соли кислородных кислот и окислы кремния.
ровный - при наличии ровной поверхности излома;
зернистый - при зернистой поверхности излома.
Раздел 1. Определение минерала.
Раздел 2. Классификация минералов .
Раздел 3. Структура и химический состав минералов .
Раздел 4. Свойства минералов.
Раздел 5. Применение минералов.
Минерал — это природное тело с определённым химическим составом и кристаллической структурой, образующееся в результате природных физико-химических процессов и обладающее определёнными физическими, механическими и химическими свойствами.
Минерал — это природное химическое соединение элементов, или самородный элемент, образовавшийся в определенных физико-химических условиях среды.
Определение минерала
Понятие «минерал» подразумевает твёрдое природное неорганическоекристаллическоевещество. Но иногда его рассматривают в неоправданно расширенном контексте, относя к минералам некоторые органические, аморфные и другие природные продукты, в частности некоторыегорные породы, в строгом смысле не могут быть отнесены к минералам.
Минералами считаются также некоторые природные вещества, представляющие собой в обычных условиях жидкости (например,самородная ртуть, которая приходит к кристаллическому состоянию при более низкой температуре).Воду, напротив, к минералам не относят, рассматривая её как жидкое состояние (расплав) минералалёд.
Некоторые органические вещества— ,асфальты,битумы— часто ошибочно относят к минералам, либо выделяют их в особый класс «органические минералы», целесообразность чего весьма спорна.
Некоторые минералы находятся в аморфном состоянии и не имеюткристаллической структуры.
Это относится главным образом к т. Наз.Метамиктным минералам, имеющим внешнюю форму кристаллов, но находящимся в аморфном, стеклоподобном состоянии вследствие разрушения их изначальнойкристаллической решёткипод действием жёсткого радиоактивного излучения входящих в их собственный состав радиоактивных элементов (U). Различают минералы явно кристаллические иметамиктные минералы, имеющие внешнюю форму кристаллов, но находящиеся в аморфном, стеклоподобном состоянии.
«Минерал— это химически и физически индивидуализированный природной физико-химической реакции, находящийся вкристаллическом состоянии» (Годовиков А. А., «Минералогия», М., « », 1983).
По определениюакадемикаН.П.Юшкина(1977), «минералами называются естественные дискретные органически целостные системы взаимодействующихатомов, упорядоченных с трёхмерной неограниченной периодичностью их равновесных положений, являющиеся относительно неделимыми структурными элементамигорных породи дисперсных образований. Вся совокупность минералов составляет минеральный уровень структурной компании неорганической материи, спецификой которого является кристаллическое состояние, определяющее свойства, законы функционирования и методы исследования минеральных систем».
Понятие «минерал» часто употребляется в значении «минеральный вид», то есть как совокупность минеральных тел данного химического состава с даннойкристаллической структурой.
Кристаллическая структураявляется и важнейшей диагностической характеристикой минерала, и носителем заложенной в минерале генетической информации, расшифровкой которой среди прочего занимаетсяминералогия. Вопрос о целесообразности отнесения к минералам в порядке «исключений из правила»некоторыхнекристаллических продуктов является спорным и до сих пор дискутируется учеными. Вместе с тем современные исследования показали, что некоторые аморфные, как считалось ранее, геологические продукты, устроены сложнее, чем считалось ранее и обладают внутренней «структурой дальнего порядка».
Коллоидные фазы существуют лишь как промежуточные в процессах массопереноса и минерал образования и являются одной из физико-химических сред, в которых или из которых происходиткристаллизация минералов.
Минерал (Mineral) - это
Классификация минералов
Попытки систематизации минералов на различной основе предпринимались уже в античном мире. Первоначально (от Аристотеля до Сины и Бируни) их делили по внешним признакам, иногда привлекая и генетические элементы, зачастую самые фантастические. Начиная с позднего Возрождения и вплоть до начала 19 в. доминировали классификации, основанные на внешних признаках и физических свойствах минералов. Во 2-й половине 19 — начале 20 вв. исключительное распространение получили химические классификации минералов (труды П. Грота, В. И. Вернадского и др.). С 20-х гг. 20 в. всё большую роль начинают играть кристаллохимические классификации, в которых за основу принимаются в равной мере химический состав и кристаллическая структура минералов. В современной минералогии имеется много различных вариантов минералогической систематики. В наиболее распространена классификация минералов на типы и классы по химическому составу.
Более мелкие таксоны внутри классов (подклассы, отделы, группы и др.) выделяют по типу структуры (силикаты) и в соответствии со степенью усложнения состава. При выделении дробных таксонов основываются также на группировке близких в геохимическом и кристаллохимическом отношении катионов и анионов. Ведутся специальные исследования в направлении создания естественной генетико-структурной и химико-структурной систематики минералов.
Существует много вариантов классификаций минералов. Большинство из них построено по структурно-химическому принципу.
По распространённости минералы можно разделить на породообразующие — составляющие основу большинства горных пород, акцессорные — часто присутствующие в горных породах , но редко слагающие больше 5 % породы, редкие, случаи, нахождения которых единичны или немногочисленны, и рудные, широко представленные в рудных месторождениях.
Наиболее широко используется классификация по химическому составу и кристаллической структуре. Вещества одного химического типа часто имеют близкую структуру, поэтому минералы сначала делятся на классы по химическому составу, а затем на подклассы по структурным признакам.
Общепринятая в настоящее время кристаллохимическая классификация минералов подразделяет все их на классы и выглядит следующим образом:
Самородные элементы.
Это минералы, состоящие из одного элемента. Хотя они встречаются редко и составляют всего 0,1% от веса земной коры, их значение для человека велико. Достаточно перечислить представителей этой группы:
Height="478" src="/pictures/investments/img778313_5_Serebro_samorodnoe_s_kvartsevyim_mineralom.jpg" title="5. Серебро самородное с кварцевым минералом" width="690">
Минерал (Mineral) - это
Значительно реже в самородном виде встречается , которое более склонно формировать химические соединения. Крайне редки в природе самородки редких металлов: палладия (Pd), осмия (Os), иридия (Ir). Большинство минералов этой группы встречается преимущественно или только в самородном виде (Au, Ag, Pt, Pd, Ir, Os). Происхождение почти всех самородных элементов эндогенное, чаще всего гидротермальное. Исключением является сера , которая может иметь как эндогенное, так и экзогенное происхождение. Отдельно рассматривается самородный углерод, образующий две базовых полиморфных модификации: алмаз и графит. Алмаз образуется в результате магматических процессов ; чаще всего он встречается в кимберлитах.
Графит формируется из богатых органическим веществом осадочных пород в результате процессов метаморфизма.
II. Раздел Сульфиды, сульфосоли и им подобные соединения.
1. Класс Сульфиды и им подобные соединения.
2. Класс Сульфосоли.
К рассматриваемому разделу относятся сернистые, селенистые, теллуристые, мышьяковистые и сурьмянистые соединения металлов . К ним принадлежит весьма значительное количество важных в промышленном отношении минералов, играющих существенную роль в составе многочисленных месторождений металлических полезных ископаемых.
Наибольшее число минералов представлено сернистыми соединениями (сульфидами, сульфосолями). Все они, за исключением сероводорода, в природе распространены в твердом состоянии.
III. Раздел Галоидные соединения (Галогениды).
1. Класс Фториды.
2. Класс Хлориды, бромиды и иодиды.
Начиная с этого типа соединений, мы будем иметь дело с минералами, резко отличающимися по своим свойствам рассмотренных.
В подавляющей массе это будут уже соединения с типичной ионной связью, обусловливающей совсем другие свойства минералов. Наиболее яркими представителями их являются галоидные соединения металлов .
С химической точки зрения, относящиеся сюда минералы, представлены солями кислот: HF, HCl, НВr и HJ; соответственно этому среди этих минералов различают фториды, хлориды, бромиды и иодиды.
IV. Раздел Оксиды и гидроксиды.
1. Класс Оксиды.
2. Класс Гидроксиды.
К этому классу относятся минералы, представляющие собой соединения различных элементов с кислородом, а в гидроксидах присутствует также и вода. По количеству входящих в него минералов он стоит на одном из первых мест, на его долю приходится около 17% массы всей земной коры (из них на долю оксидов кремния - около 12,5 % и оксидов железа - 3,9%). Минералы этого класса образуются как в эндогенных, так и в экзогенных условиях.
Блеск стеклянный, в изломе жирноватый. Твердый. Бесцветный, белый, сероватый, дымчатый черный, розовый, фиолетовый, зеленый. Черты не дает. Спайность отсутствует. Излом неровный. Сплошной плотный, рыхлый (кварцевый песок); кроме того вкрапления, отдельные кристаллы или друзы. Кристаллы имеют форму шестигранной призмы, увенчанной пирамидой. Грани кристаллов покрыты поперечной штриховкой. Сингония тригональная. Кристаллы наросшие или вросшие. В Казахстане найден кристалл горного хрусталя величиной с двухэтажный дом, его вес 70 т.
В районах распространения песков (в пустынях) встречаются кристаллы и друзы гипса (псевдоморфозы кварца по гипсу), пронизанные зернами песка, что сообщает этим образованиям большую твердость, не присущую гипсу.
V. Раздел Кислородные соли (окси соли).
1. Класс Нитраты.
2. Класс Карбонаты.
3. Класс Сульфаты.
4. Класс Хроматы.
5. Класс Вольфрама.
6. Класс Фосфаты, арсенаты и ванадаты.
7. Класс Бораты.
8. Класс Силикаты.
А. Островные силикаты.
Б. Цепочечные силикаты.
В. Ленточные силикаты.
Г. Слоистые силикаты.
Д. Каркасные силикаты.
Среди солей, прежде всего, различают соли безводные и водные (т. Е. содержащие в своем составе молекулы Н2O).
VI. Раздел Органические соединения.
В систематике минералов класс Органические минералы стоит как бы особняком от других, поскольку входящие в него продукты хоть и являются природными химическими веществами с достаточно определённым постоянным составом и свойствами, но лишены кристаллической структуры.
Они не могут быть охарактеризованы с кристаллохимической точки зрения, но традиционно относятся к минералам, имея с ними гораздо больше черт родства, чем различий. Заметим, однако, что такова не вся природная органика, и отнесение в этот раздел каждого конкретного природного органического товара требует вдумчивого и ответственного подхода.
Структура и химический состав минералов
В зависимости от химического состава минералов и физико-химических параметров находится тип химической связи между отдельными элементами и, как следствие, закономерность их пространственного распределения в кристаллической структуре минералов.
Значительное изменение состава вызывает изменение структуры и переход к веществу с новой структурой, т.е. к другому минералу. Обычные отклонения реальной структуры минералов от идеальной — в отдельных узлах кристаллической решётки, связанные с появлением, например, примесей в междоузлиях, изменением валентности части катионов (анионов).
В результате различных дефектов (вакансий, примесных, радиационных и других дефектов, вхождения посторонних ионов или молекул, например воды в каналы и другие полости решётки, изменения заряда катионов и анионов и т.д.) и дислокаций кристаллы минералов могут приобретать блочное строение. Реальные минералы образуют иногда т.н. упорядочивающиеся серии (например, полевые шпаты), когда распределение различных катионов по структурным позициям в той или иной степени отклоняется от правильного порядка, присущего идеальным кристаллам, и с понижением температуры проявляет тенденцию к упорядочению.
Не менее широко распространены явления распада твёрдых растворов (смешанных кристаллов), находящие выражение в специфических структурах минералов.
Для минералов со слоистыми кристаллическими решётками (например, слюд, молибденита, сфалерита, глинистых минералов, хлоритов, графита и др.) характерно явление поли типии, при котором смежные слои (или пакеты слоев) оказываются несколько повёрнутыми один относительно другого.
В результате такого поворота возникают модификации (или политипы), элементарные ячейки которых имеют одинаковые параметры по двум осям и различные — по третьей. Образование политипов объясняется условиями роста кристаллов (в частности, кинетическими факторами и механизмом спирального роста).
В случае изоморфных рядов при выделении минеральных видов руководствуются следующими правилами: в двухкомпонентных (бинарных) твёрдых растворах различают два минеральных вида (с содержанием конечных членов от 0 до 50 и от 50 до 100 молекулярных %), в трёхкомпонентных — три. Ранее и в бинарных изоморфных смесях выделялось по три минеральных вида, названия которых закрепились в минералогической номенклатуре.
Наряду с этим в минералогии бытуют и некоторые другие принципы выделения минеральных видов. Так, если представители данного ряда имеют особое значение по распространённости и отдельные промежуточные члены ряда твёрдых растворов типичны для определённых парагенезисов, выделение минерального вида становится дробным и часто базируется на номерной основе. Примером являются плагиоклазы, среди которых выделяют альбит.
Кристаллы реальных минералов часто обнаруживают зонарное или секторное, блочное или доменное строение; изоморфные примеси могут распределяться в них статистически (беспорядочно), занимать строго определённые структурные позиции или группироваться в кластеры; обнаружено вхождение в минералы примесных компонентов в форме плоских встроек и т.д.
Изучение реального строения и состава кристаллов минералов даёт важную информацию об условиях минерал образования.
Химический состав и , химические и кристаллохимические формулы. В состав минералов входят все стабильные и долгоживущие изотопы элементов периодической системы, кроме инертных газов (гелий и аргон могут накапливаться в структурных каналах и полостях кристаллических решёток минералов как радиогенные продукты или вследствие захвата из атмосферы). Но минералообразующая роль различных элементов неодинакова. Примеси могут входить в минералы не только изоморфно, но и путём сорбции, а также в виде механических минеральных или газово-жидких микровключений. Эти ряды (серии) определяют границы вариаций состава минералов, а тем самым и колебания их физических свойств: плотности, твёрдости, оптических, магнитных и других параметров элементарной ячейки, температуры плавления и т.д.
Около 25% общего числа минеральных видов в земной коре — силикаты и алюмосиликаты; около 18% приходится на фосфаты, арсенаты и их аналоги, около 13% — на сульфиды и их аналоги, около 12% — на оксиды и гидроксиды. Минералы, относящиеся к другим классам химических соединений, составляют около 32%.
По распространённости в земной коре резко доминируют алюмосиликаты (особенно полевые шпаты) и силикаты, за ними следуют оксиды (прежде всего кварц) и гидроксиды и далее карбонаты; в сумме они слагают около 98% верхней части земной коры (до глубины 16 км).
Состав минералов выражается его химической формулой — эмпирической, полуэмпирической, кристаллохимической. Эмпирическая формула отражает лишь отношение между собой отдельных элементов в минералах. В ней элементы располагаются слева направо по мере увеличения номера их групп в периодической системе, а для элементов одной группы — по мере уменьшения их порядковых номеров, т.е. по мере увеличения их силовых характеристик.
Элементы, образующие изоморфные смеси, приводятся в круглых скобках через запятую, располагаясь в зависимости от их содержания в минералах. После расшифровки кристаллических структур подавляющего большинства минералов и уточнения позиций различных элементов в их кристаллической решётке стало возможным введение в минералогию понятия о основного Закона государства минералов, в которой химический состав минералов тесно увязывается с их структурой. Выражением основного Закона страны минералов служат т.н. структурные, или кристаллохимические формулы, составляемые и записываемые по определённым правилам. В этих формулах элементы, играющие роль нормальных катионов, записываются в их начале в том же порядке, что и в эмпирических формулах.
Быстрая кристаллизация минералов приводит к искажению формы их кристаллов, возникновению скелетных, дендритных, нитевидных форм.
Кристаллы минералов нередко несут на гранях характерную штриховку, фигуры роста и растворения. Массовая кристаллизация (например, при образовании изверженных горных пород ) создаёт обстановку стеснённого роста, и минералы образуют зёрна неправильной формы.
Минеральные индивиды и минеральные агрегаты слагают минеральные тела.
Свойства минералов
Физические свойства минералов обусловлены их внутренним строением и химическим составом. Наблюдаемые у реальных минералов колебания физических свойств вызваны явлениями изоморфизма, структурными дефектами, различной степенью упорядоченности (иногда даже в пределах одного зерна) и другими факторами. Физические свойства минералов наряду с их морфологией — основа их диагностики, поисков, а в ряде случаев и практического использования.
По плотности минералы подразделяют на лёгкие (до 2500 кг/м3), средние (2500-4000 кг/м3), тяжёлые (4000-8000 кг/м3) и весьма тяжёлые (более 8000 кг/м3). Плотность минералов определяется его составом (содержанием тяжёлых катионов) и типом структуры, степенью её совершенства.
Механические свойства включают твёрдость минералов, упругие свойства, излом, спайность минералов и отдельность. Качественное определение упругих свойств минералов производится визуально, по их реакции на механические напряжения (характеру деформаций).
Различают минералы хрупкие (большинство) и ковкие (некоторые самородные металлы и сульфиды), а среди листоватых и чешуйчатых минералов — гибкие упругие (слюды) и неупругие, а также негибкие (хрупкие слюды). Волокнистые минералы бывают ломкими и гибкими (хризотил-асбест).
Излом — важное диагностическое свойство минерала, характеризует поверхность обломков, на которые он раскалывается (не по спайности) при ударе. Предварительная полевая диагностика минералов производится по внешним признакам и простым физическим свойствам: морфологии выделений, относительной твёрдости и плотности, цвету черты, блеску, побежалости, спайности, излому, люминесценции и пр.
Для определения карбонатов используются методы окрашивания, "вскипание" с HCl. Иногда прибегают к простейшим качественным химическим реакциям (например, на фосфор с молибденово-кислым аммонием). Многие распространённые минералы, породообразующие и рудные, уже в полевых условиях удаётся определить достаточно надёжно.
Высокодисперсные минералы, например глинистые, дающие на рентгенограммах нечёткие диффузные линии, уверенно диагностируются лишь под электронным микроскопом, с применением метода электронографии. Тот же метод позволяет точно диагностировать минералы, политипы листоватых и чешуйчатых минералов. Карбонаты и другие минералы, содержащие летучие компоненты, определяются при помощи термического анализа.
Важнейшими характеристиками минералов являются кристаллохимическая структура и состав. Все остальные свойства минералов вытекают из них или с ними взаимосвязаны. Важнейшие свойства минералов, являющиеся диагностическими признаками и позволяющие их определять, следующие:
Габитус кристаллов. Выясняется при визуальном осмотре, для рассматривания мелких образцов используется лупа
Твердость. Определяется по шкале Мооса.
Блеск — световой эффект, вызываемый отражением части светового потока, падающего на минерал. Зависит от отражательной способности минерала.
Спайность — способность минерала раскалываться по определённым кристаллографическим направлениям.
Излом — специфика поверхности минерала на свежем не спайном сколе.
Цвет — признак, с определённостью характеризующий одни минералы (зелёный малахит, синий лазурит, красная киноварь), и очень обманчивый у ряда других минералов, окраска которых может варьировать в широком диапазоне в зависимости от наличия примесей элементов-хромофоров либо специфических дефектов в кристаллической структуре (флюориты, кварцы, турмалины).
Цвет черты — цвет минерала в тонком порошке, обычно определяемый царапанием по шершавой поверхности фарфорового бисквита.
Хрупкость — прочность минеральных зёрен (кристаллов), обнаруживающаяся при механическом раскалывании. Хрупкость иногда увязывают или путают с твёрдостью, что неверно. Иные очень твёрдые минералы могут с лёгкостью раскалываться, то есть быть хрупкими (например, алмаз).
Получение объективных количественных данных о генезисе минералов позволяет реконструировать геологические процессы и историю формирования месторождений полезных ископаемых, т.е. создать научную основу для их поисков, разведки и промышленной оценки.
Применение
В технике и промышленности используется около 15% всех известных минеральных видов. Минералы представляют практическую ценность как источники получения всех металлов и других химических элементов (руды чёрных и цветных металлов, редких и рассеянных элементов, агрономические руды, сырьё для химической промышленности ). Техническое применение многих минералов базируется на их физических свойствах.
Твёрдые минералы (алмаз, корунд, гранат, агат и др.) используются как абразивы и антиабразивы;
минералы с пьезоэлектрическими свойствами (кварц и др.) — в радиоэлектронике;
слюды (мусковит, флогопит) — в электро- и радиотехнике (благодаря их электроизоляционным свойствам);
асбесты — как теплоизолятор;
тальк — в медицине и в смазках;
кварц, флюорит, исландский шпат — в оптике;
кварц, каолинит, калиевый полевой шпат, пирофиллит — в керамике;
магнезит, форстерит — как магнезиальные огнеупоры и т.д.
Ряд минералов является драгоценными и поделочными камнями. В практике геологоразведочных работ широко используются минералогические поиски и оценка месторождений полезных ископаемых.
На различиях физических и химических свойств минералов (плотности, магнитных, электрических, поверхностных, радиоактивных, люминесцентных и других свойств), а также на цветовых контрастах основаны методы обогащения руд и сепарации минералов, равно как геофизические и геохимические методы поисков и разведки месторождений минерального сырья.
В широких масштабах осуществляется промышленный синтез монокристаллов искусственных аналогов ряда минералов для радиоэлектроники, оптики, абразивной и ювелирной промышленности .
На сегодняшний день известно более 4 тысяч минералов. Ежегодно открывают несколько десятков новых минеральных видов и несколько «закрывают»— доказывают, что такой минерал не существует.
Четыре тысячи минералов— это очень не много по сравнению с числом известных неорганических соединений (более миллиона).
Источники
Википедия - Свободная энциклопедия, WikiPedia
geoman.ru - Библиотека о природе и географии
mining-enc.ru - Горная энциклопедия
xumuk.ru - Сайт о химии
agrofak.com - Помощник агронома
iznedr.ru - Из недр Земли
webois.org.ua - Портал о камнях и минералах
catalogmineralov.ru - Каталог минералов
Энциклопедия инвестора . 2013 .
Загрузка...