![Островные силикаты [SiO 4 ] -4](https://s1.showslide.ru/s_slide/7253f6dea2d6d594da8908381c2891e1/f8397031-241c-4e0d-861f-d4172b74906a.jpeg.webp "Состав Земли")
![Калиевые полевые шпаты ( кпш ) общая формула ( K,Na )[AlSi 3 O 8 ]](https://s1.showslide.ru/s_slide/f7b1d2bb6993ed8a242da998084d709d/6e40a52d-442d-432f-8224-909555a9b3d5.jpeg.webp "Состав Земли")
Типы земной коры Какова плотность различных оболочек Земли? Как с глубиной изменяется температура и давление? Какие существуют физические поля у Земли ? Что такое магнитосфера?
Химический состав Главные элементы Земли: Fe (38,8 1%), O (27,17%), Si (13,84%), Mg (11,25%), S (2,74%), Ni (2,7%), Ca (1,507%) и Al (1,07%), остальные < 1,2%.
Минералы – твердые природные тела с определенным составом, строением и свойствами, образующиеся на поверхности Земли или в её недрах в результате физико-химических процессов.
Искусственные (синтетические) минералы 1-14, 16, 19-22, 26 – синтетический кварц, 15, 17, 18, 23, 24 – иттрий-алюминиевые гранаты, 25 – фианит (кубический циркон).
В земной коре минералы находятся преимущественно в кристаллическом состоянии Кварц SiO 2 Незначительная часть минералов находится в аморфном состоянии. Опал SiO 2 x nH 2 O (аморфный) Физические свойства минералов определяются главным образом кристаллической структурой
Полиморфизм (многоформие) C пособность твердых веществ одинакового химического состава образовывать в различных условиях разные минералы, отличающиеся строением кристаллической решетки, формой кристаллов и физическими свойствами. Кальцит (СаСО 3 ) Арагонит (СаСО 3 )
Кальцит (СаСО 3 ) Арагонит (СаСО 3 ) Полиморфные модификации карбоната кальция
Алмаз (С) Графит (С) Аллотро́пия — существование двух и более простых веществ одного и того же химического элемента, различных по строению и свойствам Аллотропные модификации фосфора
Кристаллография – наука о кристаллах, их структуре, возникновении и свойствах Морфологические элементы кристаллов: Грани – плоскости, ограничивающие кристалл Ребра – линии, образуемые пересечением граней Вершины – точки пересечения ребер Гранные углы – углы между гранями Кристалл кварца с фантомом
Октаэдры магнетита Пентагондодекаэдр граната Гексаэдры пирита и галита
Изоморфизм Оливин ( Mg, Fe) 2 [SiO 4 ] Форстерит Mg 2 SiO 4 Фаялит Fe 2 SiO 4 Изоморфизм – свойство элементов замещать друг друга в структурах минералов
Возникновение минералов связано с эндогенными (от греч. endon – внутри и genesis – происхождение) и экзогенными (от греч. exo – вне, снаружи) процессами. Эндогенные пути минералообразования : магматический, гидротермальный, пневматолитовый, метаморфический
Магматический путь образования минералов минералы кристаллизуются из магматических расплавов. Так образуется большинство силикатов – оливин, пироксены, амфиболы, полевые шпаты, слюды и др. Пегматитовое минералообразование : минералы выделяются на заключительных стадиях магматического процесса из остаточных расплавов.
Гидротермальный путь минералообразования (от греч. hydor – вода и therme – тепло): минералы кристаллизуются из остывающих гидротермальных растворов. По температуре образования выделяются: высокотемпературные (>400-300 С ), среднетемпературные (300-150 С ) и низкотемпературные (150-50 С ) минералы. Пневматолитовый путь(от греч. pneumatos – дуновение, воздух и lithos – камень): минералы кристаллизуются из паров и газов, минуя жидкую фазу, например, сера.
Метаморфический генезис (от греч. metamorphosis – превращение): минералы образуются в результате изменения ранее сформировавшихся минералов под воздействием повышенных температуры и давления, при участи гидротермальных растворов. Метаморфическим путем образуются: графит, гранаты и многие др.
Импактное происхождение (от англ. Impact – ударять): некоторые минералы, например разновидность кварца – стишовит, мелкие алмазы, образуются в результате ударного воздействия метеоритов на породы Земли
Экзогенное, или осадочное, минералообразование обусловлено различными процессами на поверхности Земли: Минералы выделяются путем выпадения из пересыщенных растворов ; В результате жизнедеятельности различных организмов, строящих свои скелеты из минерального вещества; В результате окисления, гидратации, гидролиза, карбонатизации и прочих реакций изменяющими ранее сформированные минералы, попавшие в зону воздействия атмосферы, гидросферы и биосферы, то есть в зону гипергенеза (от греч. hyper — над, сверх).
Классификация минералов проводится на основании их химического состава. Самородные элементы; Оксиды и гидроксиды; Сульфиды: Карбонаты; Галогениды; Сульфаты; Фосфаты; Силикаты Органические минералы
Самородок золота Всего их известно около 45. К важнейшим из них относятся: медь, золото, серебро, платина, графит, сера и некоторые другие. Доля в земной коре меньше 0.1%.
Сера, Шор-Су графит золото медь
Морион Раухтопаз Цитрин Аметист Горный хрусталь
Разновидности кварца SiO 2
Сердолик SiO 2 Агат SiO 2 Халцедон SiO 2 Моховой, пейзажный агат Сердолик SiO 2 Сердолик SiO 2
Огненный опал Лунный камень Псевдоморфоза по древесине
Лимонит Корунд Гематит
Гематит Fe 2 O 3 Магнетит Fe 3 O 4 Лимонит
Халькопирит Галенит Соединения разных химических элементов с серой. Примеры: пирит (серный колчедан), халькопирит (медный колчедан), галенит (свинцовый блеск), сфалерит (цинковая обманка), киноварь. Многие из них являются важнейшими рудами.
Галенит PbS Пирит FeS 2 Сфалерит ZnS Сфалерит ZnS Халькопирит CuFeS 2 Галенит PbS
Соли угольной кислоты. кальцит (если он прозрачный, то его называют исландским шпатом), доломит, сидерит, магнезит. Магнезит Исландский шпат
Сидерит Fe СО 3 Доломит (CaMg)CO 3 Магнезит MgCO 3 Кальцит СаСО 3 Выколки по спайности Всем карбонатам свойственна совершенная спайность в 3-х направлениях по ромбоэдру, средняя твердость 3-4, светлая окраска, реакция с соляной кислотой
Галит Галит (поваренная соль), Флюорит. Сильвин и карналлит – важнейшие минеральные удобрения.
У солей низкая твердость 2,5-3, спайность в 3-х направлениях по кубу Галит NaCl Сильвинит NaCl+KCl Сильвин К Cl Выколоки по спайности Элементарная ячейка
Флюорит CaF 2 Октаэдрические выколки по спайности
Самые важные минералы этой группы – апатит и примерно такой же по составу, но скрытокристаллический фосфорит. Эти минералы входят в состав удобрений. Апатит в кальците Апатит золотистый
Апатит Ca 5 (PO4) 3 (F,Cl,OH)
Ангидрит Примеры: гипс, ангидрит, барит Барит Гипс
Апатит Гипс CaSO 4 x 2 H 2 O Селенит CaSO 4 x 2 H 2 O Ангидрит CaSO 4 Марьино стекло Алебастр
Силикаты (от лат. silex — кремень) класс наиболее распространённых минералов; природные химические соединения с комплексным кремнекислородным радикалом. Крепнекислородный тетраэдр и структуры островных силикатов Структуры цепочечных, ленточных и слоистых силикатов Структура каркасных силикатов
сложена Оливин Хризолит Гранаты
![Островные силикаты [SiO 4 ] -4](https://s1.showslide.ru/s_slide/7253f6dea2d6d594da8908381c2891e1/f8397031-241c-4e0d-861f-d4172b74906a.jpeg "Состав Земли")
Ортоклаз Микроклин – амазонит (K,Na)[AlSi 3 O 8 ] Микроклин
![Калиевые полевые шпаты ( кпш ) общая формула ( K,Na )[AlSi 3 O 8 ]](https://s1.showslide.ru/s_slide/f7b1d2bb6993ed8a242da998084d709d/6e40a52d-442d-432f-8224-909555a9b3d5.jpeg "Состав Земли")
Амфиболит Мусковит Оливин Альбит
Входящие в этот класс минералы хоть и являются природными химическими веществами, но лишены кристаллической структуры. Они не могут быть охарактеризованы с кристаллохимической точки зрения, но относятся к минералам, имея с ними гораздо больше общих черт, чем различий.
Лазурит Александрит Аурипигмент Астрофиллит Ставролит Уваровит
Чароит Лабрадор Беломорит Хромит Fe 2 CrO 4 Куприт С u O 2 Хлорит (Mg,Fe 2 +)× [AISi 3 O10]×3(Mg, Fe)(OH) 2
Формы нахождения минералов в природе Гипс (селенит). Пещера Naica, штат Чиахуа, Мексика.
Формы нахождения минералов в природе зависят от условий их образования Отдельные кристаллы (монокристаллы) и сростки кристаллов кварц аметист топаз гранат Двойники, тройники, четверики и т.д. ставролит гипс, «ласточкин хвост» целестин рубин
Кристаллические минеральные агрегаты Сплошные массы произвольно сросшихся в стесненных условиях не вполне оформившихся кристаллов одного или нескольких минералов Мономинеральный агрегат Мрамор состоит из кальцита Полиминеральный агрегат Гранит состоит из кварца, КПШ, кислого плагиоклаза и биотита
Кристаллические минеральные агрегаты По величине кристаллов выделяют: гигантокристаллические агрегаты (более 30 мм); крупнокристаллические (30 – 10 мм); среднекристаллические (10 – 3 мм); мелкокристаллические ( < 3 мм); скрытокристаллические (кристаллы не видны невооруженным глазом)
Внешний вид минерала характеризуется степенью их изометричности, т.е. соотношением их длины, ширины и толщины. Уплощенные минералы отличаются тем, что их толщина меньше ширины I. Уплощенные минералы А) Чешуйчатые Чешуйчатый агрегат парагонита ( Na-Al слюда) Чешуйчатые минералы: хлорит, мусковит, биотит, тальк и другие
Б) Листоватые Мусковит ( K-Al слюда) В) Таблитчатые и дисковидные «Лист» мусковита Гипс Гипсовая «роза»
II. Изометричные минералы Имеют примерно одинаковые размеры во всех направлениях Гранат Пирит Магнетит Галит
III. Удлиненные минералы А) Нитевидные (волокнистые ) Хризотил-асбест Б) Игольчатые Пиролюзит MnO 2 Гипс-селенит
В) Столбчатые и призматические Берилл Микроклин Кварц Турмалин
Морфологически обособленные минеральные агрегаты (скопления) Друзы Аметист Александрит, хризоберилл BeAl 2 O 4 Гипс
Дендриты www.rusmineral.ru Никель-герсдорфитовые дендриты в доломите. Пиролюзит ( MnO 2 ) Оксиды марганца в халцедоне
Конкреции Образуются в результате нарастания минерального вещества от центра к периферии, шаровидные агрегаты радиально-лучистого или концентрического строения. Радиально-лучистая конкреция пирита Конкреция агата концентрического строения Бобовины > 10 мм, Пизолиты 2 – 10 мм, Оолиты < 2 мм. Боксит оолитовый Конкреции фосфоритов
Секреции Образуются в результате постепенного заполнения пустот минеральным веществом, концентрически послойно отлагающимся от периферии к центру Секреция концентрического строения (агат, аметист) Секреция агата Секреции размером > 10 см с полостью внутри называются жеодами. Секреции размером < 10 мм называются миндалинами. Секреция огненного опала
Натечные агрегаты Натечные формы минеральных образований возникают за счет коллоидных растворов – гелей. Коллоидные растворы, попадая в пустоты, обволакивают их стенки, стекают вниз, постепенно теряют воду и густеют. В результате образуются разные формы агрегатов: Сталактиты – свисающие под действием силы тяжести с верхних частей пустот натёчно-капельные образования, имеющие форму сосульки с внутренним питающим каналом. Фото В. Мальцева
Сталагмиты - образующиеся в нижних частях пустот за счет падающих капель. Почковидные агрегаты – наиболее распространенные среди натечных форм, возникают в поверхностных условиях. Кальцит. Фото А.А. Евсеева Гематит
Налеты и примазки Встречаются в виде тонких пленок на поверхности минералов и пород. Наиболее часто это бурые пленки гидроксидов железа, черные пленки гидроксидов марганца, примазки медной зелени и сини в горных породах, вмещающих минералы меди. Налет гидроксида марганца на кварце Примазки азурита и малахита
Землистые агрегаты Рыхлые, пачкающие руки скрытокристаллические образования. Часто наблюдаются в виде корок и скоплений, возникающих чаще всего при химическом выветривании горных пород и руд. Корка барита на глинистом сидерите. Фото А.И. Тищенко
Выцветы Обычно так называют периодически появляющиеся на поверхности горных пород, руд, сухих почв и в трещинах рыхлые пленки, корочки, рассеянные моховидные и пушистые образования каких-либо солей, чаще всего легкорастворимых водных сульфатов. Белые выцветы гексагидрита Фото А.И. Тищенко. Выцветы кальцита
Псевдоморфозы Выделения минералов в несвойственной им чуждой форме с образованием точной копии другого минерала или органического образования Лимонит по пириту Пирит по аммониту Халцедон по шишке араукарии Родохрозит по раковине Медь по дереву В Швеции в Фалунских железных рудниках в конце XIII в. в одной из заброшенных горных выработок было обнаружено тело рудокопа,полностью замещенное пиритом. По свидетельству немецкого ученого А. Брейтгаупа, эта находка в течение 7 лет хранилась в горном управлении г.Фалуна, а затем рассыпалась. А химик С. Теннан (1761-1845) обнаружил в своей лаборатории на дне банки с железным купоросом окаменевшую мышь, которая полностью состояла только из железа и серы.
Порядок описания минералов 1) Название и химическая формула минерала 2) Форма нахождения минерала в природе 3) Цвет минерала в куске 4) Цвет порошка или цвет черты минерала 5) Прозрачность минерала 6) Блеск минерала 7) Спайность минерала 8) Излом минерала 9) Твердость минерала 10) Плотность минерала 11) Особые свойства минерала 12) Отличительные признаки минерала 13) Происхождение 14) Применение
Оптические свойства минералов Цвет минерала Кварц Цвет минерала может быть обусловлен: а) наличием элементов-хромофоров (Cu, Fe, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni и др.); б) дефектами кристаллической решетки; в) примесями, как изоморфными, входящими в структуру минерала, так и механическими
кварц гипс кальцит плагиоклаз
плагиоклаз плагиоклаз Мясо-тухло-красный нефелин Фисташково-зеленый эпидот Лимонно-желтая сера Латунно-желтый пирит Графит цвета мокрого асфальта
Турмалин-арбузник Na(Li,Al) 3 Al 6 [(OH) 4 |(BO 3 )Si 6 O 18 ] Флюорит, плавиковый шпат, Са F 2
Бисквит - твердость 5-6 Цвет черты пирита и родохрозита не совпадает с цветом минерала в куске Цвет черты гематита – характерный диагностический признак По сравнению с окраской минералов цвет черты является более постоянным, вследствие чего имеет важное диагностическое значение Цвет черты, или цвет минерала в порошке
Прозрачность – способность минерала пропускать свет По степени прозрачности минералы условно делятся на:
А) Прозрачные – хорошо пропускают свет, через них можно видеть Горный хрусталь Топаз Гипс Берилл (изумруд) Берилл (аквамарин)
Б) Полупрозрачные – пропускающие свет по всему объему, как матовое стекло Опал Халцедон Мусковит Кальцит Флюорит Одни и те же минералы могут обладать разной прозрачностью
В) Просвечивающие по краю или в тонких пластинках Сердолик Оксиды Полевые шпаты Ортоклаз Плагиоклаз Карбонаты Кальцит
Г ) Непрозрачные, не пропускающие свет даже в очень тонких пластинках Самородные элементы Графит Медь Сульфиды металлов Оксиды металлов Пирит Галенит Гематит Магнетит
Блеск - способность минерала отражать свет Интенсивность и характер блеска зависит от показателя преломления (N), отражательной способности (R) и характера отражающей поверхности Минералы с металлическим блеском Непрозрачные рудные минералы с черной или темноокрашенной чертой Пирит Магнетит Золото Графит обладает металловидным ( полуметаллическим) блеском Галенит
Минералы с неметаллическим блеском А) Алмазный блеск (самый яркий) Алмаз Иногда сфалерит и сера
Б) Стеклянный блеск Характерен для большинства прозрачных и просвечивающих минералов Гранат Кальцит по спайности Полевые шпаты по спайности Кварц на гранях кристаллов
В) Жирный блеск Возникает за счет неровности поверхности излома минерала или из-за поглощения минералом воды с образованием на поверхности водяной пленки (галит) Кварц на изломе Нефелин Г) Восковой блеск Похож на жирный, более тусклый и слабый, напоминает блеск поверхности восковой или парафиновой свечи. Характерен для скрытокристаллических агрегатов ← Халцедон – скрытокристаллический кварц Галит
Д) Перламутровый блеск Напоминает блеск жемчуга или внутренней перламутровой поверхности раковины Слюды Тальк
Е) Шелковистый блеск Шелковистым блеском обладают волокнистые или игольчатые агрегаты. Гипс - селенит Хризотил-асбест
Механические свойства минералов Спайность возникает в тех направлениях, где химические связи решётки ослаблены. Она обусловлена внутренней структурой минерала. Спайность — способность минерала раскалываться по определённым кристаллографическим направлениям с образованием относительно гладких поверхностей, называемых плоскостями спайности. Галит
Чтобы охарактеризовать спайность определяют степень её совершенства а) Весьма совершенная — минерал без особых усилий, легко раскалывается или расщепляется на тонкие пластинки или листы (минералы со слоистой структурой: слюды, графит и пр.); Весьма совершенная спайность обычно проявляется в одном направлении. Мусковит Графит
б) Совершенная — минерал слабым ударом молотка легко раскалывается на довольно толстые пластинки, бруски с ровными блестящими поверхностями (кальцит, галенит и др.). Галит, выколок по спайности Кальцит Флюорит Флюорит, выколки по спайности Количество направлений совершенной спайности у разных минералов разное Гипс
в) Средняя (ясная) — при расколе минерала образуются в равной степени как ровные поверхности спайности, так и неровные поверхности излома (полевые шпаты в одном направлении, пироксены) Полевые шпаты Гипс обладает весьма совершенной спайностью в одном направлении и средней – в двух направлениях
г) Несовершенная (весьма несовершенная)—при расколе ровные поверхности спайности редки или отсутствуют, большей частью образуется неправильный излом Кварц Нефелин Оливин Апатит
Излом Вид поверхности, образующейся при раскалывании минерала. Характеристика излома дополняет спайность, может являться диагностическим признаком для минералов с несовершенной спайностью Если раскол минерала идет по направлению спайности то: минералы с весьма совершенной и совершенной спайностью обычно дают ровный излом. Биотит Галит
Если число направлений совершенной спайности у минерала больше двух, излом может быть ступенчатым. Ступенчатый излом также характерен для минералов со средней спайностью Гипс Ортоклаз Кальцит Занозистый излом у амфибола Галит
Если раскол минерала идет не по поверхности спайности (минералы с несовершенной спайностью), то возникает неровный (шероховатый) или раковистый излом Неровный излом Берилл Al 2 Be 3 [Si 6 O 18 ] Апатит Раковистый излом Кварц халцедон
Твердость – степень сопротивления минерала механическому воздействию (давлению, сверлению, царапанию, шлифованию и т.п.). В обычной минералогической практике относительную твердость минерала определяют путем царапанья одного минерала другим. Карл Фридрих Христиан Моос (1773 – 1839) Для этого используют эталонную шкалу минералогической твердости ( шкалу Мооса ), разработанную немецким минералогом Ф.Моосом в 1811 году. В качестве эталонов приняты 10 минералов, расположенных в порядке возрастающей относительной твердости.
Минералогическая шкала твердости (шкала Мооса) Эталонный минерал Твер- дость Обрабатываемость Другие минералы с аналогичной твердостью Тальк Mg 3 [ Si 4 O 10 ](OH) 2 1 Царапается ногтем Графит, каолинит Гипс CaSO 4 ·2H 2 O 2 Царапается ногтем Хлорит, галит, сильвин, сера Кальцит CaCO 3 3 Царапается гвоздем Биотит, мусковит, галенит Флюорит CaF 2 4 Царапается ножом Доломит, сфалерит, ангидрит Апатит Ca 5 (PO 4 ) 3 (Cl-,F-) 5 Царапается ножом Гематит, лазурит Ортоклаз K [ AlSi 3 O 8 ] 6 Царапается напильником Опал, пирит, магнетит, пироксены, роговая обманка, микроклин, плагиоклазы, нефелин Кварц SiO 2 7 Поддаются обработке Гранат, турмалин Топаз Al 2 [ SiO 4 ] (OH-,F-) 2 8 алмазом, царапают Берилл, шпинель Корунд Al 2 O 3 9 и режут стекло - Алмаз С 10 Режет стекло -
В лабораторных условиях плотность определяется формулой p = m/V, где m – масса тела, V – объем. Плотность минералов изменяется от 0,8–0,9 (у природных кристаллических углеводородов) до 22,7 г/см 3 (у осмистого иридия). При макроскопическом определении минералов она оценивается приблизительным «взвешиванием» в руке, на основании чего минерал можно отнести к одной из условных групп плотности: Легкие < 2,5 (гипс, сера, галит); Средние 2,5–4,0 (кварц, полевые шпаты, кальцит); тяжелые > 4,0 (пирит, галенит, магнетит); Преобладают минералы с плотностью 2,5–5,0 г/см 3. Плотность (удельный вес)
Особые свойства минералов Некоторые минералы обладают особыми, только им присущими свойствами Вкус. Соленым вкусом обладает галит ( NaCl), горько-соленым – сильвин (KCl). Запах. Сера обладает специфическим запахом, арсенопирит пахнет чесноком и т.п. Магнитность. Магнитными свойствами обладает магнетит (FeO x Fe2O 3 ) и пирротин. Двойное лучепреломление. Раздвоение лучей света при их прохождении через минерал. Особенно ярко выражено у исландского шпата ( CaCO 3 ) – прозрачной разновидности кальцита. Иризация. Разноцветные радужные блики на поверхности некоторых минералов (лабрадор, олигоклаз).
Особые свойства минералов Реакция с соляной (HCl) кислотой. Минералы класса карбонатов вступают в реакцию с HCl с выделением CO 2. Особенно бурная реакция наблюдается у кальцита (CaCO 3 ) : CaCO 3 + 2HCl → CaCl2 + CO 2 ↑ +H 2 O. Гигроскопичность - способность притягнивать воду из атмосферного воздуха. Люминесценция и флюоресценция. Кальцит и шеелит обладают отчетливым свечением после облучения их ультрафиолетом Пьезоэффект - в некоторых кристаллах при механических деформациях возникает поляризация и электрический ток. Астеризм, опалесценция. Оптические эффекты, обусловленные структурой минерала, свойственные сапфиру, шпинели (астеризм), опалу (опалесценция )
