Минералы и их классификация презентация

Главные особенности минералов и их классификация Структура минералов Физические свойства Образование минералов и горных пород 3.1 эндогенные процессы 3.2 экзогенные процессы 3.3 метаморфические процессы Классификация минералов

Минерал Это простое вещество или химическое соединение, возникающее в земной коре и на ее поверхности, а также полученное искусственным путем. Известно ~ 3000 минералов. Могут состоять из 1 элемента (сера, золото, графит) или нескольких (кварц, пирит, кальцит и др.). Большинство минералов – твердые тела, но есть жидкие (ртуть, вода) и газообразные (метан, сернистый газ).

1. Структура минералов Кристаллическое строение (скрытокристаллическое) состояние устойчивое имеют форму многогранников анизотропные свойства (т.е. кристаллы в разных направлениях имеют разные свойства)

Кристалл кварца и аморфный опал

Кристалл минерала Различают вершину, ребро и грань. Основной характеристикой строения кристаллов является симметрия. В каждом кристалле частицы, слагающие его, располагаются в пространстве правильными рядами, сетками и решетками. Соответственно, в кристалле выделяются ось, центр и плоскость симметрии.

Сингонии минералов Все разнообразие форм кристаллов минералов можно разделить на 7 крупных подразделений, которые называются сингониями (греч. «син»— сходно, «гония»— угол): триклинная, моноклинная, ромбическая, тетрагональная, тригональная, гексагональная и кубическая. Кристаллы триклинной, моноклинной и ромбической сингоний наименее симметричны, в них отсутствуют оси высших порядков. Тетрагональной сингонии имеют одну ось 4-го порядка, Кристаллы гексагональной сингонии— ось 6-го порядка кристаллы тригональной сингонии— одну ось 3-го порядка. Кристаллы кубической сингонии обладают несколькими осями высшего порядка.

Сингонии

Формы минералов и агрегатов Все многообразие форм минералов можно условно разделить на три основные группы. Каждая группа характеризуется свойственным обликом: одинаково развитые по всем трем измерениям— изометрические кристаллы (кубические кристаллы пирита, флюорита, галенита); вытянутые в одном направлении— столбчатые, призматические, игольчатые (призматические кристаллы антимонита или горного хрусталя); вытянутые в двух направлениях при сохранении третьего— таблитчатые, пластинчатые, листоватые, чешуйчатые кристаллы (тальк, биотит, гипс). В природе часто встречаются кристаллы причудливой формы, сростки минералов (двойники), конкреции, секреции, дендриты и друзы.

Габитус кристаллов и двойники

Конкреции образуются при концентрации вещества вокруг центра кристаллизации (кальцит, флюорит). Концентрическое строение кристалла отражает стадийность формирования. Обычно конкреции имеют радиально лучистое округлое строение. Мелкие округлые – оолиты. Конкреции образуются при концентрации вещества вокруг центра кристаллизации (кальцит, флюорит). Концентрическое строение кристалла отражает стадийность формирования. Обычно конкреции имеют радиально лучистое округлое строение. Мелкие округлые – оолиты. Секреции образуются на внутренних стенках пустот в породах в виде минеральных наростов и кристаллов, иногда заполняют всю полость пород (горный хрусталь, кальцит). Мелкие называются миндалинами, крупные— жеодами. Сталактиты – натеки, свисающие со сводов пустот, Сталагмиты – натеки, растущие вверх со дна пещер. Дендриты— ветвящиеся сростки кристаллов (золото, серебро). Пример - зимние стекла, разрисованные ажурной мозаикой. Друзы — группа кристаллов, сросшиеся в основании (друзы кварца, кальцита, гипса, топаза, пирита и др.) Псевдоморфозы – возникают при химических и др. внутренних изменениях, с сохранением формы.

2. Свойства минералов физические показатели: внешняя форма, твердость, плотность, оптические показатели: окраска, цвет черты, прозрачность, блеск, механические свойства: спайность, хрупкость. Для отдельных минералов свойственны такие характеристики как вкус, запах, магнитность, радиоактивность, растворимость в воде или кислотах и т.д. малахит – только зелёный, кальцит – растворим в соляной кислоте, галит (поваренная соль) – растворяется в воде, алмаз – исключительно прочный, слюда – имеет листоватое строение, асбест – волокнистое строение и т.д.

Плотность Определяется визуально, путем взвешивания минерала на ладони. По этому принципу минералы делятся на легкие, средние и тяжелые. Легкие минералы имеют плотность от 1 до 3 г/см3 (гипс, кварц, полевой шпат, галит). Средние минералы характеризуются условно плотностью от 3 до 4 г/см3 (апатит, роговая обманка). Тяжелые минералы обладают плотностью свыше 4 г/см3 (галенит, пирит, киноварь, вольфрамит, барит, гематит). Средняя плотность: осадочных пород – 2,4-2,5 г/м3, гранита, большинства метаморфических – 2,7-2,8, основных магматических пород – 2,9-3,0 г/м3.

Твердость Это способность минералов противостоят внешним механическим воздействиям (например, царапанью). Различают твердости: относительную (показывает твердость минералов по отношению друг к другу) абсолютную (определяется прибором склерометром, который дает значения в МПа) Для определения относительной твердости используется 10-балльная шкала твердости Мооса, состоящая из 10 эталонных минералов различной твердости. С помощью этих минералов путем царапанья можно определить ориентировочную твердость других минералов.

Твердость минералов (шкала Мооса)

Оптические свойства минералов Цвет определяется способностью минералов поглощать ту или иную часть спектра, часто обеспечен наличием элементов- хромофоров, примесями или дефектами кристаллической решетки (признак весьма условный, используется совместно с другими признаками). Турмалин бывает синий, розовый, зеленый, даже черный, Анапаит, уваровит, малахит – все могут быть зеленого цвета. Цвет черты, оставляемой минералом на фарфоровой пластинке. Для некоторых минералов черта является характерным признаком, может не совпадать с цветом минерала. Например, гематит и магнетит часто трудно отличить визуально, а по черте легко: гематит оставляет черту вишневого цвета, а магнетит— черного. Иризация – цветной отлив на гранях или плоскостях спайности, обусловленный включениями или трещинами, вызывающими интерференцию лучей света (лабрадор). Побежалость – цветная пленка на слегка окислившейся поверхности (халькопирит, борнит)

Блеск минералов Металлический (руды металлов – пирит, галенит, халькопирит)

Прозрачность Способность минералов пропускать свет. Многие минералы прозрачны. Например, кварц, гипс, алмаз и др. К непрозрачным относятся: магнетит, хромит, галенит, золото и др.

Спайность Способность минералов при ударе раскалываться по определенным плоскостям. Различают несколько видов спайности: 1—весьма совершенная, 2—совершенная, 3—несовершенная. Весьма совершенная — минерал легко раскалывается на тонкие листочки или пластинки (тальк, мусковит, биотит, гипс). Совершенная— минерал раскалывается по нескольким направлениям (кальцит, флюорит, галит, галенит). Несовершенная—при ударе образуются обломки с неровными поверхностями или вообще не образуется поверхностей (апатит, халькопирит, кварц).

Излом Излом — вид поверхности, получаемый при ударе не по плоскости спайности. Все минералы отличаются по виду излома. Виды излома следующие: 1— раковистый, 2— занозистый, 3— зернистый и др. Раковистый излом— напоминает строение раковины (кварц, опал). Занозистый излом— имеет занозистое строение (асбест, роговая обманка). Зернистый излом— поверхность сложена зернами (ангидрит, галит). Крючковатый излом – редко, но встречается, типичный для самородных элементов (золото, серебро, медь).

Химические и специфические свойства Магнитность можно определить с помощью магнитной стрелки компаса (магнетит). Двойное лучепреломление наблюдается у кальцита (прозрачная разновидность). Для определения лучепреломления кристалл оптического кальцита следует положить на шрифт и наблюдать двойное лучепреломление. По вкусу можно отличить галит (он соленый) от сильвина (он горький). Реакция с 5% соляной кислотой характерна для минералов класса карбонатов (СаСО3+НСl=СаСl2++СO2+H2O). Жирность на ощупь свойственна минералам тальк, сера, молибденит и др. Штриховатость на гранях минерала является важным диагностическим признаком. Например, кристаллы кварца имеют штриховку, перпендикулярную вытянутым граням, а у турмалина она ориентирована вдоль длинной стороны кристалл. Радиоактивность - обладают 97 природных минералов за счет содержания радиоактивных хим. элементов (U238, Th232, Ra, K40 и др), дают излучение, интенсивность зависит от вида и количества этих элементов

3. Образование минералов и горных пород Эндогенный процесс –рождаются в недрах земной коры из магмы, которая представляет собой алюмосиликатный огненно- жидкий расплав. При остывании магмы, образуются минералы – кристаллические, плотные, с большой твердостью. Они хорошо противостоят воде, кислотам, щелочам. В этом процессе рождается около 700 минералов, например, такие как кварц

3.1. Эндогенные процессы Магматический процесс обусловлен кристаллизацией минералов непосредственно из расплавленной магмы при ее остывании на глубине или во время ее движения к поверхности Земли при излиянии вулканов. Пегматитовый процесс наблюдается в последнюю стадию остывания силикатной магмы, насыщенной щелочами и газами, которая внедряется в трещины, линзы и полости, и по мере охлаждения кристаллизуется в крупные пегматитовые тела. Пневматолитовый процесс имеет место при кристаллизации расплава, насыщенного летучими компонентами, в условиях пониженного внешнего давления (осаждаются сера, флюорит, рудные минералы) Гидротермальный процесс – кристаллизация минералов при остывании горячего водного раствора.

3.2. Экзогенные процессы Активную роль в этих процессах играет энергия солнца, ветра и воды. Минералы, образовавшиеся в экзогенный этап, подразделяются на осадочного генезиса, химического и органического. Осадочные минералы и горные породы формируются в момент осадконакопления и изменения осадка; Химические минералы, выделившиеся из пересыщенного водного раствора в основном под влиянием энергии Солнца (галит, карналит, ангидрит и другие); Органические или биогенные (самородная сера, фосфориты, руды марганца и железа, каустбиолиты и другие).

3.3. Метаморфические процессы Процессы изменения уже существующих минералов и горных пород под действием температуры и давления в земной коре. Возникшие при этом минералы— МЕТАМОРФОГЕННЫЕ. ИЗОМОРФИЗМ. Это свойство элементов замещать друг друга в кристаллических решетках минералов не нарушая их строения. Изоморфизм более характерен для минералов группы силикатов. ПОЛИМОРФИЗМ— способность двух или нескольких веществ одинакового состава кристаллизоваться в разных формах, иначе— изменение кристаллической решетки минералов под действием температуры и давления (алмаз и графит. Состав одинаковый-углерод, а кристаллизуются они в разные структуры: у алмаза- кубическая, у графита— гексагональная. Алмаз— самый твердый из минералов, а графит— самый мягкий. Физические свойства у этих минералов разные). Устойчивые разности одного вещества- модификации.

ПСЕВДОМОРФИЗМ Процесс замещения одного минерала другим при сохранении внешней формы замещаемых кристаллов. Псевдоморфозы превращения, вытеснения и выполнения. Псевдоморфозы превращения одного минерала в другой с сохранением части входивших в них элементов. Псевдоморфозы вытеснения выделяют в случае полного замещения первоначального вещества новым. Псевдоморфозы выполнения образуются в случае заполнения новым веществом пустот, образовавшихся при выщелачивании первичного минерального вещества.  

4. Классификация минералов по хим. составу

Соотношение между классами минералов Силикаты (80%) – наиболее многочисленный класс, включающий в себя до 800 минералов. Это алюмосиликаты, являющиеся основой магматических и метаморфических пород. В состав класса входят полевые шпаты, пироксены, амфиболы, слюды и др. Оксиды и гидрооксиды (17%) объединяют до 200 минералов. На их долю приходится до 17% массы земной коры. Наибольшее распространение:кварц, опал, лимонит. Карбонаты (1,7%). Более 80 минералов, чаще всего встречаются кальцит, магнезит и доломит. Сульфаты (0,1%) объединяют до 260 минералов. Среди них наибольшее значение имеют гипс и ангидрит. Сульфиды (0,26%) - до 200 минералов. Пирит. Галоиды (менее 0,5%) - до 100 минералов. Галит (поваренная соль).

Искусственные минералы Известно более 150 искусственно созданных минералов. Они создаются в двух направлениях: как аналоги природных минералов, как техногенные образования. Аналоги – копируют природные минералы: алмаз(С), корунд (Al2O3), кварц в виде горного хрусталя (SiO2), барит (ВаSO4) и др. Часто превосходят природные по огранке и чистоте. Техногенные минералы создаются в промышленных условиях (в природе нет), представляют интерес для дорожного строительства, т.к. входят в дорожно- строительные материалы (вяжущие, шлаки и др.). Из них состоят цементы, огнеупоры, абразивы, керамика и т.д. Каждый минерал имеет строго определенные свойства. 1) Вяжущие св-ва: алит (3СаО·SiO2) и белит (2СаО·SiO2), входящие в цементы, 2) огнеупорными являются муллит (3Аl2О·2SiO2) и периклаз (МgО), 3) высокую прочность имеют карбид кремния (SiC) и т.д.