6.Минералы. Способы образования минералов. Формы минералов и агрегатов. Физические свойства минералов.
Минералы — физически и химически однородные твердые тела, образовавшиеся в результате природных процессов. Однако, согласно современным исследованиям, однородность состава и строения минералов относительна. Они часто содержат примеси и имеют структурные дефекты кристаллов. Минералы слагают не
только твердые оболочки Земли.
Образование.1Эндогенные процессы (гипогенные, глубинные), связанны с внутренними источниками энергии литосферы. Связаны с магматической деятельностью, и поэтому протекают в недрах Земли. Внедрившаяся в земную кору магма застывает, образуя горные породы, а выделяемые ей водные и газовые растворы переносят химические вещества, которые откладываются в трещинах, пустотах породы и образуют минералы. 2. Экзогенные процессы образования (гипергенные, т.е. поверхностные), связанны с внешними источниками энергии. Эти процессы протекают на поверхности литосферы, в гидросфере, иногда в атмосфере. Они связаны с выветриванием (разрушением) горных пород и минералов, вследствие которых, образуются другие породы и минералы, более устойчивые к этой среде. К экзогенному типу, следует отнести и процессы образования минералов, в результате жизнедеятельности биосферы Земли. Такие процессы, называются — биогенными. 3. Метаморфические процессы образования минералов, при течении которых ранее образованные эндогенным или экзогенным способом минералы, изменяют свои физико-химические свойства, образуя совершенно новые минеральные виды. Подавляющее большинство минералов представляют собой кристаллические образования, и лишь незначительная их часть встречается в аморфном состоянии. В связи с этим естественной формой их образования и нахождения в природе является кристалл. Кристаллы — это твердые тела, атомы или ионы которых образуют правильные упорядоченные периодические структуры — кристаллические решетки. Конфигурация решеток определяет закон, которому подчиняется расположение атомов в пространстве. Этот закон может быть простым либо сложным, но во всех случаях атомы (или ионы), подчиняясь ему, располагаются в кристаллах упорядоченно. Для того чтобы распознать минералы в полевых условиях, или в условиях, приближенных к полевым, т.е. не прибегая к специальным методам минералогического исследования и оборудованию, необходимо знать и уметь определить их основные физические свойства, которые можно использовать как диагностические признаки. Рассмотрим наиболее важные из этих свойств. Оптические свойства. Окраска, или цвет, минерала является важной диагностической характеристикой.
Цвет минерала в порошке, или цвет черты, является также важной характеристикой, играющей иногда решающую роль в определении минерала. Цвет минерала в порошке может быть таким, как его цвет в отдельном крупном индивиде или кристаллическом агрегате, но может и значительно отличаться.
Прозрачность — способность минералов пропускать свет без изменения направления его распространения. Прозрачность зависит от кристаллической структуры минерала, интенсивности его окраски, наличия тонкодисперсных включений, газово-жидких включений и прочих особенностей его строения, состава и условий
образования. По степени прозрачности минералы делятся на прозрачные, полупрозрачные, просвечивающие по тонкому краю, непрозрачные.
Блеск — способность минерала отражать свет. Отражение света от поверхности минерала воспринимается как блеск различной интенсивности. Это свойство также зависит от структуры минерала. его отражательной способности и характера отражающей поверхности. Все минералы по блеску могут быть подразделены на две группы — минералы с металлическим и неметаллическим блеском.
Спайность — способность минерала раскалываться по определенным кристаллографическим направлениям
с образованием относительно гладких поверхностей (поверхностей спайности).
Излом — вид поверхности, образующейся при раскалывании минерала. Эта характеристика дополняет описанную выше. Особенно она важна при изучении минералов, обладающих несовершенной и весьма несовершенной спайностью. Для таких минералов вид поверхности излома может являться важным диагностическим признаком.
Твердость — способность минерала сопротивляться внешнему механическому воздействию — царапанию, резанию, вдавливанию. Этот признак, как и большинство других, зависит от внутреннего строения минерала и отражает прочность связей между узлами решетки в кристаллах. В полевых условиях относительная твердость минералов определяется царапаньем одного минерала другим.
Плотность для различных минералов колеблется от 0,9 до 21 г/см3. Точное определение ее может быть проведено в лабораторных условиях. По плотности все минералы могут быть разбиты 24 на три категории: легкие — плотность до 2,5 г/см3 (гипс, каменная соль), средние — плотность до 4 г/см3 (кальцит, кварц, полевые шпаты, слюды) и тяжелые — плотность более 4 г/см3(галенит, магнетит).
Вкус. Соленым вкусом обладает галит (каменная соль), горько- соленым — сильвин. Кроме того, эти минералы легко растворяются в воде и обладают гигроскопичностью — способностью поглощать
Запах. Специфическим запахом, ≪запахом чертовщины≫, обладает сера, особенно если двумя образцами постучать друг о друга. Выделения арсенопирита при трении издают запах чеснока.
Магнитность устанавливается по способности минерала отклонять магнитную стрелку, например компаса. Магнитностью обладают магнетит, пирротин и некоторые другие минералы.
Двойное лучепреломление — раздвоение световых лучей при прохождении через анизотропные кристаллы. Это свойство присуще ряду минералов, но особенно хорошо оно выражено у прозрачных разностей кальцита, называемых исландским шпатом.
7.Процессы образования минералов и горных пород (магматические, пегматитовый, пневматолитовый, метасоматоз, экзогенные процессы, метаморфические процессы). Изоморфизм, полиморфизм, псевдоморфизм. Парагенезис минералов.
Минералы — это природные химические соединения, возникающие при различных химических и физико-химических процессах, протекающих в земной коре. Горные породы — это природные образования, слагающие разнообразные геологические тела, из которых построена земная кора (литосфера). Они представляют собой закономерные сочетания или механические смеси различных по составу кристаллических минеральных зерен, наряду с которыми могут присутствовать аморфное вещество и органические остатки; к горным породам относятся встречающиеся в земной коре смеси жидких минеральных веществ (неорганических и органических). Все процессы образования минералов и горных пород могут быть разбиты на три группы:A. Эндогенные (внутренние), или гипогенные (глубинные) процессы, происходящие за счет внутренней тепловой энергии земного шара. Б. Экзогенные (внешние), или гипергенные (поверхностные) процессы, происходящие на поверхности земли главным образом под воздействием солнечной энергии. B. Метаморфические процессы, связанные с перерождением ранее образовавшихся минеральных ассоциаций (как экзогенных, так и эндогенных) в результате изменяющихся физико-химических условий, среди которых главное место занимают изменения давления и температуры. А. Эндогенные процессы.1. Магматические процессы протекают в силикатных расплавах (магме), возникающих в глубинах земли. Застывание и кристаллизация магм приводят к образованию различных магматических (изверженных) горных пород (температура 700—800°, иногда до 1200°). По способу образования магматические породы делятся на внедрившиеся (интрузивные) и излившиеся (эффузивные). Первые формируются на большей или меньшей глубине от поверхности земли, в толще осадочных, метаморфических или других изверженных пород, которые они прорывают* Вторые образуются из магмы, достигшей земной поверхности при извержениях вулканов; это затвердевшие вулканические лавы и близкие к ним породы.2. Пегматитовые процессы выражаются в том, что после кристаллизации основного объема магмы и образования интрузивных пород сохраняется в жидком состоянии небольшая часть магмы, обогащенная летучими веществами и имеющая относительно пониженную температуру затвердевания. Этот остаточный силикатный расплав в дальнейшем дает начало особым минеральным телам — различным типам пегматитовых жил (начальная температура формирования 600—700°).3. Пневматолитовые процессы происходят в кратерах, на склонах вулканов и в пустотах лавовых потоков; они проявляются в образовании минералов непосредственно из вулканических эксгаляций — газов и паров (температура выше 200—300°). Б. Экзогенные процессы. При экзогенных процессах образуются осадочные горные породы и соответствующие минеральные месторождения. Формы проявления экзогенных процессов следующие: физическое и химическое выветривание горных пород различного происхождения, перенос продуктов Выветривания, отложение их в виде осадка и последующее окаменение последнего.1. Физическое выветривание состоит в механическом разрушении горных пород под влиянием колебаний температуры воздуха, замерзания и оттаивания воды в трещинах, вымывания частичек горных пород текучими водами или выдувания их ветром, дробления береговых скал морскими волнами, перетирания пород при движении ледников и т. п.2. Химическое выветривание заключается в частичном или полном разложении минералов горных пород под влиянием кислорода воздуха, углекислоты и атмосферных и грунтовых вод.
В. Метаморфические процессы (метаморфизм )Различают следующие типы процессов метаморфизма: 1. Регионально-метаморфические процессы (региональный метаморфизм). 2. Динамометаморфические процессы (динамометаморфизм). Преобразование горных пород под воздействием интенсивного ориентированного давления протекает в отличие от регионального метаморфизма в пределах сравнительно узких зон нарушений сплошности пород (разломов земной коры). 3. Контактово-метаморфические процессы. Проявляются вокруг массивов изверженных пород и обусловлены их тепловым воздействием на вмещающие осадочные и осадочно-метаморфические породы. Контактово-метаморфические процессы часто тесно связаны с контактово-метасоматическими. 4. Метасоматические процессы. Метаморфические процессы в строгом смысле термина ограничиваются явлениями перекристаллизации вещества горных пород под воздействием высокой температуры, давления и при участии нагретых водных растворов, что приводит к образованию новых минеральных ассоциаций без существенного изменения валового химического состава исходных горных пород
С особенностями кристаллической структуры связаны такие явления как изоморфизм, полиморфизм и псевдоморфизм. Изоморфизм — явление, когда в кристаллической решетке часть атомов или ионов замещается другими атомами или ионами, с близкими ионными радиусами. Иначе говоря, при сходном кристаллическом строении мы имеем расхождение в химическом составе.Полиморфизм — свойство одинаковых по химическому составу веществ, в зависимости от условий, кристаллизоваться с образованием разных кристаллических решеток и как следствие, относиться к разным сингониям. Псевдоморфизм — явление замещения одного минерала другим с сохранением внешней формы замещаемого кристалла. Таковы, например, псевдоморфозы лимонита по кристаллам пирита. Парагенезис минералов— закономерное совместное нахождение (сонахождение) генетически связанных между собой минералов. В широком понимании к одному парагенезису минералов относятся все первичные и вторичные (например, пирит и гётит или другие гидроксиды Fe; халькопирит и вторичные минералы меди —малахит, азурит и др.), ассоциирующие минералы какого-либо месторождения или горной породы. То же относится к парагенезису минералов, возникающим на последовательных стадиях единого процесса минералообразования и сменяющим друг друга во времени (например, в ходе формирования эндогенного месторождения) с сохранением реликтов более ранних минералов, которые сосуществуют с более поздними. Более строго термин «парагенезис минералов» трактуется как совокупность равновесия сосуществующих минеральных фаз. Изучение такого парагенезиса минералов методом парагенетического анализа, разработанного Д. С. Коржинским, даёт возможность исследовать зависимость парагенезиса минералов от внешних физико-химических условий минералообразования. Запрещённый парагенезис минералов — понятие, указывающее на невозможность одновременного образования и сосуществования минералов (например, кварц и нефелин).
8.Петрография. Горные породы. Моно- и полиминеральные породы. Породообразующие, второстепенные, акцессорные, первичные и вторичные минералы. Общая классификация горных пород. Понятие структуры и текстуры пород.
Петрография –наука о горных породах, их минеральных и химических составах, структурах и текстурах, условиях залегания, закономерностях распространения, происхождении и изменении в земной поверхности и на поверхности Земли.
Петрография – наука геологического цикла, она тесно связана с минералогией, геохимией, вулканологией, тектоникой, стратиграфией и учением о полезных ископаемых.
Горные породы — это природные образования, слагающие разнообразные геологические тела, из которых построена земная кора (литосфера). Они представляют собой закономерные сочетания или механические смеси различных по составу кристаллических минеральных зерен, наряду с которыми могут присутствовать аморфное вещество и органические остатки; к горным породам относятся встречающиеся в земной коре смеси жидких минеральных веществ (неорганических и органических).
Горные породы — агрегат одного нескольких минералов или их природным образом сцементированные обломки. Горные породы, состоящие из одного минерала называются — мономинеральными, напр. мрамор, полностью состоящий из минерала кальцита. Породы, состоящие из нескольких минералов — полиминеральные, напр. диабаз, гранит. Подавляющее большинство видов горных пород — полиминеральные.
Минералы, входящие в состав горной породы и определяющие (влияющие) на её свойства называются породообразующими. В природе существует около 40 породообразующих минералов. Второстепенные минералы в составе породы, не влияющие на её свойства называют акцессорными.
Содержащиеся в составе горных пород минералы разделяются на породообразующие и второстепенные. Первые, примерно 40. 50 минералов, участвуют в образовании горных пород и обусловливают их свойства; второстепенные встречаются в них только в виде примесей.
Среди породообразующих выделяются первичные и вторичные. Первичные возникли при формировании пород, вторичные — позднее как продукты видоизменения первичных минералов.
Минеарльный состав каждого вида горных пород достаточно одинаков, но не существенные различия могут иметь место. Это зависит от геологических условий. У одной и той же породы, может различаться процентное соотношение входящих в неё минералов и в некоторой степени химический состав. Поэтому состав горных пород не выражают химическими формулами, а оперируют только названиями. Каждый вид горной породы образуется в определённых физико-химических условиях.
Для определения горных пород, помимо изучения составляющих её минералов, изучают также её структуру и текстуру.
Структура горной породы — её строение, форма и размер породообразующих минералов, наличие обломков, степень раскристаллизованности минеральных зерен.
Текстура горной породы — сложение породы, взаиморасположение зерен минералов, её рисунок и цвет.
Магматическими называют горные породы, образованные в ходе остывания и затвердевания магмы или накопления и слеживания вулканических выбросов. Исходная магма залегает в земной коре и верхней мантии на различных глубинах.
А. Глубинные (интрузивные) —граниты, сиениты, диориты, габбро и др.
Б. Излившиеся (эффузивные)—диабазы, порфиры, базальты, туфовые лавы и др.
Осадочные породы образуются из обломков различного рода. Анализ этих обломков позволяет специалистам определить тип среды, в которой откладывались осадочные материалы, и вид переносивших их агентов, а также прояснить некоторые аспекты их происхождения.
А. Механические, обломочные отложения: 1)рыхлые — валуны, щебень, гравий, песок; 2) сцементированные — песчаники, конгломераты, брекчии.
Б. Органогенные и химические образования —различные известняки, доломиты, магнезиты, гипс, ангидрит.
Метаморфические горные породы образуются в толще земной коры в результате изменения (метаморфизма) осадочных или магматических горных пород, что сказывается на их химическом составе. У каждой метаморфической породы есть материнская порода, из которой она была образована. Происходят метаморфические процессы, как правило, в недрах земной коры.
Источник
