Реферат: Методические указания к выполнению лабораторных и курсовых работ иркутск 2007

Министерство образования и науки РФ

Федеральное агентство по образованию


ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ


ДИНАМИЧЕСКАЯ ГЕОЛОГИЯ

С ОСНОВАМИ ГЕОТЕКТОНИКИ


Методические указания к выполнению лабораторных и курсовых работ


ИРКУТСК 2007


Динамическая геология с основами геотектоники. Ч.1. Общая геология: Методические указания к выполнению лабораторных и курсовых работ. Составитель Е.В. Золотарева – Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007. – 34с.


В методических указаниях дана современная терминология и номенклатура главнейших породообразующих минералов; основных типов горных пород. Показаны планы описания макроскопических признаков минералов и порядок описания горных пород по генетическому распределению для выполнения лабораторных заданий. В качестве приложения представлена таблица, которая призвана помочь в определении породообразующих минералов. Приведены порядок выполнения и требования по оформлению курсовых работ. Прилагается перечень тематики курсовых работ по данной дисциплине со ссылками на дополнительную литературу.


ВВЕДЕНИЕ


Курс «Динамическая геология с основами геотектоники» вводится для студентов направления 261001 «Технология художественной обработки материалов» уже с первого года обучения и преподается два семестра. Данная дисциплина дает важнейшее базовое образование в естественно-научном направлении подготовки студентов факультета геологии, геоинформатики и геоэкологии. Она предоставляет возможность познакомиться с основными геологическими процессами и вещественным материалом, составляющим литосферу Земли.

На лабораторных занятиях в первом семестре (что составляет часть 1 данных методических указаний) студенты знакомятся с главными породообразующими минералами и важнейшими горными породами; их основными физическими свойствами и методами определения. В ходе выполнения работ студенты получают определенные навыки описания и опознавания вещественного природного материала, что послужит основой для успешного прохождения учебной геологической полевой практики. В ходе выполнения лабораторных работ студент учиться правильно использовать важнейшие термины, часто употребляемые в геолого-минералогическом направлении.

Сведения о минералах и горных породах, изложенные в методических указаниях могут быть использованы и для самостоятельной работы студентов над материалом практической части курса «Динамическая геология с основами геотектоники».

План выполнения лабораторных работ и содержание методических указаний соответствует современной учебной программе по геологии. Следует учитывать, что лабораторные работы имеют разный объем и поэтому могут выполняться с различной продолжительностью по времени, что также учтено учебной программой.

Курсовая работа по данной дисциплине вводится уже в первом семестре. Это первая самостоятельная работа, выполняемая студентом в вузе. Поэтому необходимо очень внимательно подходить к ее выполнению и оформлению. Хотя курсовая работа предполагает собственный научный или творческий подход студента, по данной дисциплине эта работа скорее имеет реферативный характер. Она требует углубленного изучения научной литературы и развернутого реферата на теоретический вопрос программы курса. Для студентов первого курса, которые только начинают знакомиться с геологической терминологией и понятиями, довольно трудно самостоятельно изучать научную литературу, значит надо работать в тесном контакте с курирующим данную работу преподавателем. Рекомендуемая литература по каждой отдельной теме поможет студенту первоначально сориентироваться в своей работе.


Лабораторная работа №1


^ ОБЩИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ГЛАВНЫХ ПОРОДООБРАЗУЮЩИХ МИНЕРАЛАХ


Цель работы: - знакомство с основными определениями, относящимся к минералам; их физическому состоянию и внутреннему строению.

Земная кора состоит из различных горных пород и минералов.

Минералы – это природные химические соединения или самородные элементы, возникшие в результате определенных физико-химических процессов, происходящих в земной коре и на ее поверхности (температура, давление, состав компонентов).

В настоящие время известно более 3500 минералов, включая их разновидности. Из них лишь небольшое количество имеет широкое распространение в горных породах, которые формируют земную кору. Они называются породообразующими. В курсе геологии изучаются не все, а только главнейшие минералы.

Вещества в природе встречаются:

кристаллические;

аморфные

Кристаллические вещества состоят из строго определенной группировки слагающих их атомов и ионов, которые занимают определенные места в пространстве, образуя кристаллические решетки.

Аморфные (стеклообразные) вещества характеризуются отсутствием кристаллического состояния.

Различие во внутреннем строении приводит и к различаю свойств и внешних признаков кристаллических и аморфных веществ. Кристаллические структуры очень разнообразны, и выражается это разнообразие во внешнем облике минералов, в их форме. Каждому минералу присуща своя кристаллическая форма, зависящая от типа химических связей решетки, химического состава и условий образования. Разнообразие минеральных видов обусловлено и такими свойствами минералов как полиморфизм и изоморфизм.

Полиморфизм – способность некоторых минералов образовывать различные кристаллические формы при одном и том же химическом составе (кальцит СaCO3 кристаллизуется в тригональной сингонии, а арагонит CaCO3 – в ромбической; алмаз С – в кубической, а графит С – образует кристаллы гексагональной сингонии).

Изоморфизм – способность минералов одной и той же кристаллической формы иметь переменный химический состав. Это явление, при котором в кристаллическое решетке допускается замена одних ионов (Fe 2+) другими (Mg2+) (изомерный ряд оливина).


Лабораторная работа №2


^ ФОРМА НАХОЖДЕНИЯ МИНЕРАЛОВ В ПРИРОДЕ


Цель работы: - изучение форм выделения минералов в природе, как в виде отдельных кристаллов, так и виде закономерных сростков.


В природе кристаллические минералы встречаются как в виде одиночных кристаллов или их сростков, так и в виде скоплений, называемых минеральными агрегатами.

Выделяют 3 группы минералов, обладающих характерным обликом или габитусом кристаллов. Габитус – внешний облик минерала.

Изометрические формы одинаково развитые по всем трем направлениям (магнетит, пирит, гранаты).

Удлиненные в одном направлении формы – призматические, столбчатые, игольчатые и лучистые (берилл, кварц, турмалин).

Формы, вытянутые в двух измерениях при сохранении третьего короткого – таблитчатые, пластинчатые, листоватые и чешуйчатые кристаллы (хлорит, слюды, тальк).

Закономерно сросшиеся кристаллы:

Друзы – сростки более или менее правильных кристаллов, приросших одной гранью к породе (кристаллы разных размеров).

«Щетки» - кристаллы одного размера, наросшие на подножку.

Дендриты – образуются в результате быстрой кристаллизации минералов в тонких трещинках породы и напоминают причудливые по форме ветки растений.

Секреции – заполняют почти целиком пустоты, имеют концентрическое строение от периферии к центру. Мелкие секреции – миндалины; крупные – жеоды.

Конкреции – образуются в результате отложения минерального вещества вокруг какого либо центра кристаллизации, рост от центра к периферии.

Оолиты – мелкие, округлые образования, возникающие при выпадении минерального вещества из водных растворов.

Сталактиты – натечные формы, растущие сверху вниз.

Сталагмиты – натечные формы, растущие снизу вверх.


^ Мономинеральный агрегат – образование из одного и того же минерала (мрамор).

Полиминеральный агрегат – образование из различных минералов (гранит).


Задание: изучить и описать габитус минерала, либо форму выделения агрегата, сростка из учебной коллекции.

Лабораторная работа №3


^ МАКРОСКОПИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МИНЕРАЛОВ


Цель работы: - изучить физические свойства минералов и на их основе научиться определять природные образования.

Для, того чтобы распознать минералы по внешним признакам и определить приблизительно их состав, надо знать физические свойства каждого минерала.

Габитус. Описание внешней формы минерала (примеры описания приведены в лабораторной работе №2).

Цвет. Практически цвет минерала определяют на глаз, давая обще признанные названия окраски или сравнивая с хорошо знакомыми предметами (соломенно-желтый, кирпично-красный).

Цвет черты (цвет минерала в порошке). Многие минералы в растертом состоянии имеют другой цвет, чем в монолите. Порошок можно получить, проводя образцом минерала черту на белой шероховатой фарфоровой пластинке при условии, что твердость его меньше твердости фарфора (если твердость минерала выше твердости фарфора, то минерал образует на фарфоре царапину). Например: гематит, лимонит и магнетит в монолитах часто имеют одинаковый цвет, а цвет черты – красновато-бурый, желтовато-коричневый и черный соответственно.

Блеск.

Металлический (сильный блеск, свойственный металлам).

Пример: самородные металлы – золото, серебро, платина; сульфиды – пирит, галенит, сфалерит.

Полуметаллический (блеск потускневшей поверхности металла).

Пример: графит, гематит.

^ Не металлический:

а) стеклянный (кварц, кальцит, гипс);

б) жирный – как бы смазанный маслом (нефелин);

в) перламутровый (слюды, тальк);

г) шелковистый – при тонковолокнистом строении (асбест, тремолит);

д) алмазный (галенит, сфалерит);

е) матовый – практически не блестит, часто с пористой, неровной поверхностью (каолинит);

Прозрачность – способность минерала пропускать свет.

прозрачный (горный хрусталь, топаз);

полупрозрачный (халцедон, опал);

просвечивающий – пропускающий свет лишь в очень тонких пластинах (полевые шпаты, нефрит);

непрозрачный (пирит, магнетит).

Излом – вид поверхности, образующейся при раскалывании минерала.

раковистый – имеющий вид вогнутой и концентрически-волнистой поверхности, напоминающий поверхность раковин (кварц);

занозистый – с поверхностью, покрытой ориентированными в одном направлении «занозами» (гипс, роговая обманка);

неровный (нефелин, берилл);

землистый – с матовой шероховатой поверхностью (каолинит, лимонит);

зернистый – встречающийся часто у минеральных агрегатов.

Спайность – способность минералов раскалываться по блестящим параллельным плоскостям по определенным кристаллографическим направлениям. Не следует путать плоскости спайности с природными гранями кристаллов.

^ Весьма совершенная – минерал очень легко (ногтем) расщепляется на отдельные тончайшие пластинки, образуя зеркально-блестящие плоскости спайности (слюда, гипс).

Совершенная – минерал раскалывается при слабом ударе молотком на гладкие параллельные пластинки, кубы или другие формы (галит, кальцит, полевой шпат).

Средняя – образует по плоскости спайности при расколе неровный угол (апатит).

Несовершенная – обнаруживается с трудом, при расколе образуется поверхность с неправильным изломом (оливин).

Весьма несовершенная – не обладает спайностью (кварц, золото).

Твердость – степень сопротивляемости минерала внешним механическим воздействиям (царапанью, резанью). Для определения твердости принята шкала Мооса, в которой используются минералы с известной и постоянной твердостью.

Таблица 1.

^ ШКАЛА ТВЕРДОСТИ МИНЕРАЛОВ

Минералы-эталоны

Твердость

Подручные материалы

Тальк Mg3[Si4O10][OH]2

1

Карандаш

Гипс Ca [SO4]*2H2O

2

Ноготь

Кальцит Ca[CO3]

3

Желтая монета

Флюорит Ca F2

4

Бронзовая монета, гвоздь

Апатит Ca5[PO4]3(F, Cl)

5

Стекло

Ортоклаз K[Al Si3O8]

6

Игла

Кварц SiO4

7

Напильник, кварц

Топаз Al2[SiO4] (F, OH)2

8




Корунд Al2O3

9




Алмаз C

10




Интервалы твердости между минералами-эталонами различные. Алмаз тверже талька не в 10 раз, а более чем в 1000 раз. Самый большой интервал между корундом и алмазом.

В практике нередко прибегают к определению твердости при помощи распространенных предметов. Минералы большей твердости, чем 7, встречаются редко.

Удельный вес (от 0,6 – 21). На практике для быстрого приблизительного взвешивания пользуются сравнением веса на руке:

легкие (до 2,5 – смолы, гипс, галит, самородная сера)

средние (до 4 – кальцит, кварц, полевые шпаты)

тяжелые (больше 4 – рудные минералы).

Чаще всего встречаются минералы с удельным весом от 2,5 до 5.

Реакция с соляной кислотой (5-10%). Карбонаты (светлые) – вскипают; кальцит – легко растворяется в холодной кислоте, доломит требует измельчения для растворения в кислоте, сульфиды выделяют сероводород.

Тест на вкус. Определяются растворимые в воде соли. Галит – соленый на вкус, сильвин – с горько-соленым вкусом и слегка щиплет язык.


Задание: провести макроскопические исследования образцов минералов из учебной коллекции.


Лабораторная работа №4


^ КЛАССИФИКАЦИЯ МИНЕРАЛОВ

САМОРОДНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ


Цель работы: - знакомство с химической классификацией минералов; изучение минералов из класса простых веществ или самородных элементов.

Классификация минералов
Самородные элементы.

Сульфиды.

Оксиды и гидрооксиды.

Галоидные соединения.

Карбонаты.

Сульфаты.

Фосфаты.

Силикаты.

Данная классификация основывается на химическом составе минералов и их кристаллической структуре. В ряде классов минералы могут подразделяться на подклассы. Из общего числа минералов около 34% падает на силикаты, около 25% - на оксиды и гидрооксиды, около 20% - на сульфиды, на долю всех остальных приходится около 21% минералов.


^ Самородные элементы (простые вещества)

Все простые вещества – очень редкие минералы, они слагают не более 0.02% массы земной коры. Однако именно в виде таких минералов образуют промышленные концентрации некоторые особо ценные металлы – золото (Au), платина (Pt), осмий (Os), иридий (Ir), серебро (Ag). Значительная доля промышленных запасов серы, как химического сырья, сосредоточена в виде химически чистого элемента – самородной серы (S). Некоторые самородные элементы сами по себе являются ценным техническим материалом, например, алмаз (C) и графит (C) из-за своих особых свойств – твердости (для алмаза), электропроводности и тугоплавкости (для графита).

Графит C. Кристаллы образуются, как правило, в виде тонких пластинок, либо графит встречается в виде плотных масс темного серовато-черного цвета. На фарфоровой пластинке дает темно серую черту. Блеск полуметаллический, но чаще жирный на ощупь, пачкает руки. Спайность – весьма совершенная. Очень мягкий – твердость 1.

Сера S. Встречается в виде масс, прожилков, друз в осадочных горных породах. Цвет лимонно-желтый, желтовато-серый. Хрупкая, мягкая – твердость 1-2, легкая.


Задание: описать макроскопические свойства и определить минерал из класса самородные элементы.


^ Лабораторная работа №5

СУЛЬФИДЫ

Цель работы: - изучение породообразующих минералов из класса сульфидов.


К этому классу относятся около 500 минеральных видов, главным образом сернистых соединений металлов и полуметаллов. Они имеют большое промышленное значение; являются главной рудой на медь, цинк, свинец, ртуть, и другие цветные металлы, а пирит (FeS2) служит сырьем для получения серного ангидрида и производства серной кислоты. Обратите внимание - черные металлы (железо, марганец, хром) не извлекаются, избыток серы мешает этому.

Физические свойства сульфидов очень специфичны. Внешне они подобны металлам – непрозрачны, имеют металлический блеск, цвета как и у металлов – в большинстве случаев серо-черные и желтые (реже красные и синие). Так же характерно, что все сульфиды имеют относительно низкую твердость – от 1 до 5 (т. е. мягче стекла). Исключение составляют пирит, марказит, твердость которых равна 6. За счет интенсивной окраски минералов и относительно невысокой твердости сульфиды дают на бисквите хорошую черту. Цвет черты является одним из диагностических признаков сульфидов. Удельный вес у них довольно высокий.

Пирит FeS2. Образует изометричные, кубические кристаллы. Обладает соломенно-желтым цветом. Черта черная. Спайность несовершенная, нельзя путать ровные блестящие внешние грани кристалла с плоскостями спайности.

Марказит FeS2. В отличии от пирита образует не кубические формы, а конкреции, так как является полиморфной модификацией пирита. Остальные свойства аналогичны пириту.

Халькопирит CuFeS2. Чаще образует пластинчатые агрегаты, сплошные массы зеленовато-желтого цвета. На поверхности наблюдаются радужные побежалости. Черта черная. Спайность несовершенная. Твердость 3,5 – 4.

Пирротин FeS. Формирует таблитчатые агрегаты красновато-бурого, бронзового цвета, часто с буроватой побежалостью. Черта черная. Спайность несовершенная. Твердость 3,5 – 4,5.

Галенит PbS. Габитус кубический, либо образует мелкозернистые агрегаты. Цвет кристаллов свинцово-серый, черта серовато-черная. Блеск сильный металлический до алмазного. Спайность весьма совершенная. Твердость 2 – 3.

Сфалерит ZnS. Образует тетраэдрические кристаллы, либо мелкозернистые агрегаты. Цвет минерала может быть различным – от коричневого до буровато-черного, цвет черты всегда коричневый. Блеск зависит от формообразования: алмазный, слабо металлический, жирный. Спайность совершенная. Твердость 3 – 4.

Киноварь HgS. Образует красные различных оттенков зерна, вкрапленные в песчаник или мрамор. Черта яркая ало-красная. В агрегатах блеск жирный, матовый. Спайность совершенная. Твердость около 3. Очень тяжелая (уд. вес 7,7).

Молибденит MoS2. Образует листоватые, чешуйчатые агрегаты. Цвет свинцово-серый. Можно легко спутать с графитом, и распознается по голубовато-серой черте. Блеск металлический, твердость 1 (пачкает руки), жирный на ощупь.


Задание: описать макроскопические свойства и определить минерал из класса сульфидов.


^ Лабораторная работа №6

^ ОКСИДЫ И ГИДРООКСИДЫ

Цель работы: - изучение породообразующих минералов класса оксидов и гидрооксидов.


К оксидам относятся простые по своей природе минералы, соединение элементов с кислородом. Они широко распространены в земной коре. Многие из них имеют большую практическую ценность:

как источник извлечения ценных металлов – железа, титана, марганца, хрома, олова (магнетит, гематит, пиролюзит, касситерит);

как особо твердые материалы для изготовления абразивных порошков (корунд, шпинель);

3) как минеральное сырье с особыми свойствами, позволяющими использовать его в качестве пьезоэлектриков (кварц), генераторов лазерного излучения (корунд);

4) в качестве ювелирного сырья (корунд, кварц, шпинель).

Гематит Fe2O3. Кристаллы имеют форму пластинок и таблитчатого габитуса, часто встречается в землистых массах. У кристаллов цвет – черный; блеск полуметаллический. Цвет землистых масс буровато-красный; блеск стеклянный или матовый. Во всех случаях черта особенного – красновато-бурого цвета. Спайность несовершенная. Твердость 5 – 6. Иногда слабо магнитен.

Магнетит Fe2+Fe23+O4. Встречается в виде зернистых вкраплений, сплошных масс. Цвет черный, блеск полуметаллический. Спайность несовершенная. Твердость 5 – 6. Сильно магнитен.

Касситерит SnO2. Кристаллы хорошо образованные – призматические, игольчатые. Цвет красновато-коричневый, коричнево-черный. Черты нет или очень светлая. Блеск алмазный на гранях, жирный в сплошных мелкозернистых массах. Твердость 6-7. Очень тяжелый (6,8-7,0).

Вольфрамит FeWo4 – MnWo4. Образует черные, бурые, красновато-коричневые толстостолбчатые и призматические кристаллы. Черта коричневая, светло-бурая. Совершенная спайность. Твердость 5. Большой удельный вес – 7.

Пиролюзит MnO2. В кристаллах исключительно редок. Обычен в виде землистых масс и оолитов. Цвет черный, блеск матовый, черта черная. Спайность совершенная, иногда пачкает руки.

Корунд Al2O3. Помимо одиночных столбчатых кристаллов нередко слагает сплошные зернистые массы, названные наждаками. Цвет породообразующего образования синевато-серый, темно-красный, темно серый. Блеск стеклянный. Плотнейшая упаковка и прочные ионно-ковалентные связи сказываются на свойствах минерала – его очень высокой твердости – 9 и повышенному удельному весу – 4.

Шпинель MgAlO4. Образует изометричные кристаллы, зерна. Цвет разный (красный, синий, темно-зеленый). Блеск стеклянный. Имеет большую твердость 7,5-8, повышенный удельный вес – 3,6.

Кварц SiO2. Один из самых распространенных минералов (слагает ≈ 13% земной коры). Встречается в одиночных призматических кристаллах, сростках разного типа (друзах, щетках), в виде галек и песчинок (в осадочных породах), в виде сплошных масс. Имеет стеклянный блеск и хорошую прозрачность. Спайность весьма несовершенная. Эталонная твердость – 7, малый удельный вес – 2,65.

Различают следующие основные разновидности:

горный хрусталь – бесцветный, прозрачный, без примесей;

аметист (с Fe3+) – фиолетовый, прозрачный;

розовый кварц – полупрозрачный, просвечивающий;

морион (с Al3+) – буро-черный, прозрачный;

цитрин – желтый, прозрачный;

халцедон – скрытокристаллический кварц (сердолик, сард, хризопраз, кахолонг, агат – полосчатый халцедон).


Гидрооксиды – соединения элементов с гидроксильной группой OH или молекулами воды H2O. Все гидрооксиды являются преимущественно приповерхностными минералами, образующимися в процессах выветривания разных горных пород или в ходе процессов осадконакопления.

Практическое значение имеют гидрооксиды железа, алюминия, бора, как руды на эти металлы. Горные породы, сложенные гидрооксидами кремния – ополи, трепелы, диатомиты используются в качестве полировочных материалов, фильтрирующих масс, сырье для изготовления керамики, специальных легких кирпичей. Наконец, известен благородный опал, используемый как красивый ювелирный камень. В подавляющем большинстве гидрооксиды не образуют различимых, заметных глазом кристаллов; почти всегда они встречаются в порошковатых, землистых, натечных, фарфоровидных массах и в виде оолитов. Поэтому спайность у них отсутствует.

Лимонит Fe2O3 x nH2O. Ржаво-коричневые до черных землистые, натечные, почковидные тонкодисперсные агрегаты. Черта ржавая. Блеск матовый. Твердость 1 – 4.

Опал SiO2 х nH2O (твердый гидрогель переменного состава). Цвет различный, чаще белый, радужный с переливами. Блеск стеклянный, восковой, матовый. Твердость 5-5,5.


Задание: исследовать макроскопические свойства и определить минерал из класса оксидов и гидрооксидов.


Лабораторная работа №7


^ ГАЛОИДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ. КАРБОНАТЫ. СУЛЬФАТЫ. ФОСФАТЫ


Цель работы: изучение породообразующих минералов из классов галоидных соединений, карбонатов, сульфатов, фосфатов.

^ Галоидные соединения

К типу галоидных соединений относится около 100 минералов. Их роль как породообразующих минералов невелика, но они важны в общегеологическом и практическом отношении. Наиболее распространены из минералов этого класса хлористые соединения.

Галит NaCl. Часто встречается среди осадочных образований озер и морей. Образует зернистые и слоистые массивы, кристаллы в виде кубов. Цвет белый, иногда пятнами чернильно-синий. Прозрачный до полупрозрачного, блеск стеклянный, жирный. Совершенная спайность по кубу. Твердость 2. Соленый на вкус.

Сильвин KCl. Кристаллы в виде куба. Встречается в составе соляных отложений в сплошных зернистых скоплениях светло-серого, грязно-бурого, красного цвета. От галита отличается по горько-соленому вкусу.

Флюорит CaF2. Кристаллы в виде кубов, октаэдров, от прозрачных до непрозрачных. Часто флюорит образует сростки, друзы, радиально-шестоватые, зернистые агрегаты. Цвет белый либо чернильно-синий, зеленый, фиолетовый. Блеск на гранях стеклянный, в изломе и агрегатах жирный. Твердость эталонная – 4. Спайность, совершенная по октаэдру, по 4-м плоскостям.


Карбонаты

К кристаллам карбонатов относятся соли угольной кислоты, чаще всего соли кальция, магния, натрия, меди и др. Всего в этом классе известно около 100 минералов. Некоторые из них очень широко распространены в природе, например, кальцит и доломит, которые используют в производстве цемента. Прозрачные кристаллы кальцита (исландский шпат) применяют в оптике. Железистый карбонат – сидерит – добывают как руду на получение качественной стали. Малахит – водный карбонат – является ценным поделочным камнем.

Многие из широко распространенных карбонатов имеют сходные черты морфологии кристаллов, близкие физические свойства и встречаются в одинаковых агрегатах. Поэтому бывает трудно различить их по внешним признакам: цвету черты (белая), блеску (стеклянный), спайности (совершенная), твердости (3 – 4), удельному весу (средний). Издавна используется простой прием диагностики карбонатов по характеру их реакции с соляной кислотой.

Кальцит CaCO3. Встречается в друзах и одиночных кристаллах разной формы – ромбоэдрической, призматической, пластинчатой и более сложной. Цвет белый, изредка розоватый, голубоватый, при загрязнении другими минералами – серый, ржавый, черный и т.п. Прозрачный и полупрозрачный. Блеск иногда перламутровый. Твердость эталонная – 3. Реагирует с соляной кислотой вскипанием.

Арагонит CaCO3. Является полиморфной модификацией кальцита. Отличается от кальцита таблитчатой и удлиненно-призматической формой кристаллов, часто встречается в виде оолитов, натечных масс. Блеск может быть и жирный. Более высокая твердость 3,5-4. Остальные свойства аналогичны кальциту.

Доломит CaMg(CO3)2. Имеет облик таблитчатых кристаллов. Цвет белый, коричневато-серый, ржавый. С соляной кислотой реагирует вскипанием в порошке.

Магнезит MgCO3. Встречается в виде сплошных масс зернистого сложения с пятнистой бело-серой окраской, реже в виде таблитчатых кристаллов. Реагирует вскипанием с нагретой соляной кислотой.

Сидерит FeCO3. Встречается в виде коричнево-бурых кристаллов с сильным стеклянным блеском и в виде зернистых масс. Реагирует вскипанием с нагретой соляной кислотой, при этом капля кислоты желтеет.

Малахит Cu2(CO3)(OH)2. Образует натечные, почковидные, радиально-лучистые агрегаты. Цвет ярко-зеленый, в почковидных массах характерно чередование более светлых и более темных зеленых зон и голубых прослоев. Блеск стеклянный, матовый, шелковистый.


Сульфаты

Сульфаты являются природными солями серной кислоты. Сульфатов в природе мало. Но они широко используются в медицине, химической промышленности и строительстве. Для сульфатов, как и для карбонатов, характерны светлая окраска, низкая твердость и небольшой удельный вес, но не реагируют с соляной кислотой.

Ангидрит CaSO4. Слагает в толще осадочных пород сплошные зернистые мраморовидные прослои. Цвет белый, серый, сиреневый с хорошей спайностью. Блеск стеклянный до перламутрового, в зернистых агрегатах – матовый. Излом часто занозистый, спайность совершенная. Твердость 3 – 3,5.

Гипс CaSO4 х 2H2O. Кристаллы бесцветные таблитчатые, пластинчатые, игольчатые, либо образует зернистые агрегаты белого, серо-голубого, красноватого цвета. Блеск стеклянный, перламутровый, шелковистый, в агрегатах матовый. Весьма совершенная спайность. Твердость эталонная – 2.

Барит BaSO4. Кристаллы ромбо-призматического облика или таблитчатые, часто прозрачные. Кроме одиночных кристаллов встречаются в их щетках, друзах и зернистых массах. Цвет белый, желтый, коричневый, голубой, чернильно-синий. Блеск стеклянный, жирный. Совершенная спайность. Твердость 3,5. Высокая плотность – 4,5.


Фосфаты

Фосфаты представляют собой соли фосфорных кислот. В этот класс входит большое число минералов. Породообразующим из них является апатит. Фосфоритовые породы являются ценным сырьем для получения фосфатных удобрений, а также используются и в химической отрасли.

Апатит Ca5 [PO4]3(F, Cl). Часто образует хорошо ограненные бесцветные, зеленые, голубые кристаллы призматического габитуса. Блеск от стеклянного до жирного. Излом неровный, раковистый, спайность несовершенная. Твердость эталонная – 5.


Задание: исследовать макроскопические свойства и определить минерал из классов галоиды, карбонаты, сульфаты, фосфаты.


^ Лабораторная работа №8


СИЛИКАТЫ


Цель работы: изучение породообразующих минералов из класса силикатов.


Силикаты – самый обширный класс минералов. Общее число минеральных видов силикатов около 800. По распространенности на долю силикатов приходится более 75% от всех минералов литосферы. Это объясняется тем, что силикаты – важнейшие породообразующие минералы, из которых сложена основная масса горных пород.

Практическое значение минералов:

1. Важные неметаллические полезные ископаемые (керамическое и огнеупорное сырье).

2. Являются рудами на редкие металлы: бериллий, литий, цезий, цирконий, никель, цинк и редкие земли.

3. К ним относятся многие ювелирные камни (изумруд, аквамарин, турмалин, нефрит, родонит).

Происхождение силикатов:

эндогенное, главным образом магматическое (оливин, пироксены, полевые шпаты);

характерны для пегматитов (слюды, турмалин);

скарны (гранаты, волластонит);

широко распространены в метаморфических породах – сланцах и гнейсах (гранаты, дистен, хлорит);

силикаты экзогенного происхождения представляют собой продукты выветривания (каолинит, глауконит) и слагают мощные толщи осадочных пород.

Силикаты отличаются сложным химическим составом и широкими изоморфными замещениями. Но основу кристаллов составляют кремнекислородные тетраэдры (один атом кремния окружен четырьмя атомами кислорода).

В зависимости от того, как сочетаются между собой кремнекислородные тетраэдры, различают следующие структурные типы силикатов:

островные (изолированные тетраэдры) [SiO4]4-;

кольцевые (тетраэдрические кольца) [Si6O18]12-;

цепочечные (цепочки тетраэдров) [SiO3]2-;

ленточные (сдвоенные цепочки тетраэдров) [Si4O11]6-;

слоистые (двухмерные сетки из тетраэдров);

каркасные (трехмерные тетраэдрические постройки).

Внутренняя структура силикатов отражается на их габитусе. Так, силикаты, структура которых представлена обособленными кремнекислородными тетраэдрами, часто имеют изометрический облик (гранаты). В структуре турмалина – тетраэдрические кольца, имеют удлиненно-призматический габитус.

^ Островные силикаты

К числу породообразующих и наиболее широко распространенных в природе островных силикатов относятся: оливин, эпидот, дистен, титанит, гранаты, циркон.

Практическое значение имеет лишь небольшая доля от общего числа минералов:

драгоценные камни: топаз, разновидности гранатов, разновидность оливина – хризолит, дистен (кианит);

рудные минералы на редкие элементы: фенакит на бериллий, циркон – цирконий и т. д.

Минералы образуются в стесненных условиях, как правило, в виде хорошо образованных кристаллов, либо в виде изометрических зерен. Благодаря плотной упаковке ионов островные силикаты обладают большой твердостью, из-за которой эти минералы черты не дают, а лишь царапают бисквит. Окраска островных силикатов самая разнообразная, обусловлена присутствием в составе минерала различных компонентов – хромофоров.

Оливин (перидот) (Fe, Mg) [SiO4] – представляет собой изоморфный ряд с крайними членами Fe и Mg. Образует мелкозернистые мономинеральные агрегаты зеленоватого, оливкового – до черного цвета. Блеск жирный, матовый, в кристаллах – стеклянный. Спайность средняя. Твердость – 6,5, удельный вес 3,5 – 4,4.

Эпидот Ca2(Fe, Al) Al2[SiO4] [Si2O7]O(OH). Отличается изолированными сдвоенными тетраэдрами. Кристаллы удлиненно-призматические со штриховкой вдоль удлинения. Часто образует сплошные зернистые массы. Цвет желтовато-зеленый и другие оттенки зеленого цвета. Блеск стеклянный, в массах матовый. Спайность совершенная. Твердость 6,5, удельный вес 3,5.

Дистен (кианит) Al2O[SiO4] – «кианес» - синий. Цвет синий, голубоватый. Кристаллы удлиненные пластинчатые. Блеск стеклянный. Спайность весьма совершенная. «Ди» – два, «стен» – сила – двусильный. Твердость по плоскости спайности – 4,5, поперек – 6,5. Удельный вес 3,6.

Титанит (сфен) CaTiO[SiO4]. Встречается в виде таблитчатых плоских кристаллов. Цвет: коричневый, иногда бурый или желтоватый. Блеск стеклянный, жирный. Спайность совершенная. Твердость 5,5, удельный вес 3,5.

^ Группа гранатов. Представляет собой два изоморфных ряда: пиральспиты и уграндиты.

П и р а л ь с п и т ы

Пироп Mg3Al2 [SiO4]3 - темно-красный

Альмандин Fe3Al2 [SiO4]3 – красный, бордовый до коричневого

СпессартинMn3Al[SiO4]3 –желтый, темно-красный, желтовато-коричневый


У г р а н д и т ы

Уваровит Ca3Cr2 [SiO4]3 – зеленый

Гроссуляр Ca3Al2 [SiO4]3 – зеленый, красновато-бурый

Андрадит Ca3Fe2 [SiO4]3 – коричневый до черного, красноватый или зеленоватый

Обычно встречаются в виде хорошо образованных изоморфных кристаллов, либо в качестве пятнистых мелкозернистых включений. Блеск стеклянный, спайность несовершенная, твердость 6,5-7,5; удельный вес 3,4-4,3.

^ Кольцевые силикаты

Подкласс кольцевых силикатов объединяет сравнительно небольшое число редких в природе минералов. Среди них только турмалин, берилл, кордиерит играют в некоторых случаях роль второстепенных и даже главных минералов ряда месторождений.

В целом структуры кольцевых силикатов сложные и неплотные, отсюда плотность у них небольшая (2,5-3,5), твердость невысокая (обычно менее 5) исключая берилл и турмалин (7-7,5).

Берилл Be3Al2[Si6O18]. Формирует кристаллы столбчатые, призматические, характерна вертикальная штриховка на внешних гранях. Цвет: зеленый, голубой, желто-зеленый, розоватый. Блеск стеклянный. Спайность несовершенная. Твердость 7,5.

Разновидности: прозрачные кристаллы на ювелирное сырье

травяно-зеленый изумруд;

голубой аквамарин;

желтый гелиодор;

розовый воробьевит.

Группа турмалина – состоит из нескольких изоморфных рядов.

Шерл (Na Ca)Fe3(Al,Fe6)[Si6O18][BO3]3(OH, F)4

Эльбаит Na(Li, Al)3Al6[Si6O18][BO3]3(OH, F)

Шерл дравит NaMg3(Al, Fe)6[Si6O18][BO3]3(OH, F)4
Кристаллы удлиннные, столбчатые, радиально-лучистые агрегаты («Турмалиновое солнце»); штриховка на внешних гранях. Цвет: шерл – черный, дравит – бурый, эльбаит – розовый, зеленый, бесцветный; встречаются полихромные кристаллы с продольной и поперечной окраской. Блеск стеклянный. Спайность несовершенная. Твердость: 7,5-8. ^ Цепочечные силикаты Пироксены
Для всех минералов группы пироксенов общими являются короткопризматический габитус, стеклянный блеск, совершенная спайность под прямым углом; твердость: 5,5-6; средний удельный вес.

Главнейшие пироксены: энстатит, диопсид, жадеит, эгирин, сподумен.

Диопсид CaMg[Si2O6]. Образует кристаллы в виде коротких призм, либо сплошные зернистые массы.Цвет: белый, серый, зеленый разных оттенков.

Разновидности: байкалит – прозрачный, полупрозрачный голубовато-зеленый призматический кристалл, лавровит – ярко-зеленый мелкозернистый диопсид. Обе разновидности из Прибайкалья. Хромдиопсид – изумрудно-зеленый, характерен для ультраосновных пород Якутии.

Эгирин и Авгит. Имеют сложный химический состав, но схожие, практически не различимые внешние признаки. Форма кристаллов призматическая, таблитчатая со штриховкой Цвет: зеленовато-черный, бурый, черный. Внешне очень похожи на шерл, но имеют более низкую твердость 5-6.
^ Ленточные силикаты
Амфиболы

Ленточные силикаты сходны по химическому составу с пироксенам