1. Классификация полезных ископаемых Силикатные и алюмосиликатные минералы
Download 69 Kb.
|
ТЕМА Минералы
|
ТЕМА: Минералы План: 1. Классификация полезных ископаемых 2. Силикатные и алюмосиликатные минералы 3. Природные свойства минералов Минерал (от лат. minera — руда) — уникальное по своему химическому составу, строению и свойствам природное тело, образующееся из соединения химических элементов в результате естественных процессов под землей и на поверхности земли. Минералы в основном представляют собой кристаллические и аморфные твердые тела. В природе встречается более 3000 минералов, но лишь небольшое их количество образует крупные коллекции; такие минералы называются породообразующими. Породообразующие минералы - это природные соединения, наиболее распространенные в земной коре и считающиеся постоянными основными компонентами горных пород. Каждая генетическая группа горных пород имеет свои породообразующие минералы. Классификация полезных ископаемых Современная классификация минералов основана на кристаллохимическом принципе, учитывающем химический состав и кристаллическую структуру. Такой единицей классификации является минеральный тип. Близкие по составу и строению минеральные виды объединяют в группы, подклассы и классы. Самый крупный систематический класс — род. В этом уроке мы рассмотрим основных представителей восьми классов. Это силикаты и алюмосиликаты, оксиды и гидроксиды, сульфиды, сульфаты, карбонаты, галогениды, фосфаты и чистые элементы. Обычно наиболее распространенными из них являются породообразующие минералы. Более 70 процентов веса земной коры составляют два элемента — кислород и кремний. В природных соединениях кремний связан с четырьмя атомами кислорода (SiO4), что называется кремнекислородным тетраэдром (рис. 24). Кислород образует и другие структурные частицы, но его участие в кремнекислородных тетраэдрах наиболее важно. Кремнеземные тетраэдры составляют основу минеральной структуры важнейших породообразующих силикатов и алюмосиликатов. По порядку соединения кремнекислородных тетраэдров среди силикатов и алюмосиликатов различают островные, кольцевые, цепочечные, полосовые, пластинчатые и каркасные силикаты. Силикаты, в которых кремнекислородные тетраэдры отделены друг от друга, называются островными или ортосиликатами. Кремнеземные тетраэдры по своему строению называются кольцеобразующими силикатами, а цепочечные силикаты - цепочечными силикатами (рис. 25). В структуре полосчатых силикатов тетраэдры образуют раздвоенные цепочки — полосы. Тетраэдры кремнезема могут образовывать бесконечные плоские решетки. Такие силикаты называются силикатами пластинчатыми. В строении минералов группы пластинчатых силикатов участвуют бесконечные плоские сетки тетраэдров (рис. 27). Биотит и мусковит относятся к группе слюды. Слюды представляют собой группу листовых силикатов. Формула биотита: K(Mg, Fe)3[AlSi3O10](OH, CI, F)2, а мусковита: KAl2[AlSi3O10][ON]2. Поскольку он содержит железо, биотит имеет черный цвет, а без железа мусковит имеет серебристый цвет. Тальк и серпентин представляют собой листовые силикаты магния. Формула талька: Mg3[Si4O10](OH)2, серпентина: Mg6[Si4O10](OH8). Хлорит также представляет собой листовой силикат со значительным содержанием железа и магния. Его формула: (Mg,Fe)3(Si,Al)410(OH)2(Mg,Fe)3(OH)6. Глинистые минералы также входят в состав пластинчатых силикатов. В структуре листовых силикатов каждый кремнекислородный тетраэдр соединяется с другими такими же тетраэдрами, образуя бесконечную плоскую структуру. Структура мусковита состоит из одного слоя тетраэдров и слоев октаэдров, окружающих его с обеих сторон. Между ними существует ковалентная связь. Пакеты, состоящие из 1 октаэдрического и 2 тетраэдрических слоев, связаны между собой положительно заряженными ионами К+. Эта связь является самой слабой связью в ионной структуре. Поэтому при деформации кристаллы слюды легко разделяются на пластины с помощью ножа или гвоздей. В структуре каркасных силикатов каждый тетраэдр соединен с четырьмя другими тетраэдрами. В результате кремнекислородные тетраэдры образуют бесконечный трехмерный каркас. Островные силикаты включают несколько минералов и групп минералов. По своей структуре кремнекислородные тетраэдры отделены друг от друга. Гранаты и циркон входят в состав островных силикатов. Оливин и каинит также являются островными силикатами. Формула оливина – (Mg,Fe)2SiO4, а каинита – Al2SiO5. Другие важные классы минералов включают оксиды, карбонаты, сульфиды, сульфаты, фосфаты и чистые минералы. Их структура, в отличие от силикатов, основана на особом сочетании атомов. Карбонат-ион [(CO3)2-] является структурной основой карбонатной группы. Кальцит — карбонатный минерал, широко распространенный в земной коре. Родохрозит (MnCO3) очень редко встречается в природе. Красный цвет характерен для большинства марганцевых минералов. Минералы оксидной группы состоят из комбинации одного или нескольких ионов металлов, связанных с кислородом. Такими оксидными минералами являются корунд (А1203), шпинель, рутил и магнетит. Чистые прозрачные кристаллы корунда и шпинели являются драгоценными камнями. Железо и титан получают из магнетита и рутила. Сульфиды состоят из ионов металлов, связанных с серой. Минералы группы сульфидов очень важны для промышленности. Основу строения сульфатов составляет сульфат-ион (SO42-). Фосфат-ион (RO43-) составляет основу структуры фосфатов. Среди них распространен апатит [Ca5(PO4)3]. Зубы человека и большинства животных состоят из микроскопических кристаллов апатита. Бирюза (CuAl6[PO4]4[OH]85H2O) — редкий минерал из группы фосфатов. Минералы идентифицируются по их связности, твердости, цвету, цвету штрихов, форме, магнетизму, растворимости и плотности. Природные свойства минералов определяются их химическим составом и типом химических связей в структуре минерала. Силикатные и алюмосиликатные минералы К классу силикатов относятся минералы, слагающие литосферу и являющиеся наиболее многочисленными. Их общее количество около 800, и они составляют около 90% массы земной коры. Силикаты являются основными минералами, из которых состоит большинство горных пород, особенно изверженных и метаморфических пород. Среди силикатных минералов наиболее распространены авгит, актинолит, андалузит, берилл, бронзит, везувиан, волластонит, геденбергит, гиперстен, диопсид, диоптаз, жадеит, каолинит, кианит (дистен), кордиерит, лазурит, лейцит, монтмориллонит, нефелин, оливин, пирофиллит, полевые шпаты, роговая обманка, родонит, серпентин, силлиманит, содалит, сподумен, ставролит, тальк, титанит (сфен), топаз, тремолит, турмалин, хлорит, хризоколла, цеолиты, циркон, цоизит, эгирин и др. Одним из основных элементов в составе силикатов является кремний. В структуре силикатов четыре иона кислорода O2- располагаются вокруг каждого иона кремния Si4+. Можно предположить, что пространственное расположение этой анионной группы кремнезема [SiO4]4+ представляет собой тетраэдр с Si4+ в центре и O2- на концах. Именно этот кремнекислородный тетраэдр лежит в основе строения всех силикатов. Кремний-кислородные тетраэдры могут располагаться отдельно друг от друга в структуре силикатов или соединяться друг с другом концами через общий ион кислорода. Таким образом создаются простые и более сложные каркасные, островные, цепные и листовые конструкции. Каркасно-структурированные алюмосиликаты состоят из непрерывного трехмерного каркаса алюминиево- и кремнекислородных тетраэдров со сложным общим радикалом типа [Si3A108] или [Si2Al208]. Каркасная структура, в которой все атомы кислорода в тетраэдрах являются общими, является основой, а каркас состоит только из кремнекислородных тетраэдров, поэтому он нейтрален, как кварцевый каркас. Наличие и разнообразие каркасных структур в алюмосиликатах обусловлено наличием в них алюмокислородных тетраэдров, в которых избыточный отрицательный заряд компенсируется различными катионами. Каркасные алюмосиликаты, неустойчивые во внешних условиях, разлагаются, гидратируются, в результате чего образуются слюды, гидрослюды и глинистые минералы. По составу их можно разделить на три группы: полевые шпаты, полевые шпаты и цеолиты. Полевые шпаты являются наиболее распространенными породообразующими минералами. Они составляют более 50% массы земной коры. Полевые шпаты являются основными составляющими большинства изверженных и метаморфических горных пород. Полевые шпаты образуют широкий изоморфный ряд: Na[AlSi308] - K[AlSi308] - Ca[Al2Si308], обычно содержат Sr2+, Va2+. По своему составу полевые шпаты делятся на две большие группы: калиево-натриевые полевые шпаты (КДШ), или обыкновенные калиевые полевые шпаты, и натриево-кальциевые полевые шпаты, или плагоклазы. Свойства всех полевых шпатов очень похожи. Они образуют кристаллические агрегаты с различной зернистостью в виде хорошо сформированных призматических кристаллов. Большинство из них белые. Полевые шпаты имеют две ориентации: идеальную и умеренную. Твердость варьируется в пределах 5-6. Калиевые полевые шпаты — широко распространенные представители полевых шпатов калийно-натриевого изоморфного ряда. Их состав в общем виде может быть выражен как (K,Na)[AlSi3O8]. Происхождение - породообразующий минерал в кислых и щелочных изверженных породах, в их пегматитах. Метаморфические породы включают гнейсы и кристаллические сланцы. Применение - сырье для производства керамических изделий; амазонит используется как декоративный камень. Плагоклазы — алюмосиликатные минералы переменного состава от альбита (NaAlSi308) до анортита (CaAl2Si208). Название происходит от греческих слов plagios — криво и classis — трещина, что означает «кривой прерыватель». Угол между соединяемыми плоскостями меньше прямого угла (около 86°). Он отличается от калиевых полевых шпатов тем, что почти не содержит калия. Среди плагиоклазов выделяют шесть минералов: альбит, олигоклаз, андезин, лабрадор, битовнит, анортит. В этом ряду уменьшаются компоненты альбита (NaAlSi308) и увеличиваются компоненты анортита (CaAl2Si208) (табл. 2). Зарождение наблюдается в магматических и метаморфических породах, пегматитах, гидротермальных и рассеянных месторождениях. Применение - используется как строительный и декоративный камень. В качестве декоративных камней можно использовать декоративный плагиоклаз, особенно лабрадор и олигоклаз. Полевые шпаты (от нем. Feldspat — полевой шпат и от греческого — подобный) — каркасные алюмосиликаты, близкие по составу к полевым шпатам. Они отличаются от полевых шпатов более низким содержанием кремнезема и более высоким содержанием щелочи. Источник. Полевые шпаты кристаллизуются вместе с полевыми шпатами в сильнощелочных магматических породах. Кроме того, они могут формироваться за счет метасоматических изменений и процессов регионального метаморфизма. Под действием гидротермальных растворов полевые шпаты разлагаются с образованием слюд и глинистых минералов. Каолинит образуется за счет их разложения в поверхностных условиях.жадвал Плагиоклазларнинг изоморф қатори
Применение - считается комплексным сырьем при добыче алюминия, при приготовлении соды, в производстве высококачественного цемента. Из них можно выделить редкие щелочные металлы и галлий. Другие свойства минералов. Для некоторых минералов характерны присущие только им свойства - магнетизм, вкус, запах, радиоактивность, реакция с соляной кислотой и другие признаки. Не все минералы обладают особыми свойствами, но их наличие облегчает решение диагностических задач. Магнетизм минералов. Для обнаружения магнетизма необходим сильный, желательно подковообразный магнит. Магнетизм минерала определяется его порошком. Вкус минералов. Соленый вкус характерен для галита (поваренной соли), а горько-соленый – для сильвина. Кроме того, эти минералы легко растворяются в воде и обладают гигроскопическими свойствами - водопоглощением. Запах минералов. Сера издает специфический запах, особенно если сталкиваются два ее образца. При растирании экстрактов арсенопирита чеснок издает луковый запах. Двулучепреломление света. Двулучепреломление — это расщепление светового луча при прохождении через анизотропные кристаллы. Эти свойства характерны для ряда минералов, прежде всего для прозрачного типа кальцита, известного как исландский шпат. Если просмотреть строку текста на бумаге через исландский лонжерон, появятся два ее изображения. В этом случае все буквы кажутся разделенными надвое. Реакция с соляной кислотой. Некоторые минералы класса карбонатов реагируют с соляной кислотой с выделением углекислого газа. Радужность минералов. Некоторые минералы, например, лабрадор, могут иметь разные цвета радуги в зависимости от условий освещения. Такие свойства минералов называются радужностью (от греч. iridos — радуга). Это связано с интерференцией световых волн при прохождении света через параллельные микроскопические пластины или щели. Download 69 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|