Prirodni minerali uključeni u sastav. Minerali i stijene. Građa i podrijetlo minerala
Trenutno treba razlikovati dvije vrste minerala: 1) prirodnog podrijetla, čije je rođenje povezano s procesima u zemljinoj kori; 2) umjetno podrijetlo, koje je nastalo u procesu tehnogene ljudske aktivnosti (uključujući svrhovito).
1. Prirodni minerali. Ovi minerali su mineralne formacije nastale kao rezultat geokemijskih procesa koji se odvijaju u zemljinoj kori. Svaki mineral ima specifičan kemijski sastav, strukturu i fizikalna svojstva.
Ponekad se u zemljinoj kori minerali pojavljuju u obliku neovisnih nakupina, stvarajući vrijedne mineralne naslage, ali češće su dio stijene. Minerali određuju fizikalna i mehanička svojstva stijena, stoga s ovog gledišta predstavljaju najveći interes za građevinske inženjere.
Zemljina kora sadrži više od 7000 minerala i njihovih vrsta. Većina ih je rijetka, a tek nešto više od 100 minerala nalazi se često iu prilično velikim količinama te su dio određenih stijena. Takvi se minerali nazivaju oblikovanje stijena.
Svaki mineral ima specifičan unutarnja struktura i vanjski znakovi koji su samo njemu svojstveni i karakterizirani su njegovim svojstvima (slika 5). Sve je to određeno uvjetima geoloških procesa u kojima se minerali rađaju. Svaki mineral može postojati u prirodi samo pod određenim termodinamičkim uvjetima. Kada se ti uvjeti promijene, tijelo minerala se modificira ili uništava.
Podrijetlo minerala. Uvjeti pod kojima u prirodi nastaju minerali vrlo su raznoliki i složeni. Tri su glavna procesa nastanka minerala: endogeni, egzogeni i metamorfni.
Endogeni proces povezan je s unutarnjim silama Zemlje i manifestira se u njezinim dubinama. Minerali nastaju iz magme - silikatne vatrene tekuće taline. Na ovaj način
Riža. 5. Oblici postojanja minerala: o - kristalni; #-amorfan; S- poput kristala
Na primjer, koriste se kvarc i razni silikati. Endogeni minerali obično su gusti, velike tvrdoće, otporni na vodu, kiseline i lužine.
Egzogeni proces svojstveno površini zemljina kora. U tom procesu nastaju minerali na kopnu i u moru. U prvom slučaju, njihovo stvaranje povezano je s procesom trošenja, tj. destruktivnim djelovanjem vode, kisika i temperaturnih fluktuacija na endogene minerale. Na taj način nastaju minerali glina (hidromica, kaolinit i dr.) i različiti željezni spojevi (sulfidi, oksidi i dr.). U drugom slučaju, minerali nastaju tijekom taloženja kemijskih taloženja iz vodenih otopina (halit, silvit itd.). U egzogenom procesu vitalnom aktivnošću raznih organizama nastaje i niz minerala (opal i dr.).
Egzogeni minerali razlikuju se po svojstvima. U većini slučajeva imaju nisku tvrdoću i aktivno komuniciraju s vodom ili se otapaju u njoj.
Metamorfni proces. Pod utjecajem visokih temperatura i tlakova, te magmatskih plinova i vode na nekoj dubini u zemljinoj kori dolazi do transformacije minerala koji su prethodno nastali u egzogenim procesima. Minerali mijenjaju svoje prvobitno stanje, rekristaliziraju, dobivaju gustoću i čvrstoću. Tako nastaju mnogi silikatni minerali (rogovača, aktinolit itd.).
Struktura. Minerali imaju kristalnu strukturu ili su amorfni. Većina minerala ima kristalnu strukturu, u kojoj su atomi raspoređeni u strogo definiranom redoslijedu, stvarajući prostornu rešetku. zahvaljujući
Zbog toga mnogi minerali imaju izgled pravilnih poliedra (kristala). Primjer je kvarc (slika 6).
Svojstva kristalnih tijela povezana su sa strukturom i prirodom prostorne rešetke. Prije svega, minerali imaju ujednačenost strukture, sastava i svojstava, budući da u svakom svom dijelu, sve do veličine jedinične ćelije, imaju istu kristalnu strukturu i
»kemijski sastav. Svojstva
minerali mogu biti isti u svim smjerovima (izotropna svojstva) ili različiti u različitim smjerovima (anizotropna svojstva) (slika 7).
Amorfni minerali nemaju kristalnu strukturu, izotropni su po svojstvima i karakterizirani su nepravilnim vanjskim oblikom.
Kemijski sastav. Svaki mineral karakterizira specifičan kemijski sastav. U u nekim slučajevima Možete pronaći minerale sličnog kemijskog sastava, ali oni nužno imaju drugačiju unutarnju strukturu, a time i drugačiji vanjski oblik.
Kemijski sastav kristalnih minerala izražava se kristalokemijskom formulom, koja istovremeno pokazuje kvantitativne omjere elemenata i prirodu njihove međusobne povezanosti u prostornoj rešetki. Primjeri takvih mineralnih formula su: kaolinit - ACBtOchKOH)^ augit - (Ca, NaXM8, Fe, Al) [(51, Al 2) Ob]. Kemijska formula amorfnih minerala odražava samo kvantitativni omjer elemenata.
Mnogi minerali egzogenog porijekla sadrže vodu. Molekularna voda ne sudjeluje u strukturi prostorne rešetke, a njezino uklanjanje samo dehidrira mineral. Na primjer, nakon zagrijavanja gipsa Ca5O 4 2H 2 O ostaje Ca50 4, nazvan anhidrit. Kemijski vezana voda u obliku
Kristalografski sustav
simetrija
Osnovni kristalni oblici
Tetragonalni
Rutil Cirkon Halkopirit Skanolit Apofilit
Sve teme u ovom odjeljku:
Raspršena tla
Karakteristike Metoda određivanja u laboratoriju ili korištenjem formule za izračun Granulometrijski sastav tla, mm Prirodna vlažnost
METODE ODREĐIVANJA SVOJSTAVA TLA
Tla određuju stabilnost zgrada i građevina podignutih na njima, stoga je potrebno pravilno odrediti karakteristike koje određuju čvrstoću i stabilnost tla tijekom njihove interakcije.
PRIRODNA STIJENA TLA
Na ravnicama se gomile kamenja obično nalaze na nekoj dubini ispod debljine sedimentnih stijena; rijetko izlaze na površinu zemlje. Ove funte su široko razvijene u planinskim područjima, gdje
Svojstva stjenovitih tala
Karakteristike svojstava Stanje tla Karakteristični pokazatelji Privremena otpornost na jednoosni pritisak L,., M
PRIRODNA DISPERZNA TLA
Tla ove klase najrasprostranjenija su na površini zemljine kore; s njima je gotovo uvijek povezana izgradnja najrazličitijih objekata.
Raspršiti
Svojstva nekohezivnih tala
Grube klastične funte (fragmenti stijena veći od 2 mm) - šljunak, favium, šljunak. Te se gomile javljaju u lokalnim masivima, male su debljine i nalaze se uglavnom u dolinama
Standardne vrijednosti C, kPa, f, stupnjeva i E, MPa, pijesak kvartarne starosti
Pijesak prema veličini zrna Karakteristika Koeficijent poroznosti e jednak 0,45
Karakteristike pijeska po gustoći
Pijesak Gusti Srednje gustoće Rahli Šljunčani, grubi Srednje grubi, fini Muljeviti
Kohezivna tla uključuju tri vrste sedimentnih stijena: mineralne;
organomineralni;
organski. Najveća rasprostranjenost na zemlji<0
Твердые, У/, < 0
Vrijednosti
Pjeskovita ilovača Ilovača i glina Tvrda, /1
PRIRODNA ORGANOMINERALNA TLA
Organomineralne funte uključuju mulj, sapropele i tresetna tla.
Organomineralna tla su osebujne sedimentne tvorevine koje često zauzimaju velike površine
PRIRODNA SMRZNUTA TLA
Zamrznuta tla u stručnoj literaturi često se nazivaju “kriogena” (krios, gr. - hladnoća, led). Tla ove klase karakteriziraju strukture s kriogenim vezama, tj. strukture koje se drže zajedno
TEHNIČKA TLA
Gore, kada smo opisivali stijene, već smo govorili o umjetnim formacijama, uključujući i one koje je napravio čovjek. Ovdje ćemo se usredotočiti na tloznanstvene karakteristike tehnogenih tala.
Sorte
Stjenovito Stjenovito Polu-stjenovito Prirodne formacije modificirane u prirodnim uvjetima Modificirana fizika
Koeficijent filtracije nekih stijena
Karakteristike stijena Koeficijent filtracije, m/dan Vrlo propusni šljunak s krupnim pijeskom; jako krš i
Posebne hidrauličke strukture za zaštitu teritorija od mulja
Konstrukcijski dizajn Regulacija isplake: prolazi isplake, vodilice isplake, ispusti isplake i bazeni za taloženje isplake Sustavi za odvajanje isplake
Brzina slijeganja zemljine površine
Dubina podzemnih radova, m Prosječna brzina slijeganja, mm/dan Do 100 100-200 200-300 300-400 16 8 3 2
I STRUKTURE
Ovaj odjeljak najprije daje opis inženjerskih i geoloških studija koje je potrebno provesti na području buduće izgradnje; zatim sadržaje inženjersko-geoloških
Uloga inženjerske geologije u izgradnji objekata
Faza izgradnje Vrsta radova Organizacija Izvođač Ulaganja Naručitelj
Gabro. Inženjersko-geološke karte
Gabro
Približne udaljenosti između iskopa, m
Konstrukcija Geološki uvjeti jednostavno srednje složeno Jednokat
Približne dubine bunara, m
Širina zgrade, mm Broj katovaGEOLOŠKI POJMOVI I DEFINICIJE - čvrste prirodne tvorevine koje čine stijene Zemlje, Mjeseca i nekih drugih planeta te meteoriti i asteroidi. Minerali su u pravilu prilično homogene kristalne tvari s uređenom unutarnjom strukturom i određenim sastavom, koji se može izraziti odgovarajućom kemijskom formulom. Minerali nisu mješavina sitnih mineralnih čestica, poput šmirgla (koji se uglavnom sastoji od korunda i magnetita) ili limonita (agregat getita i drugih željeznih hidroksida), već i spojeva elemenata s neuređenom strukturom, poput vulkanskog stakla (opsidijan, itd.) .). Mineralima se smatraju kemijski elementi ili njihovi spojevi nastali kao rezultat prirodnih procesa. Najvažnije vrste mineralnih sirovina organskog podrijetla, kao što su ugljen i nafta, isključene su iz popisa minerala.
Mineralogija- znanost o mineralima, njihovoj klasifikaciji, kemijskom sastavu, značajkama i obrascima građe (građe), podrijetlu, uvjetima u prirodi i praktičnoj primjeni. Za dublje objašnjenje unutarnje strukture minerala i njihove povezanosti s poviješću Zemlje, mineralogija uključuje matematiku, fiziku i kemiju. Koristi kvantitativne podatke u većoj mjeri nego druge geološke znanosti, budući da su fina kemijska analiza i precizna fizikalna mjerenja nužna za primjereno opisivanje minerala.
POVIJEST MINERALOGIJE
Kremene ljuske s oštrim rubovima koristio je primitivni čovjek kao oruđe već u paleolitiku. Kremen (fino zrnata vrsta kvarca) dugo je bio glavni mineral. U davna vremena čovjeku su bili poznati i drugi minerali. Neki od njih, poput trešnjevog hematita, žuto-smeđeg getita i crnih oksida mangana, korišteni su kao boje za oslikavanje stijena i tijela, dok su drugi, poput jantara, žada, samorodnog zlata, korišteni za izradu ritualnih predmeta, nakita i amajlije. U Egiptu preddinastičkog razdoblja (5000-3000 pr. Kr.) mnogi su minerali već bili poznati. Za ukrašavanje su korišteni samorodni bakar, zlato i srebro. Nešto kasnije počinje se izrađivati oruđe i oružje od bakra i njegove legure bronce. Mnogi minerali korišteni su kao boje, drugi za nakit i pečate (tirkiz, žad, kristal, kalcedon, malahit, granat, lapis lazuli i hematit). Trenutno minerali služe kao izvor metala, građevinskih materijala (cement, gips, staklo itd.), Sirovina za kemijsku industriju itd.
U prvoj poznatoj raspravi o mineralogiji O kamenju Aristotelov učenik Grk Teofrast (oko 372.-287. pr. Kr.) minerale je dijelio na metale, zemlju i kamenje. Otprilike 400 godina kasnije, Plinije Stariji (23.-79. g.) u svojih posljednjih pet knjiga Prirodoslovlje sažeo sve informacije o mineralogiji dostupne u to vrijeme.
U ranom srednjem vijeku, u zemljama arapskog istoka, koje su apsorbirale znanje stare Grčke i stare Indije, znanost je cvjetala. Srednjoazijski enciklopedist Biruni (973. - oko 1050.) sastavio je opise dragog kamenja ( Mineralogija) i izumio metodu za precizno mjerenje njihove specifične težine. Još jedan istaknuti znanstvenik Ibn Sina (Avicena) (oko 980.-1037.) u raspravi O kamenju dao je klasifikaciju svih poznatih minerala, podijelivši ih u četiri klase: kamenje i zemlja, fosilna goriva, soli, metali.
U srednjem vijeku u Europi su se skupljale praktične informacije o mineralima. Rudar i tragač iz nužde su postali mineralozi praktičari i svoje iskustvo i znanje prenosili učenicima i pripravnicima. Prvi skup činjeničnih informacija o praktičnoj mineralogiji, rudarstvu i metalurgiji bio je rad G. Agricole O metalima (De re metallica), objavljen 1556. Zahvaljujući ovoj raspravi i ranijem djelu O prirodi fosila (De natura fosilium, 1546), koji sadrži klasifikaciju minerala na temelju njihovih fizičkih svojstava, Agricola je poznat kao otac mineralogije.
300 godina nakon objavljivanja Agricolinih radova, istraživanja u području mineralogije bila su posvećena proučavanju prirodnih kristala. Godine 1669. danski prirodoslovac N. Stenon, sažimajući svoja promatranja stotina kvarcnih kristala, uspostavio je zakon konstantnosti kutova između kristalnih lica. Stoljeće kasnije (1772.) Romé de Lisle potvrdio je Stenonove zaključke. Godine 1784. opat R. Gayuy postavio je temelje modernim idejama o strukturi kristala. Godine 1809. Wollaston je izumio reflektivni goniometar, koji je omogućio točnije mjerenje kutova između ploha kristala, a 1812. iznio je koncept prostorne rešetke kao zakona unutarnje strukture kristala. Godine 1815. P. Cordier predložio je proučavanje optičkih svojstava fragmenata zdrobljenih minerala pod mikroskopom. Daljnji razvoj mikroskopskih istraživanja povezan je s izumom W. Nicola 1828. godine uređaja za proizvodnju polarizirane svjetlosti (Nicolova prizma). Polarizacijski mikroskop poboljšao je 1849. G. Sorby, koji ga je primijenio za proučavanje prozirnih tankih presjeka stijena.
Pojavila se potreba za klasifikacijom minerala. Godine 1735. C. Linnaeus objavio je djelo Sustav prirode (Systema naturae), u kojem su minerali klasificirani prema vanjskim karakteristikama, tj. baš kao biljke i životinje. Zatim su švedski znanstvenici - A. Kronstedt 1757. i J. Berzelius 1815. i 1824. godine - predložili nekoliko mogućnosti kemijske klasifikacije minerala. Druga Berzeliusova klasifikacija, koju je modificirao K. Rammelsberg 1841.-1847., čvrsto je uspostavljena nakon što ju je američki mineralog J. Dana upotrijebio kao osnovu za treće izdanje Mineraloški sustavi (Danin sustav mineralogije, 1850). Veliki doprinos razvoju mineralogije u 18. - prvoj polovici 19. stoljeća. pridonijeli su njemački znanstvenici A.G.Werner i I.A.Breithaupt te ruski - M.V.Lomonosov i V.M.
U drugoj polovici 19.st. Poboljšani polarizacijski mikroskopi, optički goniometri i analitičke tehnike omogućili su dobivanje preciznijih podataka o pojedinim vrstama minerala. Kada su se kristali počeli proučavati analizom X-zrakama, došlo je do dubljeg razumijevanja strukture minerala. Godine 1912. njemački fizičar M. Laue eksperimentalno je ustanovio da se informacije o unutarnjoj strukturi kristala mogu dobiti propuštanjem X-zraka kroz njih. Ova je metoda revolucionirala mineralogiju: pretežno deskriptivna znanost postala je preciznija i mineralozi su mogli povezati fizikalna i kemijska svojstva minerala s njihovim kristalnim strukturama.
KARAKTERISTIČNE OSOBINE MINERALA
GEOLOŠKI POJMOVI I DEFINICIJE su prirodni kemijski spojevi i karakterizirani su specifičnim sastavom, koji se može izraziti kemijskom formulom. Većina minerala ima kristalnu strukturu, odnosno njihovi sastavni atomi ili ioni raspoređeni su strogo pravilno, tvoreći kristalnu rešetku. Kemijski sastav, struktura kristalne rešetke i čvrstoća veza između atoma ili iona u rešetki određuju individualna fizikalna svojstva minerala, na temelju kojih je često moguće odrediti mineral bez pribjegavanja napornijim istraživanjima .
Najvažnije dijagnostičke značajke minerala uključuju morfološke značajke koje karakteriziraju oblik ležišta minerala; optička svojstva: prozirnost, mineralna boja, boja pruga, sjaj; mehanička svojstva: cijepljivost, lom, tvrdoća, krtost; specifična težina i druga fizička svojstva, na primjer: okus, miris, magnetizam, radioaktivnost itd.
MORFOLOŠKE ZNAČAJKE MINERALA
Najčešće se minerali u prirodi nalaze u obliku zrnaca nepravilnog oblika. Dobro oblikovani kristali mnogo su rjeđi, a njihov oblik obično je karakteristična dijagnostička značajka.
Raznolikost postojećih kristalnih oblika može se podijeliti u tri vrste.
Izometrijski - imaju slične veličine u svim smjerovima: kocke (galenit, pirit), tetraedri (sfalerit), oktaedri (magnetit, piroklor), bipiramide (cirkon, kasiter), rombični dodekaedri (granat), romboedri (kalcit), itd. ( sl. 1), kao i razne kombinacije ovih jednostavnih oblika (Sl. 1-13).
Izduženi u jednom smjeru - prizmatični (vidi sl. 1), stupčasti, stupčasti, igličasti, vlaknasti kristali (turmalin, beril, piroksen, amfibol, rutil itd.).
Izduženi u dva smjera (spljošteni) - pločasti, lamelarni, lisnati, ljuskasti kristali (liskun, klorit, molibdenit, grafit itd.).
Kao rezultat procesa metasomatske zamjene ili otapanja s naknadnim punjenjem praznina, ispada da su kristalni oblici koji pripadaju jednom mineralu predstavljeni drugom mineralnom tvari; takve se tvorevine nazivaju pseudomorfoze.
Izlijeganje. Osim oblika kristala, karakteristično svojstvo minerala koje pomaže u njegovoj dijagnozi je zasjenjenost na plohama (vidi sl. 4, A; 5 i 6): poprečno paralelno (kvarc; vidi sl. 6), uzdužno. paralelne (turmalin, epidot) ili sijeku (magnetit).
U prirodi nisu rasprostranjeniji pojedinačni mineralni kristali, već njihova različita srastanja, koja se nazivaju agregati. Mnogi minerali karakterizirani su usmjerenim pravilnim dvostrukim srastanjem dvaju ili više kristala na određeni način (sl. 11, B; 13, C). U nastavku su navedeni najrašireniji specifični oblici mineralnih nakupina, sraslina i izlučevina, koji su dobili posebna imena.
Zrnasti agregati. Ovisno o obliku sastavnih zrna, razlikuju se zrnasti agregati (koji se sastoje od izometričnih zrna), kao i lamelarni, lisnati, ljuskasti, vlaknasti, igličasti, stupčasti i drugi agregati. Prema veličini zrna razlikuju se krupnozrnati agregati - promjera više od 5 mm; srednje zrnate - od 1 do 5 mm; sitno zrnate - sa zrnima manjim od 1 mm. Konkretno, velika većina magmatskih i metamorfnih stijena, kao i mnoge sedimentne stijene, neke vrste sulfidnih ruda itd., sastavljene su od zrnastih agregata.
Druze su nakupine pravilnih, dobro oblikovanih kristala minerala na stijenkama šupljina različitih oblika (pukotine, kaverne, “podrumi”, “jame”, “špilje” itd.).
Riža. 1. Oblici kristalnih poliedara A - tetraedar, B - oktaedar, B - kocka, G - rombski dodekaedar, D - pentagonoidoktaedar, E - tetragontrioktaedar (ikozitetraedar), F - romboedar, 3 - skalendoedar, I - trapezoedar, K - trostrana prizma , L - triedarska bipiramida, M - šesterokutna prizma, N - šesterokutna bipiramida, O - tetraedarska prizma, P - tetraedarska bipiramida
U morfološkom smislu vrlo su raznoliki: “četke” kristala, “kristalne kore” (mali tijesno srasli kristali koji potpuno prekrivaju stijenke uskih pukotina), “češljasti” srastanja itd. Druze kristala su najtipičnije za pegmatite i neke vrste hidrotermalnih žila. a živjeli su alpskog tipa.
Sekreti su ispuna šupljina izometričnog, često okruglog oblika, karakterizirana koncentrično-zonskom strukturom. Vanjske zone sekreta često su građene od amorfnih ili kriptokristalnih minerala, au njihovom unutarnjem dijelu nalazi se šupljina na čijim stijenkama rastu druze kristala ili sinterovi agregati minerala. Male izlučevine koje se nalaze u izbušenim stijenama i tufovima nazivaju se tonzile (Sl. 81), velike, osobito karakteristične za pegmatite i alpske žile, zovu se geode (Sl. 18).
Konkrecije su kuglaste ili nepravilno oblikovane kvržice i kvržice nastale u rahlim sedimentnim stijenama (mulj, glina, pijesak i dr.). Za razliku od sekreta, kvržice rastu iz nekog središta (klastičnog zrna, organskog ostatka itd.), oko kojeg se stvara ugrušak koloidne tvari, koji se potom kristalizira.
Konkrecije su karakteristične za fosforite, siderite, markazite i druge vrste ruda sedimentnog porijekla.
Ooliti (grč. ocbv - jaje) poput nodula imaju sferični oblik, ali su im veličine znatno manje: od desetinki milimetra do nekoliko milimetara (vidi sl. 28). Nastaju slojevitim koloidnim materijalom na zrncima pijeska i organskim ostacima koji su suspendirani u pokretnom vodenom mediju. Ooliti su vrlo karakteristični za neke vapnence, sedimentne rude željeza i mangana, kao i za boksite (vidi sl. 91).
Sinterirani oblici mineralnih naslaga nastaju na stijenkama raznih šupljina i šupljina tijekom spore drenaže otopina. Tu spadaju vapnenački i ledeni stalaktiti i stalagmiti špilja, po obliku slični običnim ledenim ledenicama, bubrežaste, grozdaste mineralne naslage u zonama oksidacije i trošenja rudnih naslaga itd.
Veličine i oblici sinterskih formacija mogu biti vrlo raznoliki: od frakcija milimetra do ogromnih stupova (u velikim špiljama). Sinterski oblici sedimenata karakteristični su za mnoge hipergene i niskotemperaturne hidrotermalne minerale: kalcit, aragonit (vidi sl. 28), malahit (vidi sl. 28-30), hematit, željezne hidrokside (vidi sl. 24) i mangan, opal , gips, neki sulfidi, smitsonit itd.
Zemljaste mase su rastresite, mekane, brašnaste nakupine amorfne ili kriptokristalne strukture, čađave (crne) ili oker (žute, smeđe i druge svijetle boje). Najčešće nastaju tijekom kemijskog trošenja stijena iu zoni oksidacije ruda (na primjer, rude mangana).
Plakovi i ljepila su tanki filmovi raznih sekundarnih minerala koji prekrivaju površinu kristala ili stijena. To je slučaj s filmovima limonita na gorskom kristalu, mrljama bakreno zelene boje na pukotinama u stijenama koje sadrže naslage sulfida s bakrenim mineralima itd.
Cvatnje su povremeno pojavljivanje (u suhom vremenu) i nestajanje (u kišnim razdobljima) rahlih kora, filmova, naslaga, često pahuljastih ili mahovinastih, na površini suhih tla, ruda i stijena te duž njihovih pukotina. Ove tvorevine najčešće se sastoje od lako topljivih vodenih klorida, sulfata raznih metala ili drugih soli topljivih u vodi.
FIZIČKA SVOJSTVA MINERALA
Optička svojstva
Prozirnost je sposobnost tvari da propušta svjetlost. Ovisno o stupnju prozirnosti, svi minerali se dijele u sljedeće skupine: prozirni - gorski kristal, islandski špat, topaz i dr.; proziran - sfalerit, cinobarit itd.; neprozirni - pirit, magnetit, grafit, itd. Mnogi minerali koji izgledaju neprozirni u velikim kristalima su prozirni u tankim fragmentima ili rubovima zrna.
Boja minerala najvažnija je dijagnostička značajka. U mnogim slučajevima to je zbog unutarnjih svojstava minerala (idiokromatske boje) i povezano je s uključivanjem kromofornih elemenata (Fe, Cr, MB, Ni, Co, itd.) u njegov sastav. Na primjer, prisutnost kroma određuje zelenu boju uvarovita i smaragda, prisutnost mangana određuje ružičastu ili lila boju lepidolita, turmalina ili sparrowita. Priroda bojanja drugih minerala (dimni kvarc, ametist, morion itd.) Leži u kršenju homogenosti strukture njihovih kristalnih rešetki, u pojavi raznih nedostataka u njima. U nekim slučajevima, boju minerala može uzrokovati prisustvo najfinijih raspršenih mehaničkih nečistoća (alokromatske boje) - jaspis, ahat, aventurin itd.
Za označavanje boje u: mineralogiji, uobičajena metoda je usporedba s bojom dobro poznatih predmeta ili tvari, što se odražava u nazivima boja: zelena jabuka, azurno plava, čokolada - do orchie, itd. Nazivi boja Standardima se mogu smatrati boje sljedećih minerala: ljubičasta - ametist, plava - azurit, zelena - malahit, žuta - orpiment, crvena - cinober, smeđa - limonit, kositreno bijela - arsepopirit, olovno siva - molibdenit, željeznocrna - magnetit, latuino-žuta - halkopirit, metalpicheeki-alothiety - zlato.
Boja crtice je boja finog praha minerala. Svojstvo minerala može se dobiti prolaskom ispitivanog minerala na mat glaziranu površinu porculanskog tanjura (keksa) ili fragment iste površine porculanske kemijske posude. Ovo je trajniji znak u usporedbi s bojanjem. U nekim slučajevima, boja linije podudara se s bojom samog minerala, ali ponekad se uočava oštra razlika: na primjer, čelično-sivi hematit ostavlja trešnja-crvenu liniju, mjedeno-žuti pirit ostavlja crnu crtu itd. .
Sjaj ovisi o indeksu loma minerala, tj. vrijednosti koja karakterizira razliku u brzini svjetlosti kada prelazi iz zraka u kristalni medij. Praktično je utvrđeno da minerali s indeksom loma 1,3-1,9 imaju stakleni sjaj (kvarc, fluorit, kalcit, korund, granat itd.), S indeksom 1,9-2,6 - dijamantni sjaj (cirkon, kasiter, sfalerit, dijamant, rutil itd.). Polumetalni sjaj odgovara mineralima s indeksom loma 2,6-3,0 (kuprit, cinober, hematit) i metalni sjaj - iznad 3 (molibdenit, stibnit, pirit, galenit, arsenopirit itd.).
Sjaj minerala također ovisi o prirodi površine. Tako minerali s paralelno-vlaknastom strukturom imaju tipičan svilenkasti sjaj (azbest), prozirni "slojeviti" i lamelarni minerali često imaju biserni sjaj (kalcit, albit), neprozirni ili prozirni minerali, amorfni ili karakterizirani poremećenom strukturom kristalne rešetke (metamiktni minerali) odlikuju se smolastim sjajem (piroklor, smola itd.).
2. Mehanička svojstva minerala
Cijepanje je svojstvo kristala da se cijepaju u određenim kristalografskim smjerovima, zbog strukture njihovih kristalnih rešetki. Tako se kristali kalcita, bez obzira na vanjski oblik, uvijek cijepaju duž svoje rascjepnosti u romboedre, a kubični kristali fluorita u oktaedre. Stupanj savršenstva cijepanja varira prema sljedećoj prihvaćenoj ljestvici:
Cijepanje je vrlo savršeno - kristal se lako cijepa u tanke listiće (liskun, klorit, molibdenit itd.).
Rascjep je savršen - kada se udari čekićem, stvara se udubljenja duž rascjepa; Teško je dobiti lom u drugim smjerovima (kalcit, galenit, fluorit).
Rascjepnost je prosječna - lom se može dobiti u svim smjerovima, ali se na fragmentima minerala, uz neravni lom, jasno uočavaju glatke sjajne plohe rascjepa (pirokseni, skapolit).
Cijepanje je nesavršeno ili ga nema. Zrnca takvih minerala ograničena su na nepravilne površine, osim na rubovima njihovih kristala.
Često se različito usmjerene plohe cijepanja u istom mineralu razlikuju u stupnju savršenstva. Dakle, sadra ima tri smjera cijepanja: u jednom smjeru cijepanje je vrlo savršeno, u drugom srednje i u trećem nesavršeno.
Pojedinačne su pukotine, za razliku od cijepanja, hrapavije i nisu potpuno ravne; najčešće orijentirana poprečno na istezanje minerala.
Kink. U mineralima s nesavršenim cijepanjem, značajnu ulogu u dijagnozi ima prijelom - konhoidalni (kvarc, piroklor), rascjepkani (u izvornim metalima), mali ljuskasti. viskozna (pirit, halkopirit, bornit), nejednaka itd.
Tvrdoća, odnosno stupanj otpornosti minerala na vanjske mehaničke utjecaje. Najjednostavniji način za određivanje je grebanjem jednog minerala drugim. Za procjenu relativne tvrdoće koristi se Mohsova ljestvica koju predstavlja 10 minerala, od kojih svaki sljedeći grebe sve prethodne. Sljedeći minerali prihvaćeni su kao standardi tvrdoće: talk - 1, gips - 2, kalcit - 3, fluorit - 4, apatit - 5, ortoklas - 6, kvarc - 7, topaz - 8, korund - 9, dijamant - 10. Tijekom dijagnostika Također je vrlo prikladno koristiti za grebanje takvih predmeta kao što su bakrena (čvrsta 3-3,5) i čelična (5,5-6) igla, nož (5,5-6), staklo (~5); Možete pokušati zagrebati meke minerale noktom (tvrdoća 2,5).
Krhkost, savitljivost, elastičnost. U mineraloškoj praksi, krhkost se odnosi na svojstvo minerala da se mrvi kada se linija povuče nožem ili iglom. Suprotno svojstvo - glatki sjajni trag od igle (noža) - ukazuje na sposobnost minerala da se plastično deformira. Savitljivi minerali se čekićem spljošte u tanku ploču, dok elastični minerali mogu vratiti svoj oblik nakon uklanjanja opterećenja (liskun, azbest).
(apatit, korund, sfalerit, pirit itd.); težak - s otkucajima mase veće od 5 (cinobar, galenit, zlato, kasiter, srebro itd.).
Magnetnost. Neki minerali karakteriziraju izražena feromagnetska svojstva, tj. privlače sitne željezne predmete - piljevinu, igle (magnetit, nikl željezo). Manje magnetične minerale (paramagnetike) privlači magnet (pirotin) ili elektromagnet; Konačno, postoje minerali koji se odbijaju od magneta - dijamagnetici (samorodni bizmut). Magnetsko ispitivanje provodi se slobodno rotirajućom magnetskom iglom do čijih se krajeva prinosi ispitni uzorak. Budući da je broj minerala s izrazitim magnetskim svojstvima mali, ova značajka ima važnu dijagnostičku vrijednost za neke minerale (na primjer, magnetit).
Radioaktivnost. Svi minerali koji sadrže radioaktivne elemente - uran ili torij - odlikuju se sposobnošću spontanog α-, β- i γ-zračenja. U stijenama su radioaktivni minerali često okruženi crvenim ili smeđim rubovima, a iz zrnaca takvih minerala uključenih u. kvarc, feldspat itd., radijalne pukotine divergiraju Radioaktivno zračenje utječe na fotografski papir.
Ostala svojstva. Za dijagnostiku na terenu važna je topljivost minerala u vodi (kloridi) ili kiselinama i lužinama, privatne kemijske reakcije na pojedine elemente, boja plamena (npr. minerali koji sadrže stroncij boje plamen crveno, natrij - žuto). ). Neki minerali, kada se udare ili slome, emitiraju miris (na primjer, arsenopirit i prirodni arsen emitiraju karakterističan miris češnjaka) itd.
Pojedinačni minerali mogu se otkriti dodirom (na primjer, talk je mastan na dodir). Kuhinjska sol i ostali minerali soli lako se prepoznaju po okusu.
Mineral – prirodna tvar koja se sastoji od jednog elementa ili pravilne kombinacije elemenata, nastala kao rezultat prirodnih procesa koji se odvijaju duboko u zemljinoj kori ili na površini. Svaki mineral ima specifičnu strukturu i ima svoja fizikalna i kemijska svojstva. Trenutno je poznato više od 2500 minerala (ne računajući sorte). Znanost koja proučava minerale zove se mineralogija.
Ovisno o agregat stanje, minerali se dijele na teško(kvarcni), tekućina(Merkur), plinoviti(metan). Najrašireniji teško minerali, među kojima, pak, prevladavaju kristalan(atomi u njima su raspoređeni na uredan način), i mnogo su rjeđi amorfan(s kaotičnim rasporedom atoma). Nauka o građi kristalnih minerala naziva se kristalografija.
Ovisno o prostorni mjesto elementarne čestice,, komponente kristalne rešetke, cjelokupna raznolikost kristalnih oblika može se svesti na nekoliko skupina simetrija, ili singonija. Postoji sedam sustava: monoklinski, triklinski, rombski, trigonalni, tetragonalni, heksagonalni, kubni. Fizikalni i kemijski uvjeti nastanka minerala imaju veliki utjecaj na strukturu kristalne rešetke: kristali istog minerala formirani pod različitim uvjetima razlikovat će se u sinoniji. Štoviše, iz jednog elementa mogu nastati potpuno različiti minerali: na primjer, oni koji se sastoje od grafita i dijamantnog ugljika. Sposobnost krutih tvari identičnog sastava da kristaliziraju u različitim modifikacijama naziva se polimorfizam.
Fizička svojstva minerala izravno ovise o unutarnjoj strukturi. Dakle, oktaedarski dijamantni kristali, modifikacije ugljika, s kubičnom singonijom karakteriziraju najveću tvrdoću. Druga modifikacija ugljika - grafit - kristalizira u heksagonalnom sustavu i karakterizira ga minimalna tvrdoća. Karakteristika kristalnih minerala anizotropija– fizikalna svojstva u njima razlikuju se u različitim smjerovima u kristalu. Naprotiv, karakterizirani su amorfni minerali izotropija– očuvanje fizičkih karakteristika, bez obzira na smjer. Najvažnija fizikalna svojstva koja omogućuju makroskopsko određivanje minerala su: tvrdoća, sjaj, boja u komadu, boja u prahu (linija boja), cijepnost, lomnost, prozirnost, specifična težina.
Po volumen zauzet u stijenama minerali se dijele na oblikovanje stijena I pribor. Oblikovanje stijena(ima ih oko 50) su minerali koji imaju primarnu ulogu u sastavu stijena. Sastav kamenotvornih minerala jedan je od kriterija po kojem se određuje naziv stijene. Pribor minerali se javljaju u obliku manjih nečistoća (ne više od 5% volumena stijene) i njihova prisutnost ne utječe na naziv stijene. Osim toga, postoji široka skupina rudotvorni minerali koriste ljudi za proizvodnju metala.
Po podrijetlo minerali se dijele na vrste, koje se kombiniraju u dvije skupine: endogeni – nastaju duboko u zemljinoj kori zbog procesa magmatizma i metamorfizma, kao i egzogeni– nastala u gornjem dijelu zemljine kore kao posljedica trošenja i oborina iz vodenih otopina. Slijed stvaranja minerala od endogenog do egzogenog može se prikazati na sljedeći način.
1. Magmatski tip formiranje minerala odvija se unutar magmatske komore koja nastaje duboko u zemljinoj kori. Kako se magma hladi i podvrgava gravitacijskom odvajanju, iz nje kristaliziraju najprije vatrostalni, a zatim sve topljiviji minerali. Prema tome, prvi se pojavljuju teški zeleno-crni minerali: olivin, augit, Labrador; zatim lakše: rožnat mješavina, tinjac, ortoklas, i na kraju – najlakši niskotemperaturni kvarcni. Ovaj niz se zove Serija Bowenove reakcije(nazvan po kanadskom znanstveniku).
2. Vrsta pegmatita manifestira se u posljednjim fazama hlađenja magme, na temperaturama od 500 – 700 ° C, kada samo najlakše frakcije, obogaćene kiselinama i alkalijama i zasićene plinovima, ostaju u rastaljenom obliku. U tim uvjetima nastaju osebujne stijene - pegmatiti, sastavljen od velikih i divovskih kristala kvarcni, ortoklas, tinjac. U ovoj fazi nastaje mnogo dragog kamenja, ruda i radioaktivnih minerala.
3. Tip pneumatolita sastoji se u kristalizaciji tvari magme prezasićene plinovima, koja se diže kroz pukotine u zemljinoj kori. Rude bizmuta, volframa, molibdena, arsena itd. Nastaju iz hlapljivih spojeva Kada temperatura padne na 500 ° C, tip pneumatolita počinje biti popraćen hidrotermalnim procesima koji dovode do nakupljanja minerala koji tvore rudu: galenit, sfalerit, cinobar, halkopirit, pirit, zlato, i također kalcit itd.
4. Hidrotermalni tip počinje kada se plinovi i otopine ohlade na 375°C, što uzrokuje stvaranje prirodnih minerala i klorida, sulfata i drugih spojeva: sumpor, halit, Sylvina itd.
5. Hipergeni tip stvaranje minerala manifestira se na zemljinoj površini u zraku ili vodi, ili na malim dubinama u zemljinoj kori. Ovdje se minerali koji su nestabilni na vanjske utjecaje uništavaju i pretvaraju u stabilne spojeve. Od temeljne su važnosti procesi trošenja, taloženja tvari iz vodenih otopina i djelovanje podzemnih voda. Karakteristični minerali su kaolin, montmorilonit, halit, silvit, malahit, limonit, boksit itd.
6. Metamorfni tip nastaje djelovanjem na stijene visokih temperatura, tlaka, kao i magmatskih plinova i otopina. Ovo stvara opsežan popis minerala, kao što su klorit, talk, grafit, magnetit itd.
Procesi stvaranja minerala mogu biti popraćeni metasomatizam– zamjena jednih minerala drugim kada se promijene fizikalni i kemijski uvjeti. Na primjer, prijelaz pirita (FeS 2) u limonit (Fe 2 O 3 x nH 2 O) kao rezultat oksidacije. Osim toga, moguće je stvaranje istog minerala pod različitim uvjetima. Konačno, svaki tip mineralne formacije karakteriziraju svoje vlastite strogo pravilne kombinacije minerala, što dovodi do stvaranja satelitskih minerala. Ova pojava se zove parageneza. Praktični značaj parageneze je da se na temelju otkrića jednog minerala može pretpostaviti prisutnost drugog. Dakle, prisutnost pegmatitnog kvarca ukazuje na mogućnost pronalaska zlata.