Основні породообразующие мінерали.
Походження, фізичні властивості, шкала твердості мінералів
Класифікація за хімічним складом. Характеристика основних породоутворюючих мінералів.
Походження, фізичні властивості, шкала твердості мінералів.
Мінералами називаються природні хімічні елементи, однорідні за хімічним і фізичним властивостям, які утворюються в земній корі або на її поверхні. Вони є складовою частиною гірських порід, руд і інших мінеральних тіл, що складають земну кору. У земній корі більше 7000 мінералів і їх різновидів.
Велика частина мінералів зустрічається дуже рідко і тільки деякі з них (близько 50-ти) складають основну масу порід, руд і різних мінеральних тел. Їх називають породообразующими (кварц, польові шпати, глинисті мінерали, карбонати, сульфати, піроксени, амфіболи). Це тверді мінерали, але є і рідкі - ртуть, вода, нафта (умовно), і газоподібні - вуглекислий газ СО2 і інші гази. Кожен мінерал - продукт (результат) певного геологічного процесу і може існувати тільки за певних умов. При зміні умов мінерали або руйнуються, або втрачають свою ідентичність.
Походження мінералов.По умовами утворення все мінерали поділяються на три групи: магматичні. екзогенні (осадові) і метаморфічні.
При охолодженні магми (силікатної вогненно-рідкого розплаву з температурою 1200-1300 0 С) утворюються магматичні породообразующие мінерали (кварц, польові шпати, слюди та ін.). Вони стійкі до води, лугів і кислот, щільні і зазвичай з великою твердістю.
Екзогенні мінерали утворюються на поверхні Землі за рахунок руйнування магматичних порід і мінералів. Глинисті мінерали утворюються в процесі вивітрювання магматичних мінералів (польового шпату, слюди). Деякі мінерали випадають у вигляді солей у водах морів і озер (галіт NaCl, сильвин KCl, мирабилит Na2 SO4. Кальцит CaCO3), або за рахунок життєдіяльності різних організмів (кальцит, опал).
Метаморфічні (видозмінені) мінерали утворюються на деякій глибині в земній корі (≈ 6-10 км) з магматичних і осадових (екзогенних) порід і мінералів. Тут під впливом високих температур і тисків відбувається перетворення (метаморфізм) раніше утворених осадових і магматичних мінералів. Без розплавлення речовини, за участю магматичних газів і парів води відбувається перекристалізація речовини: вапняки переходять в мармури, вугілля - в графіт, граніт - в гнейс, глина - в сланець.
У земній корі переважають (88,4%) магматичні мінерали і породи (граніт, базальт, діорит, трахіт і ін.). Метаморфічні породи складають 7%, а осадові - 4,6%. Але на поверхні Землі переважають осадові породи (65-70%). Будівельники зазвичай мають справу з осадовими породами, які прийнято називати грунтами.
Фізичні властивості мінералів. Кожен мінерал має певний хімічний склад і володіє тільки йому притаманними фізичними і хімічними властивостями. За цим властивостям проводиться діагностика мінералів. Основні фізичні властивості:
1. Колір (забарвлення) - різноманітна і не завжди стійка, тому що залежить від домішок. Стійкий колір мають: жовтий - сірка S, золото Au, пірит FeS2. аурипігмент As2 S3; бурий (іржавий) - бурий залізняк Fe2 O3; червоний - кіновар HgS; зелений - малахіт Cu2 (OH) 2 CO3 і інші мідні мінерали; безбарвні (білі) - кухонна сіль (галіт NaCl), кварц SiO2 - гірський кришталь, лід H2 O. Через домішок кварц може бути фіолетовим (аметист), чорним (морион), димчастим (раухтопаз), жовтим (цитрин), зеленим (празем), буро-червоним (авантюрин) і ін.
Багато мінерали в розтертому стані мають інший колір. Для цього визначають колір риси царапанием по неглазурованої порцелянової поверхні. Колір риси більш постійний, ніж колір самого мінералу. Багато пофарбовані мінерали мають білий колір риси.
2. Блиск створюється відбитими променями, залежить від показника заломлення мінералу. Розрізняють: скляний блиск - лід, кварц, кальцит, корунд, ортоклаз, флюорит (з показником заломлення (n = 1,3-1,9); алмазний - алмаз, сірка (n = 1,9-2,6); напівметалевий - гематит, кіновар (n = 2,6-3,0) і металевий - молибденит - більш n = 3,0.
3. Прозорість - здатність пропускати світло. Розрізняють три групи мінералів по прозорості: прозорі (кварц, мусковіт), напівпрозорі (гіпс, халцедон, кальцит), непрозорі (графіт, пірит і багато інших).
4. Твердість - опір механічному впливу (стирання, дряпання, удару, раздавливанию і т. Д.). Німецький мінералог Моос запропонував умовну 10-тібалльную шкалу твердості з 10-ти мінералів: тальк -1, гіпс - 2, кальцит - 3, флюорит - 4, апатит - 5, ортоклаз - 6, кварц - 7, топаз - 8, корунд - 9, алмаз - 10. Справжня твердість, яку визначають на спеціальних приладах (склерометри-Мікротвердоміри) по відбитку алмазної піраміди, істотно відрізняється від числа твердості Мооса (табл.2.1).
Таблиця 2.1 - Твердість мінералів
Твердість за шкалою Мооса
До відома: твердість графіту - 1, нігтя - 2,5, мідної монети - 3, скла - 5-5,5, сталевого ножа - 5,5-6.
5. Спайність - здатність деяких мінералів розколюватися або розщеплюватися за певними напрямами з утворенням гладких (дзеркальних) поверхонь, які називаються площинами спайності. Спайність пояснюється внутрішньою будовою мінералів. Розрізняють п'ять різновидів спайности: 1 - дуже досконала (слюда, гіпс), 2 - досконала (кальцит, ортоклаз, кам'яна сіль), 3 - недосконала (польові шпати, рогова обманка), 4 - недосконала (площині спостерігаються на окремих невеликих ділянках). 5 - дуже недосконала (кварц, корунд) - розщеплення відсутня, немає гладких поверхонь.
6. Злам - характер поверхні, може бути рівний (для мінералів з досконалою спайність), нерівний. заїдливий (для волокнистих мінералів типу азбесту), раковистий (кварц, обсидіан), землистий (каолініт і ін.).
7. Питома вага (щільність) мінералів змінюється від 0,6 (смола) і 0,9 г / см 3 (лід) до 18-19 г / см 3 (золото, платина) і 23,0 г / см 3 (осмістий іридій). У найбільш поширених мінералів щільність 2,5 3,0 г / см 3. За щільністю розрізняють: легкі до 2,5 г / см 3; середні - 2,5 - 2,8 г / см 3 і важкі мінерали - понад 2,8 г / см 3.
Особливі властивості мінералів. розчинність в воді (галіт - солоний, сильвин - гірко-солоний); в кислотах (холодна соляна кислота розчиняє кальцит, гаряча - доломіт). Породи, що містять карбонати (мармур, крейда, вапняк, лес), скипають від соляної кислоти. Розчинні у воді солі мають свій смак. Специфічний запах має сірка і жовна фосфорита. Магнітними властивостями володіє магнітний залізняк, а електропровідністю - деякі рудні мінерали.