|
|
МИНЕРАЛОГИЯ. Учебное пособие по направлению 020300 «Геология»
Аннотация
Учебно-методическое пособие на модульной основе с
диагностико-квалиметрическим обеспечением по курсу «Минералогия»
содержит учебную информацию, дополняющую и частично заменяющую учебник.
Пособие может быть использовано при подготовке как к лекционным так и
практическим занятиям.
В пособии даны базовые понятия и определения, доступно и лаконично описаны основные сведения о диагностических признаках минералов применительно к учебному плану подготовки бакалавров геологического профиля по направлению «Геология». Основное внимание уделено характеристике минералов, которые необходимо изучить студентам в соответствии с учебной рабочей программой на лабораторных занятиях. Приведено описание диагностических признаков 76 минералов.
Введение 4
Проектные задания 13
Тесты рубежного контроля 14
Модуль 2. Минералы – бескислородные соединения 15
Проектные задания 22
Тесты рубежного контроля 22
Модуль 3. Минералы – кислородные соединения 24
Проектные задания 36
Тесты рубежного контроля 36
Модуль 4. Силикаты и
алюмосиликаты 37
Проектные задания 49
Тесты рубежного контроля 49
Литература 50
Целью изучения «минералогии» является получение студентами необходимых знаний о составе, физических и химических свойствах минералов, об условиях их образования, закономерностях пространственного размещения, породообразующем значении и практическом использовании, понятие о природных минеральных индивидах, видах, разностях, разновидностях, парагенезисе минералов, парагенетических ассоциациях, классификации минералов; знакомство с лабораторными методами изучения минералов, приобретение навыков их определения и описания в полевых и лабораторных условиях.
Настоящий курс является важнейшим при подготовке студентов геологических специальностей, так как без знания минералогии невозможно изучение горных пород.
Изучение данного курса основано на знаниях, приобретенных студентами в курсах «общей геологии», «общей химии», «общей физики», «кристаллографии».
При изучении курса «минералогия» кроме лекционного изложения основных теоретических положений предусмотрены лабораторные занятия с коллекциями минералов в специализированном кабинете.
В настоящем учебно - методическом пособии изложены основные представления о диагностических признаках минералов. Большое внимание уделено характеристике минералов, которые необходимо изучить студентам в соответствии с учебной рабочей программой на лабораторных занятиях, в основном, общедоступным способом исследования – макроскопическим методом или определение минералов по внешним признакам: морфологическим особенностям, твердости, плотности, цвету, цвету черты, блеску, спайности, излому, прозрачности и ряду других особых свойств – магнитности, штриховки на гранях кристаллов, запаху, по главным линиям на рентгенограммах, по поведению у паяльной трубки (1 – 11). В пособии приведено описание диагностических признаков 76 минералов.
Итоговой аттестацией является зачет, выставляемый по результатам
текущего контроля знаний.
Модуль 1
К важнейшим диагностическим признакам минералов относятся морфологические особенности, характеризующие форму выделений минералов; оптические свойства: прозрачность, цвет минералов, цвет черты, блеск; механические свойства: спайность, излом, твердость, хрупкость; удельный вес и прочие физические свойства, например: вкус, запах, магнитность, радиоактивность (3,6,8).
Чаще всего минералы встречаются в природе в виде зерен неправильной формы. Хорошо образованные кристаллы гораздо более редки, их форма обычно является характерным диагностическим признаком.
Разнообразие существующих форм кристаллов можно подразделить на три
типа.
Изометричные – имеющие близкие размеры во всех
направлениях: кубы (галенит, пирит), тетраэдрит (сфалерит), октаэдры
(магнетит, пирохлор), бипирамиды (циркон, касситерит), ромбододекаэдры
(гранат), ромбоэдры (кальцит) и др., а также различные сочетания этих простых
форм,
Вытянутые в одном
направлении - столбчатые, шестоватые, игольчатые,
волокнистые кристаллы (турмалин, берилл, пироксен, амфибол, рутил).
Вытянутые в двух направлениях (уплощенные) –
таблитчатые, пластинчатые, листоватые, чешуйчатые кристаллы (слюды,
хлориты, молибденит, графит).
Штриховка. Помимо формы кристалла характерным
свойством минерала, помогающим его диагностике, является штриховка
на гранях: поперечная параллельная - у кварца, продольная параллельная –
у турмалина, эпидота, либо пересекающаяся – у магнетита.
В природе широко распространены не единичные кристаллы минерала, а различные их срастания, или агрегаты. Для многих минералов характерны определенным образом ориентированные закономерные двойниковые сростки двух или более кристаллов. Наиболее широко распространенные специфические формы минеральных агрегатов, срастаний и выделений, получившие особые названия, приводятся ниже.
Конкреции характерны для фосфоритов, сидеритовых, марказитовых и других типов руд осадочного происхождения.
Для обозначения окраски в минералогии распространен метод сравнения с окраской хорошо известных предметов или веществ, что отражается в названиях цветов: яблочно-зеленый, лазурно-синий, шоколадно-коричневый и т.п. Эталонами можно считать названия цветов следующих минералов: фиолетовый – аметист, синий – азурит, зеленый – малахит, желтый - аурипигмент, красный – киноварь, бурый – лимонит, оловянно-белый – арсенопирит, свинцово-серый – молибденит, железо-черный – магнетит, латунно-желтый –халькопирит, металлически-золотистый –золото.
Блеск минерала зависит и от характера поверхности. Так, у минералов с параллельно-волокнистым строением наблюдается типичный шелковистый блеск (асбест), полупрозрачные «слоистые» и пластинчатые минералы часто имеют перламутровый отлив (кальцит, альбит), непрозрачные или просвечивающие минералы, аморфные или характеризующиеся нарушенной структурой кристаллической решетки (метамиктовые минералы) отличаются смолистым блеском (пирохлор, настуран и др.).
Нередко разно ориентированные плоскости спайности в одном и том же минерале различаются по степени совершенства. Так, у гипса имеются три направления спайности: по одному – спайность весьма совершенная, по другому – средняя и по третьему – несовершенная.
Отдельные минералы определяются на ощупь (например, тальк на ощупь жирный). Поваренная соль и другие солевые минералы легко узнаются на вкус.
1. Габитус кристаллов –
А. внешний вид
Б. внутренне строение
В. состав
2. Сросток кристаллов, имеющих общее основание называется
А. жеода
Б. друза
3. Миндалины – это
А. мелкие секреции (до 10 мм в поперечнике)
Б. округлые образования с внутренним концентрически – зональным строением
В. крупные образования удлиненной формы
4. При росте кристаллов или заполнении полости веществом от центра к краям образуются
А. секреции
Б. конкреции
В. жеоды
5. Шаровидные, эллипсоидальные образования размером более 2 мм, имеющие концентрически – зональное или радиально – лучистое строение называются
А. оолитами
Б. пизолитами
В.псеовдооолитами
Ключи к тестам
1А; 2Б; 3А; 4Б; 5В
Система оценки
Правильные ответы: 100% – отлично; 75% - хорошо; 50% - удовлетворительно; менее 50% - неудовлетворительно.
Представители: оливин, гранат, дистен, топаз, эпидот, турмалин, берилл
Диагностические признаки – цвет, стеклянный блеск. Главные линии на рентгенограммах 2,497; 2,441; 1,741 - для форстерита и 3,707; 2,850; 1,755 – для фаялита. В соляной кислоте почти не растворяется. П.п.т. не плавится.
Диагностические признаки гранатов – габитус кристаллов, высокая твердость, большая плотность. Главные линии на рентгенограммах: 2,583; 1,542; 0,7835 – для пиропа; 2,589; 1,539; 1,071 – для альмандина; 2,603; 1,610; 1,553 – для спессартина; 3,020; 2,69; 1; 1,604 – для уваровита; 2,662; 1,581; 1,101 – для гроссуляра; 2,707; 1,611; 0,8190; - для андрадита. В соляной кислоте минералы граната, за исключением андрадита, который растворяется с трудом, нерастворимы. П.п.т. легко плавятся (кроме хромовых гранатов), образуя королек, окрашенный в различные цвета.
Диагностические признаки – цвет, анизотропия твердости. Главные линии на рентгенограммах: 3,32; 3,17; 1,373. В кислотах не растворяется. П.п.т. не плавится.
Диагностические признаки – высокая твердость, внешний вид кристаллов, совершенная спайность. Главные линии на рентгенограммах: 2,96; 1,403; 1,384. Разлагается фосфорной солью. П.п.т. не плавится.
Топаз схож с кварцем в зернистых массах и отличается наличием спайности
и более высокой твердостью.
Эпидот – Ca2(Al, Fe)3[Si2O7]
[SiO4]O[OH]. Сингония
моноклинная; твердость 6 - 7; плотность 3,25 – 3,38. Встречается в
виде призматических кристаллов, лучистых агрегатов, зернистых масс;
спайность совершенная; прозрачный, непрозрачный; блеск стеклянный; излом
раковистый, неровный, занозистый; цвет темно-зеленый, синевато-зеленый,
черно-зеленый; черта серая.
Диагностические признаки – цвет, габитус кристаллов. Главные линии на рентгенограммах: 2,90; 2,40; 1,64. Растворяется в соляной кислоте после предварительного прокаливания. П.п.т. вспучивается и плавится.
Диагностические признаки – высокая твердость, вертикальная штриховка на кристаллах. Главные линии на рентгенограммах: 6,5; 3,48; 2,59. П.п.т. магнезиальные турмалины сплавляются в пузырчатое стекло, железистые турмалины плавятся с трудом, алюминиевые – не плавятся.
В отличие от некоторых
пироксенов, амфиболов, эпидота турмалин характеризуется отсутствием
спайности и высокой твердостью.
Берилл – Be3Al2[Si6O18]. Сингония
гексагональная; твердость 7,5 - 8; плотность 2,6 – 2,9. Образует
призматические кристаллы, плотные агрегаты, вкрапленность;
разновидности: изумруд – изумрудно-зеленый, аквамарин – прозрачный
синевато-голубой, воробьевит – розовый, гелиодор – желтый берилл;
спайность несовершенная; блеск стеклянный; излом неровный, раковистый;
цвет серый, желтый, розовый, голубой, ярко - зеленый; черта белая.
Диагностические признаки – высокая твердость, форма кристаллов. Главные линии на рентгенограммах: 3,238; 2,874; 0,8066. В кислотах не растворяется. П.п.т. не плавится, оплавляются только края обломков.
б) Цепочечные и ленточные силикаты
Представители: пироксены – (энстатит, геденбергит, сподумен, диопсид, авгит); амфиболы – (тремолит, актинолит, роговая обманка)
Диагностические признаки: главные линии на рентгенограммах – 3,158; 2,864; 2,526. В кислотах не растворяется, П.п.т. почти не плавится.
Диагностические признаки – форма выделений. Не растворяется в соляной кислоте, но растворяется во фтористой. П.п.т. плавится в черный магнитный стеклянный шарик.
Диагностические признаки – цвет, спайность, твердость. Главные линии на рентгенограммах: 2,921; 2,790; 1,604. В соляной кислоте не растворяется. П.п.т. вспучивается, легко плавится, мгновенной вспышкой окрашивает пламя в красный цвет.
Диагностические признаки – цвет, форма выделений, твердость. Кислота, кроме плавиковой не действует. П.п.т. плавится с трудом.
Диагностические признаки – цвет, форма кристаллов. В кислотах не растворяется, кроме плавиковой. П.п.т. легко плавится в черный магнитный шарик.
Отличие от роговой обманки – призматическая спайность под прямым углом.
Тремолит – Ca2Mg5[Si4O11]2[OH]2.
Сингония моноклинная; твердость 6; плотность 2,9 - 3. Образует
длиннопризматические, игольчатые кристаллы, волосовидные, лучистые
агрегаты; спайность совершенная; блеск стеклянный,
шелковисто-стеклянный; излом занозистый; цвет
белый, жемчужно-серый, светло-зеленый; черта белая.
Диагностические признаки – цвет, лучистые агрегаты. В кислотах не растворяется за исключением плавиковой. П.п.т. с трудом сплавляется в бесцветное прозрачное стекло.
Актинолит (лучистый камень)– Ca2(Mg,Fe)5[Si4O11]2[OH]2. Сингония моноклинная; твердость 5 - 6; плотность 3,1 – 3,2. Образует широколистоватые, волокнистые, лучистые агрегаты, кристаллы стебельчатые, столбчатые , часто без четкой огранки; спайность совершенная; блеск от стеклянного до шелковистого; излом оскольчатый; цвет зеленый различных оттенков; черта от бесцветной до бледно-голубовато-зеленой.
Диагностические признаки – зеленоватая окраска, лучистые агрегаты. В соляной кислоте растворяется слабо. П.п.т. легко плавится при повышенном содержании железа.
Диагностические признаки – цвет, спайность, габитус, угол между направлениями спайности. В кислотах не растворяется. П.п.т. с трудом сплавляется в зеленое стекло.
Представители: тальк, серпентин, каолинит, монтмориллонит, мусковит, биотит, лепидолит, клинохлор, шамозит.
Диагностические признаки минерала – низкая твердость, жирность на ощупь, светлая окраска, весьма совершенная спайность. Главные линии на рентгенограммах: 9,25; 3,104; 1,525. В кислотах не растворяется. Перед паяльной трубкой белеет, и с трудом оплавляется по краям в белую эмаль. На кривых нагревания талька эндотермический эффект наблюдается при температуре 930 оС.
Диагностические признаки – темно-зеленые и серые (для антигорита) оттенки, высокая вязкость. Для хризотила характерно параллельно-волокнистое строение и эластичность отдельных волокон. Главные линии на рентгенограммах: 7,16; 3,588; 2,52 (для антигорита); 7,36; 3,66; 1,522 (для хризотила). Растворяются в соляной и серной кислотах. Под паяльной трубкой не плавятся. В закрытой трубке выделяют много воды.
Диагностические признаки – оптическая и термическая характеристики, рентгенометрические данные. Главные линии на рентгенограммах: 7,14; 3,57; 1,487. Растворяется в серной кислоте, особенно при нагревании. Под паяльной трубкой не плавится.
Диагностическими признаками монтмориллонита являются сильное разбухание от влаги, жирность. Главные линии на рентгенограммах: 1,53; 11,5; 4,42; 2,55. В кислотах растворяется частично.
Диагностические признаки мусковита – светлая окраска, перламутровый блеск, совершенная спайность и легкое расщепление на тонкие прозрачные упругие листочки. В кислотах не растворяется. Перед паяльной трубкой тонкие пластинки с трудом плавятся в непрозрачную белую эмаль.
От других светлых слюд мусковит отличается только оптическими свойствами
и химическим составом. На кривых нагревания мусковита наблюдаются два
эндотермических эффекта (при температуре 860 и 1100 оС).
Биотит – K(Mg,Fe)3(OH,F)2[AlSi3O10]. Сингония
моноклинная; твердость 2,5 - 3; плотность 3,02 - 3,12. Встречается в
виде столбчатых, псевдогексагональных, таблитчатых кристаллов, плотных,
листоватых, чешуйчатых агрегатов; спайность весьма совершенная; блеск
стеклянный; излом - расщепляется на листочки; разновидности: флогопит –
желтоватый, зеленоватый, кирпичный; цвет черный, темно-бурый,
темно-зеленый; черта белая.
Диагностическим признаком является цвет. В концентрированной серной кислоте растворяется, в соляной – слабо. Перед паяльной трубкой плавится с трудом.
Светлые разности флогопита легко отличаются от мусковита под
микроскопом. Флогопит и биотит различаются по кривым нагревания.
Лепидолит – KLi1,5[Si3AlO10][F,OH]2. Сингония
моноклинная; твердость 2 - 3; плотность 2,8 - 3.Таблитчатые, чешуйчатые
выделения, кристаллы редки; спайность весьма совершенная; блеск
перламутровый; излом – листочки гибкие; прозрачный, просвечивающий; цвет
бледно-розовый, розовато-серый, сиреневый; черта белая.
Диагностическими признаками лепидолита являются розовые или фиолетовые оттенки цвета. В кислотах разлагаутся только после сплавления. Перед паяльной трубкой легко плавится в белую эмаль.
Диагностические признаки – зеленая окраска; весьма совершенная спайность; низкая твердость; отсутствие упругости в листочках. Главные линии на рентгенограммах: 4,795; 3,585; 2,538. Растворяется в серной кислоте. Перед паяльной трубкой расщепляется, но не плавится, белеет.
Похож на некоторые слюдоподобные минералы, от которых отличается по
химическим и оптическим данным.
Шамозит – Fe32+Fe3+ (OH)8 [AlSi3O10]. Сингония
моноклинная; твердость 3; плотность 3,03 - 3,40. Образует стяжения с
концентрически-зональным строением, сплошные скрытокристаллические
массы; спайность по ромбоэдру ясная; блеск стеклянный, матовый; излом
неровный; цвет зеленоватый, темно-серый; черта зеленовато-серая.
Диагностические признаки шамозита – оолитовое строение, цвет и зеленовато - серая черта. Главные линии на рентгенограммах: 6,93; 4,63; 3,59. Растворяется в соляной кислоте. Перед паяльной трубкой в окислительном пламени краснеет, в восстановительном – сплавляется в черное магнитное стекло.
Представители: нефелин, полевые шпаты, цеолиты
Диагностические признаки нефелина – сероватая окраска и жирный блеск. Главные линии на рентгенограммах: 3,001; 2,338; 1,553. В кислотах растворяется. Перед паяльной трубкой плавится, окрашивая пламя в желтый цвет.
Сингония триклинная; твердость 6 - 6,5; плотность 2,624 - 2,758. Встречаются в виде зернистых агрегатов, в пустотах образуют узоры; хорошие кристаллы редки, распространены двойники; спайность совершенная; блеск стеклянный; излом неровный, несколько раковистый; цвет белый, бесцветный, красный, зеленовато-серый; черты не имеют; разновидности: лунный камень, характеризуются игрой цветов синевато - белых, зеленовато - белых; солнечный камень с красивым золотистым отливом благодаря тонкому прорастанию чешуек железного блеска.
Разделение плагиоклазов
Минерал |
Состав |
Пределы колебаний в процентном содержании анортитового компо- нента |
Альбит |
Na [AlSi3O8] |
0-10 |
Олигоклаз |
10-30 |
|
Андезин |
Ab+An |
30-50 |
Лабрадор |
50-70 |
|
Битовнит |
70-90 |
|
Анортит |
Ca[Al2Si2O8] |
90-100 |
Диагностические признаки плагиоклазов – только микроскопические и рентгенометрические характеристики. В кислотах плагиоклазы ведут разнообразно, их растворимость увеличивается от альбита, почти нерастворимого до легкорастворимого анортита. П. п.т. с трудом сплавляются в стекло.
Диагностические признаки – микроскопические и рентгенометрические характеристики. Главные линии на рентгенограммах: 4,02; 3,80; 3,183 (для ортоклаза); 3,22; 2,16; 1,80 (для микроклина). В кислотах не растворяются. П. п. т. не плавятся.
Диагностические признаки – оптические свойства и химический состав. Главные линии на рентгенограммах: 6,7; 5,7; 2,82. Растворяется в соляной кислоте. Перед паяльной трубкой легко сплавляется в прозрачное стекло; в стеклянной трубочке уже при температуре 300оС полностью теряет кристаллизационную воду.
Диагностические признаки – оптические свойства и химический состав. Перед паяльной трубкой расслаивается, плавится, образуя белую эмаль. Легко разлагается в соляной кислоте.
1. Что такое алюмосиликаты?
А. минералы класса силикатов с Al в катионной части.
Б. минералы класса силикатов с Fe в катионной части.
В. минералы класса силикатов, у которых в анионной части Si частично замещается Al
2. Назовите минералы глин из класса силикатов
А. каолинит, монтмориллонит, гидрослюды
Б. оливин, апатит, полевые шпаты
В. серпентин, гипс, арагонит
3. Назовите минеральные виды, входящие в группу слюд подкласса силикатов и алюмосиликатов
А. урановые слюдки, грейзены
Б. лепидолит, флогопит, биотит
В. хризотил-асбест, хлориты
4. Что такое плагиоклазы?
А. составная часть фосфоритов.
Б. изоморфный ряд «альбит-анортит»
В. основной минерал кор выветривания
5. Что такое щелочные полевые шпаты?
А. гидроксид алюминия
Б. каркасные алюмосиликаты (микроклин, ортоклаз)
В. продукт жизнедеятельности микроорганизмов
Ключи к тестам
1А; 2А; 3Б; 4Б; 5Б
Система оценки
Правильные ответы: 100% – отлично; 75% - хорошо; 50% - удовлетворительно; менее 50% - неудовлетворительно.
////////////////////////////