Происхождение минералов. Различают три основных процесса минералообразования: эндогенный, экзогенный и метаморфический.

Лабораторные работа 1.1

МИНЕРАЛЬНЫЙ И ПЕТРОГРАФИЧЕСКИЙ СОСТАВ

ЗЕМНОЙ КОРЫ

Земная кора сложена горными породами. Минералы изучает наука минералогия, а горные по­роды — петрография.

МИНЕРАЛЫ:

В настоящее время следует различать два вида минералов: 1) природного происхождения, рождение которых связано с про­цессами в земной коре; 2) искусственного происхождения, кото­рые возникли в процессе техногенной деятельности человека (в том числе и целенаправленной).

1. Природные минералы это минеральные образования, сформировавшиеся в результате геохи­мических процессов, протекающих в земной коре. Каждый мине­рал имеет определенный химический состав, структуру и свои физические свойства.

Иногда в земной коре минералы встречаются в виде самосто­ятельных скоплений, создавая ценные месторождения полезных ископаемых, но чаще входят в состав горных пород. Минералы определяют физико-механические свойства горных пород, по­этому с этой точки зрения представляют наибольший интерес для инженеров-строителей.

В земной коре содержится более 7000 минералов и их разно­видностей. Большинство из них встречаются редко и лишь не­многим более 100 минералов встречаются часто и в достаточно больших количествах, входят в состав тех или иных горных по­род, их называют породообразующими.

Каждый минерал имеет определенное внутреннее строение и присущие только ему внешние признаки и характеризуется свои­ми свойствами, которые обусловливаются условиями тех геологических процессов, в которых рождаются минералы. Каж­дый минерал может существовать в природе лишь в определен­ных термодинамических условиях. При изменении этих условий минеральное тело видоизменяется или разрушается.

Происхождение минералов. Различают три основных процесса минералообразования: эндогенный, экзогенный и метаморфический.

Эндогенный процесс связан с внутренними силами Земли и проявляется в ее недрах. Минералы формируются из магмы — силикатного огненно-жидкого расплава. Например, кварц и различные силикаты.

Рис.5. Формы существования минералов: а — кристаллическая; 6—аморфная; с — кристалло-подобная

Эндогенные минералы обычно плотные, с большой твердостью, стойкие к воде, кислотам, щелочам.

Экзогенный процесс свойственен поверхности земной коры. При этом процессе минералы формируются на суше и в море. В первом случае их создание связано с процессом выветривания, т. е. разрушительным воздействием воды, кислорода, колебаний температуры на эндогенные минералы. Таким образом образуются; глинистые минералы (гидрослюда, каолинит и др.), различные железистые соединения (сульфиды, оксиды и др.). Во втором случае минералы формируются в процессе выпадения химических осадков из водных растворов (галит, сильвин и др.). В экзо­генном процессе ряд минералов образуется также за счет жизнедеятельности различных организмов (опал и др.).

Экзогенные минералы разнообразны по свойствам. В большинстве случаев они имеют низкую твердость, активно взаимо­действуют с водой или растворяются в ней.

Метаморфический процесс. Под воздействием высоких температур и давлений, а также магматических газов и воды на некоторой глубине в земной коре происходит преобразование минералов, ранее образовавшихся в экзогенных процессах. Минералы наменяют свое первоначальное состояние, перекристаллизовываются, приобретают плотность, прочность. Так образуются многие минералы-силикаты (ротовая обманка, актинолит и др.).

Структура. Минералы обладают кристаллической структурой или бывают аморфными. Большинство минералов имеет кристаллическoe строение, в котором атомы расположены в строго определенном порядке, создавая пространственную решетку. Благодаряэтому многие минералы внешне имеют вид правильных многогранников (кристаллов). Примером может служить кварц (рис.6).

Со строением и характером пространственной решетки связаны свойства кристаллических тел. Свойства минералов могут быть одинако­выми по всем направлениям (изотропные свойства) или разными по различным направлениям (анизотропные свойства) Аморфные минералы не имеют кристаллической структуры, по своим свойствам изотропны, и для них характерна неправильная внешняя форма.

Химический состав. Каждый минерал характеризуется определенным химическим составом. В отдельных случаях можно встретить минералы сходного химического состава, но они обязательно имеют различное внутреннее строение, а следовательно, и различную внешнюю форму.

Химический состав кристаллических минералов выражается кристаллохимической формулой, которая одновременно показывает количественные соотношения элементов и характер их взаимной связи в пространственной решетке. Примерами таких формул минералов являются: каолинит — А1₄[5ЦО₁₀](ОН)₈, авгит -(Са, Na)(Mg, Fe, Al)|(Si, A1₂) О₆]. Химическая формула аморфных минералов отражает только количественное соотношение элементов.

В составе многих минералов экзогенного происхождения содержится вода. Молекулярная вода не участвует в строении пространственной решетки, и ее удаление лишь обезвоживает минерал. Например, после нагревания гипса CaSO₄ • 2Н₂О остается CaS0₄, называемый ангидритом. Химически связанная вода в виде (ОН) входит в пространственную решетку, например, глинистых минералов, и ее удаление приводит к разрушению минерала.

Физические свойства. Каждый минерал имеет определенные физические свойства. Главнейшими из них являются: внешняя форма, оптические характеристики (цвет, прозрачность, блеск), показатели твердости, спайность, излом, плотность.

Внешняя форма минералов разнообразна. В природных условиях они чаще всего приобретают неправильные очертания. Хорошо ограненные кристаллы встречаются сравнительно редко (рис. 8). Для многих минералов характерны также формы землистого облика, агрегатных скоплений и др.

Цвет для очень многих минералов строго постоянен. Их условно разделяют на светлые (кварц, полевые шпаты, гипс, кальцит и др.) и темные (роговая обманка, авгит0

Прозрачность — способность минералов пропускать свет. Выделяют три группы минералов: прозрачные (кварц, мусковит и др.), полупрозрачные (гипс, халцедон и др.) и непрозрачные (пирит, графит и др.).

Блеск — способность поверхности минералов отражать в различной степени свет. Блеск может быть металлическим и неметаллическим, который в свою очередь может быть стеклянным (силикаты), жирным (тальк), шелковистым (асбест) и т. д.

Твердость — способность минералов противостоять внешним механическим воздействиям. Каждому минералу присуща определенная твердость, которая оценивается по 10-балльной шкале твердости Мооса (табл. 3).

Таблица 3

Дата добавления: 2015-07-20