Оксиды и гидроксиды. Карбонаты. Фосфаты

Оксиды

Кварц (SiO₂). Простой оксид магматического происхождения, стоек к выветриванию. Кварц встречается как в кристаллическом, так и в скрытокристаллическом виде (сплошные зернистые массы), а также сростков кристаллов (горный хрусталь). Цвет у зернистых масс кварца различный: бесцветный, дымчатый, желтый. Блеск стеклянный, в изломе жирный. Спайность отсутствует или весьма несовершенная, излом раковистый. Прозрачный. Твердость 7, плотность 2,65.

Выделяются следующие важнейшие разновидности кристаллического кварца: горный хрусталь – бесцветный, прозрачный; аметист – фиолетовый; раухтопаз – дымчатый, сероватый или бурый; морион – черный; цитрин - золотистый или лимонно-желтый. Кварц входит в граниты, пегматиты, гнейсы, сланцы, пески и глины. Растворяется только в плавиковой и фосфорной кислотах. Имеет четыре разновидности - халцедон, яшма, кремень, агат.

Кварц используется в радиотехнике (пьезоэлектрический эффект), в ювелирном деле, в оптике, для производства прочного огнеупорного и кислотостойкого стекла.

Халцедон (SiO₂). Окрашен в самые различные цвета и оттенки: серые (халцедон); желтые, красные, оранжевые (сердолик); коричневые и бурые (сардер); зеленые (плазма); яблочно-зеленые в связи с присутствием никеля (хризопраз); зеленые с ярко-красными пятнышками (гелиотроп) и др. Блеск восковой, излом раковистый, спайность отсутствует. Твердость 6,5-7. Часто образует псевдоморфозы; известен в натечных формах.

Яшма (SiO₂, древнее название «яспис»). Плотная осадочная кремнистая порода. Сложена в основном халцедоном и кварцем с примесью железных окислов. Окрашена в самые разнообразные цвета: красный, зеленый, желтый, чёрный, оранжевый, голубовато-зеленый и др. Твердость 6-7, блеск матовый, излом неровный. Используется в художественно-декоративных изделиях.

Кремень (SiO₂). Состоит из халцедона на 96-98%. Это халцедон, загрязненный примесью глины и песка. Цвет серый, бурый и жёлтый. Блеск матовый, спайность отсутствует, излом раковистый. Твердость 2,5.

Агат (SiO₂, оникс). Состоит из халцедона. Имеет самые различные сочетания оттенков: чёрный с белым (оникс), бурый с белым (сардоникс), красный с белым (оникс сердоликовый), серый с белым (халцедоникс). Блеск восковой, спайность несовершенная, излом неровный. Твердость 6,5-7. Используется в точном приборостроении.

Корунд (Al₂O₃). Обычно образует хорошие боченкообразные, пирамидальные, столбчатые и пластинчатые кристаллы тригональной сингонии. Иногда слагает сплошные зернистые массы. Цвет обычно синевато или желтовато-серый; но встречаются и прозрачные кристаллы (синие называются сапфирами, красные - рубинами). Блеск стеклянный, спайность отсутствует. Мелкозернистые массы корунда называют наждаком. Твердость 9, плотность 3,95-4,1.

Иногда корунд встречается в магматических породах и в пегматитах, но обычно образуется в результате процессов метаморфизма в известняках и глинистых породах. Широко используется как абразив в металлообрабатывающей промышленности, для обработки оптического стекла, в камнерезном деле. Рубины и сапфиры – драгоценные камни.

Магнетит (Fe₃O₄). Сложный оксид (FeO·Fe₂O₃). Часто встречается в хорошо октаэдрических кристаллах, но обычно распространен в сплошных зернистых массах и в виде вкраплений в изверженных породах. Цвет желто-черный, черта черная. Блеск полуметаллический, непрозрачен. Спайность отсутствует, сильно магнитен. Твердость 5,5-6,5, плотность 4,9-5,2.

Магнетит образуется в восстановительных условиях и встречается в самых различных типах месторождений и горных пород. Используется как железная руда. Железа содержит 72%.

Гематит (Fe₂O₃, красный железняк). Название происходит от греческого слова «гема» - кровь. Встречается в виде сплошных плотных скорлуповатых зернистых и чешуйчатых масс, иногда в виде таблитчатых кристаллов. Цвет изменяется от красного до темно-красного и черного. Черта вишнево-красная. Блеск полуметаллический, спайность отсутствует. Твердость 5,5-6,5, плотность 4,9-5,3. Образуется в тех же условиях, что и магнетит. применяется как руда на железо. Железа содержит около 70%.

Гидроксиды

Боксит (Al₂O₃·nH₂O). Название дано по деревне Бо в Провансе (Франция). Он состоит из нескольких минералов гидраргиллита Al(OH)₃, диаспора и бомита AlO(OH), а также каолинита, кремнезема и окислов железа. Поэтому боксит надо рассматривать как горную породу осадочного происхождения. Цвет чаще красный, коричневый, реже розовый, белый. Блеск матовый, строение аморфное, излом землистый. Твердость 1-3, у наиболее плотных разностей достигает 6. Происхождение экзогенное. Бокситы являются рудой для получения алюминия.

Лимонит (2Fe₂O₃·3H₂O, бурый железняк). Обычно содержит примеси SiO₂, фосфора. Название получил от греческого слова «лимон» - луг (луговые, болотные руды). Встречается в сплошных ноздреватых массах в виде натеков и в землистых массах. Цвет у натеков темно-бурый до почти черного, землистые разновидности охряно-желтые и коричнево-желтые; черта желтовато-бурая.

Лимонит является смесью землистых минералов гетита (HFeO₂) и лепидокрокита (FeOOH), он также ближе к осадочным горным породам. Твердость 1 – у рыхлых и землистых, до 5 – у плотных разновидностей, плотность 2,7-4,3. Происхождение экзогенное. Образуется при разложении железосодержащих минералов, а также в виде химических и биохимических осадков на дне озер и прибрежной части морей. Лимонит используется как руда на железо и для получения охры – основы для водных и масляных красок.

Опал (SiO₂·nH₂O). В переводе с санскритского языка «упола» - драгоценный камень. Твердый гидрогель кремнезема с содержанием воды до 3-9%, аморфный. Обычно образует натечные плотные массы, слагает скелеты и панцири некоторых организмов (диатомий, радиолярий и др.). бесцветен, но благодаря примесям бывает окрашен в желтые, бурые, красные, зеленые и черные цвета. Полупрозрачный, излом раковистый. Твердость 5,5, плотность 1,9-2,3. Блеск стеклянный. Образуется при выветривании силикатов и алюмосиликатов, а также накапливается на дне морей в результате биологической деятельности морских организмов. Толщи опок, трепелов, диатомитов и радиоляритов состоят в основном из опала. Встречается деревянистый опал (окаменелое дерево) – псевдоморфоза опала по дереву. Употребляется как поделочный и драгоценный камень, как абразив для полировки металлов, камней, а также для изготовления фильтров, огнеупорных кирпичей, керамики и др.

 

 

Карбонаты

К ним относятся около 80 минералов солей угольной кислоты (H₂CO₃), которые составляют около 1,7% массы земной коры.

Кальцит (CaCO₃, известковый шпат). Кристаллизуется в виде ромбоэдров и скаленоэдров, но чаще встречается в виде различных зернистых, землистых агрегатов и натечных форм. Цвет молочно-белый, желтоватый, серый, иногда розовый и голубой. Блеск стеклянный, прозрачный. Твердость 3, плотность 2,7. Спайность совершенная. Бурно вскипает с HCl с выделением CO₂. Прозрачные, бесцветные кристаллы кальцита (ромбоэдры) называются исландским шпатом. Они обладают двойным лучепреломлением.

Кальцит образуется преимущественно из водных растворов как неорганическим (туфы), так и биогенным путем (известняки). Это связано с процессами химического выветривания и деятельностью морских растений и беспозвоночных животных.

Кальцит в смеси с глинистым минералом образует толщи мергелей. Грунтовые воды переносят значительные массы бикарбоната кальция, образуя в пещерах причудливые натечные формы кальцита в виде сталактитов и сталагмитов. При метаморфизме мелов, известняков и мергелей образуются толщи мрамора, состоящего в основном из кальцита.

Практическое применение кальцита весьма разнообразно: он употребляется как строительный и поделочный материал как флюс в металлургии. Исландский шпат применяется в оптике.

Доломит (CaMg[CO₃]₂). Название дано в честь французского минеролога Доломье. Обычно встречается в плотных мраморовидных массах и очень редко в кристаллах. Окрашен в белый, желтый и серый цвета. Спайность совершенная по трем направлениям. Твердость 3,5-4, плотность 2,8-2,9. Блеск стеклянный. С HCl реагирует в порошке. Образуется экзогенным путем в водных бассейнах как продукт изменения кальцита под действием магнезиальных растворов.

Используется как строительный и облицовочный камень, как огнеупорный материал и флюс в металлургии, для получения карбоната магния.

Сидерит (FeCO₃, железный шпат). Название происходит от греческого слова «сидерос» - железо. Образует сплошные мраморовидные агрегаты и шаровидные конкреции, встречается также в виде сростков кристаллов. Цвет серый, бурый, слегка гороховый. Блеск стеклянный, спайность совершенная. Твердость 3,5-4,5, плотность 3,7-3,9. Реагирует с HCl при подогреве. Образуется как при эндогенном процессе (спутник сульфидов), так и при экзогенных процессах (желваки и шаровидные конкреции в осадочных породах). Используется как руда на железо.

 

Фосфаты

К ним относятся около 350 минералов солей ортофосфорной кислоты (H₃PO₄) и составляют около 1% массы земной коры.

Апатит (Ca₅[PO₄]₃(F,Cl)). Название происходит от греческого слова «апато» - обманываю, так как долгое время его принимали за другие минералы. Кристаллизуется в гексогональной сингонии в таблитчатых шестигранных, призматических и игольчатых кристаллах. Часто образует сплошные массы зернисто-кристаллического строения. Цвет белый, зеленый, голубой, желтый, бурый, фиолетовый иногда бесцветный. Блеск стеклянный, хрупкий. Излом неровный, спайность несовершенная. Твердость 5, плотность 3,2. Происхождение эндогенное, в основных магматических породах встречаются крупные скопления апатитовых руд.

Используется как удобрение, в спичечном производстве и в керамической промышленности.

Фосфорит по составу аналогичен апатиту. Содержит большое количество примесей в виде кварца, глины, кальцита, окислов и гидроокислов железа и алюминия, органических веществ. Он ближе по составу к осадочным горным породам. Залегает в форме конкреций, всевозможных псевдоморфозов по различным органическим остаткам, в виде желваков, плит, пластов. Строение аморфное. Цвет черный, темно-серый, серый, бурый, желтовато-бурый. Блеск матовый. Твердость 5. При трении издает запах серы, чеснока или жженой кости. Происхождение экзогенное. Используется как фосфорное удобрение.

 

 

Лабораторная работа 4

Силикаты

Силикаты относятся к чрезвычайно широко распространенным в природе минералам часто очень сложного химического состава. Они составляют примерно третью часть всех известных минералов и около 75-80% массы всей земной коры. Многие силикаты являются важнейшими породообразующими минералами, многие – ценным минеральным сырьем (изумруды, топазы, аквамарины, асбест, каолин и др.). Рентгенометрическими исследованиями удалось установить, что основной структурной единицей всех силикатов является кремнекислородный тетраэдр [SiO₄]^4-, в центре кремний, а по четырем вершинам располагаются ионы кислорода.

В зависимости от характера сочленения и расположения кремнекислородных тетраэдров различают типы структур: островные, кольцевые, цепочечные (пироксены), ленточные (амфиболы) и каркасные силикаты (полевые шпаты, фельдшпатиды). Образование силикатов связано с эндогенными процессами, преимущественно с кристаллизацией остывающих магматических расплавов.

 

 

Островные силикаты

Островными эти силикаты называются потому, что ион кремния находится в центре, «на острове», окруженный четырьмя ионами кислорода. свободные валентности замещаются катионами металлов Ca, Mg, K, Na, Al и др. Островные силикаты могут иметь и более сложные радикалы, путем объединения между собой через кислород нескольких тетраэдров.

Оливин ((Mg,Fe)₂[SiO₄], перидот). Название происходит от оливково-зеленого цвета минерала. Кристаллизуется в ромбической сингонии. Хорошо образованные кристаллы редки, чаще встречается в зернистых агрегатах. Цвет может изменяться от светло-желтого до темно-зеленого и черного, но нередки и бесцветные, совершенно прозрачные кристаллы. Блеск стеклянный, спайность несовершенная. Излом раковистый, хрупкий. Твердость 6,5-7, плотность 3,3-3,5. Происхождение эндогенное. Встречается в ультраосновных (дуниты, перидотиты) и основных (габбро, диабаз и базальт) магматических горных породах. Неустойчив, разлагается с образованием минералов: серпентина, асбеста, талька, оксидов железа, гидрослюд, магнезита и др.

Маложелезистые чисто оливиновые породы идут на изготовление огнеупорных кирпичей. Прозрачные кристаллы оливина красивой зеленой окраски (хризолиты) используются как драгоценные камни.

Гранаты. Название происходит от латинского слова «гранум» - зерно, а также по сходству с зернами плода граната. Объединяют обширную группу минералов кубической сингонии с характерным обликом кристаллов - прекрасно ограненных многогранников (ромбические додекаэдры, иногда в комбинации с тетрагон-триоктаэдрами). Цвета разнообразные (кроме синего). Блеск стеклянный. Черта белая или светлоокрашенная разных оттенков. Спайность несовершенная. Твердость 6,5-7,5, плотность 3,5-4,2. Наибольшее распространение получили:

Пироп – Mg₃Al₂[SiO₄]₃ темно-красный, розовато красный, черный;

Альмандин – Fe₃Al₂[SiO₄]₃ красный, буро-красный, черный;

Спессартин – Mn₃Al₂[SiO₄]₃ темно-красный, оранжево-бурый, бурый;

Гроссуляр – Ca₃Al₂[SiO₄]₃ медно-желтый, бледно-зеленый, бурый, красный;

Андрадит – Ca₃Fe₂[SiO₄]₃ желтый, зеленоватый, буро-красный, серый;

Уваровит – Ca₃Cr₂[SiO₄]₃ изумрудно-зеленый.

Гранаты образуются при метаморфизме (в кристаллических сланцах), в контакте кислых магм с карбонатными породами и иногда в изверженных породах. Благодаря химической стойкости часто переходят в россыпи. Прозрачные разности альмандинов, пиропов, андрадитов используются как драгоценные камни. Непрозрачные гранаты применяются в абразивной промышленности.

Топаз (Al[SiO₄](OH,F)₂). Название минерала происходит от названия острова Топазос в Красном море. Кристаллизуется в ромбической сингонии. Встречается в призматических кристаллах с совершенной спайностью. Кристаллы обычно бесцветные или окрашены в голубой, розовый и желтый цвета. Твердость 8, плотность 3,4-3,6ристаллы обычно бесцветные или окрашены в голубой, розовый и желтый цвета. нов, пиропов, андрадитов используются как драгоц. Блеск стеклянный. Встречается в кислых магматических породах и в пегматитах. Легко переходят в россыпи.

Топаз применяется как образив и в качестве материала для опорных камней, подпятников и других частей точных приборов. Прозрачные топазы гранятся, как драгоценные камни.

Сфен (CaTi[SiO₄]×O, титанит). По-гречески «сфен» - клин, так как кристаллы имеют клинообразную форму. Цвет коричневый, бурый, золотистый. Блеск алмазный. Твердость 5,5. Происхождение эндогенное и метаморфическое. Используется как руда на титан.

 

Кольцевые силикаты

Кремнекислородные тетраэдры соединены в кольца из трех, четырех, шести тетраэдров.

Турмалин ((Na, Ca) (Mg, Al)[B₃Al₃Si₆(O, OH)₃₀]). Кристаллизируется в тригональной сингонии в виде удлиненных призм. Цвет темно-зеленый, черный, бурый, розовый, синий, есть бесцветные разности. Блеск стеклянный, спайность отсутствует. Твердость 7-7,5, плотность 2,98-3,2. Встречается в гранитах, пегматитах, а также в сланцах и зонах контактов с магматическими породами. Применяется в электротехнике (пьезоэлектрический эффект) и в ювелирном деле.

Берилл (Be₂Al₂[Si₆O₁₈]). Сингония гексогональная, встречается в шестигранных призмах. Цвет желтовато- и изумрудно-зеленый, синий, голубоватый, редко розовый. Синевато-зеленые разности называют аквамаринами, изумрудно-зеленые – изумрудами. Твердость 7,5 – 8, плотность 2,6 – 2,8. Чаще всего встречаются в пегматитах и иногда гранитах (грейзенах). Используются в ювелирном деле, приборостроении, для получения бериллия, в ракето- и самолетостроении.

 

Цепочечные силикаты

Цепочечные силикаты называются пироксенами и составляют важную группу породообразующих минералов. Тетраэдры их соединены в цепочки.

Авгит (Ca,Na (Mg, Fe, Al)[Si, Al]₂O₆). Название происходит от греческого слова «авге» - блеск. Встречается в короткостолбчатых кристаллах и в неправильных зернах. Цвет черный, зеленовато- и буровато-черный. Черта серая или серовато-зеленая. Блеск стеклянный, спайность средняя. Твердость 6,5, плотность 3,3 – 3,6. Является главным породообразующим минералом для основных и ультраосновных магматических горных пород. При выветривании разлагается, образуя тальк, каолин, лимонит.

Ленточные силикаты

Ленточные силикаты называются амфиболами. Состав и строение их более сложное, чем у пироксенов. У ленточных силикатов тетраэдры соединены в сдвоенные цепочки. Вместе с пироксенами они составляют около 15% массы земной коры.

Роговая обманка ((Ca, Na)₂ (Mg, Fe, Al, Mn, Ti)₅[Si₄O₁₁]₂ (OH, F)₂). кристаллизуется в длиннопризматических столбчатых кристаллах, иногда агрегатах волокнистого или игольчатого строения. Цвет зеленый разных оттенков, от буро-зеленого до черного. Черта белая с зеленоватым оттенком. Блеск стеклянный, спайность совершенная. Излом занозистый. Твердость 5,5 – 6, плотность 3,1 – 3,5. Встречается в магматических метаморфических (сланцы, гнейсы, амфиболиты) горных породах. При выветривании разлагается, образуя лимонит, опал, карбонаты.

Актинолит (Ca₂(Mg, Fе)₅[Si₄O₁₁]₂[OH]₂). Встречается в длиннопризматических игольчатых кристаллах. Характерны игольчато-лучистые агрегаты. Цвет бутылочно-зеленый различных оттенков, спайность совершенная. Твердость 5,5 – 6, плотность 3,1 – 3,3. Часто образуется при метаморфизме известняков, доломитов и основных изверженных пород. Является составной частью многих сланцев. Иногда образует волокнистые массы (амфиболовый асбест) и образует поделочный камень нефрит. Используется как поделочный и облицовочный камень.

 

 

Листовые силикаты

Характеризуются весьма совершенной спайностью в одном направлении, благодаря которой они расщепляются на тончайшие упругие листочки. Кристаллизуются в моноклинной сингонии, чаще всего в виде табличек, листочков и призм. Тетраэдры соединены непрерывным слоем в одной плоскости. В формулу входит (OH), поэтому раньше их относили к водным силикатам. Кроме кремния и кислорода в их состав входят K, Na, Al и Ca – элементы, связывающие слои друг с другом. В зависимости от химического состава делятся на тальк-серпентин, слюды, гидрослюды и глинистые минералы.

Тальк (Mg₃[Si₄O₁₀], [OH]₂, жировик). Название происходит от арабского слова «тальг» - жировик. Горная порода, состоящая из талька, называется горшечным камнем. Кристаллизуется в моноклинальной сингонии в виде плотных масс, листоватых агрегатов с весьма совершенной спайностью в одном направлении. Цвет светло-зеленый до белого иногда желтоватый. Мягкий, жирный на ощупь. Твердость 1, плотность 2,6. Происхождение метаморфическое, при нагревании твердость повышается до 6. Слагает часто тальковые сланцы. Образуется в верхних горизонтах земной коры в результате действия воды и углекислоты на породы богатые магнием (перидотиты, пироксениты, амфиболиты). Применяется в бумажной, резиновой, парфюмерной, кожевенной, фармацевтической и фарфоровой промышленности, а также для изготовления огнеупорной посуды и кирпичей.

Серпентин (Mg₆[Si₄O₁₀][OH], змеевик). «Серпинтария» с латинского переводится как змеевидный (похож на цвет змеиной кожи). встречается в скрытокристаллических агрегатах. Цвет желто-зеленый, темно-зеленый, до буро-черного с желтыми пятнами. Блеск жирный восковой. твердость 2,5 – 4. Тонковолокнистый серпентин с шелковистым блеском называется асбестом (горный лен). «Асбест» по-гречески – негорючий. Образуется из оливина в результате воздействия гидротермальных растворов на ультраосновные и карбонатные горные породы (метаморфический процесс серпентинизации). Неустойчив, распадается на карбонаты и опал.

Используется как облицовочный, поделочный камень, а асбестовое волокно – для изготовления огнестойких тканей, иногда как магнезиальное удобрение.

Мусковит (KAl₂[AlSi₃O₁₀][OH]₂, калиевая слюда). Название происходит от старинного итальянского названия Московии (Московского государства). Из Московии в XVI-XVII вв. вывозились листы мусковита под названием «московского стекла». Обычно образует таблитчатые или пластинчатые кристаллы шестиугольного или ромбического сечения. Бесцветен, но часто с желтоватым, сероватым, зеленоватым и редко с красноватым оттенком. Блеск стеклянный, на плоскостях спайности перламутровый и серебристый. Твердость 2 – 3, плотность 2,76 – 3,10. Происхождение эндогенное и метаморфическое. Встречается как породообразующий минерал в кислых изверженных породах и кристаллических сланцах (слюдистые пески).

Ценится высокими электроизоляционными качествами. Применяется в конденсаторах, реостатах, телефонах, магнето, электрических лампах, генераторах, трансформаторах и т.д. Свойства тугоплавкости позволяют использовать мусковит для окон плавильных печей, глазков в горнах, а также для изготовления рубероида, художественных обоев, бумаги, красок, смазочных материалов.

Кроме мусковита встречаются биотит (черная слюда), флагопит (бурая, коричневая слюда), гидрослюды (образования между слюдами и глинами) и глауконит.

Каолинит (Al₄[Si₄O₁₀][OH]₈, фарфоровая земля). Название происходит от горы Кау-Линг в Китае, где добывался впервые этот минерал. Залегает рыхлыми землистыми массами, является основной составляющей глин, а также входит в состав мергелей и глинистых сланцев. Цвет белый с желтоватым или сероватым оттенком. Черта белая, излом землистый, спайность весьма совершенная в одном направлении. Блеск матовый, твердость 1. Жирный на ощупь, пачкает руки. Образуется при выветривании полевых шпатов, слюд и других алюмосиликатов, залегает пластами мощностью до нескольких десятков метров. Используется в строительном деле, электроизоляционной, керамической, бумажной промышленности, при производстве линолеума, красок.

Монтмориллонит ((Al₂Mg)₃[Si₄O₁₀][OH]₃×nH₂O). Название дано по месту нахождения в Монтмориллоне (Франция). Залегает сплошными землистыми массами, распространен в глинистых осадочных породах. Цвет белый, розовый, серый в зависимости от примесей. Жирный на ощупь, спайность весьма совершенная. Твердость 1 – 2. Образуется в процессе химического выветривания основных магматических горных пород (габбро, базальтов). А также пеплов и туфов. Хороший адсорбент. Используется в нефтяной, текстильной и других отраслях промышленности.

 

 

Каркасные силикаты

Каркасные силикаты являются алюмосиликатами, так как алюминий входит в радикал. Тетраэдры в каркасных силикатах имеют непрерывное сцепление. Каркасные силикаты занимают около 50% массы земной коры. Для них характерна высокая твердость (6 – 6,5), совершенная спайность в 2-х направлениях и стеклянный блеск. Каркасные силикаты делятся на две группы – полевые шпаты и фельдшпатиды. Полевые шпаты, в свою очередь, делятся на калиевые полевые шпаты (ортоклаз и микроклин) и натрово-кальциевые (плагиоклазы).

Ортоклаз (K[AlSi₃O₈], прямоколящийся). В переводе с греческого orthos – прямой; klasis – раскалывающийся. Кристаллизуется в моноклинной сингонии. Встречается в призматических кристаллах. Цвет желтоватый, розовый, белый, буроватый и мясо-красный; черта белая. Спайность совершенная по двум направлениям, пересекающимся под прямым углом. Твердость 6, плотность 2,56. Входит в состав кислых и средних магматических горных пород. При выветривании распадается до глин.

Температура плавление - 145°С. Применяется в фарфоровой и фаянсовой промышленности, а также при производстве стекла.

Микроклин. По формуле и физическим свойствам неотличим от ортоклаза. В переводе с греческого микроклин – «отклоненный», потому, что угол между плоскостями спайности отклоняется от прямого на 20'. Кристаллизуется в триклинной сингонии. Кроме калия, обычно содержит некоторое количество натрия. От ортоклаза можно отличить только под микроскопом. Применяется как и ортоклаз, за исключением амазонита (зеленого или зеленовато-голубого цвета), который используется в декоративных целях.

Плагиоклазы (натрово-кальциевые шпаты) представляют бинарный ряд изоморфных смесей, в котором крайними членами являются чисто натровый плагиоклаз – альбит и чисто кальциевый – анортит. Остальные члены ряда имеют номера, исходя из процентного содержания анортита. При этом происходит замещение Na и Si на Ca и Al и обратно. Название происходит от греческого слова «плагиоклаз» - косораскалывающийся, так как плоскости спайности отличаются от прямого угла на 3,5 - 4°.

Альбит – Na[AlSi₃O₈] одержание анортита 0 до 10

Олигоклаз 10 – 30

Андезин 30 – 50

Лабрадор 50 – 70

Битовнит 70 – 90

Анортит – Ca[Al₂Si₂O₈] 90 – 100

Таким образом, лабрадор, например, не имеет формулы. Он содержит от 50 до 70% анортита и соответственно 50-30% альбита. Его номер может быть 50, 51, 52…70. Содержание окиси кремния от альбита к анортиту падает, поэтому альбит и олигоклаз называются кислыми, андезин – средним, а лабрадор, битовнит, анортит – основными.

Все плагиоклазы кристаллизуются в триклинной сингонии. Хорошо образованные кристаллы встречаются относительно редко и имеют таблитчатый или таблитчато-призматический вид. Часто они встречаются в виде сплошных мелкокристаллических агрегатов. По внешним признакам можно определить альбит, алигоклаз и лабрадор, а остальные с помощью химического анализа и микроскопа.

Цвет плагиоклазов белый, сероватый иногда с зеленоватым, синеватым и реже красноватым оттенком, спайность совершенная. Блеск стеклянный. Твердость 6 – 6,5; плотность возрастает от 2,61 (альбит) до 2,76 (анортит). Встречаются в магматических горных породах от кислых до основных.

Альбит (Na[AlSi₃O₈]). Название происходит от латинского слова «альбус», что означает белый. Твердость 6, блеск стеклянный, цвет белый. Спайность совершенная, излом неровный. Используется как облицовочный и поделочный камень. При выветривании переходит в каолинит.

Лабрадор. Назван по полуострову Лабрадор в Северной Америке, где встречаются лабрадориты (породы, состоящие из лабрадора). Цвет чаще темно-серый, блеск стеклянный, черта белая. Спайность совершенная. Хорошо полируется, обладает иризацией – отливает на плоскостях спайности зелеными, синими, фиолетовыми тонами. Используется в ювелирной промышленности и как облицовочный и поделочный камень. Выветривается до глинистых минералов.

Фельдшпатиды. Они имеют каркасную структуру. По химическому составу близки к полевым шпатам, но имеют в своем составе меньше кремнекислоты.

Нефелин (Na[AlSiO₄] – масляный камень). От греческого слова «нефели» - облако. Кристаллизуется в гексагональной сингонии, образуя призматические короткостолбчатые кристаллы, но чаще встречается в виде сплошных крупнозернистых масс. Цвет желтовато-серый, зеленоватый, коричнево-красный. Блеск жирный. Спайность отсутствует. Твердость 5,5. Встречается в нефелиновых сиенитах и щелочных пегматитах. Является сырьем для керамической и стекольной промышленности, а также для получения алюминия.

Лейцит (Ka[AlSi₂O₆]). «Лейкос» по-гречески – светлый. Образует характерные многогранные кристаллы (тетрагон-триоктаэдры), похожие на кристаллы гранатов. Цвет белый с сероватым и желтоватым оттенком или пепельно-серый. Блеск стеклянный, излом раковистый, спайность отсутствует. Твердость 5 – 6, плотность 2,5. Встречается в эффузивных породах, часто в больших количествах. Служит сырьем для получения алюминия и калийных удобрений.

Цеолиты. Светло окрашены, часто белые минералы – алюмосиликаты натрия и кальция. Содержат большое количество воды, легко выделяющейся при нагревании без разрушения кристаллической решетки минерала. По сравнению с безводными алюмосиликатами цеолиты характеризуются меньшей твердостью и меньшим удельным весом. Более легко разлагаются. Они образуются при низких температурах и встречаются вместе с кальцитом, халцедоном. Они заполняют часто пустоты в пузырчатых лавах и имеют большое значение в почвенных процессах.

 

 

Лабораторная работа 5

Горные породы

Горными породами называются геологические самостоятельные части земной коры более или менее постоянного химического и минералогического состава, отличающиеся определенным строением, физическими свойствами и условиями образования.

Горные породы могут быть мономинеральными и полиминеральными. Мономинеральные породы состоят из одного минерала (гипс, лабрадорит). Полиминеральные горные породы состоят из нескольких минералов. Гранит, например, состоит из кварца, полевых шпатов, слюды, роговой обманки и других минералов.

По происхождению все горные породы принято разделять на три группы: магматические, осадочные и метаморфические. Магматические и метаморфические горные породы составляют около 95% массы земной коры, а осадочные породы всего лишь 5%, но роль их весьма велика. Они покрывают около 75% всей земной поверхности, на них формируются почвы, они являются основаниями для строящихся объектов.

 

 

Магматические горные породы

Магматические горные породы образуются в результате остывания огненно-жидких каменных расплавов – магмы. По условиям образования магматические горные породы подразделяют на интрузивные, которые затвердели в недрах земли, и эффузивные, затвердевшие на земной поверхности. Глубинные горные породы подразделяются на собственно глубинные, или абиссальные (глубина более 5 км), и полуглубинные, или гипабиссальные (от 5 км и ближе к поверхности земли) и являющиеся переходными от интрузивных пород к эффузивным.

Условия образования интрузивных и эффузивных пород значительно отличаются друг от друга, что сказывается на строении горной породы, которое характеризуется структурой и текстурой. Под структурой понимают особенности внутреннего строения горной породы, зависящие от степени кристаллизации слагающих ее минералов, размеров зерен и их формы.

По степени кристаллизации различают структуры полнокристаллические, неполнокристаллические и стекловатые.

1. Зернистая (полнокристаллическая) подразделяется на крупно-, средне- и мелкозернистую. Порода состоит из зерен минералов, плотно прижатых друг к другу. Характерна для глубинных пород (граниты, сиениты, габбро) и др.

2. Некристаллическая (пирокристаллическая) – порода зерен на образует (вулканический туф).

3. Неполнокристаллическая. У этих пород на фоне стекловатой массы выделяется большее или меньшее количество мелких кристаллов (микролитов). Характерна для излившихся и некоторых полуглубинных пород (трахиты, порфиры, андезиты) и др.

4. Скрытокристаллическая. Зерна различимы только под микроскопом (базальт, диабаз).

По относительной величине кристаллических зерен выделяют структуры равномернозернистые, неравномернозернистые и порфировые.

5. Порфировые. Кристаллы отдельных минералов резко выделяются своими размерами на фоне мелкозернистой или стекловатой массы. Вкрапления по размерам превышают размеры зерен основной массы породы в десятки раз (порфирит, трахит). Иногда выделяют порфировидную структуру, когда вкрапления только в два-три раза превышают размеры основных зерен.

6. Диабазовая (игольчатая). Эта структура характерна наличием продолговатых кристаллов. В основном такая структура присуща диабазу, но бывают диабазы и с порфировой структурой.

7. Стекловатая. Особенность стекловатой структуры заключается в том, что излившаяся лава на поверхности застывает, не успев раскристаллизоваться. Такую структуру имеют обсидиан и пемза с характерным стеклянным блеском и раковистым изломом.

По форме минеральных зерен также выделяют ряд структур: аплитовую, габбровую, гранитную и др.

Под текстурой понимают особенность внешнего строения породы, характеризующейся расположением минеральных зерен их ориентировкой и окраской. По расположению зерен в породе выделяют массивную и пятнистую текстуру, а для излившихся пород – флюидальную.

1. Массивная (монолитная). Характеризуется равномерным расположением минералов в массе породы – все участки породы одинаковы (обсидиан, диабаз, базальт, гранит).

2. Пятнистая. Отличается неравномерным распределением светлых и темных минералов в объеме породы (порфириты).

3. Флюидальная. Характерная для излившихся пород со стекловатой структурой, связанная с течением лавы (следы течения).

4. Пористая. Также характерна для излившихся пород и обусловлена выделением газов из застывшей лавы (вулканический туф, пемза).

5. Сланцеватая. Характерна для метаморфических пород. Зерна таких текстур сплющены и расположены параллельно друг к другу (сланцы).

В основу классификации магматических горных пород, кроме их происхождения, положена их химическая характеристика или минералогический состав. До настоящего времени используется химическая классификация Левинсона – Лессинга, согласно которой все магматические горные породы делятся в зависимости от содержания SiO₂ в магме на четыре группы: кислые (65 – 75%), средние (52 – 65%), основные (40 – 52%) и ультраосновные (менее 40%). Магматические горные породы распространены в земной коре не одинаково. Так граниты и липариты составляют 47%, андезиты – 24%, базальты – 21%, а все остальные магматические породы – только 8% (таблица 1).

Таблица 1 – Классификация магматических горных пород

 

Группа	Интрузивные (глубинные)	Эффузивные (излившиеся)	Минералы
Главные	Второстепенные
1. Ультракислые	Пегматит (в виде жил)	-	Кварц, полевой шпат	Слюда, топаз, вольфрамит
2. Кислые	Гранит Пегматит	Липарит Обсидиан пемза	Кварц, калиевый полевой шпат, кислые плагиоклазы, биотит, мусковит, роговая обманка, пироксены	Апатит, циркон, магнетит, турмалин
3. Средние	Диорит	Андезит	Средние плагиоклазы, роговая обманка, биотит, пироксены	Кварц, калиевый полевой шпат, апатит, титанит, магнетит
Сиенит	Трахит	Калиевый полевой шпат, роговая обманка, кислые плагиоклазы, биотит, пироксены	Кварц, титанит, циркон
4. Основные	Габбро Лабрадорит	Базальт Диабаз	Основные плагиоклазы, пироксены, оливин, роговая обманка, биотит	Ортоклаз, кварц, апатит, магнетит, титанит
5. Ультраосновные	Дунит Перидотит Пироксенит	-	Оливин, пироксены, роговая обманка	Магнетит, ильменит, хромит, пирротин

 

Кислые породы