Породообразующие минералы

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И  СПОРТА УКРАИНЫ

ДОНБАССКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ

 

КАФЕДРА «ОСНОВАНИЯ ФУНДАМЕНТЫ И ПОДЗЕМНЫЕ СООРУЖЕНИЯ»

 

 

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ  РАБОТА №1

по курсу

«ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ»

 

«Породообразующие минералы»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

выполнил

студент   Хасанов М.А.

гр.           ЗПГС-47г

Проверил

 

 

 

 

Макеевка, 2013

 

                                                                 Минера́л (нем. Мinеrаl или фр. minéral, от позднелат. (аеs) minerale — руда) — природное тело с определённым химическим составом и упорядоченной атомной структурой (кристаллической структурой), образующееся в результате природных физико-химических процессов и обладающее определёнными физическими свойствами. Является составной частью земной коры, горных пород, руд, метеоритов. Изучением минералов занимается наука минералогия. В настоящее время установлено около 4900 минеральных видов, более 4660 из которых было одобрено Международной минералогической ассоциацией (IMA). Однако лишь несколько десятков минералов (около 100) пользуются широким распространением. Они входят в состав горных пород и называются породообразующими.

 

Классификация минералов

 В соответствии  с общепринятой в настоящее время химической классификацией все минералы могут быть разделены на девять классов:

1. Силикаты — соли кремневых кислот, среди которых выделяют подгруппы минералов, имеющих некоторую общность состава и строения: полевые шпаты, разделяющиеся по химическому составу на плагиоклазы и ортоклазы, пироксены, амфиболы, слюды, оливин, тальк, хлориты и глинистые минералы. Это самый многочисленный класс, насчитывающий до 800 минералов.
2. Карбонаты — соли угольной кислоты, включающие до 80 минералов и в их числе наиболее распространенные кальцит, магнезит н доломит.
3. Окислы и гидроокислы — объединяют около 200 минералов, среди которых наиболее распространены кварц, опал, лимонит, гаматит.
4. Сульфиды — соединения элементов с серой, насчитывающие до 200 минералов. Типичный представитель — пирит.
5. Сульфаты — соли серной кислоты, включающие около 260 минералов,среди которых наибольшее распространение получили гипс и ангидрит.
6. Галоиды — соли галоидных кислот, насчитывающие около 100 минералов. Типичные представители галоидов — галит (поваренная соль) и флюорит.
7. Фосфаты — соли фосфорной кислоты. Типичный представитель —

             апатит.

8. Вольфраматы — вольфрамокислые соединения.

IX.        Самородные элементы — алмаз и сера.

Распознавание минералов проще всего осуществляется по их физическим свойствам, главнейшими из которых являются цвет, твердость, спайность, блеск, характер излома и др.

  Цвет  минералов обусловливается их  химическим составом, однако он  может изменяться в зависимости  от наличия примесей:

1) минералы  светлые, к которым относятся  бесцветные и окрашенные в  светлые цвета: белый, светло-серый,  желтый, розовый (например, кварц,  гипс);

2) минералы  темные, обычно малопрозрачные, имеющие  черный, темно-зеленый, темно-серый,  коричнево-бурый (например, роговая  обманка, змеевик и другие цвета).

  Спайность  - способность минералов раскалываться  при ударе по определенным  направлениям с образованием  гладких плоскостей раскола.

  Различают  4 вида спайности:

– весьма совершенную, когда минерал расщепляется на очень  тонкие листочки или пластинки (например, слюда);

– совершенную  – при расщеплении минерал  даст обломки, ограниченные правильными  плоскостями (например, каменная соль, известковый шпат, ортоклаз);

– несовершенную, когда на осколках минерала только местами бывают заметны небольшие  гладкие площадки (например, апатит);

– отсутствие спайности – при ударе распадается  без образования признаков плоскостей спайности (например, кварц).

 Блеск  минерала обусловливается различным  отражением света от его поверхности.  Различают следующие виды блеска: стеклянный (кварц, полевые шпаты); жирный (тальк); металлический (пирит), шелковистый (гипс-селенит)! перламутровый  (слюда), матовый (каолинит).

Излом минерала различают по спайности (кальций), раковистый (кварц), землистый (каолинит) и др.

 

 

Биотит - минерал подкласса листовых силикатов класса силикатов из группы слюд. Назван по фамилии французского физика и минералога Ж. Био (1774-1862). Син. - "слюда железная".

 

 

 

 

 

Химический  состав

 Весьма изменчив; окись калия (К2О) 4,5 — 8,5 %, окись магния (MgO) 0,3 — 28 %, закись железа (FeO) 2,8 — 27,5 %, окись железа (Fe2О3) 0,3— 20,5 %, окись алюминия (Al2О3) 9,5 — 31,5 %, окись кремния (SiO2) 33 — 45 %, вода (H2O) 6 — 11,5 %. Многочисленны примеси.

Формула

K (Mg, Fe)3[Si3AlO10] [OH, F]2

Физические  свойства

Сингония- моноклинная, моноклинно-призматический в.с.

Цвет- черный до бурого или зеленовато-черного. В толстых пластинах непрозрачен, просвечивает в краях, в тонких - просвечивает или прозрачен, наблюдается плеохроизм.

Блеск- перламутроый, иногда со слабым металлическим оттенком.

Твердость 2,5 — 3,

 Плотность 2,76 - 3,0,

 Цвет черты -белый.

Спайность весьма совершенная по пинакоиду (001).

Излом- минерал элластичен.

Особые  свойства. С трудом плавится в серое или черное стекло (в зависимости от содержания железа).

Поведение в кислотах. В концентрированной  серной кислоте полностью разлагается.

 

Происхождение

Биотит является важным породообразующим минералом  гранитов, гранодиоритов, трахитов, минетт. Реже встречается в более основных и очень редко — в основных породах (базальты). Широко распространён  в пегматитах. Во многих метаморфических  породах (контактовые роговики, слюдяные сланцы, парагнейсы, ортогнейсы) встречается  в виде мелкочешуйчатых, иногда плотных шлировых выделений.Распространён повсеместно. Практически во всех кислых магматических (граниты, гранодиориты) и метаморфических (гнейсы, сланцы) по данным измерений методами геобаротермометрии температура кристаллизации минерала колеблется в пределах 600—700 °C.

 

 

Разновидности

Лепидомелан (др.-греч. λεπίς — чешуя, μέλας  — черный)

Мероксен (др.-греч. ξένος — чужой) — нормальный, бедный железом биотит

Рубеллан  — коричневатая или кирпично-красная  разновидность, встречающаяся в  эффузивных породах

Сидерофиллит (др.-греч. σίδηρος — железо, φύλλον — лист) — богатый железом  и почти не содержащий магния биотит

 

Использование в промышленности

 

Иногда  находит применение в качестве блёсток  для игрушек, театральных декораций, размолотым добавляется в черепицу, применяется как изоляционный материал. Крупные кристаллы ценятся коллекционерами. Используется в научных целях. Применяется для изготовления смазок, бронзовой краски, в оптическом приборостроении, в производстве электроизоляционных материалов, декоративных типов цемента.

 

 

 

Сидерит - минерал, карбонат железа FeCO3 из группы кальцита. Устар. син.: железный шпат, шпатовый железняк.

Кристаллическая структура аналогична структуре  кальцита. Сингония тригональная, дитригонально-скаленоэдрический  вид симметрии 3m.

 

 

Химический  состав

 

 Закись железа (FeO) - 62,1% (Fe 48,3%), двуокись углерода (CO2) - 37,9%, часто присутствуют примеси МnСО3, СаСО3 и MgCO3.

 

Формула FeCO3

 

Физические  свойства

 

Цвет  минерала- желтовато-коричневый до серовато-коричневого, бледно-жёлтый, иногда желтовато-белый до почти бесцветного, серый, коричневый, зеленовато-серый, красный; изредка почти чёрный или почти бесцветный; на гранях кристаллов и на выветрелых поверхностях скола характерна металлическая пёстрая радужная побежалость; для кристаллов обычна зональная окраска из чередования относительно более светлых и тёмных зон роста.

Цвет  черты -белый

Прозрачность- просвечивающий в краях до полупрозрачного

Блеск -стеклянный, шелковистый, перламутровый

Спайность -совершенная по основному ромбоэдру {1011}.

Твердость (шкала Мооса) -3.5 - 4.5

Излом- ступенчато-неровный, реже раковистый или неясный

Прочность -умеренно хрупкий

Плотность (измеренная)- 3.96(1) гр/см3

Плотность (расчетная) -3.932 гр/см3

Радиоактивность (GRapi)- 0

Магнитность- парамагнетик

 

 

 

Происхождение

 

Распространенный  минерал, встречается в разнообразных  геологических условиях. Может формировать  значительные скопления, пригодные  для промышленной отработки. Сидерит  можно встретить в низко- и  среднетемпературных гидротермальных  рудных жилах, а также в разных метаморфических и магматических  породах. Мономинеральные сидеритовые  жилы имеют гидротермальное происхождение. В осадочных карбонатных толщах сидерит образуется всегда при условиях без доступа кислорода; образует пластовые залежи, иногда с примесью угля и глины. Легко выветривается, окисляясь до лимонита (псевдоморфозы  лимонита по сидериту).

 

Разновидности минерала:

 

Сидероплезит- [πλησίος (плесиос) - близкий] - минерал, состава (Fe, Mg)CO3., Пистомезит(греч.). минерал, состоящий из углекислых закисей железа и магнезии, находится в Зальцбурге,

Олигонит - (Mn, Fe)CO3. член изоморфного ряда сидерит-родохрозит. Синоним: олигоновый шпат.

 

Применение

 

Сидерит широко используется в черной металлургии. С древних времен и теперь добывается как промышленная железная руда, в  основном для выплавки стали

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Флюорит - минерал подкласса фторидов, химическая формула CaF2. Название от латинского "флюре" - течь, так как дает легкоплавкие смеси со многими минералами, что издавна используется в металлургии, где он применяется в качестве плавня (флюса). Отсюда происходит его другое название - "плавиковый шпат". Минерал часто cодержит изоморфные примеси иттрия, церия и других редких земель, стронция. Здесь проявляетcя гетеровалентный изоморфизм типа: Ca2+ + F- = Y3+ + O2-; 2Ca2+ = Na+ + Y3+. Примеси флюорита являются типоморфными. Так, флюориты, генетически связанные с гранитами, содержат больше иттрия, чем церия в своем составе. В щелочных породах, наоборот, в составе флюорита преобладает церий. Флюориты же доломитов практически не содержат редких земель. Они вообще содержат наименьшее количество примесей и являются наиболее чистыми.

 

 

Химический  состав 

 

Са — 41,2; F — 48,8; отмечаются примеси хлора, железа, редких земель, иногда урана  и др.

 

Физические  свойства

 

Цвет  минерала- пурпурный, сиреневый, золотисто-желтый, зеленый, бесцветный, синий, розовый, цвета шампанского, коричневый.

Цвет  черты- белый

Прозрачность- прозрачный

Блеск -стеклянный, тусклый

Спайность -совершенная по {111}, очень легко получается.

Твердость (шкала Мооса)- 4

Излом -ровный, близкий к раковистому

Отдельность- временами ясная отдельность или спайность по {011}.

Прочность- хрупкий

Плотность- (измеренная)- 3.175 - 3.56 g/cm3

Плотность (расчетная)- 3.181 g/cm3

Радиоактивность (GRapi) -0

Термические свойства -Температура плавления 1360°C.

 

Происхождение

 

Встречается главным образом в гидротермальных  рудных жилах, в доломитах и известняках. В гипергенных условиях образуется ратовкит — землистая мелкокристаллическая разновидность осадочных пород. Акцессорный минерал в кислых магматических остаточных дифференциатах, а также в пегматитах.

 

Разновидности

 

антозонит — тёмно-фиолетовый флюорит

хлорофан  — зелёный флюорит

ратовкит  — землистая или тонкозернистая разновидность флюорита

иттрофлюорит  — до 15-18 % кальция замещена иттрием

 

Применение

 

Используется  в металлургии в качестве плавня (флюса), для формирования легкоплавких шлаков. Название минерала («текучий») связано именно с этим его применением.

В химической промышленности из флюорита получают фтор, искусственный криолит для  электрохимического производства алюминия и ряд фтористых соединений.

В керамическом производстве — для изготовления эмалей и глазурей.

Прозрачные  бесцветные разновидности кристаллов флюорита применяются в оптике для изготовления линз.

Кристаллы флюорита с примесями редкоземельных элементов, а также с железом  могут быть применены в квантовых генераторах света.

При обработке  минерала серной кислотой получают плавиковую кислоту, с помощью которой можно  наносить вытравленный рисунок на стекло.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература

 

http://ru.wikipedia.org/wiki/Флюорит