Презентация по дисциплине "Геология" - "Физические свойства минералов. Классификация минералов"

Физические свойства минералов. Физические свойства минералов. Классификация минералов. Классификация минералов. В настоящее время известно более 3000 В настоящее время известно более 3000 минералов (включая разновидности), но минералов (включая разновидности), но лишь очень немногие из них имеют лишь очень немногие из них имеют широкое распространение в составе составе широкое распространение в горных называются горных называются породообразующими. . породообразующими В курсе общей геологии изучаются не все, а В курсе общей геологии изучаются не все, а только главнейшие минералы. только главнейшие минералы. пород. пород. Они Они

Минералы Минералы ► Минералы Минералы — это природные химические — это природные химические соединения или самородные элементы, соединения или самородные элементы, возникшие в результате разнообразных возникшие в результате разнообразных физико-химических и термодинамических физико-химических и термодинамических процессов, происходящих в земной коре процессов, происходящих в земной коре и на ее поверхности. Минералы в природе и на ее поверхности. Минералы в природе находятся преимущественно в твердом находятся преимущественно в твердом состоянии, реже встречаются жидкие состоянии, реже встречаются жидкие (ртуть, вода) и газообразные (горючие (ртуть, вода) и газообразные (горючие газы, углекислый газ) минералы. газы, углекислый газ) минералы.

Как определить минерал? Как определить минерал? Для того чтобы распознать минералы по внешним ► Для того чтобы распознать минералы по внешним признакам и определить приблизительно их состав, надо признакам и определить приблизительно их состав, надо знать физические свойства каждого минерала. знать физические свойства каждого минерала. Следует иметь в виду, что отдельные физические свойства ► Следует иметь в виду, что отдельные физические свойства могут быть одинаковыми у различных минералов и, могут быть одинаковыми у различных минералов и, наоборот, какое-либо свойство (например, цветцвет или или наоборот, какое-либо свойство (например, плотность) у одного и того же минерала может меняться в ) у одного и того же минерала может меняться в плотность зависимости от состава и количества примесей. зависимости от состава и количества примесей. При определении минерала необходимо установить ► При определении минерала необходимо установить возможно большее число его свойств. Только в отдельных возможно большее число его свойств. Только в отдельных случаях некоторые свойства (магнитность, твердость, магнитность, твердость, случаях некоторые свойства ( оптические свойства и др.) бывают настолько характерны, и др.) бывают настолько характерны, оптические свойства что по одному из них можно сразу диагностировать что по одному из них можно сразу диагностировать минерал. минерал. Главнейшими физическими свойствами минерала являются ► Главнейшими физическими свойствами минерала являются цвет, цвет черты (цвет его впорошке), прозрачность, блеск, цвет, цвет черты (цвет его впорошке), прозрачность, блеск, излом, спайность, твердость, плотность и некоторые другие, и некоторые другие, излом, спайность, твердость, плотность

► Цвет минералов Физические свойства минералов Физические свойства минералов Цвет минералов является важным диагностическим является важным диагностическим признаком. Минералы могут иметь самую разнообразную признаком. Минералы могут иметь самую разнообразную окраску — белую, желтую, серую, розовую, красную, синюю, окраску — белую, желтую, серую, розовую, красную, синюю, черную и всевозможные оттенки. черную и всевозможные оттенки. Встречаются также бесцветные и прозрачные минералы; ► Встречаются также бесцветные и прозрачные минералы; Практически цвет определяют на глаз, сравнением с хорошо ► Практически цвет определяют на глаз, сравнением с хорошо знакомыми предметами (молочно-белый, соломенно-желтый, знакомыми предметами (молочно-белый, соломенно-желтый, кирпично-красный). кирпично-красный). Для обозначения цвета минералов, имеющих металлический ► Для обозначения цвета минералов, имеющих металлический блеск, к названию цвета добавляют название блеск, к названию цвета добавляют название распространенного металла (свинцово-серый, оловянно- распространенного металла (свинцово-серый, оловянно- белый, латунно-желтый, медно-красный, железо-черный и белый, латунно-желтый, медно-красный, железо-черный и т.д.т.д.). ). Окраска минералов зависит главным образом от их ► Окраска минералов зависит главным образом от их химического состава и состава примесей. Такими примесей. Такими химического состава и состава элементами-примесями являются железо, никель, кобальт, элементами-примесями являются железо, никель, кобальт, титан, уран, медь, хром и др. титан, уран, медь, хром и др.

Дополнительная окраска минералов Дополнительная окраска минералов Некоторые минералы меняют цвет в зависимости от ► Некоторые минералы меняют цвет в зависимости от освещения. освещения. Например, минерал Лабрадор при некоторых углах поворота ► Например, минерал Лабрадор при некоторых углах поворота приобретает красивую радужную — синюю, серую или приобретает красивую радужную — синюю, серую или зеленую — окраску. Это свойство минералов называется зеленую — окраску. Это свойство минералов называется иризацией. У лабрадора она возникает за счет У лабрадора она возникает за счет иризацией. интерференции света, отражающегося от обеих плоскостей интерференции света, отражающегося от обеих плоскостей микроскопических трещин спайности, заполненных микроскопических трещин спайности, заполненных тончайшими пленочками минерала ильменита (FFеТеТiOiOз). з). тончайшими пленочками минерала ильменита ( Иногда по минералу развивается тонкая поверхностная ► Иногда по минералу развивается тонкая поверхностная пленка которая имеет дополнительную окраску- это явление пленка которая имеет дополнительную окраску- это явление побежалостью и объясняется интерференцией называется побежалостью и объясняется интерференцией называется света в тонких слоях, образующихся на поверхности света в тонких слоях, образующихся на поверхности минералов. Обычно побежалость бывает радужной, как на минералов. Обычно побежалость бывает радужной, как на халькопирите, когда поверхность минерала переливается халькопирите, когда поверхность минерала переливается синим, красным и фиолетовым цветом. синим, красным и фиолетовым цветом.

Лабрадор (Ларвикит) Лабрадор (Ларвикит) На плоскостях спайности ► На плоскостях спайности лабрадор меняет свою лабрадор меняет свою окраску в зависимости от окраску в зависимости от освещения плоскостей освещения плоскостей лучами солнца (иризация) лучами солнца (иризация) Установлено, что иризация ► Установлено, что иризация вызвана явлением распада вызвана явлением распада плагиоклазового твердого плагиоклазового твердого раствора с образованием раствора с образованием тончайших параллельных тончайших параллельных срастаний пластинчатых срастаний пластинчатых кристалликов двух полевых кристалликов двух полевых шпатов разного состава шпатов разного состава

Цвет черты минерала Цвет черты минерала Многие минералы в растертом состоянии имеют другой ► Многие минералы в растертом состоянии имеют другой цвет, чем в образце. Порошок можно получить, проводя цвет, чем в образце. Порошок можно получить, проводя куском минерала по белой шероховатой фарфоровой куском минерала по белой шероховатой фарфоровой пластинке при условии, что твердость его меньше пластинке при условии, что твердость его меньше твердости фарфора (если твердость минерала выше твердости фарфора (если твердость минерала выше твердости фарфора, то минерал образует на фарфоре твердости фарфора, то минерал образует на фарфоре царапину). царапину). Цвет черты (цвет минерала в порошке). ► Цвет черты (цвет минерала в порошке). Цвет черты — важный диагностический признак ряда ► Цвет черты — важный диагностический признак ряда распространенных минералов. Так, красный, бурый и распространенных минералов. Так, красный, бурый и магнитный железняк (гематит, лимонит и магнетит) в магнитный железняк (гематит, лимонит и магнетит) в кусках (штуфах) часто имеют одинаковый цвет, и их кусках (штуфах) часто имеют одинаковый цвет, и их можно различить только по разному цвету черты — можно различить только по разному цвету черты — соответственно красному, желтому или черному. соответственно красному, желтому или черному.

Блеск минералов является важным  диагностическим признаком. Он зависит  от показателя преломления минерала и  его способности отражать от своей  поверхности свет.  По блеску все минералы   можно    разделить   на   три   группы:    ­ с   металлическим,  ­ полуметаллическим  ­ неметаллическим блеском.

► Металлический блеск ► Полуметаллический блеск Разновидности блеска Разновидности блеска Металлический блеск — сильный блеск, свойственный — сильный блеск, свойственный металлам. Им обладают непрозрачные минералы, дающие в металлам. Им обладают непрозрачные минералы, дающие в большинстве случаев черную черту на фарфоровой пластинке. большинстве случаев черную черту на фарфоровой пластинке. Такой блеск наблюдается у самородных металлов (золото, Такой блеск наблюдается у самородных металлов (золото, серебро, платина), многих сульфидов и оксидов железа. серебро, платина), многих сульфидов и оксидов железа. Полуметаллический блеск характерен для минералов, характерен для минералов, поверхность которых имеет вид потускневшего металла. К поверхность которых имеет вид потускневшего металла. К таким минералам относятся графит, гематит, черная цинковая таким минералам относятся графит, гематит, черная цинковая обманка. обманка. Неметаллический блеск подразделяется на следующие подразделяется на следующие ► Неметаллический блеск виды блеска: виды блеска: стеклянный - широко распространенный среди прозрачных ► стеклянный - широко распространенный среди прозрачных минералов (кварц на гранях кристаллов, кальцит, гипс); минералов (кварц на гранях кристаллов, кальцит, гипс); ► жирныйжирный --типичный для тех минералов, поверхность которых типичный для тех минералов, поверхность которых кажется как бы смазанной маслом (кварц на изломе, нефелин) кажется как бы смазанной маслом (кварц на изломе, нефелин) перламутровый - характерный для прозрачных минералов, характерный для прозрачных минералов, ► перламутровый - которые блестят, как поверхность перламутровой раковины которые блестят, как поверхность перламутровой раковины (он обусловлен отражением света от тонких пластинок или (он обусловлен отражением света от тонких пластинок или плоскостей спайности минералов, например слюды, талька); плоскостей спайности минералов, например слюды, талька); шелковистый -наблюдается при тонковолокнистом строении наблюдается при тонковолокнистом строении минерала и напоминает блеск шелковых нитей (асбест, минерала и напоминает блеск шелковых нитей (асбест, волокнистые разности гипса). волокнистые разности гипса). алмазный- алмаз, некоторые разновидности цинковой алмаз, некоторые разновидности цинковой ► алмазный- обманки; обманки; матовый – минералы не блестят они имеют пористую, неровную минералы не блестят они имеют пористую, неровную ► матовый – землистую поверхность (каолинит). землистую поверхность (каолинит). ► шелковистый -

Прозрачность и излом Прозрачность и излом Прозрачность — способность минералов пропускать свет. — способность минералов пропускать свет. ► Прозрачность По степени прозрачности минералы делятся на: ► По степени прозрачности минералы делятся на: прозрачные (горный хрусталь, каменная соль, топаз), ► прозрачные (горный хрусталь, каменная соль, топаз), (халцедон, опал), через которые видны полупрозрачные (халцедон, опал), через которые видны ► полупрозрачные лишь очертания предметов, лишь очертания предметов, просвечивающие, , пропускающие свет только в очень тонких пропускающие свет только в очень тонких ► просвечивающие пластинках (полевые шпаты), пластинках (полевые шпаты), непрозрачные, через которые свет совсем не проходит через которые свет совсем не проходит ► непрозрачные, (пирит, магнетит). (пирит, магнетит). Излом - вид поверхности, образующейся при раскалывании ► Излом - вид поверхности, образующейся при раскалывании минерала, также является важным диагностическим минерала, также является важным диагностическим признаком ря да минералов. признаком ря да минералов. Виды излома: ► Виды излома: раковистый - вид вогнутой и концентрически-волнистой - вид вогнутой и концентрически-волнистой ► раковистый поверхности, напоминающей поверхность раковин (горный поверхности, напоминающей поверхность раковин (горный хрусталь), хрусталь), занозистый - - с по верхностью, покрытой ориентированными в с по верхностью, покрытой ориентированными в ► занозистый одном направлении занозами (гипс, роговая обманка), ), одном направлении занозами (гипс, роговая обманка неровный (нефелин), (нефелин), ► неровный землистый - - с матовой шероховатой поверхностью (каолинит, с матовой шероховатой поверхностью (каолинит, ► землистый лимонит), лимонит), Зернистым- встречающимся часто у минеральных агрегатов. встречающимся часто у минеральных агрегатов. ► Зернистым-

это  раскалываться  по  плоскостям,  способность  или  блестящим  по  Спайность  —  минералов  расщепляться  параллельным  определенным  кристаллографическим направлениям  (одному  или  нескольким),  по  которым  решетке  в  проявляется  сила  сцепления частиц. кристаллической  наименьшая

► Весьма совершенная спайность Виды спайности. Виды спайности. ► Совершенная спайность ► Средняя (явственная) спайность Весьма совершенная спайность возникает тогда, когда возникает тогда, когда минерал очень легко (например, ногтем) расщепляется на минерал очень легко (например, ногтем) расщепляется на отдельные тончайшие листочки или пластинки, образуя отдельные тончайшие листочки или пластинки, образуя зеркально-блестящие плоскости спайности (слюды, гипс, зеркально-блестящие плоскости спайности (слюды, гипс, хлорит). хлорит). Совершенная спайность отличается тем, что минерал отличается тем, что минерал раскалывается при слабом ударе молотком на гладкие раскалывается при слабом ударе молотком на гладкие параллельные пластинки, кубы или другие формы (каменная параллельные пластинки, кубы или другие формы (каменная соль, кальцит). соль, кальцит). Средняя (явственная) спайность характерна для минералов, характерна для минералов, при раскалывании которых возникают как плоскости при раскалывании которых возникают как плоскости спайности, так и поверхности с неровным изломом (полевые спайности, так и поверхности с неровным изломом (полевые шпаты). шпаты). Несовершенная спайность обнаруживается с трудом. В этом обнаруживается с трудом. В этом случае при раскалывании минерала преобладают поверхности случае при раскалывании минерала преобладают поверхности с неправильным изломом (апатит, оливин и др.). с неправильным изломом (апатит, оливин и др.). Весьма несовершенная спайность- у у минералов наблюдаются минералов наблюдаются только незакономерные поверхности излома (молочно-белый только незакономерные поверхности излома (молочно-белый кварц, золото). кварц, золото). Необходимо уметь отличать плоскости спайности от граней ► Необходимо уметь отличать плоскости спайности от граней кристалла: плоскости спайности имеют более сильный блеск и кристалла: плоскости спайности имеют более сильный блеск и свежий вид; кроме того, они образуют ряд параллельных друг свежий вид; кроме того, они образуют ряд параллельных друг другу поверхностей. Характерным признаком для некоторых другу поверхностей. Характерным признаком для некоторых минералов является штриховка на гранях кристаллов (корунд, минералов является штриховка на гранях кристаллов (корунд, кварц, пирит и др.), тогда как поверхности спайности всегда кварц, пирит и др.), тогда как поверхности спайности всегда гладкие, глянцевые. гладкие, глянцевые. ► Весьма несовершенная спайность- ► Несовершенная спайность

Твердость Твердость Твердость - -степень сопротивления минерала внешним степень сопротивления минерала внешним ► Твердость механическим воздействиям (царапанию, резанию, механическим воздействиям (царапанию, резанию, истиранию). истиранию). Для определения твердости принята шкала Мооса, в ► Для определения твердости принята шкала Мооса, в которой в качестве эталонов используются минералы с которой в качестве эталонов используются минералы с известной и постоянной твердостью. Эти минералы известной и постоянной твердостью. Эти минералы располагаются в порядке возрастания твердости, так что располагаются в порядке возрастания твердости, так что предыдущий минерал царапается последующим. предыдущий минерал царапается последующим. эталоны твердости Твердость Твердость 11 Минералы — — эталоны твердости Минералы Тальк MgMg33((OHOH))22[[SiSi44OO1010] ] ► Тальк Гипс CaSOCaSO4422HH220 0 22 ► Гипс Кальцит СаСОз 33 ► Кальцит СаСОз Флюорит Са FF22 44 ► Флюорит Са ) [Р04]з 55 Апатит CaCa55((FF,,ClCl) [Р04]з ► Апатит Ортоклаз К [AlSiAlSi33OO8 8 66 ► Ортоклаз К [ Кварц SiSi002 2 77 ► Кварц Топаз AIAI22((FF,,OHOH))22[[SiSi0044] ] ► Топаз Корунд Аll220033 ► Корунд А Алмаз С ► Алмаз С   99 1010 88

Эталонные образцы минералогической шкалы твердости Эталонные образцы минералогической шкалы твердости по Моосу по Моосу Тальк, гипс, кальцит, флюорит, апатит, ортоклаз, кварц, топаз, корунд, алмаз

Как определить твердость минерала? Как определить твердость минерала? При определении твердости минерала на его свежей ► При определении твердости минерала на его свежей поверхности проводят (с нажимом) черту острым углом поверхности проводят (с нажимом) черту острым углом минерала-эталона. минерала-эталона. Например, необходимо установить твердость альбита. Из ► Например, необходимо установить твердость альбита. Из эталонной коллекции его не царапает ни один минерал до эталонной коллекции его не царапает ни один минерал до апатита включительно. Ортоклаз оставляет на нем слабый апатита включительно. Ортоклаз оставляет на нем слабый след, но и сам истирается при этом. Следовательно, у этих след, но и сам истирается при этом. Следовательно, у этих двух минералов равная твердость. Следующий по шкале двух минералов равная твердость. Следующий по шкале твердости кварц при нажиме царапает альбит, твердости кварц при нажиме царапает альбит, следовательно, твердость альбита выше 5 и ниже 7, т. е. 6. следовательно, твердость альбита выше 5 и ниже 7, т. е. 6. Интервалы твердости между минералами-эталонами Интервалы твердости между минералами-эталонами различные. Алмаз тверже талька не в 10, а более чем в различные. Алмаз тверже талька не в 10, а более чем в 1000 раз в абсолютных единицах твердости. Самый 1000 раз в абсолютных единицах твердости. Самый большой интервал по твердости между корундом и большой интервал по твердости между корундом и алмазом. алмазом. На практике нередко прибегают к определению твердости ► На практике нередко прибегают к определению твердости при помощи распространенных предметов. Так, твердость при помощи распространенных предметов. Так, твердость карандаша 1, ногтя 2, бронзовой монеты — 3,5—4, стекла карандаша 1, ногтя 2, бронзовой монеты — 3,5—4, стекла 5, иглы и стального перочинного ножа 6, напильника 7. 5, иглы и стального перочинного ножа 6, напильника 7. Минералы с большей твердостью встречаются очень редко. Минералы с большей твердостью встречаются очень редко.

Плотность Плотность Плотность для различных минералов колеблется от для различных минералов колеблется от ► Плотность 600 до 27 000 кг/м33 600 до 27 000 кг/м Точное определение плотности возможно лишь в ► Точное определение плотности возможно лишь в лабораторных условиях путем взвешивания на лабораторных условиях путем взвешивания на гидростатических весах и посредством других гидростатических весах и посредством других специальных измерений. специальных измерений. На практике для быстрого приблизительного определения ► На практике для быстрого приблизительного определения плотности пользуются взвешиванием минералов на руке с плотности пользуются взвешиванием минералов на руке с оценкой «тяжелый», «средний», «легкий». оценкой «тяжелый», «средний», «легкий». По плотности все минералы можно разделить на три ► По плотности все минералы можно разделить на три категории: категории: ► легкиелегкие — с плотностью до 2500 кг/м3 (нефти, смолы, угли, — с плотностью до 2500 кг/м3 (нефти, смолы, угли, гипс, каменная соль), гипс, каменная соль), средние — с плотностью до 4000 кг/м3 (кальцит, кварц, — с плотностью до 4000 кг/м3 (кальцит, кварц, ► средние полевые шпаты, слюды) полевые шпаты, слюды) тяжелые — с плотностью больше 4000 кг/м3 (рудные — с плотностью больше 4000 кг/м3 (рудные ► тяжелые минералы). минералы). Чаще всего встречаются минералы с плотностью от 2000 ► Чаще всего встречаются минералы с плотностью от 2000 до 5000 кг/м3. до 5000 кг/м3.

Физические свойства характерные для Физические свойства характерные для некоторых минералов некоторых минералов     ► Магнитность Магнитность характерна для немногих минералов характерна для немногих минералов (магнетит, пирротин, платина). Она выявляется при (магнетит, пирротин, платина). Она выявляется при помощи магнитной стрелки, которая притягивается или помощи магнитной стрелки, которая притягивается или отталкивается при поднесении к ней магнитных отталкивается при поднесении к ней магнитных минералов. минералов. Ряду минералов присущи особые свойства. ► Ряду минералов присущи особые свойства. Так, для карбонатов типична реакция со слабой (5—10%- реакция со слабой (5—10%- ► Так, для карбонатов типична ной) соляной кислотой, сопровождающаяся выделением сопровождающаяся выделением ной) соляной кислотой, углекислого газа в виде пузырьков. Некоторые карбонаты углекислого газа в виде пузырьков. Некоторые карбонаты легко разлагаются в холодной кислоте (кальцит), другие легко разлагаются в холодной кислоте (кальцит), другие вступают в реакцию после измельчения в поро шок вступают в реакцию после измельчения в поро шок (доломит) или при подогревании (магнезит). Вскипают (доломит) или при подогревании (магнезит). Вскипают при, воздействии соляной кислотой также многие при, воздействии соляной кислотой также многие сульфиды с образованием сероводорода. Сероводород сульфиды с образованием сероводорода. Сероводород легко отличим по характерному запаху. легко отличим по характерному запаху. Двойное лучепреломление — свойство, отмечающееся у — свойство, отмечающееся у ряда ми нералов, но особенно хорошо выраженное у ряда ми нералов, но особенно хорошо выраженное у прозрачных разностей кальцита, называемых исландским прозрачных разностей кальцита, называемых исландским шпатом. Если, через исландский шпат рассматривать шпатом. Если, через исландский шпат рассматривать предмет, то возникает его двойное изображе ние предмет, то возникает его двойное изображе ние На вкус определяются лишь некоторые растворимые в определяются лишь некоторые растворимые в воде соли. Этим методом легко отличить, например, воде соли. Этим методом легко отличить, например, каменную соль от сильвина: последний имеет горько- каменную соль от сильвина: последний имеет горько- соленый вкус и слегка щиплет язык. соленый вкус и слегка щиплет язык. Следует учесть, что при макроскопическом определении ► Следует учесть, что при макроскопическом определении минералов необходимо учитывать весь комплекс свойств. минералов необходимо учитывать весь комплекс свойств. ► Двойное лучепреломление ► На вкус

Классификация минералов Классификация минералов Современная классификация минералов основывается на ► Современная классификация минералов основывается на их химическом составе и кристаллической структуре их химическом составе и кристаллической структуре вещества. Работами Н. В. Белова, А. Г. Бетехтина и вещества. Работами Н. В. Белова, А. Г. Бетехтина и других ученых доказана взаимосвязь между химическим других ученых доказана взаимосвязь между химическим составом, физическими свойствами и кристаллическим составом, физическими свойствами и кристаллическим строением вещества. строением вещества. Важнейшими классами являются следующие: ► Важнейшими классами являются следующие: самородные элементы, ► самородные элементы, сульфиды, ► сульфиды, оксиды и гидроксиды, ► оксиды и гидроксиды, галогенные соединения, ► галогенные соединения, углеродистые соединения. . ► углеродистые соединения В состав надкласса соли кислородных кислот ► В состав надкласса следующие классы: следующие классы: карбонаты, ► карбонаты, сульфаты, ► сульфаты, фосфаты, ► фосфаты, силикаты. ► силикаты. В ряде классов минералы по химическому составу ► В ряде классов минералы по химическому составу разделяются на подклассы, а внутри последних — на разделяются на подклассы, а внутри последних — на группы, что особенно четко выражено в силикатах. группы, что особенно четко выражено в силикатах. Из общего числа минералов около 34% приходится на ► Из общего числа минералов около 34% приходится на силикаты, около 25% — на оксиды и гидроксиды, около силикаты, около 25% — на оксиды и гидроксиды, около 20% — на сульфиды; на долю всех остальных минералов 20% — на сульфиды; на долю всех остальных минералов приходится около 21%. приходится около 21%. соли кислородных кислот входят входят