МИНЕРАЛЫ И АГРЕГАТЫ ЛЕКЦИЯ 1 Понятие о

МИНЕРАЛЫ И АГРЕГАТЫ ЛЕКЦИЯ 1

Понятие о минералах. Формы нахождения минералов Минералами называются природные химические соединения или самородные химические элементы, возникшие в результате определенных физико-химических процессов, протекающих в земной коре и на ее поверхности. Большинство минералов представляет собой кристаллические тела, и лишь немногие из них – аморфные соединения. Различие между кристаллическим и аморфным состоянием заключается в том, что в первом случае мельчайшие частицы – атомы или ионы располагаются в строго определенном для данного вещества порядке, образуя кристаллическую решетку. Во втором случае закономерность в распределении частиц отсутствует.

Примеры кристаллических структур Элементарная ячейка алмаза Тетраэдры в вершинах которых расположены атомы углерода Строение аморфного вещества Силикатное стекло Элементарная ячейка Na. Cl Кубы в вершинах которых расположены атомы Na (черные шарики) и Cl (белые шарики)

Кристаллическое строение минералов выражено в их геометрически правильной многогранной форме – кристаллах. Каждому минералу присуща более или менее постоянная форма кристаллов, обусловленная строением его кристаллической решетки. У любого кристалла можно выделить следующие элементы: грани, ребра и углы. Грани кристаллов представляют собой плоскости, ограничивающие его в пространстве. Пересечения граней образует ребра кристаллов, пересечение которыми в свою очередь образует углы или вершины кристаллов. Кристалл корунда Al 2 O 3 Грань Угол Ребро

Все кристаллы обладают симметрией, т. е. отдельные их элементы закономерно повторяются при их вращении. В каждом кристалле можно выделить следующие элементы симметрии: центр симметрии, плоскость симметрии и оси симметрии. Цент симметрии – это воображаемая точка внутри кристалла, в которой пересекаются и делятся пополам все прямые линии, соединяющие соответственные точки поверхности кристалла. В кристалле может быть только один цент симметрии. Он изображается заглавной буквой «ц» латинского алфавита С. Часто цент симметрии кристалла совпадает с его центром тяжести.

Плоскость симметрии – это воображаемая плоскость, которая делит кристалл на две зеркально идентичные части. Она обозначатся заглавной буквой «п» латинского алфавита Р. Ось симметрии – это воображаемая ось, при повороте вокруг которой на 360 о отдельные элементы кристалла повторяются несколько раз. Она обозначается заглавной буквой «л» латинского алфавита L. а – плоскость симметрии; в – ось симметрии; с – центр симметрии.

При вращении вокруг оси отдельные элементы кристаллов могут повторяться 2, 3, 4 и 6 раз. Соответственно этому оси будут называться осями симметрии второго, третьего, четвертого и шестого порядков и обозначаться как L 2, L 3, L 4, и L 6. Оси симметрии обязательно проходят через центр симметрии, а их выходы на поверхности кристалла совпадают либо с вершинами, либо с центрами граней, либо с серединами ребер.

По наличию того или иного количества элементов симметрии все кристаллы делятся на три категории – низшую, среднюю и высшую и на 7 систем или сингоний (греч. син – сходно, гония – угол): кубическая, гексагональная, тетрагональная, тригональная, ромбическая, моноклинная и триклинная. В каждую из них входят кристаллы, у которых возможно одинаковое расположение кристаллографических осей. Категории Сингонии Триклинная Вид симметрии С 3 L 23 PC L 33 L 23 PC Тетрагональная L 44 L 25 PC Гексагональная Высшая L 2 PC Тригональная Средняя Моноклинная Ромбическая Низшая L 66 L 27 PC Кубическая 3 L 44 L 36 L 29 PC

В кристаллах низшей категории оси симметрии либо отсутствуют, либо являются осями второго порядка. Осей симметрии более высокого порядка у них нет. К низшей категории относятся триклинная, моноклинная и ромбическая сингонии. В кристаллах триклинной сингонии нет ни осей, ни плоскостей симметрии. Элементы симметрии либо отсутствуют, либо имеется лишь цент симметрии. Кристаллы моноклинной сингонии имеют ось второго порядка или одну плоскость симметрии. Кристаллы ромбической сингонии имеют несколько осей второго порядка или несколько плоскостей симметрии. Категории Сингонии Триклинная Низшая Вид симметрии С Моноклинная L 2 PC Ромбическая 3 L 23 PC

В кристаллах средней категории всегда присутствует одна ось симметрии порядка выше двух. Это так называемая главная ось. Помимо главной оси могут быть оси второго порядка, несколько плоскостей и центр симметрии. К средней категории относятся тригональная, тетрагональная и гексагональная симметрии. В кристаллах тригональной симметрии имеется главная ось третьего порядка, в кристаллах тетрагональной симметрии – главная ось четвертого порядка, а в кристаллах гексагональной симметрии – главная ось шестого порядка. Категории Сингонии Вид симметрии Тригональная Средняя L 33 L 23 PC Тетрагональная L 44 L 25 PC Гексагональная L 66 L 27 PC

В кристаллах высшей категории имеется несколько осей порядка выше двух. К этой категории относится лишь одна кубическая сингония. Так в кристалле кубической формы присутствуют 4 оси третьего и 3 оси четвертого порядка. Категории Сингонии Кубическая Высшая Вид симметрии 3 L 44 L 36 L 29 PC

Формы нахождения минералов Часто в природе встречаются минералы, которые не обладают хорошо выраженной кристаллической формой. В этом случае их внешний вид называется обликом. Классификация обликов кристаллов производится на основании соотношения размеров по трем главным осям. Если все три направлениях у кристалла одинаковы, то говорят, что кристалл обладает изометрическим обликом. Если размеры по двум осям близки, а по третьей намного больше, то кристалл обладает столбчатым обликом. Если размеры по двум осям близки, а по третьей много меньше, то кристалл обладает таблитчатым обликом.

Помимо одиночных кристаллов в природе встречаются так называемые минеральные кристаллические сростки. По характеру срастания минеральные сростки делятся на закономерные и незакономерные. Закономерными называются такие сростки, в которых отдельные индивидуумы, т. е. кристаллы, могут быть преобразованы друг в друга путем отражения в зеркальной плоскости либо путем поворота, а также такие срастание которых происходит по определенным граням. Закономерные сростки делятся на всевозможные двойники и параллельные сростки.

Закономерные минеральные сростки а – двойник гипса; б – двойник полевого шпата; в – двойник пирита; г – двойник флюорита; д – двойник плагиоклаза; е – двойник рутила; ж – двойник арагонита; з, и – двойник ставролита; к, л, м – двойники кварца.

Двойники – закономерные сростки однородных по составу и строению кристаллов. Плоскость, делящая индивиды, называется плоскостью срастания, а линия выхода ее на поверхность – двойниковым швом. Для некоторых минералов сростки являются важным диагностическим признаком. Например для кристаллов гипса характерно двойникование по типу «ласточкин хвост» , для ставролита в виде креста, для рутила (Ti. O 2) – в виде колена.

Незакономерными называются сростки, в которых отдельные индивиды, т. е. кристаллы, находятся без закономерного взаимного расположения. К незакономерным сросткам относятся конкреции, секреции, дендриты, друзы. Конкреции образуются при концентрации вещества вокруг центра кристаллизации. Образование конкреции идет от одного центра. Часто конкреции имеют радиальнолучистое или концентрически-зональное строение. Размер конкреций колеблется от долей мм до десятков см. Наиболее часто встречаются конкреции овальной формы.

Секреции представляют собой кристаллические минеральные вещества, выполняющие пустоты в горных породах. В отличие от конкреций заполнение секреции происходит от краев к центру путем отложения вещества на стенках пустот. Результатом этого является концентрически-зональное строение с зонами различной окраски. Размеры и форма секреции полностью задаются размерами и формой пустотного пространства. Мелкие секреции называются миндалинами, крупные – жеодами.

Дендриты представляют собой древовидные агрегаты, состоящие из отдельных кристаллических индивидов, сросшихся между собой в параллельном или двойниковом положении. Дендриты образуются в результате быстрой кристаллизации или при кристаллизации по тонким трещинкам. В виде дендритов часто кристаллизуются самородное золото, серебро, окислы марганца (псиломелан) и др.

Друзы – это агрегат, состоящий из кристаллов, наросших одним концом на какую-нибудь поверхность, которая называется субстрат. Друзы возникают при ориентированном росте кристаллов в пустом пространстве. Обычно это полость внутри какой-нибудь горной породе. В развитии друзы выделяются три стадии образования. 1 – автономный рост зародышей кристаллов. 2 – друзовый рост индивидов, выросших до соприкосновения между собой. 3 – параллельно-шестоватый рост индивидов в друзе как результат геометрического конкурентного отбора.

Преимущественное развитие получают лишь те кристаллы, направление максимальной скорости роста которых оказывается перпендикулярным подложке. (работает правило геометрического отбора).

Сталактиты и сталагмиты. Сталактиты – минеральное натечное образование, нарастающее на потолках пещер и спускающиеся вниз наподобие сосулек. Сталагмиты – минеральное натечное образование, возникающее на дне пещер и нарастающее снизу вверх. Сталактиты и сталагмиты возникают следующим образом. Вода, которая течет либо сочится по трещинам в известняке насыщается бикарбонатом кальция (Са(НСО 3)2). В каком то месте вода собирается и испаряется и из нее выпадает минеральное вещество, которое постепенно образует такие натечные формы, как сталактиты и сталагмиты.

Зернистые агрегаты. Являются наиболее распространенными формами выделения минералов. Они представляют собой однородную по составу и строению массу. В зависимости от размера минеральных зерен выделяют тонкозернистые (0, 01 -0, 1 мм), мелкозернистые (0, 1 -0, 25 мм), среднезернистые (0, 25 -0, 5 мм), крупнозернистые (0, 5 -1, 0 мм), гигантозернистые (>1. 0 мм). Взаимное расположение зерен в зернистых агрегатах

Землистые массы. На вид и ощупь как почва. Типична для глин, суглинков, лесса.

Спасибо за внимание