МИНЕРАЛЫ И ИХ СВОЙСТВА

РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра мониторинга и прогнозирования

Арешин А.В., Корольков А.Е.

МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ ПО ГЕОЛОГИИ

Часть 1. Минералы как полезные ископаемые.

Москва

ВВЕДЕНИЕ............................................................................................................................................................................................................ 3

НАУКА МИНЕРАЛОГИЯ................................................................................................................................................................................... 4

МИНЕРАЛЫ И ИХ СВОЙСТВА..................................................................................................................................................................... 5

ПРОИСХОЖДЕНИЕ МИНЕРАЛОВ.............................................................................................................................................................. 5

КЛАССИФИКАЦИЯ МИНЕРАЛОВ............................................................................................................................................................. 15

НАИБОЛЕЕ РАСПРОСТРАНЕННЫЕ И ВАЖНЫЕ ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННОСТИ МИНЕРАЛЫ........................................ 16

МИНЕРАЛЫ КАК ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ.................................................................................................................................. 45

Приложение1. Диагностические свойства минералов............................................................................................................... 47

Литература:........................................................................................................................................................................................................ 51

ВВЕДЕНИЕ

Данное методическое пособие предназначено преимущественно для самостоятельной работы студентов при изучении курса «Геологии» и при выполнении лабораторно-практических работ. Лабораторные работы — важное дополнение к курсу лекций. Они позволяют воплотить теоретические сведения в практику и выработать у студентов навыки работы с различными источниками информации. Объем каждой из лабораторных работ достаточно велик, и его практически не удается выполнить во время, отведенное для этих занятий.

В состав лабо­раторных работ входят минералогия с кристаллографией и петрография, методы исследования минералов, горных пород и искусственных минеральных материалов. Для выполнения ла­бораторных работ используют специальные методические пособия, учебные кол­лекции минералов и горных пород, макеты кристаллов, типовые электронно-микроскопические фо­тографии и рентгенограммы минералов.

Данное методическое пособие состоит из 3 разделов. В первом показывается место минералогии среди геологических наук. Во второй части рассматриваются диагностические свойства минералов и даётся характеристика свойств наиболее распространённых и промышленно важных минералов. В третьей – дается характеристика минералов как полезных ископаемых.

При составлении данного учебного пособия использованы опубликованные практические руководства по общей геологии, минералогии, кристаллографии и кристаллохимии, учтены представительность учебных коллекций и наличие наглядных пособий, а так же сложившиеся традиции преподаваемого предмета и личный опыт.

Авторы благодарят В.А. Щербу, профессора кафедры физической географии МГГУ им. М.В. Шолохова и П.И. Гречина, доцента кафедры геологии и ландшафтоведения Московской сельскохозяйственной академии за критику и ценное обсуждение.

НАУКА МИНЕРАЛОГИЯ

Камни издавна сопровождали жизнь человека. Из одних камней человек делал орудия труда, другие – обожествлял, третьи использовал для строительства жилья, четвертые – считал символом богатства и удачи. Даже сейчас область применения минерального сырья огромна – от незатейливых украшений до создания суперкомпьютеров и космических кораблей.

По современным представлениям камни представляют собой природные химические соединения – минералы и их закономерные ассоциации – горные породы. Изучением минералов занимается одна из естественных наук – минералогия.

Минералогия является одной из старейших геологических наук. Все науки геохимического цикла возникли и развивались в результате необходимости целенаправленного поиска руд и других полезных ископаемых. Позднее, уже во второй половине ХХ века, знания, полученные науками геохимического цикла, оказались востребованы не только в геологии, но и в других естественных и технических науках: в экологии, медицине, в металловедении, материаловедении и т.п.

ЗАДАЧИ ГЕОЛОГИИ

Теоретическая общенаучная задача:

Создание общей теории строения и эволюции Земли.

Практические задачи геологии:

• Поиск и открытие новых месторождений различных полезных ископаемых, которые являются базой развития современной промышленности.
• Прогноз катастрофических природных явлений
• Изучение и определение ресурсов подземных вод
• Инженерно-геологические обоснования строительства
• Охрана и рациональное использование недр
• Создание новых материалов и процессов по аналогии с природными, но с «улучшенными свойствами».

УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ВЕЩЕСТВА ЗЕМЛИ.

Вещество имеет несколько уровней организации (несколько «иерархических ступеней»):

· Химические элементы – это определенные виды атомов, характеризующихся определенной величиной положительного заряда ядра. На сегодня доказано существование 108 химических элементов (таблица Менделеева). Около 90 из них встречается в природе, остальные 18 были синтезированы искусственным путем. 87 химических элементов хотя бы раз были обнаружены в самородном состоянии, однако для большинства химических элементов это единичные находки. В значительных количествах в самородном состоянии встречаются только очень немногие химические элементы, например, такие как углерод, сера, медь, серебро, золото, платина и платиноиды. В большинстве своем элементы встречаются в виде смесей и химических соеденений.

Большинство природных химических элементов представляют собой смесь изотопов, т.е. элементов с одинаковым зарядом, но с разным массовым числом, например изотопы свинца Pb²⁰⁴, Pb²⁰⁶, Pb²⁰⁷, Pb²⁰⁸. Наибольшее количество изотопов – их 10 имеет олово. Такие элементы называют сложными в отличие от простых, состоящих только из одного изотопа, таких как Na, Mn, Au, V, F и т.п.

· Минеральноеое зерно или монокристалл- вещество обособляется в объём, где присутствует единая кристаллическая структура. Объём может достигать нескольких кубометров, а может исчисляться микронами.

· Минералы – совокупность минеральных зерен одного состава и структуры. Фактически: природные естественные химические соединения и сплавы (например, гематит Fe₂O₃, халькозин Cu₂S, электрум (Ag, Au)).

· Горные породы относительно однородная закономерная ассоциация минеральных зерен одного или нескольких минералов, не обладающая единой кристаллической структурой.

· Геологические тела – это некие объёмы недр, выполненные набором горных пород, имеющими близкий возраст и связанными друг с другом общими процессами образования (слои, пачки, интрузивные тела, метаморфические массивы).

· Геосферы – это отдельные концентрические оболочки Земли (атмосфера, гидросфера, земная кора, мантия, ядро и др.). Отдельные оболочки Земли отличаются друг от друга не только особенностями химического состава, но и агрегатным состоянием вещества. За редким исключением переход от одной оболочки к другой осуществляется постепенно, но очень быстро.

· Земля как одна из планет Солнечной системы (как космическое тело).

МИНЕРАЛЫ И ИХ СВОЙСТВА

Минералы – это природные химические соединения или (значительно реже) самородные химические элементы, которые образуются в недрах земли в результате естественных физико-химических реакций и обладают относительно постоянным химическим составом и внутренним строением и обладают примерно постоянными физическими свойствами.

По мнению академика В.И. Вернадского минералы естественного происхождения могут быть газообразными (природный газ), жидкими (вода, самородная ртуть) или твердыми. К последней группе принадлежит бóльшая часть минералов. Подавляющее большинство твердых минералов имеют упорядоченное внутреннее строение – то - есть являются кристаллическими телами.

Всего в природе известно около 4,5 тысяч самостоятельных минералов (минеральных видов) и около 5 тысяч из разновидностей (некоторые разновидности имеют собственные названия). Тем не менее, широко распространены только 40 –50 видов минералов. С другой стороны, некоторые минералы встречаются очень редко или на крайне ограниченной территории (известны минералы, которые встречаются только в 1 – 2 местонахожндениях на всем земном шаре). Например, чароит – известен только в одном месторождении – на реке Чара в Якутии.

Минералы, составляющие более 7% в составе горных пород, называются породообразующими, а присутствующие в незначительных количествах, как примеси, называются акцессорными. К наиболее распространённым породообразующим минералам относятся кварц, полевые шпаты, слюды, роговые обманки, авгит, глинистые минералы и карбонаты (кальцит, доломит).

Акцессорные минералы, не смотря на незначительное количество, очень интересны при геологических исследованиях. Во-первых, они могут многое рассказать о процессах образования и изменения вмещающей их горной породы, во-вторых, они сами по себе часто являются ценным минеральным сырьём.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: