Диагностические свойства минерала. Характеристика класса сульфата. Пегматиты

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Северо-Кавказский федеральный университет

Кафедра геологии нефти и газа

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине "Кристаллография и минералогия"

На тему: "Диагностические свойства минерала. Характеристика класса сульфата. Пегматиты"

Выполнил: студентка ПГ - 121 Купчак Б.Р.

Проверил: доц. Туманова Е.Ю.

Ставрополь, 2013

Содержание

Введение

1. Диагностические свойства минералов

2. Характеристика класса сульфата

3. Пегматиты

Заключение

Список литературы

Введение

Важнейшими характеристиками минералов являются их кристаллическая структура <#"655595.files/image001.gif">

Рисунок 1 - Барит.

Происхождение названия. Название от греческого "барос" - тяжелый. Синоним - тяжелый шпат (в связи с высоким удельным весом).

Морфологические признаки. Плотные, мелкозернистые или землистые агрегаты, выполняющие трещины и образующие рудоносные жилы, также натечные формы, сталактиты. В пустотах жил встречаются друзы кристаллов барита. Кристаллы таблитчатые, реже призматические и столбчатые.

·        Минерал в чистом виде бесцветный водяно-прозрачный, благодаря примесям часто окрашен в серый, голубовато-серый, зеленоватый, желтый, мясо-красный или черный цвет.

·        Блеск стеклянный, на плоскостях спайности - перламутровый.

·        Спайность в трех направлениях, параллельно основанию кристаллов - совершенная.

·        Твердость 3-3,5.

·        Хрупок.

·        Удельный вес 4,3-4,5.

Происхождение и распространение. Минерал распространенный. Происхождение эндогенное, гидротермальное, также экзогенное - в морских осадках и при выветривании некоторых горных пород и сульфидных руд.

Минералы-спутники в гидротермальных рудных месторождениях - золото, кальцит, флюорит, кварц и сульфиды (галенит, сфалерит, халькопирит, киноварь); в осадочных марганцевых рудах - манганит; в осадочных железорудных месторождениях - сидерит, гематит; в осадочных горных породах (с конкрециями барита) - окислы марганца и железа; глинистые минералы; в коре выветривания сульфидных руд - гипс и гидроокислы железа.

В условиях поверхности устойчив, часто отмечается в россыпях, однако из-за низкой твердости и хорошей спайности легко поддается физическому выветриванию.

Диагностические признаки. Высокий удельный вес отличает барит от большинства сульфатов (кроме англезита PbSO₄). Характерна совершенная спайность в одном направлении и отсутствие растворимости в кислотах и щелочах, даже горячих. От похожих силикатов (альбита и ортоклаза) отличается низкой твердостью, от англезита - отношением к щелочам, лучшей спайностью и иной ассоциацией, от целестина отличается с трудом (целестин, особенно смоченный НСl, при прокаливании окрашивает пламя в ярко-красный цвет).

ЦЕЛЕСТИН - SrSO₄ (Рис.2)

Химический состав. Содержит 56,4% SrO, в качестве примеси - Са и Ва.

Рисунок 2 - Целестин.

Происхождение названия. Название от латинского "celestis" - небесный (по нежно-голубой окраске впервые встреченных образцов).

Морфологические признаки. Сплошные массы, скорлуповатые и шестоватые агрегаты, прожилки и пропластки, почковидные агрегаты с зернистым или плотным сложением, желваки и конкреции. Кристаллы подобно бариту призматические, реже толстотаблитчатые.

·        Цвет голубовато-белый, голубовато-серый, индигово-синий, реже красноватый или желтоватый; встречаются бесцветные, водяно-прозрачные разности.

·        Блеск стеклянный, на плоскостях спайности - перламутровый.

·        Спайность в трех направлениях, в том числе в одном (параллельно основанию призматических или уплощению таблитчатых кристаллов) - совершенная.

·        Твердость 3-3,5.

·        Хрупок.

·        Удельный вес 3,9-4,0.

·        В кислотах почти не растворяется, за исключением крепкой H₂SO₄ (при добавлении воды раствор мутнеет).

Происхождение и распространение. Довольно редок. Происхождение экзогенное: в толщах карбонатных и гипсоносных осадочных пород, в ископаемых остатках морских организмов; редко гидротермальное.

Минералы-спутники в осадочных горных породах - гипс, самородная сера, карбонаты; в гидротермальных рудных жилах - галенит, сфалерит и другие сульфиды. Встречается в пустотах застывших лав. В виде секреций в осадочных гипсоносных породах. На поверхности земли устойчив.

Диагностические признаки. От сходных по виду полевых шпатов отличается низкой твердостью, от ангидрита - характером спайности и большим удельным весом. После смачивания НСl не вскипает (отличие от карбонатов) и окрашивает пламя в карминно-красный цвет (отличие от барита).

АНГИДРИТ - CaSO₄ (Рис.3)

Химический состав. Содержит 41,2% СаО и 58,8% SO₃. Постоянно присутствует примесь Sr.

Рисунок 3 - Ангидрит

Происхождение названия. Название от греческого "ан" - частица отрицания (не, без) и "игир" - вода, то есть безводный. Синонимы: муриацит, кубический шпат.

Морфологические признаки. Встречается в виде массивных образований. Также агрегатов мелкозернистого, чешуйчато-зернистого, параллельно - или радиально-волокнистого строения. Искривленные и скрученные конкреционные формы называются кишечным камнем. Кристаллы редки и имеют толстотаблитчатый или призматический облик.

·        Цвет белый, серый, голубоватый или почти бесцветный; бывает также розовый, фиолетовый, красноватый, темно-серый.

·        Черта белая или серовато-белая.

·        Блеск различный: по одним направлениям - стеклянный, по другим - перламутровый, иногда слегка жирный.

·        Излом неровный до занозистого.

·        Спайность по трем взаимно перпендикулярным направлениям, в одном направлении - весьма совершенная до совершенной. В соответствии с тремя направлениями спайности обломки ангидрита имеют форму прямоугольного параллелепипеда.

·        Твердость 3,5.

·        Хрупок.

·        Удельный вес 2,8-3,0.

Во влажных условиях постепенно гидратируется и переходит в гипс с сильным увеличением объема (до 30%). Разновидности: тонкозернистый ангидрит чистого голубого цвета называется вульпинитом, или бергамским мрамором; бассанит (растворимый ангидрит), возможно, имеет состав полугидрата CaSO₄ * 0,5H₂O.

Происхождение и распространение. Минерал широко распространенный. Происхождение экзогенное (химический осадок соленосных бассейнов), реже гидротермальное и эксгаляционное - в местах выходов горячих вулканических газов (фумаролах).

В залежах каменной соли минералы-спутники - галит, доломит, полигалит K₂MgCa₂ [SO₄] 4*2Н₂O; в гидротермальных рудных жилах - сульфиды; в миндалинах эффузивных пород - кварц, глауберит Na₂Ca [SO₄] ₂ и цеолиты. В отложениях фумарол ангидрит обнаружен как продукт реакции между сернистыми парами и кальцийсодержащими минералами.

Легко поглощает воду и переходит в гипс, увеличиваясь при этом в объеме и вызывая механические деформации в породах.

ГИПС - CaSO₄ * 2Н₂O (Рис.4)

Химический состав. Содержит 32,6% СаО, 46,5% SO₃, 20,9% Н₂O.

Рисунок 4 - Гипс.

Происхождение названия. Название от древнегреческого "гипос" - термин, употреблявшийся для обозначения этого минерала и продуктов его обжига.

Морфологические признаки. Кристаллы таблитчатые, иногда призматические, реже столбчатые (длиной до 1,5 м), чечевицеобразные вследствие закругленности граней, нередко изогнутые (обручевидной формы). Сростки кристаллов часто похожи на ласточкин хвост.

Агрегаты зернистые, массивные, листоватые, в форме розеток, иногда напоминают цветы или цветную капусту (образования на стенах пещер, называемые геликтитом); также волокнистые массы, конкреции.

·        Цвет белый, часто бесцветен и прозрачен, иногда серый, желтоватый, коричневатый, красноватый и даже черный.

·        Черта белая.

·        Блеск стеклянный, на плоскостях совершенной спайности - перламутровый и шелковистый.

·        Излом раковистый, жилковатый.

·        Спайность в трех направлениях: в одном - весьма совершенная (с перламутровым блеском), в другом - средняя (с шелковистым блеском), в третьем - несовершенная. Сколки имеют ромбическую форму, причем одна пара сторон у этих табличек или пластинок гладкая (широкие стороны), другая характеризуется раковистым, третья - волокнистым изломом.

·        Гибкий, но не эластичный, иногда хрупкий (в пластинках).

·        Твердость 1,5.

·        Удельный вес 2,3.

Кристаллы нередко имеют симметрично расположенные включения частиц глины, песчинок.

Разновидности: окристаллизованный гипс - лунный камень, или селенит; сатиновый, или волокнистый шпат (также уральский селенит) - агрегат с волокнистой структурой и перламутровым отблеском, похожим на блеск лунного камня; алебастр (плотный гипс) - белый тонкозернистый агрегат.

Происхождение и распространение. Минерал распространенный. Главный компонент горной породы, имеющей то же название. Происхождение экзогенное (химический осадок соляных озер и лагун); гипергенное: вследствие гидратации залежей ангидрита или выветривания соляных месторождений (гипсовые шляпы), а также сульфидных, нефтяных и месторождений серы; редко низкотемпературное гидротермальное.

Минералы-спутники в соляных месторождениях - галит, ангидрит, кальцит, бишофит MgCl₂ * 6H₂O; в гидротермальных сульфидных месторождениях - галенит, пирит, сфалерит, халькопирит, карбонаты, барит, кварц, флюорит, халцедон.

Вследствие сравнительно легкого выщелачивания грунтовыми водами замещается халцедоном, опалом, кварцем, кальцитом, ангидритом, часто с образованием псевдоморфоз.

Диагностические признаки. Характерные формы кристаллов, весьма совершенная спайность, низкая твердость (царапается ногтем), на ощупь шершавый; HCl на минерал не действует. Этими свойствами гипс отличается от сходных арагонита, некоторых цеолитов, боратов и от мрамора.

МИРАБИЛИТ, ИЛИ ГЛАУБЕРОВА СОЛЬ - Na₂SO₄*10Н₂O (Рис.5)

Химический состав. Состав: 19,3% Na₂O, 24,8% SO₃, 55,9% Н₂O. Иногда содержит примеси Mg, К.

Рисунок 5 - Мирабилит.

Происхождение названия. Название от латинского "mirabile" - удивительный. Впервые такое соединение было искусственно получено в XVII в. немецким химиком И. Глаубером, совершенно неожиданно для последнего. Синоним - глауберова соль.

Морфологические признаки. Короткопризматические, иногда игольчатые и тонкотаблитчатые кристаллы, также зернистые сплошные агрегаты, налеты, корочки, небольшие сталактиты.

·        Бесцветен и прозрачен, но может быть белым, серым, с буроватым, синеватым, желтоватым или зеленоватым оттенками.

·        Черта белая.

·        Блеск стеклянный.

·        Спайность совершенная в одном направлении.

·        Излом раковистый.

·        Твердость 1,5-2.

·        Удельный вес 1,5.

·        На вкус - прохладный и горько-соленый.

·        При температуре выше 32° С превращается в жидкость.

Происхождение и распространение. Минерал средней распространенности. Происхождение экзогенное - выпадение из естественных рассолов в соляных озерах в зимнее время года при температуре ниже 6°.

Минералы-спутники в отложениях соляных озер - галит, тенардит Na₂SO₄, глауберит Na₂Ca [SO₄] ₂, эпсомит MgSO₄ * 7Н₂O. В сухом воздухе легко теряет воду, превращаясь в белый порошок состава Na₂SO₄*2H₂O, а затем в тенардит.

Диагностические признаки. Характерны форма выделения (мелкозернистые игольчатые кристаллы, рассыпающиеся на воздухе сплошные массы) и горько-соленый охлаждающий вкус. От других ассоциирующих с ним сульфатов, магния, натрия и калия отличается меньшей твердостью и удельным весом, от соды и других карбонатов натрия - отсутствием вскипания с HCl.

АЛУНИТ - KAl₃ [SO₄] ₂ [OH] ₆ (Рис.6)

Химический состав. Содержит 11,4% К₂O, 37,0% Аl₂O₃, 38,6% SO₃.

Рисунок 6 - Алунит.

Происхождение названия. Первоначально назывался "алюминилитом", то есть алюминиевым камнем. Позднее появилось сокращенное обозначение минерала - алунит (алюнит). Синоним - квасцовый камень.

Морфологические признаки. Плотные, зернистые, а иногда рыхлые, землистые агрегаты, в некоторых случаях волокнистые. Кристаллы встречаются редко, обычно мелкие, имеют таблитчатый или кубический облик.

·        Цвет чистых разностей белый. С примесями связана различная окраска: сероватая, красноватая, желтоватая и красновато-бурая.

·        Черта белая.

·        В кристаллах прозрачен.

·        Блеск стеклянный, перламутровый на плоскостях спайности кристаллов и матовый - в агрегатах.

·        Излом кристаллов раковистый, у некоторых плотных агрегатов - занозистый.

·        Спайность в одном направлении ясная, в другом - еле заметная.

·        Твердость 3,5-4 (у агрегатов выше из-за примеси кварца).

·        Хрупок.

·        Удельный вес 2,6-2,9.

·        Сильно выражены пироэлектрические свойства (электризуется при нагревании).

Разновидности: натроалунит (калий наполовину замещен натрием); левигит - коллоидная разность с большим содержанием воды.

Происхождение и распространение. Минерал распространенный. Происхождение эндогенное, низкотемпературное гидротермальное - результат изменения полевых шпатов изверженных пород под воздействием сернокислых растворов; реже - экзогенное.

Минералы-спутники в измененных (алунитизированных) кислых и щелочных вулканических породах - каолинит, кварц, опал, гематит, киноварь; в экзогенных условиях - среди песков, глин, бокситов и в коре выветривания известняков - гидраргиллит и каолинит.

Довольно стоек и изменяется (теряет воду) лишь при высоких температурах (более 500° С).

Диагностические признаки. Характерны мелкие друзы ("щетки") псевдокубических кристаллов в пустотах измененных эффузивных пород. Алунит в виде кристаллов можно спутать с кальцитом, доломитом (вскипают с HCl), шабазитом (несколько более твердым), а в плотных массах - с каолинитом и белым бокситом. Определяется оптическими, химическими, рентгенометрическими и другими точными методами.

3. Пегматиты

К концу основной стадии магматической <#"655595.files/image007.gif">

Рисунок 7 - Схема развития пегматитового процесса и взаимоотношения пегматитовых типов (по К.А. Власову) 1 - мелкозернистый гранит; 2 - крупнозернистый гранит; 3,4 - "письменный гранит"; 5 - зона микроклина; 6-зона кварца; 7 - зона альбита; 8 - минералы Li и Be; 9 - мусковит-кварц-альбитовая зона; 10 - вмещающие породы

ТРИ ГИПОТЕЗЫ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ПЕГМАТИТОВ

В настоящее время по поводу образования пегматитов продолжают сосуществовать несколько точек зрения.

По концепции, предложенной в 1920-х гг. академиком А.Е. Ферсманом <http://wiki.web.ru/wiki/%D0%A4%D0%B5%D1%80%D1%81%D0%BC%D0%B0%D0%BD,_%D0%90%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%81%D0%B0%D0%BD%D0%B4%D1%80_%D0%95%D0%B2%D0%B3%D0%B5%D0%BD%D1%8C%D0%B5%D0%B2%D0%B8%D1%87>, пегматиты образуются из остаточной магмы <http://wiki.web.ru/wiki/%D0%9C%D0%B0%D0%B3%D0%BC%D0%B0>, обогащенной летучими компонентами, путём длительной кристаллизации с последовательным выделением различных минеральных ассоциаций в разные фазы процесса. В конце процесса образования пегматитов имеют существенное значение явления замещения ранее выделившихся минералов.

Российский геолог К.А. Власов наряду с кристаллизационной дифференциацией отводит большую роль эманациям в формировании пегматитов. Последние обусловливают накопление летучих соединений в верхних частях интрузивных <http://wiki.web.ru/wiki/%D0%98%D0%BD%D1%82%D1%80%D1%83%D0%B7%D0%B8%D1%8F> массивов и образование разнообразных пегматитов, а также вторичную "перегонку летучих" в процессе внедрения пегматитовых расплавов-растворов во вмещающие породы.

Согласно гипотезе образования пегматитов метасоматическим <http://wiki.web.ru/wiki/%D0%9C%D0%B5%D1%82%D0%B0%D1%81%D0%BE%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%BE%D0%B7> путём, развитой в трудах А.Н. Заварицкого <http://wiki.web.ru/wiki/%D0%97%D0%B0%D0%B2%D0%B0%D1%80%D0%B8%D1%86%D0%BA%D0%B8%D0%B9,_%D0%90%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%81%D0%B0%D0%BD%D0%B4%D1%80_%D0%9D%D0%B8%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D0%B0%D0%B5%D0%B2%D0%B8%D1%87>, Д.С. Коржинского <http://wiki.web.ru/wiki/%D0%9A%D0%BE%D1%80%D0%B6%D0%B8%D0%BD%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9,_%D0%94%D0%BC%D0%B8%D1%82%D1%80%D0%B8%D0%B9_%D0%A1%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B5%D0%B5%D0%B2%D0%B8%D1%87>, В.Д. Никитина (а также американских учёных У.Т. Шаллер, К. Ландес, Г. Хесс), пегматиты образуются из мелкозернистых материнских изверженных пород путём их перекристаллизации <http://wiki.web.ru/wiki/%D0%9F%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%BA%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB%D0%B8%D0%B7%D0%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F> под влиянием поступающих постмагматических гидротермальных <http://wiki.web.ru/wiki/%D0%93%D0%B8%D0%B4%D1%80%D0%BE%D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D0%BF%D1%80%D0%BE%D1%86%D0%B5%D1%81%D1%81%D1%8B> растворов.

минерал пегматит сульфат природный

Заключение

Физические свойства минералов имеют большое практическое значение и очень важны для диагностики минералов. Каждый минерал характеризуется какими-либо особыми признаками, по которым можно всегда отличить один от другого. К таким показателям относятся: внешний облик кристаллов (габитус), твердость, цвет, цвет черты, блеск, спайность, излом, плотность, взаимодействие с соляной кислотой, вкус.

Барит важное нерудное сырье. Главные области применения: утяжелитель глинистых растворов при бурении на нефть; наполнитель и утяжелитель в производстве резины и бумаги; сырье для производства высокосортных белил и других красок, а также солей бария, применяемых в медицине, кондитерской, кожевенной, оптической промышленности.

Широко используется ангидрит как горная порода наряду с гипсом (см. ниже). Тонкозернистые разности используются как поделочный камень. Однако такое применение минерала ограничено ввиду его способности поглощать воду и увеличиваться в объеме на 30%, переходя в гипс.

Гипс в чистом виде употребляется для ваяния статуй (алебастр), для различных поделок (особенно волокнистый уральский селенит), также в оптике (пластинки гипса в компенсаторах поляризационных микроскопов) и т.д. Широко применяется гипс как горная порода в строительном деле, цементной промышленности, при производстве бумаги, красок и эмалей, в металлургии и во многих других областях.

Мирабилит, или глауберова соль - сырье в производстве соды, едкого натра, некоторых сортов стекла и краски; применяется также в медицине и ветеринарии. Искусственно легко получается действием H₂SO₄ на поваренную соль.

Долгое время алунит служил сырьем для получения калиевых квасцов. В современных условиях может также служить источником получения алюминия, солей калия, серы и серной кислоты. Квасцы, преимущественно калиево-алюминиевые, применяются как дубящее средство в кожевенной промышленности, в качестве протравы при крашении тканей, при проклеивании бумаги, в фотографии. В медицине алюминиевые квасцы употребляются как вяжущее, подсушивающее и дезинфицирующее средство.

Пегматиты чрезвычайно важны как источник для получения редких элементов и ценных для технических целей минералов (полевых шпатов, слюды, кварца), а также как источник добычи драгоценных камней. Гранитные пегматиты дают месторождения редко метальных и редко земельных минералов (сподумен, берилл, колумбит-танталит, лепидолит, касситерит, поллуцит, ураново-ториевые и редкоземельные минералы и другие).

Список литературы

1.      Минералы и горные породы СССР. Т.Б. Здорик, В.В. Матиас, И.Н. Тимофеев, Л.Г. Фельдман. Справочники-определители географа и путешественника. Москва, Мысль, 1970.

2.      Лекционный материал.

3.      <http://mirmineralov.ru/>

.        МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторным работам по дисциплине "Минералогия и петрография", часть 1 для студентов специальности 13 03 04 "Геология нефти и газа", СевКакГТУ, 2005.

.        Основы минералогии гипергенеза. Авторы: Яхонтова Л.К., Зверева В. П.173 стр.

.        И. Костов, Минералогия, М., "Мир", 1971

.        http://wiki. web.ru <http://wiki.web.ru/>

.        <http://ricamocs.ru/>