Характеристика минералов и горных пород

Тип

Кислородные соли

Класс

Силикаты (Слоистые силикаты)

Группа

Группа гидрослюд (слюд)

Название минералов (аббревиатура) / разновидности

Гидрослюда (группа слюд) (на примере вермикулита)

Кристаллохимическая формула / элементы-примеси

(Mg,Fe²⁺,Fe³⁺)_<3[Al_<1Si_<3O₁₀][ОН]₂ 4Н₂О, / присутствует К₂О -- до 5%, в некоторых разновидностях NiO -- до 11 %

Кристаллическая структура

Для кристаллической структуры характерен дефицит иона K⁺ и его замена гидратированными ионами Mg²⁺. Характеризуется чередованием слюдоподобных и двойных водных слоев

Морфология индивидов (сингония, габитусные формы, облик, главные двойники, агрегаты)

Моноклинная; габитус пластинчатый

Вермикулит, как правило, образуется в виде псевдоморфоз по биотиту или железистому флогопиту

Физические свойства

Цвет, побежалость

Бурый, желтовато-бурый, зеленовато-коричневый, оливково-зеленый, золотисто-желтый, бронзово-желтый

Цвет черты

Белая, желтоватая

Блеск

Жирный, стеклянный

Твердость

1-1,5

Плотность, г/см³

2,4-2,7

Излом

Расщепляется на тонкие листочки

Спайность, отдельность

совершенная по {001}

Магнитные, радиоактивность, показатель преломления и другие физические свойства

Немагнитный. Главные линии на рентгенограммах: 13,7(10) -- 2,65(4) -- 2,55(6) -- 2,39(8) -- 1,533(9) -- 1,321(4). Вермикулита при прокаливании (в интервале температур 900-1000 °С) необычайно резко увеличивает свой объем (в 15-25 раз).; показатель преломления - n_g = 1,545; n_m = 1,545; n_p = 1,525; n_g - n_p = 0,020

Кристаллооптические свойства, оптическая ориентировка (рисунок)

Двуосный, отрицательный; рельеф и шагреневая поверхность отсутствуют. Интерференционная окраска первого и второго порядка. Плеохроизм слабый: по Ng = Nm -бледно-зелёно-жёлтый; бледновато-оливково-зелёный; по Np - почти бесцветный.

Химические и особые свойства

Растворимость, разлагаемость

Биологически стоек, нерастворим, растворяется в теплой концентрированной соляной кислоте

Диагностические реакции и др. хим. свойства

Степень химической устойчивости

Весьма устойчив

Сходные минералы и отличия от них

Биотит, хлорит, антигорит, тальк. От биотита вермикулит отличается по меньшим значениям преломления и двупреломления, а также по менее интенсивной окраске и слабому плеохроизму; от хлорита - по отсутствию аномальных интерференционных окрасок и большему двупреломлению; от антигорита - по меньшему углу оптических осей; от талька - по значительно более низкому двупреломлению.

Продукты изменения и замещения, включения

является продуктом разрушении и выветривании слюд

Практическое и научное значение

Обожженные массы вермикулита применяются в качестве теплоизоляционного материала для обмазки паропроводных труб, котлов, печей и т. д. Как звукопоглощающий материал он используется при устройстве кабин в самолетах, в некоторых специальных лабораториях и т. д. Благодаря красивой золотистой или серебристой окраске, приобретаемой после обжига, он применяется в производстве обоев. Пригоден также в качестве смазочного материала. Наконец, вермикулит обладает тем замечательным свойством, что способен к очень высокому катионному обмену, значительно сильнее выраженному по сравнению с группой монтмориллонита.

Условия образования (осадочных породы)

Образуется в результате выветривания биотитов, перенос в бассейн седиментации;

Зерна минерала в породах (шлих и шлиф)

Тип

Кислородные соли

Класс

Силикаты (Островные силикаты)

Группа

Группа оливина

Название минералов (аббревиатура) / разновидности

Оливин (Ol), синоним: перидот; драг. камень - хризолит / К этой группе относятся силикаты изоморфного ряда оливинов: форстерит - фаялит

Кристаллохимическая формула / элементы-примеси

A₂[SiO₄], где A = Mg, Fe, Mn, Ni, Co, Zn, Ca и Pb. Все они, за исключением Са и Pb, в кристаллических структурах изоморфно замещают друг друга. / NiO -- 0,1-0,3, СоО -- до 0,01 (в форстерите); MnO, иногда ZnO (в фаялите).

Кристаллическая структура

все кислородные ионы находятся в упаковке, близкой к гексагональной полнейшей укладке, и в пределах элементарной ячейки располагаются в двух слоях, параллельных (100). Каждый ион Si окружен четырьмя кислородными ионами (изолированные тетраэдрические группировки на рис. 280 оконтурены); каждый ион Mg находится в шестерном (октаэдрическом) окружении кислородных ионов. Центрированные катионами Mg²⁺ октаэдры через общие ребра связаны в цепочки, вытянутые вдоль оси с, связь между такими цепочками в пределах слоя осуществляется через кремнекислородные тетраэдры, а с цепочками в смежных слоях -- также через объединенные вершины октаэдров.

Полиэдрическое изображение структуры форстерита. Два типа октаэдров, содержащих катионы магния, образуют зигзагообразные цепочки в плоскости слоев плотнейшей упаковки кислорода

Морфология индивидов (сингония, габитусные формы, облик, главные двойники, агрегаты)

Ромбическая;

Встречающиеся кристаллы имеют изометрический или слегка уплощенный облик и представляют комбинацию следующих форм: {100}, {110},

{010}, {111}, {001} и др. Двойники редки, большей частью по (011). Кристаллы редки образуют зернистые агрегаты

Физические свойства

Цвет, побежалость

Форстерит - бесцветен, в агрегатах светло-серый, до бледно-желтого. Фаялит - темно-желтый до зеленовато-черного

Цвет черты

Белая, желтоватая

Блеск

стеклянный

Твердость

6,5-6,0

Плотность, г/см³

3,2-4,35

Излом

Раковистый

Спайность, отдельность

средняя или несовершенная по {010}, несовершенная по {100}.

Магнитные, радиоактивность, показатель преломления и другие физические свойства

Немагнитный. Главные линии на рентгенограммах: 2,497; 2,441; 1,741 - для форстерита и 3,707; 2,850; 1,755 - для фаялита.

Кристаллооптические свойства, оптическая ориентировка (рисунок)

Двуосный, положительный, характеризующийся показателями преломления: n_g = 1,669--0,048; Высокий рельеф и резкая шагреневая поверхность, заметная даже без диафрагмирования. нтерференционная окраска на срезах, перпендикулярных: Ng - красная, синяя, зеленая, второго порядка; Nm - желтая, розовая, второго порядка; Np -серая, желтая, первого порядка. Плоскость оптических осей параллельна плоскости (001)

Химические и особые свойства

Растворимость, разлагаемость

Нерастворим, не устойчив к выветриванию

Форстерит не растворяется в HCl. Порошок в концентрированной H₂SO₄ дает студень SiO₂

Фаялит - В HCl разлагается с выделением студенистого кремнезема.

Диагностические реакции и др. хим. свойства

Степень химической устойчивости

Неустойчив

Сходные минералы и отличия от них

Точно определяется в шлифах под микроскопом по оптическим константам

Продукты изменения и замещения, включения

Наиболее характерными продуктами замещения оливина являются серпентин и иддингсит. Серпентин развивается преимущественно по магнезиальному оливину - форстериту, хризолиту и гиалосидериту. Иддингсит преимущественно по железистому оливину - фаялиту, феррогортонолиту и реже гортонолиту. В зернах оливина нередко наблюдаются микроскопические включения магнетита, шпинели, апатита, вулканического стекла, хромита и др. минералов.

Условия образования (осадочных породы)

Выветривается из магматических пород, продукты выветривания формируют глинистые осадки в бассейнах седиментации

Зерна минерала в породах (шлих и шлиф)

Практическое и научное значение

Маложелезистые чисто оливиновые породы, неизмененные или частично серпентинизированные, представляют высоко качественное сырье для изготовления огнеупорных форстеритовых кирпичей. Так как при производстве их в условиях окислительного обжига все железо обособляется в виде магнетита, то очень важно, чтобы в исходном сырье было минимальное количество этого элемента и чтобы отношение MgO : SiO₂ было близким к 2 (в молекулярном исчислении). В противном случае при обжиге наряду с форстеритом будет образовываться более богатый кремнеземом пироксен, обладающий меньшей жароупорностью. С целью компенсации закиси железа, уходящей из состава силикатной части, в обжигаемую смесь добавляется соответствующее количество магнезита. Прозрачные, красиво окрашенные и незатронутые метаморфизмом кристаллы оливина (хризолиты) употребляются как драгоценные камни в ювелирном деле.

Тип

самородные элементы

Класс

металлы

Группа

Группа золота (меди)

Название минералов (аббревиатура) / разновидности

Золото (Au), / медистое золото с содержанием Cu до 20 % (по весу); порпецит -- палладистое золото с содержанием Pd от 5 до 11 % и Ag до 4 %; висмутистое золото (бисмутоаурит) с содержанием Bi в твердом растворе до 4 %

Кристаллохимическая формула / элементы-примеси

Au/. В химически чистом виде золото встречается исключительно редко. Так называемое самородное золото в подавляющем большинстве случаев содержит в виде изоморфной примеси серебро (обычно от 4 до 15 % по весу). Встречаются разности и более богатые серебром (электрум).

Кристаллическая структура

Гранецентрированный куб

Морфология индивидов (сингония, габитусные формы, облик, главные двойники, агрегаты)

Кристаллы встречаются редко, притом преимущественно в виде октаэдров {111}, реже ромбододекаэдров {110} и изредка в виде кубов {100}. Плоскости граней обычно бывают тусклыми, неровными; иногда обладают комбинационной триховкой параллельно ребрам (111) : (310) и (111): (110). Часты сростки и двойники по (111). Агрегаты. Обычно наблюдается в виде неправильной формы зерен, включенных в кварцевую или рудную массу. Размеры их могут быть самые различные, но чаще встречаются микроскопически мелкие зерна, иногда с трудом различимые даже в полированных шлифах при больших увеличениях под микроскопом. В россыпях речных долин при промывке песков нередко находят самородки окатанной формы весом от нескольких граммов, крайне редко -- до десятков килограммов. В зонах выветривания месторождений удавалось находить мелкие сталактитообразные формы самородков вторичного происхождения. В рудах коренных месторождений среди пустот наряду с кристалликами встречались дендритообразные кристаллические сростки и пластины сетчатого рисунка

Физические свойства

Цвет, побежалость

золотисто-желтый, бледно-желтый

Цвет черты

желтая, металлическая

Блеск

металлический

Твердость

2,5-3,0

Плотность, г/см³

15,6-18,3

Излом

рваный

Спайность, отдельность

нет

Магнитные, радиоактивность, показатель преломления и другие физические свойства

Немагнитное. Главные линии на рентгенограммах: 2,35; 2,03; 1,226

большая ковкость, высокий удельный вес

Кристаллооптические свойства, оптическая ориентировка (рисунок)

непрозрачное

Химические и особые свойства

Растворимость, разлагаемость

Нерастворимо, устойчиво к выветриванию

В кислотах, за исключением царской водки, не растворяется.

Диагностические реакции и др. хим. свойства

Степень химической устойчивости

Устойчиво

Сходные минералы и отличия от них

От похожих на него пирита, халькопирита (CuFeS₂ ) и миллерита (NiS) отличается по сильному блеску и характерному оттенку цвета

Продукты изменения и замещения, включения

отсутсвуют

Практическое и научное значение

золото является основным валютным и денежным металлом. Расходуется также на проводящие элементы электроники, украшения, предметы роскоши, физические и химические приборы, в зубоврачебном деле и для других целей.

Условия образования (осадочных породы)

Дезинтеграция из гидротермальных жил в породах, перенос в бассейн седиментации; формирует россыпи

Зерна минерала в породах (шлих и шлиф)

Тип

Кислородные соли

Класс

сульфаты

Группа

Группа гипса

Название минералов (аббревиатура) / разновидности

Гипс

Кристаллохимическая формула / элементы-примеси

Ca[SO₄]·2H₂O/ В виде механических примесей устанавливаются: глинистое вещество, органические вещества (пахучий гипс), включения песчинок, иногда сульфидов и др.

Кристаллическая структура

Слоистая структура этого минерала. Два листа анионных групп [SO₄]2-, тесно связанные с ионами Са₂

Проекция кристаллической структуры гипса на плоскость, перпендикулярную оси с. Пунктирные линии -- направления спайности

Морфология индивидов (сингония, габитусные формы, облик, главные двойники, агрегаты)

моноклинная; призматический в. с. L² PC. Пр. гр. А2/п (C ⁶_2h).

а₀ = 10,47; b₀ = 15,12; с₀ = 6,28; в = 98°58?

Кристаллы, благодаря преимущественному развитию граней {010}, имеют таблитчатый, редко столбчатый или призматический облик. Из призм наиболее часто встречаются {110} и {111}, иногда {120} и др. Грани {110} и {010} часто обладают вертикальной штриховкой. Двойники срастания часты и бывают трех типов: 1) галльские по (100), 2) парижские по (101) и 3) по (209). Отличить их друг от друга не всегда легко. Два первые типа напоминают ласточкин хвост . Галльские двойники характеризуются тем, что ребра призмы m{110} располагаются параллельно двойниковой плос кости, а ребра призмы l{111} образуют входящий угол, в то время как в парижских двойниках ребра призмы l{111} параллельны двойниковому шву. Агрегаты встречается в виде друз кристаллов. Обычны плотные тонкокристаллические агрегаты. В трещинах иногда наблюдаются асбестовидные параллельно волокнистые массы гипса с шелковистым отливом и расположением волокон перпендикулярно к стенкам трещин. В тех случаях, когда гипс кристаллизуется в рыхлых песчаных массах, он в своей среде содержит множество захваченных песчинок, отчетливо заметных на плоскостях спайности крупных кристаллических индивидов

Пластинчатый кристалл гипса: b {010}, l {111}, т {110}

Гальский двойник срастания по (100): m {010}, l {111}, b {010}

Физические свойства

Цвет, побежалость

белый

Цвет черты

белый

Блеск

стеклянный до перламутрового

Твердость

1,5-2,0

Плотность, г/см³

2,3

Излом

неровный

Спайность, отдельность

по {010} весь ма совершенная, по {100} и {011} ясная; спайные выколки имеют ромбическую форму с углами 66 и 114°

Магнитные, радиоактивность, показатель преломления и другие физические свойства

Немагнитный. Главные линии на рентгенограммах: 3,074 ; 2,075; 1,890. большая ковкость, царапается ногтем

Кристаллооптические свойства, оптическая ориентировка (рисунок)

непрозрачное

Химические и особые свойства

Растворимость, разлагаемость

растворим в воде, устойчиво к выветриванию

При нагревании в условиях атмосферного внешнего давления, как показывают термограммы, гипс начинает терять воду при 80-90 °С, и при температурах 120-140 °С полностью переходит в полугидрат, так называемый модельный, или штукатурный, гипс (алебастр). Этот полугидрат, замешанный с водой в полужидкое тесто, вскоре твердеет, расширяясь и выделяя тепло. Не реагирует с соляной кислотой

Диагностические реакции и др. хим. свойства

Степень химической устойчивости

неустойчив

Сходные минералы и отличия от них

От других сульфатов отличается наименьшим удельным весом и направлениями плоскостей спайности, а также оптическими свойствами (особенно по двупреломлению). От мраморизованных масс карбонатов (кальцита, доломита магнезита) отличается тем, что не выделяет CO_2, при действии кислот. От ангидрита отличается по твердости (царапается ногтем).

Продукты изменения и замещения, включения

глинистое вещество, органические вещества (пахучий гипс), включения песчинок, иногда сульфидов и др

Практическое и научное значение

1. Модельный или лепной (полуобожженный) гипс применяется для получения отливок, гипсовых слепков, лепных украшений карнизов, штукатурки потолков и стен, в хирургии, бумажном производстве при выделке плотных белых сортов бумаги и пр. В строительном деле он употребляется как цемент при кирпичной и каменной кладке, для набивных полов, изготовления кирпичей, плит для подоконников, лестниц и т. п.

2. Сырой (природный) гипс находит применение главным образом в цементной промышленности в качестве добавки к портландцементу, как материал для ваяния статуй, различных поделок (особенно уральский селенит), в производстве красок, эмали, глазури, при металлургической переработке окисленных никелевых руд и др.

Условия образования (осадочных породы)

Формируется осадочным путем в озерах и морских отмирающих бассейнах, в корах выветривания в виде желваков

Зерна минерала в породах (шлих и шлиф)