Реферати українською » Геология » Основи мінералогії


Реферат Основи мінералогії

Страница 1 из 2 | Следующая страница
Зміст

1.МИНЕРАЛОГИЯ ІПОНЯТИЕ Про МІНЕРАЛІ

2.ЗЕМНАЯКОРА І ОСОБЛИВОСТІ ЇЇСОСТАВА

2.1 Будова земної кулі

2.2 Склад земної кори

2.3 Деякі особливості розподілу важких металів в земної корі

3. КОНСТИТУЦІЯ ІСВОЙСТВАМИНЕРАЛОВ

3.1 Загальні відомості

3.2 Щодо хімічного складу і формули мінералів

3.2.1Соединения постійного складу

3.2.2Соединения змінного складу (тверді розчини, змішані кристали, ізоморфні суміші)

3.2.3 Водні сполуки

СПИСОКИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛІТЕРАТУРИ


1.МИНЕРАЛОГИЯ ІПОНЯТИЕ Про МІНЕРАЛІ

>Минералогия належить до геологічних наук. Назву науки в буквальному значенні означає вчення про мінералах, якеобъемлет всі питання про мінералах, включаючи й їхні походження. Термін "мінерал" походить від старовинного слова "мінера" (латів.minera — руда, копалину). Це вказує, що її появу пов'язано із розвитком гірського промислу.

Інтуїтивно мінерали можна з'ясувати, як складові гірських порід і руд, відмінні друг від друга за хімічним складом і фізичним властивостями (кольору, блиску, твердості тощо. буд.). Наприклад,биотитовий граніт як гірська порода складається з трьох головних мінералів різного складу:светлоокрашенного польового шпату, сірого кварцу й "чорною слюди (>биотита).

Нині більшість об'єктів мінералогії відповідає наступному визначенню:

Мінерал — однорідне природне тверде тіло, яка була чи колишнє в кристалічному стані.

Отже, певне поняття мінералу відповідає мінеральному індивіду — природно обмеженому тілу — і охоплює й усе розмаїття реальних одиничних об'єктів мінералогії, можна зустріти у природі. До мінералів звичайно включаються високомолекулярні органічні освіти типу бітумів, які на відповідають здебільшого вимогамкристалличности і однорідності.

З генетичної погляду мінерали є природні хімічні з'єднання та прості речовини, є природними продуктами різнихфизикохимических процесів,совершающихся в земної корі й прилеглих до неї оболонках (зокрема й продукти життєдіяльностіорганизмов)1. До мінералам відносять ікосмогенние об'єкти, відповідальні вищенаведеним вимогам однорідності ікристалличности.

>Минералогия як наука про природних хімічних з'єднаннях (мінералах) вивчає у взаємній зв'язку до їхнього складу, кристалічний будова, властивості, умови освіти і практичного значення.

Відповідно до цим правилом і завдання даної науки мали бути зацікавленими тісно пов'язані, з одного боку, досягнення суміжних з ним наук (фізики, хімії,кристаллохимии та інших.), з другого — з запитами практики пошуково-розвідувального справи.

>Главнейшими завданнями мінералогії нині є:

1) всебічне вивчення і більше глибоке пізнання фізичних і хімічних властивостей мінералів у взаємній зв'язку з їхнім хімічний склад і кристалічним будовою із єдиною метою практичного використання у різних галузях в промисловості й виявлення нових видів мінерального сировини;

2) вивчення закономірностей поєднання мінералів і послідовності освіти мінеральних комплексів в рудах і народу гірських породах з єдиною метою з'ясування умов виникнення мінералів й історію процесівминералообразования (генези), і навіть використання тих закономірностей при пошуках і розвідках різних родовищ з корисними копалинами.

метал мінерал кристализоморфний

2.ЗЕМНАЯКОРА І ОСОБЛИВОСТІ ЇЇСОСТАВА

 

2.1 Будова земної кулі

Головним об'єктом геологічних, зокрема і мінералогічних досліджень є земна кора, під якої мається на увазі сама верхня оболонка земної кулі, доступна безпосередньому спостереженню.

Наші фактичні знання про будову і хімічний склад земної кори грунтуються майже на спостереженнях над найбільш поверхневими частинами нашої планети.

>Горообразующие процеси, яких припустилися у різні геологічні епохи й що приводили до утворення високих гірських хребтів, підняли від щирого найрізноманітніші породи, які поблизу Землі. Найбільш глибинні з походження гірські породи з доступних прямому вивченню —мантийниексенолити, виявлені в трубках вибуху, — є об'єктом пильної уваги дослідників. Їх вивчення дає можливість, як свідчать геологічні спостереження та підрахунки, отримати більш-менш реальне уявлення склад і будову земної кулі лише до глибини 100–150 км (радіус само одержувати його перевищує 6300 км).

Про будову та професійно-кваліфікаційний склад глибоких надр земної кулі можна судити тільки підставі непрямих даних. Як свідчить зіставленняплотностей усієї земної кулі (5,527) і земної кори (2,7–2,8), внутрішні частини нашої планети повинні мати значно більшою щільністю, ніж поверхневі. Різні дані (геофізичні спостереження, дані порівняння Землі коїться з іншими космічними тілами, склад метеоритів тощо.) дає підстави припускати, що цю обставину зумовлено як збільшенням з глибиною тиску, а й зміною складу внутрішніх частин нашої планети.

Відповідно до сучасних моделей, збудованим виходячи з геофізичних даних, у структурі Землі виділяється кілька концентричних оболонок (геосфер), різняться по фізичним властивостями і складу (табл. 1).

Таблиця 1 Характеристики геосфер Землі

>Оболочка Індекс Нижню межу, км Щільність >Компонентний склад
Кора A 10-30 2,80–2,85

>SiO2,Al2>O3,>FeO,CaO,MgO,Na2>O,K2О

Верхня мантія B 350–400 2,9–3,5

>SiO2,MgO,FeO,CaO,Al2>O3

Перехідна зона З 770 3,8–4,2

>SiO2,MgO,FeO,CaO,Al2>O3

Нижня мантія D 2875 4,5–5,6

>SiO2,MgO,FeO, Fe,MgS,FeS

Зовнішнє ядро E 4711 9,8–12,2 >FeO, Fe,FeS, Si,Ni, H, З
Перехідна зона F 5160 12,2–12,5 Fe,FeS,Ni, H, З
Внутрішнє ядро G 6371 12,7–14,0 Fe,Ni, H, З

2.2 Склад земної кори

Вперше склад твердої частини земної кори у "вагових відсотках підрахував американський дослідник Ф. Кларк в 1889 р. Велика робота з уточнення отриманих цифр було пророблено У. І. Вернадським, А. Є.Ферсманом, І. і У.Ноддаками, Р.Гевеши, У. М.Гольдшмидтом й О. П. Виноградовим. Останній підрахував середній хімічний склад лише літосфери (не враховуючи гідросфери і атмосфери).

З більш ніж ста хімічних елементів, які у періодичної таблиці елементів Менделєєва, лише окремі користуються значним поширенням в земної корі. Такі елементи в таблиці розташовуються переважно у верхньої її частки, т. е. ставляться до елементів із малими порядковими номерами.

Найпоширенішими елементами є: Про, Si,Al, Fe,Ca,Na, До,Mg,Ti, H і З. Перед решти елементів, можна зустріти в земної корі, припадає лише кілька десятих відсотка (на вагу). Переважна більшість із цих елементів в земної корі присутній майже у вигляді хімічних сполук. До елементів, можна зустріти всамородном вигляді, ставляться досить деякі. Ті та інші творяться у результаті хімічних реакцій, які у земної корі що за різних геологічних процесах, що призводять до освіті найрізноманітніших па складу масивів гірських порід і родовищ з корисними копалинами.

2.3 Деякі особливості розподілу важких металів в земної корі

Чимало з подібних зазначених рідкісних в земної корі елементів під впливомсовершающихся у природі геохімічних процесів нерідко утворюють виключно багаті скупчення мінерального речовини, що носять назва рудних родовищ. Якби існувало процесів, що призводять до освіті таких родовищ, які доцільно було б розробляти з метою добування цінних для промисловості металів, можна упевнено сказати, що було ще й настільки потужного розвитку техніки та управління культури, яке зокрема у час.

>Рис. 1. Поширеність елементів у верхній частині літосфери.

 
Тоді багато метали, витягнуті з порід у лабораторних умовах, були б виключно дорогими. Дуже характерно, щокларки таких металів, як ванадій, цезій, галій та інших., в багато разів вищекларков ртуті, вісмуту, срібла, золота та інших. Але, попри її дуже цінні властивості, де вони поширені у людському побуті, бо їх родовища з промисловими концентраціями у природі поодинокі.

Природні сполуки важких металів є переважно порівняно прості сполуки. Частина елементів (Fe,Mn,Sn,Сr, W,Nb, Та,Th, U) переважно поширена у вигляді кисневих сполук, зате багатьох інших елементи (Fe,Ni, Co,Zn,Cu,Pb,Hg,Mo,Bi,As,Sb,Ag та інших.) зустрічаються головним чином вигляді скупчень сірчистих,мишьяковистих ісурьмянистих сполук. Залізо поєднує у собі властивостісидерофильних,литофильних іхалькофильних елементів, володіючи помітним спорідненістю як до кисню, і до сірці.

На діаграмі (рис. 1) дано логарифми атомнихкларков (H) як функція порядкового номери (Z), причому кисень прийнято за одиницю.

На діаграмі по осі абсцис розташовані порядкові номери хімічних елементів, а, по осі ординат — логарифми їх атомнихкларков. Можна бачити, що зі збільшенням порядкового номери кривікларков як парних, і непарних елементів загалом виявляють тенденцію до зниження. Це означає, що з більшості хімічних елементів має місце назад пропорційне узалежнення їх середнього вмісту у земної корі від порядкового номери, хоча трапляються й дещо винятку (наприклад, дляLi,Be, У та інших.).


3. КОНСТИТУЦІЯ ІСВОЙСТВАМИНЕРАЛОВ

 

3.1 Загальні відомості

Чудовій особливістю багатьох природних сполук був частиною їхнього забарвлення. Для низки мінералів вона постійна і дуже характерна. Наприклад, кіновар (сірчиста ртуть) завжди маєкарминно-крассним кольором, для малахіту характерна яскраво-зелений забарвлення, кубічні кристалики піриту легко впізнаються пометаллически-золотистому кольору та т. буд. Поруч із забарвлення великої кількості мінералів мінлива. Такі, наприклад, різновиду кварцу: безколірні (прозорі),молочнообелие,желтоватообурие, майже чорні, фіолетові, рожеві.

Блиск — ще дуже характерна ознака багатьох мінералів. У одних випадках він дуже нагадує блиск металів (>галенит, пірит, арсенопірит), за іншими — на блиск скла (кварц), перламутру (>мусковит). Чимало таких мінералів, котрі навіть у свіжому зламі виглядають матовими, т. е. немає блиску.

Усі властивості мінералів (фізичні та інших.), перебувають у причинної залежність від особливостей хімічного складу і кристалічною структури речовини — від конституціїминее рала, що, своєю чергою, зумовлено розмірами атомів чи іонів (що у складі мінералу), будовою їх електронних оболонок (особливо зовнішніх) і властивостями, визначених становищем хімічних елементів у системі Д. І. Менделєєва. Тому багато речей, що раніше здавалося загадковим, тепер, у світі сучасних досягнень точних наук, стає дедалі і більше зрозумілим. Ці досягнення сприяють як правильному розумінню природних явищ, а й допомагають в практичному використанні властивостей мінералів.

Конституція мінералу є єдність його хімічного складу і кристалічною структури. Поняття "конституція" описує, можна сказати, сутність мінералу; вона є її ж,внутреннейшим властивістю, на відміну інших властивостей і ознак, є відгуками на зовнішні впливи, які виявляються і цих у взаємодії з середовищем. Саме конституція мінералу визначає її видову приналежність, діагностичні самого штибу (ознаки) мінералів, є функцією її складу і структури, служать задля встановлення видовий приналежності.

3.2 Щодо хімічного складу і формули мінералів

Переважна більшість можна зустріти у природі мінералів представлено хімічними сполуками. Серед останніх розрізняють:

· а) сполуки постійного складу (>дальтониди) і

· б) сполуки змінного складу.

 

3.2.1Соединения постійного складу

Усі хімічні сполуки постійного складу, як відомо, суворо підпорядковуються закону кратних відносин (законДальтона) та Законувалентних паїв, єднальному відносини компонентів даного з'єднання з відносинами в інших типах сполук. Ці закони перебувають у повній відповідності до Періодичній системою елементів Д. І. Менделєєва, законамикристаллохимии і вченням про симетрії в кристалічних середовищах.

Характерно, що ці сполуки відрізняються цілу низку особливих фізичних властивостей, чітко виступаючих на фізико-хімічних діаграмахплавкости, розчинності, електропровідності, твердості, частки, показників заломлення тощо.

Лише деякі індивіди мінералів, створювані в специфічних умовах природної дистиляції, наближаються до сполукам постійного складу. Проте як ідеалізації багато мінерали корисно умовно розглядати, як сполуки постійного складу.

Таке абстрагування від реальної складу дозволяє вживати поняття мінерального виду та характеризувати індивіди мінералів, які стосуються певному мінеральному виду,единообразними і щодо простими хімічними формулами, що відбивають стійкі особливості їх, власне кажучи, непостійного складу.

До бінарних хімічних сполук ставляться:

· прості оксиди:

· сульфіди:

·галогениди:

>Соединения, які з атомів трьох елементів, називаютьсятернарними; такі різні кисневі солі.

Існують, звісно, і з'єднання складнішого складу.

Щодо хімічного складу хімічних сполук може зображуватися двояким способом:

1) як емпіричних формул;

2) як конституційних чи структурних формул.

Крім бінарних ітернарних хімічних сполук, у природі поширені й складніші сполуки, наприклад, подвійні солі.Двойними солями називаються такі сполуки постійного складу, які перебувають ніби з двох простих солей, присутніх в кратних відносинах. Найчастіше ці солі є подвійними покатионам, рідше — поанионам чи одночасно покатионам іанионам. Для прикладу можуть бути приведені такі:

3.2.2Соединения змінного складу (тверді розчини, змішані кристали, ізоморфні суміші)

Крім хімічних сполук постійного складу, одержуваних зазвичай, у лабораторіях з допомогою чистих вихідних компонентів, існує сила-силенна таких сполук, склад яких немає постійне, а коливається то вузьких, то ширших межах, причому ці коливання складу неможливо знайти пояснити наявністю будь-яких механічних домішок сторонніх речовин. Навпаки, коливний склад сполук зкристаллохимической погляду знаходить пояснення в розчинності складових компонентів у цьому поєднанні.


Такі хімічні освіти дістали назву сполук змінного складу.

Серед мінералів сполуки змінного складу становлять більшість. Існування речовин (фаз) змінного складу видається цілком природним, якщо йдеться про рідких розчинах, склад яких визначається співвідношенням кількостей розчиненої речовини і розчинника. Отже, склад розчину коливається не більше від чистого розчинника до насиченого розчину; може бути будьяким зі безперервного безлічі можливих складів не більше, залежать від температури і тиску. Здатність кристалічних речовин різного складу утворювати безупинно мінливі за складом сполуки однаковою кристалічною структури полягає в ізоморфізмі, т. е. властивості атомів різних елементів заміняти одне одного у твердих хімічних з'єднаннях.

Системи з ізоморфнимизамещениями можуть і більш якдвухкомпонентними. Що стосується таких систем йдеться щодо лавах, йдеться про полях і аж областяхизоморфнойсмесимости, як і характерно, наприклад, для польовихшпатов (рис. 2) при високих температур, коли змішання піддаютьсяплагиоклази і калієві польовішпати.

Йонні радіуси в вертикальних групах Періодичній системи елементів зростають зі збільшенням порядкового номери і зменшуються в горизонтальному напрямку збільшенням номери групи (т. е. зі збільшенням валентності). Тож А. Є.Ферсманом виведений закон діагональних рядів ізоморфних іонів в Періодичній системі елементів, справедливий для лівої її частки. Є такігетеровалентние ряди ізоморфізму іонів (в дужках показані іонні радіуси вангстремах):


Справді, у природних з'єднаннях нерідко спостерігаються, щолитиевие мінерали, наприклад, містять ізоморфні домішки магнію, магнієві мінерали — домішки скандію, натрієві — домішки кальцію, кальцієві — домішкииттрия тощо. буд.

3.2.3 Водні сполуки

До водних сполук слід зарахувати лише, які у собі містять електрично нейтральні молекули води.

Залежно від цього, як саме утримується вода в мінералах, розрізняють:

1)кристаллизационную, чи пов'язану, воду, входить у кристалічні структури мінералів;

2) вільну воду, не що у будову

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація