Физико-механические свойства

Спайность- способность минерала раскалываться по закономерным параллельным направлениям с образованием ровных зеркально-блестящих поверхностей, называемых плоскостями спайности (рис. 3.1). Явление спайности обусловлено строением кристаллической решетки и наличием в ней ослабленных направлений. Различают:

• весьма совершенную (минерал легко расщепляется на тонкие листочки или пластинки);
• совершенную (при любом ударе молотком минерал раскалывается на обломки, ограниченные плоскостями спайности);
• среднюю (при раскалывании получаются обломки, ограниченные как плоскостями

спайности, так и неровными плоскостями по случайным направлениям);

• несовершенную (минерал раскалывается по случайным направлениям с образованием неровных плоскостей);
• весьма несовершенную (практически отсутствует).

Спайность может наблюдаться по одному, двум и более направлениям.

Рис. 3.1 Поверхность скола зерен минералов с различной степенью совершенства спайности:а – весьма совершенной; б – совершенной; в – средней; г – несовершенной; д – весьма несовершенной

Изломопределяется характером поверхности при раскалывании минерала или агрегата. Различают зернистый, ступенчатый, раковистый, занозистый, землистый изломы. Излом тесно связан со спайностью.

Твердость– это способность минерала противостоять проникновению в него другого минерала. Твердость зависит от внутреннего строения минерала. Она определяется царапанием одним минералом по другому. При этом мягкий минерал на твердом оставляет черту, а твердый на мягком - царапину. Черта легко стирается, если провести поперек ее ногтем, а царапина не стирается. В основном используется шкала относительной твердости, предложенная Ф. Моосом (табл. 3.1):

Таблица 3.1

Шкала твердости Мооса

Определяют твердость с точностью до единицы.

Удельный вес(плотность) минералов колеблется в широких пределах и зависит от химического состава минерала. Различают минералы:

· легкие (удельный вес до 2,5 г/см³);

· средней тяжести(2,5 – 4,0 г/см ³);

· тяжелые (4,0 – 10,0 г/см ³);

· очень тяжелые(более 10,0 г/см ³).

Прочие свойства

Магнитностьопределяют при помощи свободновращающейся магнитной стрелки (компаса), к концам которой подносят образец.

Взаимодействие минералов в соляной кислотой (HCl) – этот признак характерен только для карбонатов (кальцит, доломит, магнезит). Взаимодействие с соляной кислотой сопровождается выделением пузырьков газа. Интенсивность реакции у разных карбонатов различна: кальцит реагирует бурно, магнезит – лишь с подогретой кислотой, а доломит – только если он растёрт в порошок.

Вкусимеют только хлориды из класса галоидов (светлые, легкие, мягкие и не реагируют с кислотой).

Гигроскопичность, т.е. способность поглощать воду. Это свойство легко обнаруживается по прилипанию к языку и влажным губам (глинистые минералы).

Есть минералы, узнаваемые по ощущению при прикосновении. Например, тальк жирный на ощупь.

В числе прочих свойствопределяют ковкость, горючесть, запах,а также если минерал пишет по бумаге или пачкает руки.

Методические указания

1. На предложенных минералах (5 штук) определить следующие оптические свойства: цвет; цвет черты; прозрачность; побежалость; блеск.

2. Определить механические свойства минералов: твердость (с точностью до 1 балла); плотность (разложить все предложенные минералы в порядке возрастания плотности); спайность; излом.

3. Определить прочие свойства минералов: магнитность; вкус; взаимодействие с соляной кислотой; запах.

Рекомендуется придерживаться следующей примерной формы записей результатов выполнения лабораторной работы (приложение 9).

Форма представление результатов

Отчет по данной лабораторной работе оформляется в виде таблицы на листе формата А4.

Контрольные вопросы

1. Отчего зависят физические свойства минералов?

2. На какие группы делятся физические свойства минералов?

3. Каково практическое значение минералов в зависимости от их физических свойств?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4.

Просмотр коллекций и зарисовка форм минеральных агрегатов

Цель:Знакомство с основными формами минеральных агрегатов.

Задание:Ознакомиться с образцами минеральных агрегатов, выяснить их отличительные особенности по внешнему облику и внутреннему строению.

Принадлежности:

1. Коллекция минералов «Морфология минеральных агрегатов».

2. Линейка, ластик, простой карандаш.

Краткая теория

Морфология минералов и минеральных агрегатов– это изучение и характеристика минералов и их формы (внешнего вида). Морфология минералов и их агрегатов зависит от химического состава, кристаллической структуры минералов и от условий и способа их образования. Это позволяет использовать морфологические особенности для диагностики минералов и судить об их генезисе (происхождении).

Морфология минеральных зерен неправильной формы характеризуется степенью изометричностии выражается в различном соотношении их длины, ширины и толщины (высоты). По степени изометричности выделяют следующие морфологические типы минеральных зерен – изометричные, удлиненные, уплощенные и переходные.

Изометричные зерна, имеющие равновеликие размеры по трём взаимно перпендикулярным направлениям в пространстве (рис. 4.1, а).

Удлинённые или вытянутые в одном направлении зёрна, среди которых по соотношению длины и поперечника различают следующие разновидности: столбчатые,шестоватые, игольчатые, волокнистые (рис. 4.1, б).

Уплощенные (сплюснутые) зёрна, одинаково вытянутые в двух направлениях, при сохранении третьего короткого. По толщине различают: таблитчатые, пластинчатые, листоватые, чешуйчатые зёрна (рис. 4.2, в).

Существуют формы зёрен переходныемежду основными тремя типами:

- Досковидныезёрна имеют промежуточную форму между вторым и третьим типами (столбчатые и одновременно уплощенные индивиды).

- Бочёнковидныезёрна – промежуточная форма между первым и вторым типами (рис. 4.2, г, д).

Рис. 4.1Морфология минеральных зерен по степени изометричности:

а – изометричные;

б – удлиненные: 1 – столбчатые; 2 – шестоватые; 3 – игольчатые; 4 – волокнистые;

в – уплощенные: 1 – таблитчатые; 2 – пластинчатые; 3 – листоватые;

г – досковидные;

д – бочёнковидные

По условиям образования и распространенности различают две группы минеральных агрегатов: зернистые и особые.

Зернистые агрегатыпредставляют собой скопление кристаллических минеральных зерен, иногда в сочетании с хорошо образованными кристаллами. Зернистые агрегаты принято классифицировать по нескольким параметрам.

По абсолютному размеру кристаллических зеренвыделяют следующие агрегаты:

1. явнозернистые– размер зерен больше 0,1 мм, они легко различимы глазом;
2. скрытозернистые– размер зерен меньше 0,1 мм, зерна неразличимы глазом, зернистое строение агрегата надежно устанавливается только при исследовании под микроскопом.

По относительному размеру зерен зернистые агрегаты делятся на:

1. равномернозернистые– зерна приблизительно одного размера;
2. неравномернозернистые– зерна различны по размерам.

В зависимости от количественного содержания минераловв полиминеральном агрегате минерал может образовывать сплошной зернистыйагрегат или присутствовать в виде вкрапленных зеренв массе другого минерала. Вкрапленность может быть равномерной или неравномерной.По степени заполнения пространстваразличают плотныеи рыхлыезернистые агрегаты.

Морфологию зернистых агрегатов при выполнении лабораторных работ необходимо характеризовать одновременно по ряду параметров. В полиминеральных зернистых агрегатах, которые могут слагаться различными по форме и размеру зерна минералами, необходимо описывать агрегат каждого минерала в отдельности.

Особые минеральные агрегатыимеют значительно меньшее распространение в земной коре, чем зернистые агрегаты. Это объясняется тем, что для их возникновения требуются специфические условия минералообразования.

Дендриты – агрегаты, напоминающие ветки дерева или ветвящиеся ростки мха. Дендриты образуются при быстрой кристаллизации, а также при кристаллизации по тонким трещинкам или в вязкой среде. В виде дендритов встречаются некоторые самородные элементы (золото, серебро, медь), оксиды Мn, лед (рис. 4.2, а).

Друзы – агрегаты хорошо образованных кристаллов, прикрепленных одним концом к общему основанию (рис. 4.2, б). Образуются при кристаллизации минералов в свободном пространстве: в открытых трещинах, пустотах. Если кристаллы друзы тесно соприкасаются и вытянуты приблизительно параллельно друг другу, то агрегат будет называться гребенчатымили кристаллической щеткой. Наросты мелких, тесно сросшихся кристалликов, именуются кристаллическими корочками.

Секреции – образуются в результате заполнения минералами неправильных, чаще округлых пустот, полостей в горных породах. Заполнение полости может быть полным или частичным. Мелкие секреции (до 10 мм в поперечнике), нацело, заполненные минеральным веществом называются миндалинами, более крупные, нередко с пустотой внутри, – жеодами(рис. 4.2, в).

Конкреции– представляют собой шаровидные или неправильной формы образования (желваки), образующиеся за счет стяжения минерального вещества к какому-либо центру кристаллизации, при этом рост кристаллов в отличие от секреций направлен противоположно – от центра к периферии, в результате чего, нередко, возникает радиально-лучистое внутреннее строение конкреции (рис. 4.2, г). Наиболее часто в виде конкреций встречаются: фосфорит, сидерит, марказит и др. минералы.

Оолиты– это сферические образования небольших размеров (от долей миллиметра до 10–15 мм) с ясно выраженным концентрически-скорлуповатым, реже радиально-лучистым строением (рис. 4.2, д). В виде оолитов встречается кальцит, гидроксиды Fе и Мn, железистые хлориты.

Натечные агрегаты возникают в пустотах горных пород путем выпадения из медленно испаряющихся коллоидных растворов.

При свободном стекании в крупных полостях под действием силы тяжести возникают натечные образования в виде сосулек – сталактитыи растущие им навстречу за счет падающих капель сталагмиты(рис. 4.2, е). Медленно продвигающиеся коллоиды при высачивании на стенки пустот обволакивают их, постепенно теряют воду и затвердевают, образуя почковидные и гроздевидныеагрегаты (рис. 4.2, ж). Натечные формы образуют опал, кальцит, малахит, лимонит, псиломелан и др.

Землистые агрегаты (порошковатые) – это мягкие мучнистые образования, в которых отдельные минеральные зерна неразличимы невооруженным глазом. Своим видом они напоминают куски рыхлой почвы и обычно пачкают руки. В зависимости от цвета эти агрегаты называются сажистыми(черного цвета) или охристыми(коричневого и бурого цвета). Землистые агрегаты образуют глинистые минералы, гидроксиды Fе и Мn (лимонит, псиломелан) и др.

Кроме того, минералы часто выделяются в виде налетов, примазок, выцветов, покрывающих пленкой или корочкой поверхность минералов, горных пород, почв. Они образуются в экзогенных условиях.

Псевдоморфозы – это минералы, состав которых не соответствует той кристаллографической форме, которую они имеют. Они имеют точную копию формы другого минерала или органических остатков. Псевдоморфозы возникают в результате замещения одного минерала другим с сохранением внешней формы замещаемых кристаллов или при последующем заполнении пустот, образующихся при растворении существующих ранее минералов. Так образуются, например, псевдоморфозы лимонита по кубическим кристаллам пирита или псевдоморфозы опала, кальцита по обломкам дерева и др.

Рис. 4.2 Особые минеральные агрегаты:

а – дендриты оксидов марганца в известняке; б – друза кристаллов кварца; в – жеода в разрезе, состоящая из кварца и халцедона; г – конкреция фосфорита в изломе; д –оолитовое строение боксита; е – натечные агрегаты кальцита в виде сталактита (вверху) и сталагмита (внизу); ж – натечный почковидный агрегат халцедона

Методические указания

1. Ознакомьтесь с теоретическим материалом, устно ответьте на контрольные вопросы.

2. Ознакомьтесь с образцами минеральных агрегатов. Выясните их отличительные особенности по внешнему облику и внутреннему строению. Сделайте зарисовки образцов в рабочей тетради (с соблюдением масштаба).

2. Выделите из коллекции различные минеральные агрегаты:

- зернистые,

- землистые,

- лучистые,

- волокнистые.

3. Разделите исследуемые минералы по внешнему облику на 3 группы в соответствии с их развитием по трем взаимно-перпендикулярным направлениям (в изометрии):

- изометричные(равномерно развитые по длине, ширине и высоте образцы);

- уплощенные(развитых по двум направлениям при укороченном третьем);

- удлиненные(преобладает одно направление, два других развиты слабо).

4. Зарисуйте в рабочей тетради одиночные кристаллы (с соблюдением масштаба) с указанием названия минерала и его формулы:

· друзы;

· щетки;

· секреции;

· конкреции;

· дендриты;

· оолиты;

· почковидные формы;

· сталактит;

· сталагмит;

· налеты, корочки, выцветы.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: