Шептуховский М.В. Геология

Министерство образования Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Кузбасский государственный технический университет»

 

Кафедра геологии

 

 

 

Состав, морфология и диагностические свойства

породообразующих минералов

Методические указания к циклу лабораторных работ

по инженерной петрографии

курса «Инженерная геология и гидрогеология» для студентов

специальности 311100 – «Городской кадастр»

 

Составитель А. А. Возная

 

 

Утверждены на заседании кафедры

Протокол № 4 от 03.02.04.

 

Рекомендованы к печати учебно-
методичес-кой комиссией специальности 311100

Протокол № 33 от 16.02.04.

 

Электронная копия хранится

в библиотеке главного корпуса ГУ КузГТУ

 

КЕмерово 2004

  Цикл лабораторных работ по инженерной петрографии является составной частью… Целью лабораторных работ является овладение студентами практическими навыками определения и описания грунтов…

Физические свойства минералов

Следует иметь в виду, что отдельныефизические свойства могут быть одинаковыми у различных минералов и, наоборот, какое-либо отдельноесвойство… Ц в е т м и н е р а л о вэто физическое свойство минералов, являющееся важным… Окраска минерала может быть вызвана вхождением в его кристаллическую структуру элементов хромофор, которые своим…

П р о ч и е ф и з и ч е с к и е с в о й с т в а минералов. Эти свойства, характерные для небольшого числа минералов, но имеющие для этих минералов важнейшее диагностическое значение.

Магнитность характерна для минералов, содержащих железо. Для определения магнитности минералов используется магнитная стрелка компаса. Минералы, обладающие магнитностью, при поднесении их к неподвижной магнитной стрелке приводят ее в движение.

Реакция с соляной кислотой (HCl). С соляной кислотой взаимодействуют минералы из класса карбонатов. Кальцит при нанесении капли 10%-ной соляной кислоты бурно «вскипает» (выделяет пузырьки СО₂), доломит реагирует аналогично только в порошке, магнезит реагирует при действии нагретой соляной кислоты.

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

Растворимость в воде свойственна некоторым галоидам (галит, сильвин).

Растворимые в воде минералы иногда обладают характерным вкусом. Например, соленый на вкус галит легко отличим от жгучего горько-соленого сильвина.

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

Существенно помогает в определении минералов знание минеральных парагенезисов. Парагенезис – это совместное нахождение минералов, обусловленное общностью их происхождения. По наличию некоторых легкоузнаваемых минералов удается предполагать, а затем и найти другие минералы, характерные для данного парагенезиса. Например, знание типичных и широко распространенных минеральных парагенезисов магматических пород позволяет легко определять их минеральный состав: узнав в светлоокрашенной породе черный листоватый биотит, рядом можно предполагать наличие кварца и полевых шпатов. Не менее важно знание и так называемых «запрещенных» парагенезисов, т.е. пар и групп минералов, которые не могут образовываться совместно. К запрещенным парагенезисам в магматических породах относят, например, пару кварц – оливин.

 

Второе занятие лабораторной работы №1

Обязательным, в рамках подготовки ко второму занятию данной лабораторной работы, является самостоятельное составление конспекта-определителя породообразующих минералов. Форма табличного конспекта приводится в прил. 3. Ширина столбцов приведена в расчете на размещение таблицы на развороте двух страниц. Описание породообразующих минералов содержится в прил. 4. Допускается использование для составления конспекта учебников, приведенных в списке рекомендуемой литературы.

Описание минералов в данной работе приведено в последовательности, соответствующей таксономическому делению минералов в классификации по химическому составу, как это обычно делается в учебниках по минералогии. Составляя конспект, желательно сгруппировать минералы не по их химическим особенностям, а по общим диагностическим свойствам, что значительно облегчит поиск при их определении. Рекомендуемые группы и список минералов в них приводится ниже.

1. Темноокрашенные (ясноокрашенные) минералы:

Твердость менее 5: хлориды, биотит, лимонит;

Твердость более 5: пиролюзит, псиломелан, гематит, магнетит, актинолит, роговая обманка, авгит, оливин, эпидот.

2. Светлоокрашенные минералы:

Твердость менее 5: глинистые минералы (группа гидрослюд, группа монтмориллонита, группа каолинита), тальк, сера, гипс, сильвин, галит, карналлит, мусковит, гиббсит, бёмит, кальцит, доломит;

Твердость более 5: дистен, группа полевых шпатов: калиевые полевые шпаты, кислые плагиоклазы, средние плагиоклазы, основные плагиоклазы; опал, халцедон, диаспор, пирит, кварц.

3. Минералы разнообразных окрасок:

Твердость менее 5: вивианит;

Твердость более 5: апатит, гранаты, турмалин.

Составленный конспект должен быть кратким, но достаточно информативным при использовании.

Второе занятие посвящается самостоятельному просмотру породообразующих минералов эталонной коллекции. При знакомстве с каждым минералом необходимо убедиться в собственном умении обнаруживать диагностические признаки минералов, содержащиеся в определителе; научиться отличать похожие друг на друга минералы (например: кварц и полевые шпаты, биотит и роговую обманку).

Используя самостоятельно составленный определитель, эталонную коллекцию, результаты определения диагностических свойств минералогического образца индивидуальной задачи, полученные на первом занятии, дайте название исследуемому минералу. Желательным является определение и описание двух-трех минералов из пород петрографических образцов индивидуальной задачи, тем более что при выполнении последующих работ всё равно потребуется определение всех слагающих породы минералов.

Определение минералов в породах имеет свои особенности, обусловленные малым размером зерен, изменчивостью твердости, блеска при нередком замещении первичных минералов вторичными.

При определении породообразующих минералов, отметив общий тон (темный, светлый) окраски, необходимо прежде всего принять во внимание форму зерен и агрегатов, затем оценить твердость и спайность, помня, что эти два свойства могут изменяться (твердость – уменьшаться, спайность – ухудшаться) вследствие замещения части зерна минерала вторичными минералами. Кроме того, в некоторых агрегатах трудно или невозможно определить важные свойства минералов. Землистые массы имеют пониженную твердость в агрегате. Порошковатые и скрытозернистые агрегаты не дают возможность определить форму зерен, а также наличие спайности у минерала. Некоторые светлоокрашенные минералы могут изменить тон окраски до тёмного. Например, кварц и основной плагиоклаз иногда приобретают в породах тёмно-серую окраску.

Если светлый или темный минерал не обнаружен в соответствующем списке, его следует искать среди минералов разнообразных окрасок.

Важным элементом диагностики является анализ минеральной ассоциации, в которой встречен диагностируемый минерал.

В конце занятия студент защищает отчет и представляет на проверку конспект теоретических положений к лабораторной работе № 1 и табличный определитель минералов.

Приложение 1

 

Министерство образования Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Кузбасский государственный технический университет»

 

Кафедра геологии

 

 

 

ОТЧЕТ

 

По лабораторной работе №1

Состав, морфология и диагностические свойства

породообразующих минералов»

 

 

Составил студент гр. ГК-031

Иванов С.А.

 

Проверил доцент Петров А.В.

 

 

Кемерово 2004

 

 

Приложение 2

Форма и примеры описания минералов отчета

 

Номер образца	Зерна	Агрегат	Цвет	Черта	Блеск	Спайность	Твердость	Прочие свойства	Название минерала
ГК-5(1)	листоватые	явнозернистый, вкрапленный	черный	светло-серая	стеклянный	весьма совершенная в одном направлении	2–3		биотит
ГК-7(1)	изометричные	сплошной, явнозернистый	черный	черная	полуметаллический	весьма несовершенная	5,5–6	сильная магнитность	магнетит

 

Приложение 3

Форма для составления конспекта-определителя минералов

1см 3см 3,5см 3,5см 2,5см 2см 2см 2см 1,5см 3см 4см 4,5см № Название минерала, формула Форма кристаллов и зерен … Приложение 4  

Подкласс островных силикатов

Оливин (син.: перидот) – (Mg,Fe)₂[SiO₄]. Наиболее распространённый минерал из изоморфного ряда форстерит Mg₂[SiO₄] – фаялит Fe₂[SiO₄]. Кристаллы редки. Зёрна изометричные, часто мелкие (до 1 мм). Образует сплошные зернистые агрегаты или вкрапленные зёрна. Цвет: зеленовато-чёрный, тёмно-зелёный, реже светло-жёлто-зелёный до бесцветного. Цвет черты: белый. Блеск: стеклянный до воскового, при замещении серпентином. Спайность: средняя до несовершенной. Твёрдость: 6,5–7 до 4 при замещении серпентином. Прочие свойства: плотность 3,2–3,6 г/см³, иногда прозрачен, разлагается в соляной и серной кислотах с выделением студневидного кремнезёма, замещается серпентином. Диагностические признаки: зеленовато-чёрный цвет, парагенезис (встречается в темноокрашенных магматических горных породах в ассоциации с авгитом, реже основным плагиоклазом). От других чёрных силикатов (авгита, роговой обманки, биотита) отличается несовершенной спайностью и изометричной формой зёрен. Происхождение. Магматическое – в ультраосновных породах (дунитах, перидотитах), реже в основных породах (габбро, базальтах). Контактово-метасоматическое – в магнезиальных скарнах. Контактово-метаморфическое (оливин содержащие мраморы). Магнезиальные разновидности оливина обычно встречаются в метеоритах.

 

Дистен (син.: кианит) – Al₂[SiO₄]O. Форма кристаллов и зёрен удлинённая досковидная. Дистен встречается в виде вкрапленных зёрен или сплошных зернистых, иногда радиально-лучистых агрегатов. Цвет: голубой или синий разных оттенков, реже зелёный, жёлтый, серый, белый, чёрный. Окраска часто зональная, пятнистая, трещинная. Цвет черты: белый. Блеск: стеклянный, на плоскостях спайности иногда перламутровый. Спайность: совершенная. Твёрдость: 4,5 по удлинению зёрен, 6,5 – поперёк удлинению. Прочие свойства: плотность 3,6 г/см³, иногда полупрозрачен. Диагностические признаки: форма зёрен, характерный голубоватый или синеватый цвет, анизотропия твёрдости, нахождение в метаморфических породах в ассоциации со слюдами, полевыми шпатами, кварцем, гранатами, корундом. Происхождение. Метаморфическое – при динамотермальном метаморфизме высоких давлений (кристаллические сланцы, гнейсы). Экзогенное – как стойкий к выветриванию минерал накапливается в россыпях.

 

Эпидот – Ca₂(Al₂Fe)[SiO₄][Si₂O₇]O(OH). Кристаллы вытянуты с грубой штриховкой на гранях параллельно удлинению. Зёрна игольчатые, шестоватые, короткостолбчатые до изометричных. Агрегаты сплошные зернистые, скрытозернистые плотные, шестоватые, радиально-лучистые, в пустотах – друзы. Цвет: травяно-зелёный, фисташково-зелёный, жёлто-зелёный. Цвет черты: белый до светло-серого и фисташково-зелёного. Блеск: стеклянный. Спайность: совершенная в одном направлении. Твёрдость: 6,5–7. Прочие свойства: плотность 3,3–3,6 г/см³. Диагностические признаки: цвет, штриховка на гранях, часто шестоватая форма зёрен. От актинолита отличается «тёплыми» желтовато-зелёными тонами окраски и более высокой твёрдостью. От жёлто-зелёного граната – по форме зёрен и наличию спайности. В известковых скарнах встречается совместно с зелёным или красно-бурым гранатом и кальцитом. Эпидот – распространённый минерал метаморфических пород. Происхождение. Контактово-метаморфическое – в известковых скарнах. Динамометаморфическое – в составе зелёных сланцев.

 

Гранаты – это группа минералов, представляющая собой изоморфные ряды кальциевых гроссуляр-андрадитовых Ca₃(Al,Fe,Cr)₂[SiO₄]₃ и алюминиевых пироп-альмандиновых (Mg,Fe,Mn)₃Al₂[SiO₄]₃ гранатов. Гранаты часто образуют кристаллы – ромбоэдры, тетрагон-триоктаэдры (рис. 6). Зёрна изометричные. Встречаются в виде одиночных вкрапленных кристаллов и зёрен, сплошных зернистых агрегатов или друз. Цвет: кальциевых гранатов – жёлто-зелёный, красно-бурый, буровато-зелёный, тёмно-бурый до чёрного; алюминиевых гранатов – оранжево-красный, фиолетово-красный, изумрудно-зелёный. Цвет черты: белый до слабоокрашенного. Блеск: стеклянный, в изломе жирный, смоляной. Спайность: несовершенная. Твёрдость: 6,5–7,5. Прочие свойства: плотность 3,4–4,3 г/см³. Диагностические признаки: характерные кристаллы и изометричные зёрна, цвет, отсутствие спайности, высокая твёрдость. Жёлто-зелёный гранат от эпидота отличается формой зерна, несовершенной спайностью. Тёмноокрашенные гранаты от роговой обманки и авгита отличаются отсутствием спайности и изометричной формой зёрен. В известковых скарнах встречаются кальциевые гранаты совместно с эпидотом, кальцитом. Алюминиевые гранаты характерны для кристаллических сланцев и гнейсов, где ассоциируют со слюдами, полевыми шпатами, дистеном, хлоритом. Происхождение. Динамометаморфическое – в кристаллических сланцах и гнейсах. Контактово-метасоматическое – в известковых скарнах.

 

Подкласс кольцевых силикатов

Турмалин – NaFe₃Al₆[Si₆O₁₈][BO₃]₃(OH)₄. Кристаллы и зёрна удлинённые: столбчатые, шестоватые, игольчатые с характерной штриховкой по удлинению и сферическим треугольником в поперечном удлинению сечении (рис. 7). Встречается в виде одиночных кристаллов и зёрен, шестоватых, игольчатых, радиально-лучистых агрегатов, реже скрытозернистых масс. Цвет: обычно чёрный, редко бурый, розовый, зелёный, синий, полихромный. Цвет черты: белый. Блеск: стеклянный. Спайность: несовершенная. Твёрдость: 7,5–8. Прочие свойства: плотность 2,9–3,2 г/см³; электризуется при трении, давлении, нагревании, причём один конец кристалла заряжается положительно, другой – отрицательно. Диагностические признаки: удлинённые кристаллы и зёрна со штриховкой вдоль удлинения, характерное поперечное сечение в виде сферического треугольника, высокая твёрдость. От похожей роговой обманки отличается несовершенной спайностью, формой сечения, более высокой твёрдостью. Происхождение. Динамометаморфическое – в кристаллических сланцах и гнейсах. Пегматитовое. Пневматолитовое – в грейзенах. Гидротермальное высокотемпературное. Экзогенное – как стойкий к выветриванию минерал накапливается в россыпях.

 

Подкласс цепочечных силикатов

Группа пироксенов

Авгит – (Ca,Na)(Mg,Fe²⁺,Fe³⁺,Ti,Al)[(Si,Al)₂O₆]. Кристаллы короткостолбчатые, таблитчатые с характерным восьмиугольным поперечным сечением (см. рис. 2.9, а). Зёрна короткостолбчатые до изометричных. Агрегаты сплошные зернистые, вкрапленные зёрна. Цвет: чёрный с зеленоватым, реже бурым оттенком. Цвет черты: светлый, серовато-зелёный. Блеск: стеклянный. Спайность: средняя в двух направлениях с углом 87° между плоскостями спайности (см. рис. 2.9, а). Твёрдость: 5–6,5. Прочие свойства: плотность 3,2–3,6 г/см³. Диагностические признаки: определяется по форме кристаллов и зёрен, цвету, средней спайности под углом, близким к 90°, по ассоциации с оливином или основным плагиоклазом в тёмноокрашенных магматических породах. От оливина отличается наличием спайности. От роговой обманки отличается по форме зёрен (не всегда), по почти прямому углу между плоскостями спайности и восьмиугольному сечению, а также по ассоциации. Авгит является важным породообразующим минералом основных и ультраосновных магматических и метаморфических пород. Происхождение. Магматическое – в ультраосновных (перидотиты, пироксениты) и основных (габбро, базальты) породах. Динамометаморфическое. Контактово-метаморфическое. Обнаружен в образцах лунных пород.

 

Подкласс ленточных силикатов

Группа амфиболов

Роговая обманка – Ca₂Na(Mg,Fe²⁺)₄(Al, Fe³⁺)[(Si,Al)₄O₁₁]₂(OH)₂. Кристаллы и зёрна удлинённые, игольчатые, шестоватые, столбчатые до изометричных с характерным ромбовидным поперечным сечением одиночных индивидов (см. рис. 2.9, б). Агрегаты сплошные зернистые (игольчатые, шестоватые, столбчатые), иногда веерообразные, обычны вкрапленные кристаллы и зёрна. Цвет: чёрный, буро-зелёный, тёмно-зелёный. Цвет черты: белый, серо-зелёный. Блеск: стеклянный. Спайность: совершенная в двух направлениях с углом 124° между плоскостями спайности (см. рис. 2.9, б). Твёрдость: 5,5–6, при замещении вторичными минералами менее 5. Прочие свойства: плотность 3,0–3,5г/см³, ступенчатый излом. Диагностические признаки: определяется по форме кристаллов и зёрен, цвету, совершенной спайности в двух направлениях под углом 124°, по нахождению в светлоокрашенных магматических породах в ассоциации с полевыми шпатами и кварцем. От авгита отличается формой зёрен (не всегда), поперечным сечением и углом между плоскостями спайности, а также по ассоциации. От турмалина роговая обманка отличается формой поперечного сечения и наличием спайности. От актинолита – по цвету. Роговая обманка является важным породообразующим минералом магматических и метаморфических пород. Происхождение. Магматическое – в средних (сиениты, трахиты, диориты, андезиты), реже основных и кислых магматических породах. Динамометаморфическое – в амфиболитах, кристаллических сланцах, гнейсах. Контактово-метаморфическое.

 

Актинолит – Ca₂(Mg,Fe)₅[Si₄O₁₁]₂(OH)₂. Кристаллы и зёрна удлинённые шестоватые, игольчатые до волокнистых с ромбовидным поперечным сечением, как у роговой обманки. Агрегаты сплошные зернистые (шестоватые, игольчатые, волокнистые до войлокоподобных), веерообразные лучистые, скрытозернистые, спутанно-волокнистые (нефрит), реже одиночные вкрапленные зёрна и кристаллы. Цвет: светло-зеленовато-серый до тёмно-зелёного. Цвет черты: белый, иногда светло-зеленый. Блеск: стеклянный, восковый (у нефрита), шелковистый (у волокнистых разностей). Спайность: совершенная в двух направлениях с углом между плоскостями спайности 124° (как у роговой обманки). Твёрдость: 5,5–6. Прочие свойства: плотность 3,1–3,3 г/см³, хрупкость. Диагностические признаки: определяется по удлинённой форме зёрен, цвету, спайности, по ассоциации с хлоритом, тальком в динамо-метаморфических горных породах. От роговой обманки актинолит отличается по цвету. От хлорита – по форме зёрен и твёрдости. От эпидота – более «холодным» серо-зелёным тоном окраски, меньшей твёрдостью и характером спайности. Происхождение. Динамометаморфическое – в зелёных сланцах, в кристаллических сланцах. Контактово-метасоматическое – в скарнах.

Подкласс слоевых силикатов

Тальк – Mg₃[Si₄O₁₀](OH)₂. Кристаллы редки, таблитчатого облика. Зёрна листоватые, чешуйчатые. Агрегаты листовато- и чешуйчатозернистые, плотные скрытозернистые (жировик). Цвет: зелёный, светло-зелёный, светло-серый, белый, иногда желтоватый или голубоватый. Цвет черты: белый. Блеск: стеклянный с перламутровым отливом, в плотных скрытозернистых агрегатах – восковый. Спайность: весьма совершенная в одном направлении, спайные листочки гибкие, но не упругие. Твёрдость: 1 (эталон шкалы твёрдости Мооса). Прочие свойства: плотность 2,7–2,8 г/см³, жирен на ощупь, в тонких листочках прозрачен. Диагностические признаки: низкая твёрдость (чертится ногтем), светлые тона окраски, спайность, ощущение жирности при прикосновении. От хлорита, мусковита отличается пониженной твёрдостью, от мусковита также неупругостью спайных листочков. От каолинита отличается жирностью на ощупь и отсутствием запаха глины при увлажнении. Происхождение. Метаморфическое – при метасоматическом изменении богатых магнием магматических пород, доломитов, а также при динамометаморфическом преобразовании глинистых пород в составе кристаллических сланцев.

 

Группа хлоритов

Хлориты – (Mg,Fe)_6–n(Al,Fe³⁺)_n[Al_nSi_n–4O₁₀](OH)₈. Это группа минералов переменного состава. Кристаллы редки – таблитчатые, листоватые, бочёнковидные. Зёрна листоватые, чешуйчатые. Агрегаты сплошные листовато- и чешуйчатозернистые до скрытозернистых, вкрапленные зерна, редко друзы. Железистые хлориты образуют натёчные агрегаты, оолиты, землистые массы. Цвет: от светло-зелёного до тёмно-зелёного, почти чёрного. Цвет черты: белый, слегка зеленоватый, у тёмноокрашенных разностей тёмно-зелёный. Блеск: стеклянный до перламутрового на плоскостях спайности, у землистых масс – матовый. Спайность: весьма совершенная в одном направлении, спайные листочки гибкие, но не упругие. Твёрдость: 2–2,5 до 3, в землистых агрегатах до 1,5. Прочие свойства: плотность 2,6 г/см³, в тонких листочках прозрачен. Диагностические признаки: цвет, форма зёрен и агрегатов, «слюдоподобная» спайность, низкая твёрдость. От слюд отличается зелёным цветом, пониженной твёрдостью и неупругостью спайных листочков. От талька – повышенной твёрдостью и отсутствием жирности на ощупь. От эпидота и актинолита формой зерна и твёрдостью меньше 5. Типичный минерал зеленых метаморфических пород. Происхождение. Динамометаморфическое – начальных ступеней метаморфизма, в составе зелёных сланцев. Метасоматическое и низкотемпературное гидротермальное – образуется как вторичный минерал за счёт железо-магнезиальных силикатов: биотита, роговой обманки, авгита. Осадочное химическое – при недостатке кислорода в прибрежной зоне морей и озёр (железистые хлориты).

 

Группа слюд

Биотит – K(Mg,Fe)₃[AlSi₃O₁₀](OH,F)₂. Кристаллы редки – таблитчатые, столбчатые шестиугольного сечения. Зёрна пластинчатые, листоватые, чешуйчатые. Агрегаты сплошные листовато- и чешуйчатозернистые, вкрапленные зерна, редко друзы. Цвет: чёрный, реже бурый с красноватым, зеленоватым или золотистым оттенком. В тонких листочках – дымчатый. Цвет черты: белый, серый, буроватый. Блеск: стеклянный, иногда с перламутровым отливом на плоскостях спайности. Спайность: весьма совершенная в одном направлении, спайные листочки гибкие и упругие. Твёрдость: 2–3. Прочие свойства: плотность 3,0–3,1 г/см³, спайные листочки прозрачны. Диагностические признаки: цвет, форма зёрен, спайность, невысокая твёрдость. Биотит характерен для светлоокрашенных магматических пород, где ассоциирует с полевыми шпатами и кварцем. От мусковита и хлорита отличается по цвету. От роговой обманки – формой зерна (у роговой обманки удлиненные зёрна) и твёрдостью меньше 5. Важный породообразующий минерал магматических и метаморфических пород. Происхождение. Магматическое – в связи с кислыми и средними породами. Пегматитовое. Регионально-метаморфическое – в кристаллических сланцах и гнейсах. Метасоматическое и высокотемпературное гидротермальное.

 

Мусковит – KAl₂[AlSi₃O₁₀](OH,F)₂. Кристаллы таблитчатые, пластинчатые, реже столбчатые шестиугольного сечения. Зёрна уплощённые: пластинчатые, листоватые, чешуйчатые. Агрегаты сплошные листовато- и чешуйчатозернистые, до скрыточешуйчатых (серицит), вкрапленные зёрна. Цвет: серебристо-белый, серый, светло-коричневый иногда с розоватым или зеленоватым оттенком. В тонких листочках бесцветный водяно-прозрачный. Цвет черты: белый. Блеск: стеклянный, на плоскостях спайности перламутровый. Спайность: весьма совершенная в одном направлении, спайные листочки гибкие и упругие. Твёрдость: 2–3. Прочие свойства: плотность 2,7 г/см³, спайные листочки прозрачны. Диагностические признаки: светлая окраска, уплощённая форма зёрен, перламутровый блеск, весьма совершенная спайность и лёгкое расщепление на тонкие прозрачные листочки, низкая твёрдость. От биотита отличается по цвету. От талька – более высокой твёрдостью (у талька 1) и упругостью спайных листочков. Породообразующий минерал метаморфических, реже магматических пород. Происхождение. Магматическое – в связи с кислыми породами. Пегматитовое. Динамометаморфическое – в кристаллических сланцах и гнейсах. Пневматолитовое – в грейзенах. Гидротермальное и метасоматическое.

Мусковит относительно устойчив при выветривании. Поэтому мелкие серебристые листочки накапливаются в песках, глинах, содержатся в почвах.

 

ГЛИНИСТЫЕ МИНЕРАЛЫ

Глинистые минералы – это слоистые силикаты, являющиеся основной составной частью глинистых осадочных горных пород, кор выветривания и структурообразующей основой почв. К ним относятся минералы группы каолинита, группы гидрослюд и группы монтмориллонита, которым присущи общие свойства: высокая дисперсность, поглотительная способность, наличие в них химически связанной воды, низкая твёрдость, землистые агрегаты.

 

Группа гидрослюд

(K,H₃O)Al₂[AlSi₃O₁₀](OH)₂. Группа включает в себя следующие минералы: иллит, вермикулит и глауконит. Зёрна листоватые, чешуйчатые, обычно различимые только под микроскопом. Агрегаты мелко- и скрыточешуйчатые, землистые. Глауконит может образовывать мелкие оолитовые стяжения в осадочных породах. Цвет: иллит – белый с зеленоватым оттенком; вермикулит – золотисто-коричневый, зеленовато-коричневый; глауконит – зелёный, зеленовато-синий, зеленовато-чёрный. Цвет черты: белый, светло-коричневый, у глауконита – зелёный. Блеск: перламутровый, восковый до матового. Спайность: весьма совершенная в одном направлении. Макроскопически спайность заметна лишь у крупных индивидов. Спайные листочки гибкие, но не упругие. Твёрдость: 1–2. Прочие свойства: плотность 2,2–2,8 г/см³, вермикулит при нагревании вспучивается и увеличивается в объёме до 10 раз. Диагностические признаки: вермикулит определяется по характерному цвету, форме зерна, спайности, неупругости спайных листочков и вспучиванию при нагревании. Иллит трудно отличим от мелкозернистых масс мусковита, надёжно диагностируется только специальными физическими или химическими методами. Оба минерала в виде тонкодисперсных частиц в составе глинистых пород неотличимы от других глинистых минералов. Глауконит определяется по сине-зеленому цвету и нахождению в осадочных горных породах. Происхождение: смотри «Происхождение глинистых минералов».

 

Группа монтмориллонита

Al₂Mg₃[Si₄O₁₀](OH)₂×nH₂O. Группа включает в себя следующие минералы: монтмориллонит, бейделлит, нонтронит, сапонит. Зёрна этих минералов представляют собой различимые только под электронным микроскопом индивиды, размером до 1 мкм, неправильной или нитевидной формы. Агрегаты землистые, иногда конкреции или оолиты. Цвет: белый, механические примеси придают оливково-зелёные, буро-зелёные, яблочно-зелёные, серо-зелёные, бурые, розоватые оттенки. Цвет черты: белый до слабоокрашенного в различные оттенки, в зависимости от цвета минерала. Блеск: матовый до воскового. Спайность: весьма совершенная в одном направлении, наблюдается лишь под электронным микроскопом. Твёрдость: 1–1,5. Прочие свойства: плотность 1,7–2,7 г/см³, обладают характерным запахом глины при увлажнении, в воде набухают с увеличением объёма до 10 раз, во влажном состоянии пластичны, жирные на ощупь. Диагностические признаки: землистые агрегаты, низкая твёрдость, матовый блеск, перечисленные выше прочие свойства. В глинистых породах минералы группы монтмориллонита отличаются друг от друга и от минералов группы каолинита с помощью электронного микроскопа, специальных физических или химических исследований. От талька отличаются землистыми агрегатами и запахом глины при увлажнении. Происхождение: смотри «Происхождение глинистых минералов».

 

Группа каолинита

Al₄[Si₄O₁₀](OH)₈. Группа включает в себя следующие минералы – каолинит, диккит, накрит, галлуазит. Зёрна представляют собой различимые только под электронным микроскопом индивиды, размером до 1 мкм, чешуйчатой или трубообразной формы. Цвет: белый (без механических примесей). Примеси окрашивают минералы в желтовато-коричневый, голубоватый, розоватый, сероватый, зеленоватый оттенки. Цвет черты: белый до слабоокрашенного в различные оттенки, в зависимости от цвета минерала. Блеск: матовый, редко восковый. Спайность: см. группу монтмориллонита. Твёрдость: 1–1,5. Прочие свойства: плотность 2,58–2,6 г/см³, сухие на ощупь, легко впитывают воду (прилипают к языку), запах глины при увлажнении, во влажном состоянии пластичны. Диагностические признаки: землистые агрегаты, низкая твёрдость, светлые тона окраски, матовый блеск, перечисленные выше прочие свойства. В глинистых породах минералы группы каолинита отличаются друг от друга и от минералов группы монтмориллонита с помощью электронного микроскопа, специальных физических или химических исследований. От талька отличаются землистыми агрегатами, наличием запаха глины при увлажнении, прилипанием к языку, пластичностью во влажном состоянии. Происхождение: смотри «Происхождение глинистых минералов».

 

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ГЛИНИСТЫХ МИНЕРАЛОВ

В корах выветривания – при гидролизе силикатов и алюмосиликатов. При этом по ультраосновным магматическим породам образуются сапонит, бейделлит, нонтронит; по основным – монтмориллонит; по кислым магматическим и метаморфическим породам – минералы группы каолинита. Осадочное химическое – при коагуляции коллоидных растворов в присутствии электролитов или при взаимодействии осажденных оксидов и гидрооксидов Al и Fe с кремнекислотой, Mg и Ca, растворёнными в морской воде. Осадочное механическое – при переотложении продуктов кор выветривания. Метасоматическое и гидротермальное низкотемпературное.

В составе почв, являясь структурообразующей основой, глинистые минералы наследуются из субстрата кор выветривания либо синтезируются.

 

Подкласс каркасных силикатов

Группа полевых шпатов

Это наиболее широко распространённая в земной коре группа минералов. Полевые шпаты являются основными породообразующими минералами магматических и метаморфических пород, играют заметную роль в составе осадочных пород и обломочной фракции почв. Они обладают сходными физическими свойствами: преимущественно светлая окраска, плотность 2,5–2,7 г/см³, твёрдость 6, спайность по двум направлениям под углом 90°. Полевые шпаты по химическому составу подразделяются на две подгруппы: калиевые полевые шпаты (КПШ) и натрий-кальциевые полевые шпаты (плагиоклазы).

Калиевые полевые шпаты (КПШ) – K[AlSi₃O₈]. По особенностям кристаллической структуры среди них выделены санидин, ортоклаз и микроклин, практически не различимые макроскопически. Кристаллы таблитчатые, таблитчато-призматические. Зёрна таблитчатые до изометричных. КПШ встречаются в виде сплошных зернистых агрегатов, вкрапленных зёрен в эффузивных магматических породах, редко образуют друзы. Характерны закономерно ориентированные пертитовые вростки белого плагиоклаза в зёрнах КПШ, которые могут быть макроскопически заметны только у микроклина (рис. 8), а также закономерные вростки кварца (рис. 9). Цвет: розовый, мясо-красный, кремово-жёлтый, голубовато-зелёный, реже светло-серый, белый, бесцветный (санидин). Цвет черты: белый. Блеск: стеклянный. Спайность: в двух направлениях под углом 90°. По одному направлению спайность совершенная, по другому – менее совершенная (до средней). Твёрдость: 6. Прочие свойства: плотность 2,5–2,6 г/см³, непрозрачен, иногда полупрозрачен до прозрачного (санидин). Диагностические признаки: таблитчатые до изометричных зёрна, светлые тона окраски, часто яркоокрашены, совершенная спайность в двух направлениях под углом 90°, твёрдость – 6. В горных породах могут определяться по ассоциации с другими минералами. КПШ характерны для светлоокрашенных магматических пород, где присутствуют совместно с кислым плагиоклазом и биотитом или кислым плагиоклазом и роговой обманкой. От кварца КПШ отличается наличием спайности, отсутствием жирного блеска в изломе. От кальцита – твёрдостью более 5 и отсутствием реакции с HCl. От плагиоклазов – более часто встречающимися яркими тонами окраски, отсутствием полисинтетических двойников. Надёжно КПШ отличаются друг от друга и от плагиоклазов только под микроскопом или по результатам специальных физических и химических исследований. Происхождение. Магматическое – в кислых и щелочных породах. Пегматитовое. Метасоматическое. Гидротермальное. Динамометаморфическое – в гнейсах и кристаллических сланцах. Контактово-метаморфическое – в роговиках. Редко осадочное – при химическом осаждении совместно с солями.

В почвах КПШ вместе с плагиоклазами, кварцем и некоторыми другими силикатами составляют обломочную фракцию песчаной и пылеватой размерности.

Натрий-кальциевые полевые шпаты (плагиоклазы) – изоморфный ряд (100–n)Na[AlSi₃O₈] – nCa[Al₂Si₂O₈], по процентному содержанию кальциевой составляющей (номер плагиоклаза) выделяются:

кислые плагиоклазы (№ 0–30) – альбит, олигоклаз,

средние плагиоклазы (№ 30–50) – андезин,

основные плагиоклазы (№ 50–100) – лабрадор, битовнит, анортит.

Кристаллы таблитчатые, таблитчато-призматические, в целом такие же, как у КПШ. Зёрна таблитчатые до изометричных. Основные плагиоклазы в вулканических магматических породах резко удлинённые, пластинчатые (рис. 10). В эффузивах зёрна плагиоклазов часто имеют зональное строение, зональность выражена в изменении цвета от центра к периферии зерна и обусловлена изменением химичес-кого состава. Макроскопически зональность заметна у средних плагиоклазов (рис. 11). Всем плагиоклазам характерно полисинтетическое двойникование, т.е. закономерное срастание в пределах одного зерна минерала нескольких кристаллов по определённым кристаллографи-ческим направлениям. Макроскопически полисинтетическое двойникование обнаруживается на плоских сколах (плоскостях спайности) крупных зерен, когда при осмотре на поверхности наблюдается серия строго параллельных полос, отражающих свет с разной интенсивностью. При изменении угла зрения интенсивность отражения меняется. Возникает двойниковая параллельная полосчатость или штриховка. Плагиоклазы встречаются в виде зернистых агрегатов, вкрапленных зёрен, иногда образуют друзы. Цвет: белый, серовато-белый, серый до тёмно-серого (основной плагиоклаз), иногда с зеленоватыми или красноватыми оттенками. Свежие, неизменённые плагиоклазы современных эффузивов – бесцветные водяно-прозрачные. Цвет черты: белый. Блеск: стеклянный. Спайность: в двух направлениях под углом 90°. По одному направлению спайность совершенная, по другому – менее совершенная (до средней). Твёрдость: 6. Прочие свойства: плотность 2,6–2,7 г/см³, от непрозрачных до прозрачных, на плоскостях спайности иногда наблюдается голубоватая или желто-синяя иризация (свечение). Диагностические признаки: таблитчатые до изометричных зёрна, светлые тона окраски, обычно белые, серые до тёмно-серых, спайность, твёрдость. В горных породах может определяться по ассоциации с другими минералами. Основные плагиоклазы характерны для основных тёмноокрашенных магматических пород, где ассоциируют с авгитом. Средние плагиоклазы – для светлоокрашенных средних магматических пород, в ассоциации с роговой обманкой. Кислые плагиоклазы встречаются в светлоокрашенных магматических породах: кислых, в ассоциации с кварцем, КПШ и биотитом или щелочных, совместно с КПШ и роговой обманкой. От кварца плагиоклазы отличаются наличием спайности, отсутствием жирного блеска в изломе. От кальцита – твёрдостью более 5 и отсутствием реакции с HCl. От КПШ – неяркими тонами окраски, наличием полисинтетических двойников, иризацией. Между собой плагиоклазы распознаются с трудом: кислые – более светлые, чем основные, средние – часто зональные, особенно в эффузивных породах, в магматических породах плагиоклазы распознаются по ассоциации с другими минералами. Надёжно плагиоклазы отличаются друг от друга и от КПШ под микроскопом или после специальных физических и химических исследований. Происхождение. Магматическое – для основных пород характерны основные плагиоклазы, для средних – средние, для кислых и щелочных – кислые плагиоклазы. Пегматитовое. Динамометаморфическое – в гнейсах и кристаллических сланцах. Контактово-метаморфическое – в роговиках. Метасоматическое. Гидротермальное. Редко осадочное.

Плагиоклазы встречаются в обломочной фракции почв.

 

 

Контрольные вопросы

1. Что такое минералы и горные породы?

2. Какие процессы приводят к образованию горных пород?

3. Свойства минералов как кристаллических веществ.

4. Что такое изоморфизм? Типы изоморфизма.

5. Химическая классификация минералов.

6. Какие диагностические признаки используются для определения минералов?

7. Можно ли узнать минерал по форме его кристаллов?

8. Какими бывают минеральные зерна по степени изометричности?

9. Что такое минеральный агрегат? Специфика зернистых и особых агрегатов.

10. Охарактеризовать физические свойства, используемые для диагностики минералов. Каковы особенности их применения?

11. Что такое минеральный парагенезис?

12. В какой последовательности желательно выявлять диагностические признаки минерала в агрегате горной породы?

 

Список рекомендуемой литературы

Основная литература

1. Бетехтин А.Г. Курс минералогии. – М.: Госгеолтехиздат, 1961. – 556 с.

2. Лазаренко Е.К. Курс минералогии. – М.: Высш. шк., 1963. – 558 с.

3. Миловский А.В. Минералогия и петрография. – М.: Недра, 1985. – 431 с.

Дополнительная литература

1. Геологический словарь. Т. 1, 2. – М.: Недра, 1978.

2. Годовиков А.А. Минералогия. – М.: Недра, 1983. – 500 с.

3. Горная энциклопедия. Т. 1–5. – М.: Сов. энциклопедия, 1984.

4. Гумилевский С.А. Кристаллография и минералогия / С.А. Гумилевский, В.М. Киршон, Г.П. Луговской. – М.: Высш. шк., 1972. – 278 с.

5. Кузин М.Ф. Полевой определитель минералов / М.Ф. Кузин, Н.И. Егоров. – М.: Недра, 1974. – 231 с.

6. Лебедева Н.Б. Пособие к практическим занятиям по общей геологии. – М.: МГУ, 1986. – 101 с.

7. Толстой М.П. Геология с основами минералогии. – М.: Высш. шк., 1975. – 212 с.

8. Штрюбель Г. Минералогический словарь / Г. Штрюбель, З.Х. Циммер. – М.: Недра, 1987. – 494 с.

 

 

Составитель

Анна Анатольевна Возная