Минералы как образуются

Минералы образуются повсюду: глубоко в недрах земли, в пустынях, в болотах и в озерах.

Преобладающее количество минералов образуется из магмы. Однако среди минералов, слагающих эти магматические породы, безнадежно искать красивые образцы, нарядные кристаллы. Когда образовывались магматические породы, отдельные минералы, кристаллизуясь, мешали друг другу расти. Вот они и получились как бы «сжатыми», неполногранными.

Замечательные образцы минералов возникают в пегматитовых и гидротермальных жилах, образовавшихся из горячих водных растворов. Здесь вырастают великолепные кристаллы в полостях (пустотах) жил, где ничто не мешает их свободному росту. Прекрасные кристаллы пирита и марказита встречаются в ископаемых углях, иногда глинах.

Надо всегда внимательно осматривать ту местность, где вы находитесь, чтобы не пропустить ценный минерал.

Минералы (в коллекциях и при описании в книгах) располагаются в определенном порядке: по химическому составу и строению решетки. Ниже приводится классификация минералов по химическому составу (упомянуты лишь наиболее важные минералы):

Двухцветные минералы. Как образуются полихромные самоцветы?

1) самородные минералы: золото, платина, серебро, графит, алмаз;

2) сернистые соединения, или сульфиды: галенит, пирит, халькопирит, сфалерит, киноварь;

3) окислы (соединения с кислородом): лед, кварц, гематит, магнетит;

4) водные окислы: бурый железняк, или лимонит, и др.;

5) силикаты (т. е. соединения кремния, или силиция): слюды, полевые шпаты, роговые обманки; сюда относятся почти все породообразующие минералы;

6) фосфаты (соли фосфорной кислоты): фосфорит, апатит, бирюза;

7) вольфраматы (соли вольфрамовой кислоты): вольфрамит, шеелит;

8) сульфаты (соли серной кислоты): мирабилит, гипс, барит;

9) карбонаты (соли угольной кислоты): кальцит, сидерит, доломит;

10) галоидные соединения (соли фтористоводородной и соляной кислот): флюорит, каменная соль, сильвин;

11)органические соединения: янтарь, различные ископаемые смолы, встречающиеся в каменных углях, и др.

По данным археологии, первобытный человек в каменном веке уже пользовался в своем обиходе примерно 20 минералами и 10 горными породами.

Теперь промышленность использует около 400 минералов. Ведь даже для издания этой книги понадобилось не менее 20 различных минералов: из антимонита, галенита, сфалерита, халькопирита были отлиты буквы и изготовлены клише для рисунков; из хромита, гематита, лимонита, висмутина приготовлены краски цветных рисунков; при производстве бумаги были использованы мирабилит, барит, мел, тальк и т. д. Прибавьте к этому еще минералы, необходимые для изготовления печатных машин: руды железа (три-четыре вида), меди, кобальта, никеля, хрома, алюминия, а также другие, — и вы получите некоторое представление о значении минералов в жизни человека.

Минералог прежде всего должен изучить свойства минералов. Есть много химических элементов, которые имеют важное значение для промышленности и сельского хозяйства, но некоторые из них встречаются очень редко и никогда не образуют мало-мальски крупных скоплений. Таковы, например, металл кадмий, придающий меди высокую прочность, металл таллий, соединения которого убивают вредителей сельскохозяйственных культур. Самостоятельных минералов они не образуют, а встречаются в виде примеси в цинковой обманке, причем по внешнему виду судить об этих примесях невозможно.

КАК ОБРАЗУЮТСЯ МИНЕРАЛЫ?!!

Во многих случаях по присутствию какого-нибудь, часто малозначительного, минерала можно сделать заключение о наличии ранее не замеченных ценных руд.

Важную помощь может оказать минералог и геологам-разведчикам, подробно изучающим месторождение для разработки, и горным инженерам, которые разрабатывают месторождение, извлекая из него ценные минералы. Внимательно изучая месторождение, минералог сделает точные зарисовки, в которых отметит, как располагаются отдельные минералы и их скопления (руды), которые и надо извлекать.

Знание условий образования месторождения для различных минералов имеет громадное практическое значение. Рассматривая геологическую карту какой-либо местности, мы можем предвидеть, какие минералы, какие полезные ископаемые можно здесь искать.

Для ряда полезных ископаемых — полиметаллов, золота, угля, нефти — составляют карты прогноза (предвидения). На каждой из них указываются площади или участки, на каких следует искать нужное полезное ископаемое, на каких эти полезные ископаемые должны отсутствовать и производить их поиски не следует. Карты прогнозов все более и более входят в практику поисков и разведок и приносят чрезвычайно большую пользу.

Многие руды и минералы содержат различные примеси. Прежде чем рекомендовать их для промышленного использования, минералог должен детально изучить все их технологические свойства. Другими словами, он должен указать насколько данный минерал отвечает своему назначению, какие способы его обработки можно рекомендовать и т. д. Кроме того, минералог должен указать возможность использования в промышленности отходов добычи.

При добыче любого полезного ископаемого всегда извлекается из недр большее или меньшее количество пустой породы, т. е. породы, сопутствующей полезному ископаемому. Такие породы идут в отвалы, что убыточно для государства: ведь для добычи их затрачиваются рабочая сила, материалы, электроэнергия. Поэтому минералоги тщательно изучают все минералы, находящиеся в этих породах, и стараются их использовать.

Если практически важный минерал редок или встречается в виде мелких, плохих образцов, тогда его стараются изготовить искусственно. Например, для получения алюминия нужен редчайший минерал криолит, один раз найденный в Ильменском заповеднике в ничтожном количестве. Теперь же этот минерал научились изготовлять на заводах в большом количестве: тысячи тонн. Минералогические лаборатории, специальные институты и заводы изготовляют искусственные прозрачные и бесцветные минералы: кварц, кальцит, флюорит (из которых делают линзы и призмы для оптических приборов), рубин (применяемый и в механизмах карманных часов и как драгоценный камень) и т. д. Многие тысячи тонн искусственного графита получают в электрических печах. Наша промышленность выпускает свыше сотни различных искусственных минералов, а специальные лаборатории непрерывно продолжают работать над получением новых минералов.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник: de-ussr.com

Свойства минералов и условия их образования

Минералами называют твёрдые природные тела, имеющие в своей основе кристаллическую структуру и некий химический состав. Как правило, они являются частью различных руд, горных пород и метеоритов. Минералы по своей сути довольно похожи (имеется ввиду химический состав), но вот по цвету, размерам, форме и другим признакам они очень сильно отличаются друг от друга.

Однако, существуют группы минералов, имеющие сходство не только по составу, но и по многим признакам. В таком случае их относят к какой-либо минеральной разновидности. То есть, это значит, что некая группа минералов является вариацией одного конкретного вида. Примером могут служить цитрин, аметист и халцедон, являющиеся разновидностями кварца.

Процессы образования минералов

Эндогенные процессы. Другими словами, глубинные. Как можно догадаться, к этой группе относят процессы, происходящие на большой глубине (вероятно, в земной мантии), под влиянием высокой температуры и огромного давления. Если кратко, то расплавленная магма поднимается выше к земной поверхности, где температура земли понижается, из-за чего магма застывает.

Так образуются горные породы, ну а после, в различных трещинах и пустотах откладываются химические вещества, которые после и становятся минералами.

Физические свойства минералов

Свойств, по которым различают минералы, довольно много. Основными можно назвать цвет, твёрдость, плотность, хрупкость, магнитность. Разумеется, это даже не половина их, но смысла перечислять все нет. Как говорится, на вкус и цвет все минералы разные.

При нахождении подобных природных тел, их свойства тщательно изучаются, после чего делается заключение, к какой разновидности он относится. Определить лишь по одному внешнему виду это бывает очень сложно.

Иногда в природе встречаются экземпляры, представляющие собой сплавленные в один минералы. Их нельзя отнести к конкретному виду, а также они не обладают симметрией. Такие образования называют минеральными агрегатами. Каждая отдельная часть агрегатов (ну если её отпилить) называется минеральным индивидом. А скопления множества минеральных агрегатов, каждый из которых имеет свою границу, именуют минеральными телами.

Интересные факты о минералах

Некоторые минералы могут иметь жидкую форму. Например, лёд — это тоже минерал, а вот вода, которая образуется при таянии льда, к минералам уже не относится.
А бывает и так, что минералом называют жидкость. Примером тому является самородная ртуть, она принимает кристаллическое состояние только при температуре −38 °C, но даже находясь в жидком состоянии, и не имея кристаллической структуры, относится к минералам.

Среди тысяч известных видов минералов, существует один, обладающий уникальными свойствами. Это Путнисит. Его химический состав настолько необычен, что, как с восторгом говорят учёные, не имеет связей ни с одним из известных видов. В его состав входят кислород, водород, стронций, хром, кальций, сера и углерод, что подтверждает его земное происхождение, и это весьма удивительно.

Пещеры минералов

Особую ценность представляют пещеры, сплошь состоящие из минералов. Они являются достоянием и, как правило, тщательно оберегаются. В такие пещеры можно попасть лишь в сопровождении опытных инструкторов, поскольку в них, как правило, всё довольно хрупкое. Разрушить некоторые природные тела можно даже простым прикосновением.

Полезные ископаемые
Полезные ископаемые могут находиться либо на поверхности планеты, либо в её недрах. Человек научился их добывать и использовать.

Кора Земли
Земная кора представляет собой твёрдый поверхностный слой, большая часть которого покрыта водоёмами. Меньшая часть называется сушей.

Источник: naturae.ru

Процессы образования минералов

Основным объектом изучения геологии является литосфера, состоящая из горных пород. Горные породы в свою очередь состоят из минералов. Следует отметить, что минералы, слагают не только твердую оболочку Земли, но и планеты земной группы, Луну, спутники, астероиды и космическую пыль. Соответственно, для изучения состава и их строения необходимо иметь основные представления о минералах.

Слово «минерал» произошло от греческого слова minera, которое переводится как «руда», но далеко не все минералы являются полезными ископаемыми. В современном понимании минерал– это физически и химически однородные твердые тела, образовавшиеся в результате природных процессов. Наука, изучающая минералы, называется минералогией.

На Земле найдено свыше 4000 минералов и более 5000 их разновидностей, из которых широкое распространения в пределах литосферы имеют только несколько сотен. Такое небольшое количество распространенных минералов объясняется двумя причинами: химическим составом земной коры и процессами минералообразования.

98% массы верхней части земной коры (до глубин 15-20 км) приходится всего на 8 химических элементов: кислород (О), силиций (Si), алюминий (Al), железо (Fe), кальций (Ca), магний (Mg), натрий (Na), калий (K) (рис. 1.1).

В природных условиях имеются ограничения по физико-химическим условиям образования минералов, что приводит к их незначительному разнообразию. На сегодняшний день в лабораториях синтезируется в сотни, тысячи раз большее соединений, чем в естественных условиях.

Процессы образования минералов

Образование минералов и горных пород в природных условиях осуществляется за счет трех основных процессов: магматического, осадочного и метаморфического.

Магматический процесс заключается в кристаллизации минералов из магмы. Магма – это силикатный расплав, состоящий из, собственно, расплава (О, Si, Al, Fe, Са, Mg, К, Ti, Na и др.), летучих компонентов (оксиды углерода, сероводород, водород, фтор, хлор и др.) и парообразной воды. В редких случаях отмечаются магматические расплавы несиликатного состава, например щёлочно-карбонатного (вулканы Восточной Африки) или сульфидного. Магматические расплавы подразделяются по содержанию кремнезема (SiO2) на два основных типа:

— базальтовую (основную) магму, имеющую наибольшее распространение. В ней содержится менее 52% SiO2, в значительном количестве присутствуют алюминий, кальций, железо и магний, в меньшем – натрий, калий, титан и фосфор. Она обладает высокой температурой 1100°С небольшой вязкостью, что дает ей возможность равномерно покрывать большие территории;

— гранитная (риолитовая, кислая) магма содержит свыше 65% кремнезема. Она имеет меньшую плотность, температуру (800-900 °С) и в большей степени насыщена газами. Высокая вязкость приводит к значительному уменьшению её подвижности, по сравнению с базальтовой. При излиянии на поверхность образует небольшие потоки.

В зависимости от глубины образования минералов выделяют интрузивный и эффузивный магматизм.

Интрузивный процесс характерен для больших глубин (более 5-10 км), где происходит медленное остывание магмы с образованием явнокристаллических структур (минералы видны невооруженным глазом). Образование минералов происходит при следующих показателях: температура – 800-1100°С, давление – n*1000 атмосфер, время кристаллизации – тысячи лет. Примеры пород: гранит, габбро и др.

Эффузивный магматизм связан с излиянием магмы на поверхность с последующей кристаллизацией минералов из лавы. Лава – магма, потерявшая летучие компоненты. По составу лава идентична магме, поэтому минералы образуются одинаковые, но имеют разные размеры. На поверхности лава очень быстро остывает, что приводит к образованию очень мелких минералов размером менее 1 мм. Примеры горных пород: базальт (интрузивный аналог – габбро), риолит (интрузивный аналог – гранит).

Пегматитовый процесс. По мере кристаллизации в верхней части магматического массива остается остаточный силикатный расплав, обогащенный газами и водой. Образование минералов происходит на глубине более 1 км при температуре 750-300°С Для данного процесса характерный быстрый рост кристаллов с образованием «минералов-гигантов»: берилл – 380 т, кварц – 70 т , топаз – 270 кг. В результате образуются горные породы пегматиты с большими кристаллами.

Во время кристаллизации магмы выжимается большой объем газов и воды, из которых впоследствии образуются минералы. Данный процесс называется постмагматическим. Он состоит из двух этапов:

Пневматолитовый процесс – образование минералов из газообразной воды и летучих компонентов при температуре от 500 до 374 °С.

Гидротермальный процесс – образование минералов из перегретой воды (374-50°С) и летучих компонентов.

Постмагматический процесс характерен для зон, контактирующих с расплавом, в которые по трещинам устремляются перегретые пары. В результате пневматолитового и гидротермального процесса трещина заполняется минералами, образуя жилу. Главный минерал заполняющий трещины и выполняющий жилу – кварц. С этим процессом связаны основные месторождения редких (W, Mo, Sn, Bi, Sb, As, Hg), цветных (Cu, Pb, Zn), благородных (Au, Ag) и радиоактивных (U, Th) металлов.

Принципиальная схема магматических процессов образования минералов и горных пород приведена на рис. 1.2.

Рис. 1.2– Схема магматических и постмагматических процессов образования минералов и горных пород

Осадочный процесс протекает на всей территории Земли, как на суше, так и в море. При этом минералы, образующиеся при невысоких температурах и давлениях, слагают осадочный слой литосферы на глубину до 20-25 км.

Осадочный процесс подразделяется на следующие виды:

— выветривание (окисление). В приповерхностных условиях при доступе кислорода происходит окисление сульфидных и других минералов с образованием оксидов. (малахит, лимонит).

— механический процесс связан с размывом продуктов выветривания и переотложения их водными потоками. характерен для химически и физически стойких минералов. минералы при этом процессе не образуются, т.к. происходит только образование более мелких обломков пород в виде галечника, гравия, песков и др.

— хемогенный процесс характерен для жаркого и сухого (аридного) климата, протекающего в полузамкнутых бассейнах. при испарении морского воды концентрация солей увеличивается до тех пор пока не происходит перенасыщения раствора и выпадения минералов из него. (галит, сильвин, гипс, кальцит).

— коллоидный процесс характерен для мест впадения рек в моря, где происходит «слипание» коллоидов и образование минералов (опал). также данный процесс протекает на дне морей с образованием железомарганцевых конкреций.

— биогенный процесс приводит к образованию новых минералов за счет жизнедеятельности организмов (кальцит, апатит, халцедон).

Метаморфизм возникает под воздействием высоких температур и/или давлений. За счет преобразования магматических и осадочных пород без стадии плавления. Выделяют следующие виды:

— региональный метаморфизм протекает на больших глубинах и захватывает огромные площади. Верхним пределом метаморфизма является температура, при которой еще не происходит плавление, т.е. 800-850 °С на значительных глубинах и 1000-1100°С ближе к поверхности. Давление может быть очень высоким и достигать нескольких десятков тысяч атмосфер.

Особо велика роль одностороннего бокового давления – стресса. Его величина сегодня не может быть точно определена, но несомненно она значительно выше величины давления вышележащих пород. Именно стресс вызывает появление характерной сланцеватости (полосчатости) многих метаморфических образований. (гнейсы, мрамор).

— контактный метаморфизм происходит на границе с интрузивным телом. При соприкосновении магмы с вмещающими породами происходит образование новых минералов (мраморы, скарны, грейзены).

— динамометаморфизм. Похожий на региональный метаморфизм, но происходит по разломам.

— импактный. Образование минералов и горных пород при ударении метеоритов о Землю, при котором кратковременно повышается температура и давление (лонсдейлит).

Дата добавления: 2021-02-19 ; просмотров: 460 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник: poznayka.org