Malý had. Nejmenší hadi na světě
Chemické změny v zemské kůře jsou dány především geochemickou historií hlavních horninotvorných prvků, jejichž obsah je nad 1 %. Průměrné výpočty chemické složení zemskou kůru provádělo mnoho badatelů jak v zahraničí (F. Clark, G.S. Washington, V.M. Goldshmidt, F. Taylor, V. Mason aj.), tak v Sovětském svazu (V.I. Vernadsky, A. E. Fersman, A. P. Vinogradov , A. A. Yaroshevsky, atd.) (tabulka 2.1).
Z porovnání výše uvedených údajů je zřejmé, že zemská kůra je složena z více než 98 % O, Si, Al, Fe, Mg, Ca, Na, K, přičemž přes 80 % tvoří kyslík, křemík a hliník, na rozdíl od tzv. průměrné složení Země, kde jejich obsah prudce klesá. Obsah kyslíku je obzvláště vysoký, a proto V. M. Goldshmidt nazývá zemskou kůru oxysférou nebo kyslíkovým obalem Země.
MINERÁLY
Minerály jsou přírodní chemické sloučeniny nebo jednotlivé chemické prvky, které vznikají v důsledku fyzikálních a chemických procesů probíhajících na Zemi. V zemské kůře jsou minerály převážně v krystalickém stavu a jen malá část je v amorfním stavu. Vlastnosti krystalických látek jsou dány jak jejich složením, tak vnitřní struktura, tj. krystalová struktura. V krystalových mřížkách vzdálenosti mezi elementární částice a povaha spojů mezi nimi v různých směrech není stejná (obr. 2.1), což také určuje rozdíl ve vlastnostech. Tento jev se nazývá anizotropie nebo nestejné vlastnosti krystalické látky. Anizotropie krystalických látek se projevuje v mnoha jejich rysech. Například ve schopnosti krystalické látky se samořezat, tzn. forma polyhedra - krystaly tvar krystalů je různý a závisí především na vnitřní struktuře dané sloučeniny.
Projev anizotropie lze uvažovat na příkladu minerálu grafit, jehož vnitřní struktura je znázorněna na Obr. 2.1, b. Vzdálenost mezi atomy uhlíku v plochých mřížkových vrstvách je 0,14 nm (1,42 A), mezi vrstvami je větší než 0,33 nm (3,39 A). To vysvětluje schopnost grafitu snadno se štěpit (velmi dokonalé štěpení - viz níže) na tenké plátky rovnoběžné s vrstvami mřížky a s obtížemi se lámat po nerovných površích v jiných směrech, kde jsou vzdálenosti mezi částicemi a adhezní síly mezi nimi. větší.
V amorfních látkách neexistuje žádný vzor v uspořádání částic. Jejich vlastnosti závisí pouze na složení a jsou statisticky ve všech směrech stejné, tzn. amorfní látky jsou izotropní nebo ekvivalentní. Především je to vyjádřeno tím, že amorfní látky netvoří krystaly a nemají štěpení.
Látky stejného chemického složení mohou za různých fyzikálně-chemických podmínek získávat různé vnitřní struktury, a tedy i různé fyzikální vlastnosti, a vytvářet tak různé minerály. Tento jev se nazývá polymorfismus(Řecké "poly" - mnoho). Jak zářným příkladem Polymorfismem lze nazvat dvě modifikace uhlíku (C): zmíněný minerál grafit a minerál diamant. Vnitřní struktura diamant se výrazně liší od struktury grafitu (obr. 2.1, a). Ve struktuře diamantu jsou vazby mezi atomy uhlíku stejného typu a silné. To vede k vlastnostem diamantu (C), které se výrazně liší od vlastností grafitu (C): nízká tvrdost - 1 a hustota - 2,1-2,3 grafitu a vysoká - diamantu, 10 a 3,5, atd.
Důležitou vlastností krystalických látek, určovanou vnitřní strukturou, je také její homogenita, která je vyjádřena tím, že libovolné části krystalické látky ve stejných směrech mají stejné vlastnosti, tzn. Pokud má krystal grafitu v jednom směru velmi dokonalé štěpení, pak má tuto vlastnost jakýkoli jeho fragment ve stejném směru.
Formy výskytu minerálů v přírodě jsou rozmanité a závisí především na podmínkách vzniku. Jsou to buď jednotlivé krystaly nebo jejich pravidelné srůsty (dvojčata), nebo zřetelně izolované minerální akumulace, nebo častěji akumulace minerálních zrn - minerální agregáty.
Jednotlivé izolované krystaly a krystalová dvojčata, tzn. přirozené srůsty krystalů vznikají v podmínkách příznivých pro růst. Tvar krystalů je různý a odráží jak složení a vnitřní strukturu minerálu, tak podmínky vzniku. Čtyřhra se nazývají přirozené srůsty krystalů. Zákony dvojčatění jsou různé, což vede ke vzniku morfologicky odlišných dvojčat.
Mezi izolovanými minerálními akumulacemi jsou nejčastější drúzové, představující shluky krystalů připevněné ke stěnám jeskyní nebo trhlin. Sekrety - výsledek postupného zaplňování omezených dutin minerálními látkami usazenými na jejich stěnách. Obvykle mají soustřednou strukturu, odrážející fáze formování. Malé sekrety se nazývají mandle, velký - geody. Konkrementy - víceméně okrouhlé útvary vzniklé sedimentací minerální hmota kolem jakéhokoli centra krystalizace. To je často spojeno s koncentrickou nebo radiální strukturou uzlů. Malé kulaté útvary, obvykle soustředné struktury, se nazývají oolity. Jejich výskyt je spojen se ztrátou minerální hmoty v mobilu vodní prostředí. Sintrové útvary, které komplikují povrchy dutin, vznikají při krystalizaci minerální hmoty z prosakování podzemní vody. Prověšení visící z kleneb prázdných prostor se nazývá stalaktity, rostoucí ze dna jeskyní - stalagmity. Na povrchu trhlin se mohou vytvářet ploché minerální filmy s různou strukturou.
Vrstvy hornin tvoří nejrozšířenější minerální agregáty krystalické, amorfní nebo kryptokrystalické struktury. Vznikají víceméně současným vysrážením mnoha minerálních částic z roztoků nebo tavenin. V krystalických agregátech jsou minerály v krystalickém stavu, ale jejich zrna mají nepravidelný tvar. Velikost zrn závisí na podmínkách krystalizace a liší se od velkých po zemité. V žilách mají krystalické agregáty často masivní (splývavou) strukturu, ve které jednotlivá zrna nejsou okem rozlišitelná. Amorfní agregáty jsou homogenní husté nebo zemité hmoty s matným, voskovým nebo mírně mastným leskem. Kryptokrystalické agregáty navenek připomínají amorfní a liší se od nich pouze mikroskopicky.
Jsou to koloidní systémy skládající se z jemně dispergovaných krystalických částic a jejich obklopujícího prostředí.
Existují minerální útvary, jejichž složení neodpovídá formě, kterou tvoří – jedná se o tzv pseudomorfózy(Řecké „pseudo“ - nepravda). Vznikají z chemických změn v již existujících minerálech nebo z vyplnění dutin vytvořených vyluhováním jakýchkoli minerálních nebo organických inkluzí. Do první patří např. často se vyskytující pseudomorfy limonitu na pyritu, kdy se kubické krystaly pyritu (FeS 2) přeměňují na kryptokrystalický limonit, do druhé pseudomorfy opálu na dřevě atd.
Fyzikální vlastnosti minerálů. Stálost chemického složení a vnitřní struktura minerálů určuje jejich vlastnosti. Na tom jsou založeny různé metody mineralogického výzkumu a stanovení minerálů. Většina z nich vyžaduje speciální vybavení a jsou možné pouze v nemocničním prostředí. Každý badatel, který se zabývá minerály a horninami, však musí mít metodu pro jejich terénní určení, založenou na studiu vnějších vlastností viditelných pouhým okem (makroskopicky).
Morfologie minerálních krystalů může být důležitým diagnostickým znakem, i když je třeba poznamenat, že v přírodě je stejný minerál různé podmínky tvoří krystaly různých tvarů a různé minerály mohou produkovat stejné krystaly. Všimněme si pouze některých krystalografických dat použitých níže při charakterizaci minerálů. Veškerou rozmanitost forem minerálních krystalů lze rozdělit do šesti velkých divizí, tzv syngonie. Aniž bychom se zabývali speciálními otázkami probíranými v kurzech krystalografie, poznamenáváme pouze, že systémové systémy odrážejí stupeň symetrie krystalů. Existují systémové systémy: kubický, který spojuje nejvíce symetrické krystaly, které mají několik os symetrie nejvyššího řádu; šestiúhelníkový (s trigonálním podsystémem), jehož krystaly mají jednu osu šestého nebo třetího řádu; tetragonální - krystaly mají jednu osu čtvrtého řádu. Nejméně symetrické krystaly patří do ortorombického, monoklinického nebo triklinického systému, v jehož krystalech nejsou osy symetrie vyššího řádu.
Optické vlastnosti minerály. Barva - důležitá vlastnost minerálů, kterou však lze využít pouze ve spojení s jinými vlastnostmi. Barva minerálu je dána jeho chemickým složením (hlavní a příměsi), strukturou, mechanickými nečistotami a nehomogenitami. V tomto ohledu může mít stejný minerál různé barvy a různé minerály mohou být natřeny stejnou barvou. Barvu minerálu může komplikovat interference světla v jeho povrchových částech, což způsobuje např. výskyt šedých, modrých a zelených odstínů u labradoritu (fenomén iridescence). Při popisu minerálu byste se měli snažit být co nejpřesnější. přesná definice barvy. Pokud se u jednoho kusu minerálu změní barva, je nutné uvést charakter změny barvy.
U neprůhledných a vysoce zabarvených, mírně průhledných minerálů je důležitým diagnostickým znakem barva minerálu v prášku neboli barva pruhu. Může být stejný jako v kusu (viz magnetit), ale může se od něj lišit (viz pyrit). Transparentní a nejvíce průsvitné minerály mají bílý nebo mírně zbarvený prášek. K určení barvy prášku se po hrubém povrchu porcelánového talíře, zvaného sušenka, přejede minerál, na kterém zůstane čára odpovídající barvě prášku; pokud je tvrdost minerálu větší než tvrdost sušenky, zůstane na ní škrábanec.
Průhlednost, charakterizující schopnost minerálu propouštět světlo závisí na jeho krystalové struktuře, jakož i na povaze a homogenitě akumulace minerálu. Na základě této charakteristiky se rozlišují minerály: neprůhledné, nepropouštějící světelné paprsky; průhledné, propouštějící světlo jako běžné sklo; průsvitné nebo průsvitné, propouštějící světlo jako matné sklo; průsvitné pouze v tenké desce. Agregáty mnoha minerálů vypadají pro oko neprůhledné.
Lesk závisí na indexu lomu minerálu a povaze odrazného povrchu. Rozlišují se minerály s kovovým leskem, mezi které patří neprůhledné minerály s tmavě zbarveným znakem. Lesk, který se podobá lesku zašlého kovu, se nazývá kovový (polokovový). Mnohem větší skupinu tvoří minerály s nekovovým leskem, mezi jejichž odrůdy patří: diamantové, skleněné, mastné, perleťové, hedvábné, voskové a při nedostatku lesku matné.
Mechanické vlastnosti minerálů. Kink určuje povrch, podél kterého je minerál štěpen. Může připomínat žebrovaný povrch lastury - lasturový lom, nebo může mít neurčitě nerovný charakter - nerovný lom. U jemnozrnného kameniva nelze určit lom jednotlivých minerálních zrn; v tomto případě je účelné popsat lom kameniva - zrnitý, štípaný nebo jehličkovitý, zemitý.
štěpení - schopnost krystalických minerálů štěpit se podél hladkých povrchů - štěpných rovin, odpovídajících směrům nejmenší soudržnosti částic v krystalické struktuře minerálu (obr. 2.1, b). Podle toho, jak snadno se třísky tvoří podél rovin a jak dobře se udržují, se rozlišují různé stupně štěpnosti: velmi dokonalá - minerál se snadno rozštěpí na tenké destičky, perfektní - minerál se při dopadu rozštěpí podél rovin štěpení, střední štěpnost - při dopad nerostu se rozštěpí jako roviny a podél nerovného zlomu; nedokonalé štěpení - na pozadí nerovnoměrné zlomeniny se třísky podél rovin tvoří jen občas; velmi nedokonalé štěpení - vždy se vytvoří nerovný nebo lasturovitý lom. Makroskopicky nejsou poslední dva stupně obvykle rozlišitelné. Štěpení může být vyjádřeno jedním, dvěma, třemi, méně často čtyřmi a šesti směry. Pokud je štěpení vyjádřeno v několika směrech, je nutné určit vzájemnou polohu rovin štěpení přibližně odhadem úhlu, který svírají.
Tvrdost - schopnost odolávat vnějším mechanickým vlivům - důležitý majetek minerály. Obvykle se v mineralogii určuje relativní tvrdost poškrábáním povrchu studovaného minerálu referenčními minerály: tvrdší minerál zanechá škrábanec na méně tvrdém. Přijatá „škála tvrdosti“ (tabulka 2.2) zahrnuje deset minerálů, uspořádaných v pořadí podle zvyšující se tvrdosti: první minerál, mastek, má nejnižší tvrdost, bráno jako jedna (1), poslední, diamant, má nejvyšší tvrdost. jako deset (10). Pro stanovení tvrdosti minerálů můžete použít některé běžné předměty, jejichž tvrdost se blíží tvrdosti standardních minerálů. Měkký tužkový grafit má tedy tvrdost 1; asi 2-2,5 - hřebík; 4 - železný hřebík 5 - sklo; 5,5-6 - ocelový nůž, jehla. Tvrdší minerály jsou vzácné.
Každý minerál má víceméně konstantní hustotu. U minerálů, které obsahují těžké kovy, je vysoká hustota základním diagnostickým znakem.
Při určování minerálů je nutné zaznamenat všechny vlastnosti uvedené výše, protože pouze jejich komplex může poskytnout správný výsledek. Některé minerály mají speciální vlastnosti, což usnadňuje jejich určení (viz níže).
Klasifikace minerálů a jejich popis. Počet v současnosti známých minerálů přesahuje 2000. Lze je seskupit podle různých charakteristik. V současnosti přijímaná klasifikace minerálů je založena na jejich chemickém složení a struktuře. Velká pozornost je věnována také genezi (řecky „genesis“ – původ), která umožňuje pochopit zákonitosti rozložení minerálů v zemské kůře. Role různých minerálů ve struktuře posledně jmenovaných je odlišná: některé jsou vzácné a představují pouze malé a volitelné inkluze v horninách; jiné tvoří většinu hornin a určují jejich vlastnosti; ještě další, tvořící místní nahromadění nebo rozptýlené v horninách, jsou zajímavé jako minerály. Níže jsou diskutovány pouze nejrozšířenější minerály patřící do tříd přírodních prvků, sulfidy, halogenidy, oxidy a hydroxidy, uhličitany, sírany, fosforečnany a silikáty.
Třídy nativních prvků a sulfidů. Minerály těchto tříd nejsou horninotvorné, ale mnohé z nich jsou cenné minerály.
Mezi nejběžnější minerály první třídy patří: síra S, vznikající při procesu sublimace par při sopečné erupce, jakož i v povrchových podmínkách při chemických změnách v minerálech tříd sulfidů a síranů a biogenními prostředky. Používá se v chemický průmysl pro výrobu kyseliny sírové, v zemědělství a v řadě dalších průmyslových odvětví.
Grafit C spojené především s metamorfními procesy. Široce používané v metalurgii, pro výrobu elektrod atd. Tato třída zahrnuje tak cenné minerály jako diamant, zlato, platina atd.
Četné minerály - kovové rudy - patří do třídy sulfidů.
Galenit, nebo olovnatý lesk PbS, - vyskytuje se ve formě krystalických agregátů, méně často - jednotlivé krystaly a jejich srůsty. Kubický systém. Barva: olověná šedá; pruh šedočerný, lesklý; kovový lesk; neprůhledný; štěpení je dokonalé ve třech vzájemně kolmých směrech, tzn. rovnoběžné s plochami krychle; tvrdost 2,5; hustota 7,5.
sfalerit, nebo zinková směs ZnS, - vyskytuje se ve formě krystalických agregátů, méně často srůsty kubických krystalů. Barva je hnědá, zřídka bezbarvá, někdy černá s příměsí železa; pruh žlutý, hnědý; diamant, kovový lesk; prosvítá; štěpení dokonalé v šesti směrech rovnoběžných s plochami kosočtvercového dvanáctistěnu; tvrdost 3,5-4; hustota cca 4.
V SSSR jsou četná ložiska galenitu a sfaleritu, olověných a zinkových rud, například na severním Kavkaze, ve střední Asii a v Zabajkalsku.
Jedním z nejběžnějších minerálů třídy sulfidů je pyrit FeS2. Tvoří agregáty různých zrnitostí; kubické krystaly se často nacházejí zapuštěné v horninách se zastíněním na jejich lících. Barva zlatožlutá; pruh černý, zelenočerný; kovový lesk; zlomenina je nerovná; štěpení je velmi nedokonalé; tvrdost 6-6,5; hustota asi 5. Používá se k výrobě kyseliny sírové.
Původ minerálů sulfidické třídy je spojen především s roztoky horké vody (hydrotermální). Často se nacházejí v křemenných žilách spolu s mnoha přírodními minerály třídy prvků.
Třída halogenových sloučenin. Zahrnuje minerály, které jsou solemi kyseliny fluorovodíkové, bromové, chlorovodíkové a jodovodíkové. Nejčastějšími minerály této třídy jsou chloridy, které vznikají především odpařováním vody z povrchových bazénů. Je také známo, že chloridy se uvolňují ze sopečných plynů.
Halit NaCI - tvoří husté krystalické agregáty, méně často krychlové krystaly. Čistý halit je bezbarvý nebo bílý, často malovaný v různých světlých barvách; skleněný lesk; průhledné nebo průsvitné; štěpení je dokonalé ve třech vzájemně kolmých směrech, tzn. rovnoběžné s plochami krychle; tvrdost 2; hustota asi 2. Hygroskopická, slaná chuť. Používá se v potravinářském a chemickém průmyslu k výrobě chlóru, sodíku a jejich derivátů. Hlavní ložiska SSSR se nacházejí na Ukrajině, Uralu, Donbasu a mnoha dalších místech.
Silvin KCl je původem a fyzikálními vlastnostmi blízký halitu, se kterým často tvoří jednotlivé agregáty. Výrazná vlastnost- hořko-slaná chuť. Používá se především jako surovina pro potašová hnojiva a v chemickém průmyslu.
Fluoridy jsou spojovány především s hydrotermálními, ale i magmatickými a pneumatolytickými procesy (řecky „pneuma“ - lihovina, plyn). Vzácně se tvoří v exogenních podmínkách. Mezi ně patří fluorit, nebo kazivec - CaF 2, vyskytující se ve formě zrnitých shluků, jednotlivých krystalů a jejich srůstů. Kubický systém. Barva je různorodá, často se mění v jednom krystalu od bezbarvé po žlutou, zelenou, modrou, fialovou; skleněný lesk; štěpení je dokonalé ve čtyřech směrech rovnoběžných s plochami osmistěnu; tvrdost 4; hustota 3,18. Používá se v metalurgickém, chemickém, keramickém průmyslu, transparentní odrůdy v optice. Hlavní ložiska SSSR jsou v Transbaikálii a Střední Asii.
Třída oxidů a hydroxidů. Zaujímá jedno z prvních míst, pokud jde o počet minerálů, které obsahuje: tvoří asi 17% celkové hmotnosti zemské kůry. Z toho asi 12,5 % jsou oxidy křemíku a 3,9 % jsou oxidy železa. Minerály této třídy se tvoří za endogenních i exogenních podmínek.
Quartz Si0 2 - rozšířený horninotvorný minerál v zemské kůře. Základem jeho struktury je křemíko-kyslíkový čtyřstěn, jeden z nejběžnějších minerálů v zemské kůře, podílející se na struktuře sedimentárních i metamorfovaných hornin. Vyskytuje se ve formě krystalických a kryptokrystalických agregátů různé hustoty, v dutinách ve formě různých sintrových forem, krystalů a jejich srůstů. Barva je různorodá - od bezbarvé a bílé, příležitostně až po černou; skleněný lesk, v některých oblastech perleťový; průhledné nebo průsvitné (bezbarvé průhledné krystaly kalcitu, které jsou dvojlomné, se nazývají islandský jitrocel); tvrdost 3; hustota 2,7; prudce reaguje ("vaří") s kyselinou chlorovodíkovou. Použití je rozmanité: ve stavebnictví, v hutním a chemickém průmyslu, jako okrasný kámen, islandský špalek - v optice. Vklady jsou četné.
Dolomit CaMg[CO 3 ] 2 je běžný minerál, který tvoří krystalické a zemité agregáty. Od kalcitu se liší mírně vyšší tvrdostí 3,5-4 a hustotou 2,9 a hlavně reakcí s kyselinou chlorovodíkovou, ke které dochází pouze u dolomitového prášku. Používá se v metalurgii a stavebnictví. Široce distribuováno.
Méně časté siderit Fe [CO 3 ], skládající se z krystalických a zemitých agregátů, tvořících kulaté noduly a oolity. Barva žlutobílá, hnědošedá; tvrdost 3,5-4,5; hustota 4. Reaguje pouze se zahřátou kyselinou chlorovodíkovou. Je to důležitá železná ruda. Velké vklady SSSR na jižním Uralu.
Minerály sulfátové třídy se ukládají v povrchových zásobnících, vznikají při oxidaci sulfidů a síry v zónách zvětrávání a méně často jsou spojovány s vulkanickou činností.
Anhydrit Ca tvoří husté jemnokrystalické nahromadění. Kosočtverečná syngonie. Barva bílá, často s modrou popř šedý odstín; skleněný lesk, perleťový; průhledný, často průsvitný; štěpení je dokonalé v jednom směru a průměrné ve dvou, umístěné pod úhlem 90 o; tvrdost 3,5; hustota 3,0. Používá se pro výrobu cementu a pro řemesla. V SSSR je třeba poznamenat vklady na Ukrajině.
Nejběžnějším síranovým minerálem je sádra Ca. 2H 2 O, nacházející se ve formě jemně krystalických a zemitých agregátů, jednotlivých krystalů a jejich srůstů. Monoklinický systém. Obvykle bílá, někdy malovaná ve světlých barvách; skleněný lesk, perleťový, hedvábný; průhledné nebo průsvitné; dekolt v jednom směru je velmi dokonalý, ve druhém je průměrný; tvrdost 2; hustota 2,3. Používá se ve stavebnictví, chemickém průmyslu, medicíně atd. Jsou zde četná ložiska, např. Ural, Severní Kavkaz.
Třída fosfátů. Nejběžnějším minerálem je apatit Ca 5 [PO 4 ] 3 (F, OH, Cl) (obsah fluoru, chloru a hydroxylové skupiny se mění). Vyskytuje se ve formě krystalických agregátů a jednotlivých krystalů hexagonální soustavy. Barva je bezbarvá, často světle zelená a zelenomodrá; skelný lesk na hranách, mastný na lomech; zlomenina je nerovná; štěpení nedokonalé; tvrdost 5; hustota 3,2. Původ je magmatický. Široce používán v hnojivu a chemickém průmyslu. Velká ložiska SSSR v pohoří Khibiny, v oblasti Bajkal.
Za povrchových podmínek se objeví kryptokrystalický minerál stejného složení - fosforit. Z organických zbytků tvoří zemité agregáty, noduly, pseudomorfy. Barva šedá až tmavě hnědá; Při roztírání uvolňuje specifický zápach. Obvykle obsahuje příměs částic písku a jílu, představující již horninu. Tvoří se v bazénech v důsledku životně důležité činnosti a následného zpracování organismů. Používá se stejně jako apatit k výrobě hnojiv a v chemickém průmyslu. Ložiska SSSR jsou četná v evropské části, v Kazachstánu atd.
Silikátová třída. Minerály této třídy jsou rozšířeny v zemské kůře (přes 78 %). Vznikají převážně za endogenních podmínek a jsou spojeny s různými projevy magmatismu a metamorfními procesy. Jen několik z nich vzniká v exogenních podmínkách. Mnoho minerálů této třídy jsou horninotvorné vyvřelé a metamorfované horniny, méně často sedimentární horniny.
Silikáty se vyznačují složitým chemickým složením a vnitřní strukturou. Jejich struktura je založena na křemíkovo-kyslíkovém čtyřstěnu (viz obr. 2.2), v jehož středu je iont křemíku Si 4+ a ve vrcholech jsou kyslíkové ionty O 2-, které vytvářejí čtyřmocný radikál 4- . Částečné nahrazení čtyřmocných iontů křemíku trojmocnými ionty hliníku vede k tomu, že se v takové sloučenině objeví nějaký další negativní náboj. Minerály s podobnou strukturou se nazývají hlinitokřemičitany. Příkladem silikátového minerálu je olivín - (Mg,Fe) 2, hlinitokřemičitan ortoklas K. Křemík-kyslík a hliník-křemík-kyslík v prostoru se mohou vzájemně různě kombinovat, což určuje krystalickou strukturu minerálů a je jejich základem moderní klasifikace. Například olivín patří k ostrovním silikátům a jeho strukturou je izolovaný 4-tetraedr, který na sebe váže ionty železa a hořčíku (viz obr. 2.2).
Tetraedry mohou tvořit řetězcové, páskové a vrstvené struktury s odpovídajícími radikály (obr. 2.3). Trojrozměrným spojením v prostoru prostřednictvím iontů kyslíku vytvářejí čtyřstěny křemíku a kyslíku strukturu zvanou kostra. Negativní náboj čtyřstěnů hliník-křemík-kyslík zajišťuje připojení kationtů ke struktuře kostry a tvorbu hlinitokřemičitanů kostry. Patří mezi ně například živce.
Vnitřní struktura silikátů a hlinitokřemičitanů do značné míry určuje jejich vlastnosti: minerály s ostrůvkovou strukturou, vyznačující se hustým balením iontů, často tvoří izometrické krystaly, mají vysokou tvrdost, hustotu a nedokonalou štěpnost. Minerály s lineárně protáhlými strukturami (řetízek a stuha) tvoří prizmatické krystaly s dobře vyjádřenou štěpností ve dvou směrech podél dlouhé osy struktury. Minerály s vrstevnatou strukturou tvoří tabulkové krystaly s velmi dokonalou štěpností, rovnoběžně s „vrstvami“ struktury.
Ostrovní silikáty. olivín, nebo peridot,(Mg,Fe) 2, člen izomorfní řady 2 minerálů forsterit (bezbarvý) Mg 2 a fayalit (černý) Fe 2. Obvykle se vyskytuje ve formě zrnitých agregátů nebo jednotlivých zrn uložených v horninách. Kosočtverečná syngonie.
Barva žlutozelená, olivová až černá; lesk na okrajích je skelný, na lomu často mastný; slabě průsvitný; zlomenina je nerovná, někdy lasturovitá; štěpení je průměrné a nedokonalé; tvrdost 6,5-7; hustota 3,2-3,5. Odrůdy obsahující málo železa se používají k výrobě žáruvzdorných cihel, chryzolit (žlutozelená odrůda) - klenot. Horniny bohaté na olivín se nacházejí na Uralu, na Kavkaze atd.
Řetězové a páskové silikáty a hlinitokřemičitany. Minerály pyroxenové skupiny mají řetězcovou strukturu a amfibolová skupina má páskovou strukturu. Vlastnosti jsou podobné, ale pyroxeny tvoří relativně krátké oktaedrické prizmatické krystaly a úhly mezi jejich směry štěpení jsou 87 o (93 o). Minerály amfibolové skupiny se vyznačují dlouzesloupcovými, jehličkovitými nebo vláknitými šestihrannými krystaly, jejich štěpnost je dokonalejší a její roviny jsou vůči sobě umístěny pod úhlem 124 o (56 o).
Jako příklad minerálů pyroxenové skupiny Zvažte hypersten (silikát) a augit (hlinitokřemičitan).
Hypersthene(Fe,Mg)2 označuje pyroxeny relativně chudé na oxid křemíku a je izomorfní směsí molekul Mg2 a Fe2. Přítomné hlavně v ultrabasic a basic vyvřelé horninyÓ. Monoklinický systém (pseudorhombický). Barva šedočerná se zelenkavým nádechem, hnědozelená; skelný lesk, někdy kovový; tvrdost 5,5-6; hustota 3,4-3,5.
Augite(Ca,Na) (Mg,Fe 2+,A,Fe 3+) [(Si,Al) 2 O 6] se vyskytuje v krystalických agregátech, méně často ve formě krátkosloupcových krystalů monoklinického systému. Barva je zelenočerná a černá; skleněný lesk; tvrdost 5-6,5; hustota 3,2-3,6.
Jeden z nejběžnějších minerálů amfibolové skupiny je hornblende(Ca,Na)2(Mg,Fe2+)4(Al,Fe3+)(OH)2[(Si,Al)4011]2. Jeho vlastnosti se blíží augitu, liší se tvarem krystalů a vzájemnou polohou štěpných rovin (viz výše), stejně jako o něco nižší hustotou - 3,1-3,4.
NA plošné (vrstvové) silikáty a hlinitokřemičitany zahrnují velké množství minerálů, z nichž mnohé jsou horninotvorné vyvřelé, metamorfované a jílovité sedimentární horniny. Krystalizuje v monoklinickém systému. Mají velmi dokonalé štěpení v jednom směru, rovnoběžné s „plátky“ krystalické struktury, a nízkou tvrdost (1-4).
Nejběžnější minerály této strukturní skupiny jsou slída, jejichž zrna se nacházejí v mnoha vyvřelých a metamorfovaných horninách; v žilách dosahují jednotlivé krystaly slídy průřezu několika metrů čtverečních. Původ magmatický, hydrotermální, metamorfní.
Biotit K(Mg,Fe)3(OH,F)2. Barva černá, hnědá, někdy nazelenalá; skelný lesk, někdy perleťový; tvrdost 2-3; hustota 3-3,2. Jako všechny slídy jsou listy oddělené na štěpení elastické.
moskevský 3 KAl 2 (OH) 2 se v mnoha vlastnostech blíží biotitu, má však téměř bezbarvou barvu se světle růžovým nebo šedým nádechem a je průhledný v tenkých listech; hustota 2,7-3,1. Používá se v elektrotechnickém průmyslu, radiotechnice, výrobě přístrojů, k výrobě ohnivzdorných stavebních materiálů, barev, maziv atd. Největší ložiska SSSR jsou v Karélii a východní Sibiři.
Při hydrotermálních procesech a metamorfóze mafických a ultramafických vyvřelin (viz níže), stejně jako karbonátových sedimentárních hornin, vzniká mnoho minerálů stejné strukturní skupiny. Níže se podíváme na nejčastější z nich.
Mastek Mg 3 (OH) 2 tvoří krystalické agregáty, méně často jednotlivé velké krystaly a jejich srůsty. Barva bílá, světle zelená; lesk je skelný, perleťový, matný v hustých jemnozrnných agregátech; letáky oddělené štěpením, pružné, nepružné; tvrdost 1 (pocit mastnoty); hustota 2,8. Široce používán jako ohnivzdorný materiál, při výrobě izolátorů, v parfumerii atd. Velká ložiska SSSR na Uralu, ve východních Sajanech.
Serpentine (cívka) Mg 6 (OH) 8 se obvykle vyskytuje ve formě hustých kryptokrystalických odrůd. Odrůda s jemnými vlákny se nazývá chryso-azbest. Barva je světle zelená, žlutozelená až černá, často skvrnitá, u chrysoazbestu zlatá, jednotlivá vlákna jsou bílá; lesk je skelný, mastný, v chrysoazbestu je hedvábný; tvrdost 2-4; hustota 2,5-2,7. Chryso-azbest se používá k výrobě ohnivzdorných a tepelně izolačních materiálů. Vklady v SSSR na Uralu, Sajanech atd.
Chloritanové minerály, které jsou izomorfní řadou sloučenin o složení Mg 6 (OH) 8 a Mg 4 Al 2 (OH) 8 (Al 2 Si 2 O 10 ], ve kterých lze Mg 2+ a Al 3+ nahradit např. Fe 2+ a Fe 3+ Název těchto minerálů je spojen s jejich zelenou až zelenočernou barvou. Obvykle se vyskytují ve formě hustých krystalických agregátů, méně často ve formě jednotlivých krystalů. místy jsou listy oddělené podél štěpení, pružné, nepružné hustota 2,6-2,9.
Plošné silikáty zahrnují řadu minerálů sedimentárního původu, vzniklých při zvětrávání převážně vyvřelých a metamorfovaných hornin. Tvoří převážnou část jílovitých hornin. Z těchto minerálů je nejrozšířenější kaolinit Al 4 (OH) 8, tvořící zemité agregáty. Barva bílá; agregáty mají matný lesk; zemitá zlomenina; tvrdost 1 (pocit mastnoty); hustota 2,6; snadno absorbuje vlhkost, když je mokrý, stává se plastickým. Používá se při výrobě keramiky, stavebnictví, papírenský průmysl atd. V SSSR jsou četná ložiska: na Ukrajině, na Urale, na Kavkaze a na dalších místech.
V mělkých mořských pánvích se tvoří glaukonit K(Fe,Al,Mg)3(OH)2. H 2 0 (voda do 5-13 %), připisovaná hydroslídám. Vyskytuje se jako malá, nepravidelně tvarovaná zrna (zrnka písku) nebo jako jemně rozptýlený cement v písčitých a jílovitých sedimentárních horninách. Barva zelená až tmavě zelená; lesk je obvykle matný; tvrdost 2-3; hustota 2,2-2,8.
Z hlinitokřemičitany rámu Uvažujme minerály skupiny živců a jeden minerál patřící mezi živce. Téměř všechny se vyznačují poměrně světlou barvou, po okrajích průsvitnou a jejich tvrdost je asi 6; hustota 2,5-2,75.
Minerály skupiny živců jsou široce distribuovány v zemské kůře, tvoří asi 50 % z ní. Jsou to horninotvorné materiály mnoha vyvřelých a metamorfovaných hornin. V trhlinách se tvoří velké krystaly. Všechny živce se vyznačují dokonalým nebo průměrným štěpením ve dvou směrech pod úhlem blízkým 90o. Podle chemického složení se živce dělí na dvě podskupiny: 1) draselné (kalinátové, popř. alkalické) živce; 2) vápenato-sodné (vápenato-sodné) živce neboli plagioklasy představující souvislou izomorfní řadu Na a Ca.
Nejběžnější z první podskupiny ortoklas K[A1Si308]. Jeho vysokoteplotní odrůda se nazývá sanidin. Krystalizuje v monoklinickém systému. Barva se pohybuje od bezbarvé (sanidin), bílé, světle šedé až po různé odstíny růžové a červenožluté; štěpení ve dvou směrech pod úhlem 90 o (odtud název minerálu - rovný řez).
Minerál stejného složení, ale krystalizující v triklinickém systému, se nazývá mikroklin. Na rozdíl od ortoklasu je jeho úhel mezi štěpnými rovinami o 20" menší než přímka. Z hlediska vnějších znaků je mikroklin od ortoklasu k nerozeznání a pouze jeho modrozelená varieta - amazonit - je barevně snadno odlišitelná od ostatních živců.
Draselné živce (zejména mikroklin) z pegmatitových žil se používají v keramickém a sklářském průmyslu.
Do podskupiny plagioklasů patří minerály, které, jak bylo uvedeno výše, představují izomorfní řadu, ve které dochází ke komplexní substituci různých mocných iontů Na 1+ - Ca 2+ a Al 3- - Si 4+, což vede k poklesu obsahu křemíku. obsah oxidu od čistě sodného minerálu albitu po anortit vápenatý. Mezi nimi jsou umístěny oligoklas, andesin, labradorit a bytownit, ve kterých se trvale zvyšuje obsah vápenaté složky a odpovídajícím způsobem klesá množství sodné složky, což je doprovázeno poklesem obsahu oxidu křemičitého. Mezi plagioklasy se podle množství oxidu křemičitého rozlišují minerály kyselé, intermediární a zásadité (tab. 2.3).
Plagioklasy krystalizují v triklinickém systému, jejich vlastnosti jsou si navzájem podobné a makroskopicky se obvykle neoddělují. Výjimkou je labradorit, ve kterém jsou na šedém pozadí jasně viditelné modré a zelené odstíny - iridescence.
Plagioklasy se makroskopicky od draselných živců liší jen málo. Někdy je lze rozlišit podle barvy: plagioklasy jsou převážně bílé, šedé, zelenošedé, draselné živce jsou bílé, světle šedé, růžové a žluté v různých odstínech. Rozdíl je také v úhlu mezi štěpnými rovinami, který je u plagioklasů menší než přímý - 86-87 o, odtud název minerálů (plagioklas-slanting). Taková odchylka od pravého úhlu však není makroskopicky zaznamenána. Plagioklasy často, ale ne vždy, tvoří polysyntetická dvojčata, která jsou viditelná v rovinách štěpení jako jemné paralelní pruhování nebo pruhování (dvojité pruhování). Makroskopicky lze často bez přesnější definice stanovit pouze to, že minerál patří do skupiny živců.
Minerály skupiny živcových patoidů obsahují méně oxidu křemičitého a relativně více alkálií než živce a nahrazují proto živce v alkalických vyvřelinách (viz níže). Nejběžnějším minerálem v této skupině je nefelin KNa 3 4 . Systém je šestiúhelníkový. Bezbarvý, často šedý, červenošedý až hnědý a masově červený, barva se často mění v jednom kuse; skelný lesk na hranách, mastný na lomech; zlomenina je nerovná; štěpení nedokonalé; tvrdost 5,5-6; hustota 2,6. Používá se v keramickém, sklářském a hliníkovém těžebním průmyslu. Velká ložiska v SSSR poloostrov Kola, na Uralu.
Při studiu minerálů je důležité zjistit podmínky jejich vzniku a charakter akumulace minerálů. To umožňuje zakládat paragenetické asociace minerálů, tzn. společný výskyt minerálů vytvořených v jednom nebo druhém stupni téhož procesu za podobných fyzikálně-chemických podmínek.
2 Fenomén izomorfismu spočívá v tom, že některé atomy, ionty nebo jejich skupiny, které mají podobné poloměry a polarizační vlastnosti, se mohou v krystalové struktuře navzájem nahradit, aniž by způsobily její změny.
3 Jeho jemně krystalická odrůda se nazývá sericit.
Nejběžnější vyvřelé horniny. Normální řada. ultramafické horniny (ultrabasity, nebo ultra-mafits) Hrají vedlejší roli ve struktuře zemské kůry a výlevné analogy této skupiny (pikrity a pikritové porfyrity) jsou zvláště vzácné. Všechny ultramafické horniny mají vysokou hustotu (3,0-3,4), kvůli jejich minerálnímu složení (viz výše).
Dunites - hlubinné horniny, které mají plně krystalickou, obvykle jemno a středně zrnitou strukturu. Skládají se z 85-100% olivínu, což určuje jejich tmavě šedou, žlutozelenou a zelenou barvu. V důsledku sekundárních změn se olivín často mění v hadec a magnetit, což dává horninám tmavě zelenou a černou barvu. V tomto případě se granulovaná struktura stává téměř neviditelnou. Zvětralý povrch je charakterizován sekundární hnědou krustou hydroxidů železa.
Peridotitis - nejběžnější z ultramafických plutonických hornin. Mají holokrystalickou, středně nebo jemnozrnnou, porfyrickou a kryptokrystalickou strukturu. Skládají se z olivínu (70-50 %) a pyroxenů. Tmavě zelená nebo černá, která je určena barvou olivínu nebo sekundárního hadce. Na tomto pozadí vynikají větší pyroxenové fenokrysty, jasně viditelné podle skelného lesku na štěpných rovinách.
Pyroxenity - hlubinné horniny s holokrystalickou, hrubo- nebo středně zrnitou strukturou. Skládají se převážně z pyroxenů, které dávají horninám zelenočernou a černou barvu; PROTI menší množství(až 10-20 %) je přítomen olivín. Z hlediska obsahu oxidů křemíku jsou pyroxenity klasifikovány jako bazické a dokonce intermediální horniny, ale absence živců umožňuje jejich klasifikaci jako ultrabazické.
Ultramafické horniny tvoří masivy různé velikosti, tvořící souhlásková těla a sečné žíly. Jsou s nimi spojena ložiska mnoha cenných minerálů a rud, jako je platina, chrom, titan atd.
Hlavní horninotvorné minerály hlavní plemena jsou pyroxeny a základní plagioklasy. Může být přítomen olivín a rohovec. Jako minoritní je s nimi spojena i řada rudních minerálů, např. magnetit, titanomagnetit aj. Velké množství barevné minerály dodávají horninám tmavou barvu, proti níž vynikají světlé plagioklasové fenokrysty. Bazické horniny jsou rozšířeny v zemské kůře, zejména jejich výlevné variety (čediče).
Gabbro - hlubinné horniny s holokrystalickou středně a hrubozrnnou strukturou. Z barevných minerálů jsou nejtypičtějšími minerály pyroxeny (až 35-50 %), méně rozšířené jsou rohovec a olivín. Lehké minerály jsou zastoupeny bazickými plagioklasy. Různé gabro sestávající téměř výhradně z plagioklasů se nazývá anortozit. Pokud je tímto plagioklasem labradorit, hornina se nazývá labradorit. Efuzivními analogy gabra jsou bazalty (dolerity).
čediče -černé nebo tmavě šedé horniny s afanitovou nebo porfyrickou strukturou. Na skelném pozadí hlavní hmoty vystupují velmi drobné porfyrické fenokrysty plagioklasu, pyroxenu a někdy i olivínu. Textura je masivní, často porézní. Dolerity jsou vyvřelé horniny stejného složení, ale s jemnozrnnou holokrystalickou strukturou. Čediče se vyskytují ve formě toků a pokryv, často dosahují značné tloušťky a pokrývají velké plochy jak na kontinentech, tak na dně oceánů.
Střední plemena jsou charakterizovány vysoký obsah světlé minerály než barevné, z nichž nejtypičtější je rohovec. Tento poměr minerálů určuje celkovou světlou barvu horniny, proti které vynikají tmavě zbarvené minerály.
Diorité - hlubinné horniny s holokrystalickou strukturou. Světlé minerály, tvořící asi 65-70%, jsou zastoupeny především středním plagioklasem, který dodává horninám světle šedou nebo zelenošedou barvu. Z tmavě zbarvených je nejčastěji přítomen rohovec, méně časté jsou pyroxeny. V malá množství Může se vyskytovat křemen, ortoklas a biotit, ale při makroskopickém vyšetření jsou prakticky nedetekovatelné. Pokud množství křemene dosáhne 5-15 %, nazýváme horniny křemenné diority. Diority a křemenné diority se nacházejí v žulových a gabrových masivech a také tvoří malá jednotlivá tělesa, jako jsou žíly, zásoby, lakolity.
Erupční analogy dioritů jsou andezity, mají obvykle porfyrovou strukturu. Hlavní kryptokrystalická nebo velmi jemně krystalická hmota obsahující sklo má světle šedou nebo světle hnědou barvu. Na jeho pozadí vynikají lesklé světle šedé fenokrysty plagioklasu a černé fenokrysty rohovce a pyroxenu. Textura je masivní, často porézní.
Pro všechny kyselé horniny vyznačující se přítomností křemene. Kromě toho jsou ve významném množství přítomny živce - draselné a kyselé plagioklasy. Nejběžnějšími barevnými minerály jsou biotit a rohovec, méně často pyroxeny. Intruzivní horniny jsou v této skupině nejrozšířenější.
žuly - hlubinné horniny s plně krystalickou, zpravidla středně zrnitou, méně často hrubozrnnou a jemnozrnnou strukturou. Hornotvornými minerály jsou křemen (asi 25-35 %), draselné živce (35-40 %) a kyselé plagioklasy (asi 20-25 %), z barevných - biotit, u některých odrůd částečně nahrazovaný muskovitem, méně běžně rohovec, ještě vzácněji pyroxeny. Pokud obsah křemene v hornině nepřesahuje 15-25% a v živcích převažují plagioklasy a zvyšuje se množství tmavě zbarvených, nazývá se hornina granodiorit. Žuly jsou nejčastější intruzívní horninou. Tvoří obrovská těla na štítech a ve složených oblastech, stejně jako malé příčné průniky.
Vyvřelými analogy granitů jsou liparity (ryolity) a analogy granodioritů jsou dacity.
Lipariti mají porfyrickou strukturu - ve světlé, často bílé, obvykle sklovité, méně často afanitické základní hmotě jsou roztroušena vzácná drobná krystalická zrna draselných živců (obvykle sanidin) a ještě vzácnější plagioklas a křemen, velmi vzácně tmavě zbarvený. U dacitů převládají ve fenokrystalech kyselé plagioklasy, to však není makroskopicky určeno.
Kyselé horniny se sklovitou strukturou, představující homogenní amorfní hmotu šedé až černé, někdy hnědočervené barvy, v závislosti na obsahu vody, jsou tzv. obsidiánů(s obsahem vody do 1 %) a Pechsteinové(na více voda, asi 6-10%). První mají skelný lesk a lasturový lom, zatímco druhé mají lesk pryskyřičný. Pokud má skelná hornina porézní texturu, nazývá se pemza, která má velmi nízkou hustotu (plave na vodě).
Alkalická řada. Alkalické horniny v zemské kůře jsou méně časté než normální horniny. Mezi nimi se rozlišují horniny s feldspatoidy a bez nich, ale obě se vyznačují poměrně vysokým obsahem alkalických minerálů. Příkladem alkalických hornin bez feldspatoidů jsou syenity - středně plutonické horniny, jejichž hlavními horninotvornými minerály jsou draselné živce (více než 30 %), menší roli hrají střední nebo kyselé plagioklasy a tmavě zbarvené minerály (hornblend, biotit, méně často pyroxeny). Křemen může být přítomen v malých množstvích (do 5 %). Za převážně růžovou a šedožlutou barvu hornin jsou zodpovědné draselné živce. Struktura je holokrystalická, často středně zrnitá, porfyrická. Syenity se vyskytují poměrně vzácně ve formě malých sečných těles, často doprovázejí kyselé a bazické intruze. Vzácné jsou i vyvřelé analogy syenitů – trachyty.
Jako příklad hornin s feldspatoidy uvažujme nefelinické syenity - středně hluboké horniny s holokrystalickou, obvykle hrubozrnnou strukturou. Převažují lehké minerály (70 % a více), zastoupené alkalickými živci (ortoklas, mikroklin, albit) a nefelin. Mezi tmavě zbarvenými jsou železité odrůdy biotitu, alkalické amfiboly a pyroxeny. Nefelinické syenity obvykle tvoří malá sečná tělesa, jako jsou zásoby. Ještě vzácnější jsou vyvřelé analogy nefelinických syenitů – fonolity.
Žilné a vulkanické klastické horniny vznikají, když magmatické taveniny tuhnou v trhlinách, které protínají vyvřelé i hostitelské horniny. Žilné horniny se vyznačují holokrystalickou strukturou, obvykle jemnozrnnou, často porfyrickou. Existují i horniny s velmi hrubozrnnou strukturou, danou složením magmatu a podmínkami jeho krystalizace. Minerálním složením mohou odpovídat intruzivním horninám jakékoliv kyselosti. Mezi žilnými horninami se rozlišují horniny neštípané (aschistos) a puklinové (diaschistos). Minerální složení prvních je podobné složení hlubinných hornin intruzí, s nimiž jsou spojeny (mateřské intruze), liší se pouze strukturou. Pokud je struktura jemná nebo mikrozrnná, odráží se to v názvu horniny, jako je žilná žula nebo mikrogranit. Je-li struktura žilné horniny porfyrická, přidává se k názvu odpovídající hlubinné horniny slovo porfyr (pro horniny s draselnými živci) nebo porfyrit (pro plagioklasové horniny) - žula-porfyr, diorit-porfyrit atd. rock.
Štěpené horniny s převahou světlých minerálů se nazývají aplit (leukokratické) a horniny tmavé barvy se nazývají lamprofyry (melanokratické). Pro světle zbarvené horniny s hrubozrnnou (až obří) strukturou zrn se používá název pegmatity. Nejrozšířenější jsou kyselé pegmatity. Tvoří je převážně živce a křemen, dále slídy s prorostlými krystaly.
Vulkanogenně-klastické (pyroklastické) horniny jsou výsledkem nahromadění materiálu vyvrženého při vulkanických explozích a následně usazeného. V závislosti na velikosti a podmínkách erupce jsou částice unášeny z místa výbuchu na větší či kratší vzdálenosti – od několika kilometrů až po mnoho stovek a tisíc kilometrů. Materiál usazený na povrchu Země tvoří volné nahromadění, které se podle velikosti úlomků nazývá tzv. sopečný popel s velikostí prachových částic, sopečný písek s velikostí písčitých trosek; větší fragmenty se nazývají lapilli(oblázky) a vulkanické bomby, dosahující v průměru několika metrů. Veškerý sypký pyroklastický materiál se nazývá tephra. Následně se úlomky různým způsobem stmelují a vznikají silné horniny - vulkanické tufy a aglomeráty nebo vulkanické brekcie (s velké velikostiúlomky), stejně jako lávové brekcie (s lávovým cementem).
Vyvřelé horniny jsou široce používány v různá průmyslová odvětví konstrukce. Různé komplexy kovových minerálů jsou spojeny s jejich různými skupinami. Rudy platiny, železa, chrómu a niklu jsou omezeny na ultramafické horniny. Hlavní horniny jsou doprovázeny ložisky magnetitu, titanomagnetitu, ilmenitu, mědi a polymetalických rud; střední - magnetit, chalkopyrit, zlato atd.; kyselé horniny obsahují zlato, neželezné, vzácné, radioaktivní kovy. Nefelinické syenity se používají jako ruda pro hliník. Určité souvislosti jsou také stanoveny mezi složením vyvřelých hornin a nekovových minerálů. Například ultramafické horniny jsou často doprovázeny nahromaděním mastku, azbestu, kyselých - muskovitu, fluoritu, alkalických - nefelinu, apatitu, korundu atd.
Sedimentární horniny. Na povrchu Země vznikají působením různých exogenních faktorů sedimenty, které se dále zhutňují, procházejí různými fyzikálně-chemickými změnami - diagenezí a mění se v usazené horniny. Sedimentární horniny pokrývají asi 75 % povrchu kontinentů tenkým obalem. Mnohé z nich jsou minerály, jiné je obsahují.
Sedimentární horniny se dělí do tří skupin:
- klastické horniny, vznikající v důsledku mechanické destrukce jakýchkoli hornin a hromadění výsledných úlomků;
- hliněné skály, je produktem převážně chemické destrukce hornin az toho vyplývající akumulace jílových minerálů;
- chemický (chemogenní) A organogenní horniny, vzniká jako výsledek chemických a biologických procesů.
Při popisu sedimentárních hornin, stejně jako vyvřelých hornin, byste měli věnovat pozornost jejich minerálnímu složení a struktuře. První je při mikroskopickém studiu určujícím znakem pro chemické a organogenní horniny, stejně jako pro jílové horniny. Klastické horniny mohou obsahovat úlomky jakýchkoli minerálů a hornin.
Nejdůležitější vlastností charakterizující strukturu sedimentárních hornin je jejich vrstvená textura. Vznik vrstevnatosti je spojen s podmínkami akumulace sedimentů. Jakékoli změny těchto podmínek způsobují buď změnu složení ukládaného materiálu nebo zastavení jeho přísunu. V řezu to vede ke vzniku vrstev oddělených ložnými plochami a často se lišících složením a strukturou. Vrstvy jsou víceméně plochá tělesa, jejichž horizontální rozměry jsou mnohonásobně větší než jejich tloušťka (tloušťka). Tloušťka vrstev může dosahovat desítek metrů nebo nepřesahovat zlomky centimetru. Studium vrstvení poskytuje množství materiálu pro pochopení paleogeografických podmínek, ve kterých vznikaly zkoumané sedimentární vrstvy. Například v mořích ve vzdálenosti od pobřeží se za podmínek relativně klidného režimu pohybu vody vytváří paralelní, primárně horizontální vrstvení (obr. 2.4), v pobřežně-mořských podmínkách - diagonální, v mořských a říčních tocích - šikmé (obr. 2.5) atd. .d. Důležitým texturním znakem sedimentárních hornin je také pórovitost, která charakterizuje stupeň jejich propustnosti pro vodu, ropu, plyny a také stabilitu při zatížení. Pouhým okem jsou viditelné pouze poměrně velké póry; menší lze snadno zjistit kontrolou intenzity absorpce vody horninou. Například kameny s tenkou, neviditelnou pórovitostí ulpívají na jazyku.
Struktura sedimentárních hornin odráží jejich původ - klastické horniny se skládají z úlomků starších hornin a minerálů, tzn. mají klastickou strukturu; jílovité jsou složeny z drobných zrníček převážně jílových minerálů, pouhým okem neviditelných - pelitická struktura; chemobiogenní mají buď krystalickou strukturu (od jasně viditelné až po kryptokrystalické), nebo amorfní, nebo organogenní, izolované v případech, kdy je hornina nahromaděním kosterních částí organismů nebo jejich fragmentů.
Nejběžnější sedimentární horniny. Klasické horniny. Podle velikosti úlomků se klastické horniny dělí na: hrubé klastické horniny (psefitické), skládající se z úlomků o průměru větším než 2 mm5; středněklastické nebo písčité horniny (psammitické), sestávající z úlomků od 2 do 0,05 mm v průměru, a jemnoklastické nebo prachovité horniny (silty), sestávající z úlomků od 0,05 do 0,005 mm v průměru. V rámci každého granulometrického typu se horniny dělí podle kulatosti úlomků a také podle toho, zda tyto úlomky představují volné akumulace nebo jsou drženy pohromadě (cementovány) nějakým druhem cementu.
Klastické horniny se vyznačují i složením úlomků. Horniny homogenního složení se často skládají z úlomků křemene jako jednoho z nejstabilnějších minerálů. Mezi horniny smíšeného složení patří např. arkosické horniny obsahující úlomky produktů destrukce žuly: draselné živce, kyselé plagioklasy, méně křemen a slídy. Jsou-li převládajícími úlomky mezilehlé, mafické a ultramafické vyvřelé horniny a jejich minerály, jakož i metamorfované břidlice a mudstones, nazývá se klastická hornina greywacke.
Hrubé klastické horniny. V závislosti na tvaru a velikosti úlomků se rozlišují následující horniny tohoto granulometrického typu: bloky A balvany - hranaté a válcované úlomky o průměru větším než 200 mm; drcený kámen A oblázky - s velikostí fragmentů od 200 do 10 mm; trosky A štěrk - s velikostí fragmentů od 10 do 2 mm.
Hrubé kameny, představující stmelené nezaoblené úlomky se nazývají brekcie A červotoč, stmelené zaoblené úlomky - konglomeráty A štěrkopísků.
Chemické složení zemské kůry bylo stanoveno na základě výsledků rozborů četných vzorků hornin a minerálů, které se dostaly na zemský povrch při horotvorných procesech, jakož i odebraných z důlních děl a hlubinných vrtů.
V současné době je zemská kůra studována do hloubky 15-20 km. Skládá se z chemických prvků, které jsou součástí hornin.
Nejběžnějších prvků v zemské kůře je 46, z nichž 8 tvoří 97,2-98,8 % její hmotnosti, 2 (kyslík a křemík) - 75 % hmotnosti Země.
Prvních 13 prvků (s výjimkou titanu), které se nejčastěji vyskytují v zemské kůře, je zahrnuto v organická hmota rostliny, účastní se všeho vit potřebné procesy a hrát důležitou roli v úrodnosti půdy. Velké množství prvků účastnících se chemických reakcí v útrobách Země vede k tvorbě široké škály sloučenin. Chemické prvky, které jsou v litosféře nejvíce zastoupeny, se nacházejí v mnoha minerálech (skládají se z nich většinou různé horniny).
Jednotlivé chemické prvky jsou v geosférách rozmístěny následovně: kyslík a vodík vyplňují hydrosféru; kyslík, vodík a uhlík tvoří základ biosféry; kyslík, vodík, křemík a hliník jsou hlavními složkami jílů a písků nebo produktů zvětrávání (tvoří především svrchní část zemské kůry).
Chemické prvky v přírodě se nacházejí v různých sloučeninách zvaných minerály.
7. Minerály v zemské kůře - definice, klasifikace, vlastnosti.
Zemská kůra je tvořena především látkami zvanými minerály – od vzácných a mimořádně cenných diamantů až po různé rudy, ze kterých se získávají kovy pro naši každodenní potřebu.
Stanovení minerálů
Běžně se vyskytující minerály, jako jsou živce, křemen a slída, se nazývají horninotvorné minerály. To je odlišuje od minerálů, které se vyskytují jen v malém množství. Dalším horninotvorným minerálem je kalcit. Tvoří vápencové skály.
V přírodě je tolik minerálů, že mineralogové museli vyvinout celý systém pro jejich identifikaci na základě fyzikálních a chemických vlastností. Někdy velmi jednoduché vlastnosti, jako je barva nebo tvrdost, pomohou rozpoznat minerál, ale někdy to vyžaduje složité testy v laboratorní podmínky pomocí činidel.
Některé minerály, jako je lapis lazuli (modrý) a malachit (zelený), lze rozpoznat podle barvy. Ale barva je často klamná, protože se u mnoha minerálů značně liší. Na barevné rozdíly mají vliv nečistoty, teplota, osvětlení, záření a eroze.
Klasifikace minerálů
1. Nativní prvky
Asi 90 minerálů - 0,1% hmotnosti zemské kůry
Zlato, platina, stříbro - drahé kovy, měď - neželezný kov, diamant - drahý kámen, grafit, síra, arsen
2 . Sulfidy
Asi 200 minerálů - 0,25% hmotnosti zemské kůry
sfalerit - zinková ruda, galenit - olověná ruda, chalkopyrit - měděná ruda, pyrit - surovina pro chemický průmysl, rumělka - rtuťová ruda
3 . Sulfáty
Asi 260 minerálů, 0,1 % zemské kůry
Sádra, anhydrit, baryt - cementářské suroviny, okrasný kámen atd.
4 . Galoidy
Asi 100 minerálů
halite - kamenná sůl, sylvin - draselné hnojivo, fluorit - fluorid
5 . Fosfáty
Asi 350 minerálů - 0,7% hmotnosti zemské kůry
Fosforit - hnojivo
6 . Uhličitany
Asi 80 nerostů, 1,8 % zemské kůry
Kalcit, aragonit, dolomit - stavební kámen; siderit, rodochrozit - rudy železa a manganu
7. Oxidy
Asi 200 minerálů, 17 % hmotnosti zemské kůry
Voda, led; křemen, chalcedon, jaspis, opál, pazourek, korund - drahokamy a polodrahokamy; bauxitové minerály - hliníkové rudy, minerály rudy železa, cínu, manganu, chrómu atd.
8. Silikáty
Asi 800 nerostů, 80 % zemské kůry
Pyroxeny, amfiboly, živce, slídy, hadce, jílové minerály jsou hlavními horninotvornými minerály; granáty, olivín, topaz, adularia, amazonit - drahokamy a polodrahokamy.
Vlastnosti
Lesk je velmi charakteristickým znakem mnoha minerálů. V některých případech je velmi podobný lesku kovů (galenit, pyrit, arsenopyrit), v jiných - lesku skla (křemen), perleti (muskovit). Existuje také mnoho minerálů, které i když čerstvě nalomené vypadají matně, to znamená, že nemají žádný lesk.
Pozoruhodnou vlastností mnoha přírodních sloučenin je jejich barva. Pro řadu minerálů je stálý a velmi charakteristický. Například: rumělka (sulfid rtuťnatý) má vždy karmínově červenou barvu; malachit se vyznačuje jasně zelenou barvou; krychlové krystaly pyritu jsou snadno rozpoznatelné podle jejich kovově zlaté barvy atd. Spolu s tím je proměnlivá barva velkého množství minerálů. Jsou to například odrůdy křemene: bezbarvý (průhledný), mléčně bílý, žlutohnědý, téměř černý, fialový, růžový.
Minerály se liší i dalšími fyzikálními vlastnostmi. Některé z nich jsou tak tvrdé, že snadno zanechávají škrábance na skle (křemen, granát, pyrit); jiné se poškrábou úlomky skla nebo ostřím nože (kalcit, malachit); jiné mají tak nízkou tvrdost, že je lze snadno kreslit nehtem (sádra, grafit). Některé minerály se při štěpení snadno štěpí podél určitých rovin a tvoří úlomky pravidelného tvaru, podobné krystalům (kamenná sůl, galenit, kalcit); jiné vytvářejí zakřivené, „skořápkovité“ povrchy, když se zlomí (křemen). Vlastnosti jako např měrná hmotnost, tavitelnost atd.
Stejně odlišné a chemické vlastnosti minerály. Některé jsou snadno rozpustné ve vodě (kamenná sůl), jiné jsou rozpustné pouze v kyselinách (kalcit) a další jsou odolné i vůči silným kyselinám (křemen). Většina minerálů je dobře zachována vzdušné prostředí. Je však známa řada přírodních sloučenin, které snadno podléhají oxidaci nebo rozkladu v důsledku kyslíku, oxidu uhličitého a vlhkosti obsažené ve vzduchu. Již dávno bylo také zjištěno, že některé minerály při vystavení světlu postupně mění svou barvu.
Všechny tyto vlastnosti minerálů jsou kauzálně závislé na charakteristikách chemického složení minerálů, na krystalové struktuře látky a na struktuře atomů nebo iontů, které tvoří sloučeniny.
V současné době se nejlépe studuje zemská kůra do hloubky 15-20 km. Na základě výsledků analýzy četných vzorků hornin a minerálů vystavených povrchu země při horotvorných procesech, jakož i odebraných z důlních děl, hlubokých vrtů a výchozů, byla vypočtena průměrné složení chemické prvky zemské kůry.
CHEMICKÉ SLOŽENÍ ZEMSKÉ KŮRY
Nejběžnějších prvků v zemské kůře je 46, z nichž 8 tvoří 97,2-98,8 % její hmoty, 2 (kyslík a křemík) - 75 % celková hmotnost Země.
Distribuce chemických prvků jako procento hmotnosti zemské kůry (podle A.E. Fersmana) je následující:
Kyslík 49,13
Křemík 26.00
Hliník 7,45
Železo 4,20
Vápník 3,25
Sodík 2,40
Hořčík 2,35
Zinek 0,020
Bor 0,010
Měď 0,010
Yttrium 0,005
Berylium 0,003
Cesium 0,0029
Prvních 13 prvků (s výjimkou titanu), nejčastěji se vyskytujících v zemské kůře, je součástí organické hmoty rostlin, účastní se všech životně důležitých procesů a hraje důležitou roli v úrodnosti půdy. Velké množství prvků účastnících se chemických reakcí v útrobách Země vede k tvorbě široké škály sloučenin.
MINERÁLY
Minerál je jakékoli přirozené homogenní těleso nacházející se v zemské kůře, které má víceméně konstantní chemické složení a určité fyzikální vlastnosti.
Minerály a jejich tvorba. Minerál v překladu z latiny minera znamená ruda. V současné době je známo asi 3 tisíce minerálů. Minerály nalezené v pevné formě se dělí na amorfní neboli nekrystalické (asfalt, led, opál) a krystalické (živec, horský křišťál, sádrovec). V amorfních minerálech jsou atomy (ionty) nebo molekuly uspořádány náhodně, v krystalech - podle určitého zákona, který tvoří strukturu krystalu nebo jeho krystalovou mřížku. Nejběžnější minerály vyskytující se ve významném množství v horninách se nazývají horninotvorné minerály.
Podle podmínek vzniku se minerály dělí na endogenní a exogenní. Endogenní minerály vznikají jako výsledek fyzikálně-chemických procesů probíhajících v magmatu blízko zemského povrchu. Příkladem endogenních minerálů mohou být živce, olivín, pyroxen, křemen aj. Exogenní minerály vznikají v nejsvrchnějších částech zemské kůry nebo na povrchu Země v důsledku zvětrávání (destrukce a přeměny) endogenních minerálů. Exogenní minerály se dělí na jílové minerály, které vznikají při zvětrávání (viz. Kapitola III), minerály chemický spad, vznikající v malých solnonosných nádržích při krystalizaci (sádrovec, siřičitan, sylvinit), a biogenní, vznikající rozkladem organických zbytků (dusičnan draselný, síra, někdy pyrit, markazit).
Všechny minerály jsou klasifikovány v závislosti na jejich chemickém složení a jsou rozděleny do pěti typů, které jsou uvedeny níže (podle E. K. Lazarenka):
1. Druh jednoduchých látek (kovy a nekovy, skupiny mědi a železa atd.)
2. Typ sulfidů (skupiny sfaleritu, galenitu, molybdenu atd.)
3. Typ kyslíkatých sloučenin (oxidy, hydroxidy, křemičitany, hlinitokřemičitany, boritany, fosforečnany, uhličitany, sírany atd.)
4. Typ halogenů (fluoridy, chloridy)
5. Typy organických sloučenin
Fyzikální vlastnosti minerálů. Detailní studium minerálů zkoumá jejich chemické složení, uspořádání atomů, tvorbu krystalů, jejichž tvar a vlastnosti závisí na vzorcích uspořádání atomů a molekul. V tomto případě se používají moderní chemické, fyzikální a ušní výzkumné metody. Minerály však lze často určit v terénu pomocí osmi vnější znaky na základě fyzikální vlastnosti: barva, barva čáry, průhlednost, lesk, tvrdost, hustota, štěpnost a lom.
Barva závisí na chemickém složení a fyzický stav minerály a mohou být velmi odlišné. Barva téhož minerálu je víceméně konstantní.
Barva znaku - barva minerálu v rozdrceném stavu - se obvykle určuje na drsném povrchu porcelánového šálku. Může se lišit od barvy samotného minerálu.
Průhlednost je schopnost minerálu propouštět světlo. Existují průhledné (krystal, kalcit), průsvitné, průsvitné (opál) a neprůhledné (augit, limonit, bauxit) minerály.
Lesk je schopnost minerálu odrážet světlo. Existují kovové (pyrit, železo), sklo (křemen, živec), mastné (grafit, mastek), hedvábné (vláknitý sádrovec, azbest), matné; zemité minerály nemají lesk.
Pro ty lidi, kteří ve škole neposlouchali pozorně učitele, bude zajímavé vědět, že hlavním prvkem, který tvoří zemskou kůru, je kyslík.
Zemská kůra, její vlastnosti
Co dělat s touto přírodní katastrofou?
Není možné zabránit zemětřesení. Síly, které vyvolávají tuto katastrofu, jsou mimo kontrolu člověka, protože jejich zdroj leží mnohem hlouběji, než dokázalo lidstvo proniknout. „Vybíráme“ pouze horní vrstvu (zatím do 13 kilometrů), a to v době, kdy nejhlubší zaznamenaná poloha epicentra zemětřesení byla 750 kilometrů.
Ale vše bylo uděláno pro předvídání možné katastrofy, její síly a umístění. K tomu slouží seismografy.
Neustálý výzkum umožňuje vytvořit si obraz o seismologické aktivitě a zohlednit ji při výstavbě. Inženýři zase pracují na nových návrzích, které takovou aktivitu vydrží. Probíhá stálé zaměstnání o informování obyvatelstva o tom, jak se chovat při zemětřesení.
Hrozný jev, který může nastat v důsledku takové katastrofy, je tsunami. V roce 2011 tak obrovské vlny oceánské vody zdevastovaly země severovýchodního Japonska, v důsledku čehož zemřelo asi 16 tisíc lidí a více než milion budov bylo zcela nebo částečně zničeno. Včetně tří reaktorů v jaderné elektrárně Fukušima-1. Přes tři sta tisíc lidí zůstalo bez domova. Stejná událost ovlivnila rychlost rotace Země, ale to je pro člověka stěží postřehnutelné, protože den se zkrátil pouze o 1,8 mikrosekundy. Když jsme se tedy dotkli tématu toho, co je hlavním prvkem, který tvoří zemskou kůru, přešli jsme k problémům, které mohou nastat kvůli procesům, které skrývá.