Минералы

Содержание

Введение……………………………………………………………………………..

1. Образование и распространение минералов……………………………….……

2. Химический состав минералов…………………………………………………..

3. Структуры минералов и полиморфизм………………………………………….

4. Классификация минералов……………………………………………………….

5. Понятие о горных породах……………………………………………………….

Заключение…………………………………………………………………………...

Список использованной литературы………………………………………………..

Приложение…………………………………………………………………………..

Введение

Можно предполагать, что первые научные сведения о минералах проникли в Россию при великом князе Иоанне III, который просил у венгерского короля Матвея Коровина "горных мастеров, искусных в добывании золота и серебряной руды, и в отделении металлов от земли". Неизвестно, прибыли ли эти "горные мастера" при Иоанне III, но достоверно, что шведский король Иоанн III, по настоянию Иоанна IV Грозного, прислал в Россию "добрых мастеров, искусных в добывании руды и ее обработке".

Вероятно, и в XVII столетии происходили подобные же позаимствования из чужих краев. Так, Алексеем Михайловичем Петровский железоделательный завод (в 133 в от Олона) был отдан датчанину Розенбушу. Петр Великий не только выписывал разных техников, в том числе и горных мастеров, но в 1725 г. послал в Швецию 22 русских ученика, а еще ранее, в 1713 г. - в Олонецкой губернии - губернатором В. И. де-Геннином, и в 1721 г. на Урале (в Екатеринбурге) В. И. Татищевым - были основаны первые горные школы. В царствование Анны Иоанновны и Елизаветы Петровны на Урале были открыты золото и магнитный железняк (гора Благодать 1730 г.), в Алтайских горах серебро и в Нерчинском крае развилось серебряное производство. Но несмотря на это даже образованные люди того времени имели самые фантастические понятия о минералах. В России до Ломоносова появилось только одно сочинение, касающееся минералов, это "Натуралии и минералии камер в сибирских горных и заводских дистриктах и прочих курьезных вещей абрисы", принадлежавшее перу де-Геннина. Автор поднес это сочинение Анне Иоанновне в 1737 г.; оно заключает в себе также и указания на нахождение в Сибири некоторых минералов. Ломоносову, при многих прочих работах, пришлось заняться и чисто минералогическими вопросами. Тотчас же по вступлении в академию он начал разрабатывать коллекции, купленные Петром Великим, а также собранные путешественниками по Сибири - Мессершмидтом, Гмелиным и Крашенинниковым; результатом этой обработки явился каталог "Musei Imperialis Petropolitani descriptio, qua continentur res naturales ex regno minerali" Вопросов чисто минералогических Ломоносов касается в "Слове о рождении минералов" в 1757 г. и в статье о "Слоях земли". В своей металлургии Ломоносов разделяет минералы на: 1) металлы, 2) полуметаллы, 3) жирные минералы, 4) загустелые соки минеральные или соли, 5) камни и 6) земли. В то время, как в Западной Европе шли еще большие споры и царили самые фантастические представления о происхождении каменного угля и янтаря, Ломоносов с замечательной ясностью доказывает растительное происхождение этих ископаемых тел. От Ломоносова не ускользнула кристалличности золота, меди и многих минералов, и этому признаку он придавал громадное значение.

Также один из первых Ломоносов указывал на сходство образования минералов и искусственных солей. В сочинениях Ломоносова разбросано также много мыслей, указывающих, что, несмотря на крайне незначительное число фактов, гениальный ученый придавал громадное значение теплоте, давлению и влиянию посторонних веществ в деле изменения и превращения минералов, как бы предвосхищая таким образом идеи и факты, которые только во второй половине нашего столетия легли в основу громадного отдела минералогии и петрографии, носящего название метаморфизма.

1. Образование и распространение минералов.

Минералами называют физически и химически однородные кристаллические тела, образовавшиеся в результате природных физико-химических процессов.

Минералы образуются в земной коре, входят в состав мантии и более глубоких слоев планеты, рассеяны в гидросфере и атмосфере. Минералы слагают также Луну, многие планеты и их спутники, астероиды, входят в состав метеоритов и мельчайших частиц космической пыли, падающих на поверхность Земли. Они также образуются при столкновении с Землей крупных космических тел.

К минералам относят и кристаллические продукты жизнедеятельности различных организмов, например сульфит редуцирующих бактерий, благодаря которым самородная сера и карбонат кальция образуются за счет гипса. Минералы входят в состав тканей животных и растений. Минералы, образуя органоминеральные агрегаты, например, в виде апатита в костях, флюорита в зубах, тридимита в скелете радиолярий и т.д. После отмирания организмов, некоторые из этих минералов образуют скопления ценного минерального сырья, например, фосфоритов, трепека и т.д.

Земная кора сложена в основном полевыми шпатами и кварцем, на их долю приходится 55 и 10 % соответственно (данные А.Е.Феремана), широко распространены также пироксены, амфиболы, хлориты, слюды, глинистые минералы, карбонаты и др.

Сравнительно часто встречаются еще несколько десятков минералов. Остальные очень редки.

2. Химический состав минералов.

В состав минералов входит большинство химических элементов периодической системы. Различают видообразующие элементы – Si, O, H, Al, Ca, Na, Mg, Cu, Pb, S, и др. Минералы представлены следующими основными типами химических соединений:

1. простыми веществами или самородными элементами – самородная сера, графит, самородная медь, золото, платина и др.;

2. оксидами и гидрооксидами: корунд Al2O3, рутил TiO2, куприт Cu2O и др.;

3. солями различных кислородсодержащих и бескислородных кислот: галит NaCl, пирит FeS2, кальцит CaCO3, барит BaSO4 и др.

Для многих солей характерны комплексные анионы (радикалы): в силикатах [SiO4]4+, в карбонатах [СО3]2-, в фосфатах [РО4]3- и др.

Способность минералов к образованию соединений переменного состава называется изоморфизмом (греч. «изоа» – одинаковый; «морфо» – форма), который состоит во взаимном замещении атомов и ионов в кристаллических решетках минералов без нарушения их строения. Изоморфизм обусловлен близостью свойств атомов и ионов, а также воздействием температуры, давления, концентрацией компонентов. Пример.

Изоморфный ряд группы плагиоклазов (кл. силикаты и п / кл. полевые шпаты), крайние члены которых альбит Na [AlSi3O8] и анортит Ca [Al2Si2O8].

3. Структуры минералов и полиморфизм.

Все многообразие кристаллических структур минералов можно свести к 5 типам, отличающимся характером расположения атомов.

1. Координационные структуры характеризуются одинаковыми расстояниями между атомами. Некоторые минералы представлены огромными массами почти мономинеральных пород или промышленных скоплений – месторождений полезных ископаемых, такие как магнетит, магнезит, кальцит, гипс, галит3+ и пр. В тоже время известны минералы, которые находятся в количестве, едва достаточном для их диагностики. В природе 3000 видов. Распространенность и число минеральных видов в земной коре определяются в основном распространенностью и химическими свойствами атомов минералообразующих элементов, способность которых концентрироваться с образованием минералов или рассеиваться, т.е. их химическая активность зависит от физико-химических условий среды. Для них характерна плотнейшая упаковка. Примеры: (золото самородное), анионы кислорода в гематите, или катионов кальция во флюорите.

2. Островные структуры характеризуются различными межатомными расстояниями. Анионные радикалы или замкнутые молекулы представляют собой как бы отдельные «острова». Межатомные расстояния в пределах этих «островов» меньше, а прочность химических связей существенно больше, чем в остальной части структуры. Примеры: силикаты с изолированным тетраэдрическим анионным радикалом [SiO4]4 -; оливин (Mg,Fe)2[SiO4], топаз Al2[SiO4](OH,F)2 и др; карбонаты с изолированным треугольным радикалом [CO3]2-; кальцит Ca[CO3], доломит CaMg[CO3]2 и др. Есть минералы с более сложным строением «островов».

3. Цепочечные структуры образованы бесконечными одномерными радикалами, которые состоят из линейно-связанных координационных полиэдров. Расстояние между атомами в пределах цепочек меньше, а прочность химических связей больше, чем между ними. В структурах одних минералов цепочки одинарные (силлиманит Al[SiAlCO5]), других минералов сдвоенные – ленточные структуры (антофиллит

Mg7[Si4O11]2(OH)2.

4. Структуры слоистые (листовые) отличаются тем, что межплоскостные расстояния в пределах плоскости (слоя) меньше, чем между плоскостями (слоями), и соответственно атомы прочнее связаны с соседними атомами плоскости (слоя), чем с атомами другой плоскости (другого слоя). Графит С, тальк Mg3[Si4O10](OH)2, брусит Mg(OH)2.

5. Каркасные структуры характеризуются ажурным объемным соединением координационных полиэдров всеми общими вершинами или ребрами. В крупных пустотах каркаса могут располагаться большие по размерам атомы. Структуры с каркасным мотивом имеют кварц SiO2 и полевые шпаты (альбит Na[Si3AlO8]).

Явление кристаллизации вещества одного и того же состава в виде кристаллов разных сингоний было установлено в прошлом веке и называется полиморфизмом, а переходы из одной кристаллической формы в другую – полиморфными превращениями или переходами. Минералы одного и того же состава, но с разной кристаллической структурой называются полиморфными модификациями. Они могут отличаться координационным