Лабораторная работа №7

ГАЛОИДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ. КАРБОНАТЫ. СУЛЬФАТЫ. ФОСФАТЫ

Цель работы: изучение породообразующих минералов из классов галоидных соединений, карбонатов, сульфатов, фосфатов.

Галоидные соединения

К типу галоидных соединений относится около 100 минералов. Их роль как породообразующих минералов невелика, но они важны в общегеологическом и практическом отношении. Наиболее распространены из минералов этого класса хлористые соединения.

Галит NaCl. Часто встречается среди осадочных образований озер и морей. Образует зернистые и слоистые массивы, кристаллы в виде кубов. Цвет белый, иногда пятнами чернильно-синий. Прозрачный до полупрозрачного, блеск стеклянный, жирный. Совершенная спайность по кубу. Твердость 2. Соленый на вкус.

Сильвин KCl. Кристаллы в виде куба. Встречается в составе соляных отложений в сплошных зернистых скоплениях светло-серого, грязно-бурого, красного цвета. От галита отличается по горько-соленому вкусу.

Флюорит CaF₂. Кристаллы в виде кубов, октаэдров, от прозрачных до непрозрачных. Часто флюорит образует сростки, друзы, радиально-шестоватые, зернистые агрегаты. Цвет белый либо чернильно-синий, зеленый, фиолетовый. Блеск на гранях стеклянный, в изломе и агрегатах жирный. Твердость эталонная – 4. Спайность, совершенная по октаэдру, по 4-м плоскостям.

 

Карбонаты

К кристаллам карбонатов относятся соли угольной кислоты, чаще всего соли кальция, магния, натрия, меди и др. Всего в этом классе известно около 100 минералов. Некоторые из них очень широко распространены в природе, например, кальцит и доломит, которые используют в производстве цемента. Прозрачные кристаллы кальцита (исландский шпат) применяют в оптике. Железистый карбонат – сидерит – добывают как руду на получение качественной стали. Малахит – водный карбонат – является ценным поделочным камнем.

Многие из широко распространенных карбонатов имеют сходные черты морфологии кристаллов, близкие физические свойства и встречаются в одинаковых агрегатах. Поэтому бывает трудно различить их по внешним признакам: цвету черты (белая), блеску (стеклянный), спайности (совершенная), твердости (3 – 4), удельному весу (средний). Издавна используется простой прием диагностики карбонатов по характеру их реакции с соляной кислотой.

Кальцит CaCO₃. Встречается в друзах и одиночных кристаллах разной формы – ромбоэдрической, призматической, пластинчатой и более сложной. Цвет белый, изредка розоватый, голубоватый, при загрязнении другими минералами – серый, ржавый, черный и т.п. Прозрачный и полупрозрачный. Блеск иногда перламутровый. Твердость эталонная – 3. Реагирует с соляной кислотой вскипанием.

Арагонит CaCO₃. Является полиморфной модификацией кальцита. Отличается от кальцита таблитчатой и удлиненно-призматической формой кристаллов, часто встречается в виде оолитов, натечных масс. Блеск может быть и жирный. Более высокая твердость 3,5-4. Остальные свойства аналогичны кальциту.

Доломит CaMg(CO₃)₂. Имеет облик таблитчатых кристаллов. Цвет белый, коричневато-серый, ржавый. С соляной кислотой реагирует вскипанием в порошке.

Магнезит MgCO₃. Встречается в виде сплошных масс зернистого сложения с пятнистой бело-серой окраской, реже в виде таблитчатых кристаллов. Реагирует вскипанием с нагретой соляной кислотой.

Сидерит FeCO₃. Встречается в виде коричнево-бурых кристаллов с сильным стеклянным блеском и в виде зернистых масс. Реагирует вскипанием с нагретой соляной кислотой, при этом капля кислоты желтеет.

Малахит Cu₂(CO₃)(OH)₂. Образует натечные, почковидные, радиально-лучистые агрегаты. Цвет ярко-зеленый, в почковидных массах характерно чередование более светлых и более темных зеленых зон и голубых прослоев. Блеск стеклянный, матовый, шелковистый.

 

Сульфаты

Сульфаты являются природными солями серной кислоты. Сульфатов в природе мало. Но они широко используются в медицине, химической промышленности и строительстве. Для сульфатов, как и для карбонатов, характерны светлая окраска, низкая твердость и небольшой удельный вес, но не реагируют с соляной кислотой.

Ангидрит CaSO₄. Слагает в толще осадочных пород сплошные зернистые мраморовидные прослои. Цвет белый, серый, сиреневый с хорошей спайностью. Блеск стеклянный до перламутрового, в зернистых агрегатах – матовый. Излом часто занозистый, спайность совершенная. Твердость 3 – 3,5. 

Гипс CaSO₄ х 2H₂O. Кристаллы бесцветные таблитчатые, пластинчатые, игольчатые, либо образует зернистые агрегаты белого, серо-голубого, красноватого цвета. Блеск стеклянный, перламутровый, шелковистый, в агрегатах матовый. Весьма совершенная спайность. Твердость эталонная – 2.

Барит BaSO₄. Кристаллы ромбо-призматического облика или таблитчатые, часто прозрачные. Кроме одиночных кристаллов встречаются в их щетках, друзах и зернистых массах. Цвет белый, желтый, коричневый, голубой, чернильно-синий. Блеск стеклянный, жирный. Совершенная спайность. Твердость 3,5. Высокая плотность – 4,5.

 

Фосфаты

Фосфаты представляют собой соли фосфорных кислот. В этот класс входит большое число минералов. Породообразующим из них является апатит. Фосфоритовые породы являются ценным сырьем для получения фосфатных удобрений, а также используются и в химической отрасли.

Апатит Ca₅ [PO₄]₃(F, Cl). Часто образует хорошо ограненные бесцветные, зеленые, голубые кристаллы призматического габитуса. Блеск от стеклянного до жирного. Излом неровный, раковистый, спайность несовершенная. Твердость эталонная – 5.

 

Задание: исследовать макроскопические свойства и определить минерал из классов галоиды, карбонаты, сульфаты, фосфаты.

 

Лабораторная работа №8

СИЛИКАТЫ

Цель работы: изучение породообразующих минералов из класса силикатов.

 

Силикаты – самый обширный класс минералов. Общее число минеральных видов силикатов около 800. По распространенности на долю силикатов приходится более 75% от всех минералов литосферы. Это объясняется тем, что силикаты – важнейшие породообразующие минералы, из которых сложена основная масса горных пород.

Практическое значение минералов:

1. Важные неметаллические полезные ископаемые (керамическое и огнеупорное сырье).

2. Являются рудами на редкие металлы: бериллий, литий, цезий, цирконий, никель, цинк и редкие земли.

3. К ним относятся многие ювелирные камни (изумруд, аквамарин, турмалин, нефрит, родонит).

Происхождение силикатов:

· эндогенное, главным образом магматическое (оливин, пироксены, полевые шпаты);

· характерны для пегматитов (слюды, турмалин);

· скарны (гранаты, волластонит);

· широко распространены в метаморфических породах – сланцах и гнейсах (гранаты, дистен, хлорит);

· силикаты экзогенного происхождения представляют собой продукты выветривания (каолинит, глауконит) и слагают мощные толщи осадочных пород.

Силикаты отличаются сложным химическим составом и широкими изоморфными замещениями. Но основу кристаллов составляют кремнекислородные тетраэдры (один атом кремния окружен четырьмя атомами кислорода).

В зависимости от того, как сочетаются между собой кремнекислородные тетраэдры, различают следующие структурные типы силикатов:

1) островные (изолированные тетраэдры) [SiO₄]^4-;

2) кольцевые (тетраэдрические кольца) [Si₆O₁₈]^12-;

3) цепочечные (цепочки тетраэдров) [SiO₃]^2-; 

4) ленточные (сдвоенные цепочки тетраэдров) [Si₄O₁₁]^6-;

5) слоистые (двухмерные сетки из тетраэдров);

6) каркасные (трехмерные тетраэдрические постройки). 

Внутренняя структура силикатов отражается на их габитусе. Так, силикаты, структура которых представлена обособленными кремнекислородными тетраэдрами, часто имеют изометрический облик (гранаты). В структуре турмалина – тетраэдрические кольца, имеют удлиненно-призматический габитус.

Островные силикаты

К числу породообразующих и наиболее широко распространенных в природе островных силикатов относятся: оливин, эпидот, дистен, титанит, гранаты, циркон.

Практическое значение имеет лишь небольшая доля от общего числа минералов:

- драгоценные камни: топаз, разновидности гранатов, разновидность оливина – хризолит, дистен (кианит);

- рудные минералы на редкие элементы: фенакит на бериллий, циркон – цирконий и т. д.

Минералы образуются в стесненных условиях, как правило, в виде хорошо образованных кристаллов, либо в виде изометрических зерен. Благодаря плотной упаковке ионов островные силикаты обладают большой твердостью, из-за которой эти минералы черты не дают, а лишь царапают бисквит. Окраска островных силикатов самая разнообразная, обусловлена присутствием в составе минерала различных компонентов – хромофоров.

Оливин (перидот) (Fe, Mg) [SiO₄] – представляет собой изоморфный ряд с крайними членами Fe и Mg. Образует мелкозернистые мономинеральные агрегаты зеленоватого, оливкового – до черного цвета. Блеск жирный, матовый, в кристаллах – стеклянный. Спайность средняя. Твердость – 6,5, удельный вес 3,5 – 4,4.

Эпидот Ca₂(Fe, Al) Al₂[SiO₄] [Si₂O₇]O(OH). Отличается изолированными сдвоенными тетраэдрами. Кристаллы удлиненно-призматические со штриховкой вдоль удлинения. Часто образует сплошные зернистые массы. Цвет желтовато-зеленый и другие оттенки зеленого цвета. Блеск стеклянный, в массах матовый. Спайность совершенная. Твердость 6,5, удельный вес 3,5.

Дистен (кианит) Al₂O[SiO₄] – «кианес» - синий. Цвет синий, голубоватый. Кристаллы удлиненные пластинчатые. Блеск стеклянный. Спайность весьма совершенная. «Ди» – два, «стен» – сила – двусильный. Твердость по плоскости спайности – 4,5, поперек – 6,5. Удельный вес 3,6.

Титанит (сфен) CaTiO[SiO₄]. Встречается в виде таблитчатых плоских кристаллов. Цвет: коричневый, иногда бурый или желтоватый. Блеск стеклянный, жирный. Спайность совершенная. Твердость 5,5, удельный вес 3,5.

Группа гранатов. Представляет собой два изоморфных ряда: пиральспиты и уграндиты.

  П и р а л ь с п и т ы

Пироп           Mg₃ Al₂ [SiO₄]₃ - темно-красный

Альмандин Fe₃ Al₂ [SiO₄]₃ – красный, бордовый до коричневого

Спессартин Mn₃ Al[SiO₄]₃ –желтый, темно-красный, желтовато-коричневый

 

      У г р а н д и т ы

Уваровит    Ca₃ Cr₂ [SiO₄]₃ – зеленый

Гроссуляр Ca₃ Al₂ [SiO₄]₃ – зеленый, красновато-бурый

Андрадит   Ca₃ Fe₂ [SiO₄]₃ – коричневый до черного, красноватый или зеленоватый

Обычно встречаются в виде хорошо образованных изоморфных кристаллов, либо в качестве пятнистых мелкозернистых включений. Блеск стеклянный, спайность несовершенная, твердость 6,5-7,5; удельный вес 3,4-4,3.

Кольцевые силикаты

Подкласс кольцевых силикатов объединяет сравнительно небольшое число редких в природе минералов. Среди них только турмалин, берилл, кордиерит играют в некоторых случаях роль второстепенных и даже главных минералов ряда месторождений.

В целом структуры кольцевых силикатов сложные и неплотные, отсюда плотность у них небольшая (2,5-3,5), твердость невысокая (обычно менее 5) исключая берилл и турмалин (7-7,5).

Берилл Be₃Al₂[Si₆O₁₈]. Формирует кристаллы столбчатые, призматические, характерна вертикальная штриховка на внешних гранях. Цвет: зеленый, голубой, желто-зеленый, розоватый. Блеск стеклянный. Спайность несовершенная. Твердость 7,5.

Разновидности: прозрачные кристаллы на ювелирное сырье

- травяно-зеленый изумруд;

- голубой аквамарин;

- желтый гелиодор;

- розовый воробьевит.

Группа турмалина – состоит из нескольких изоморфных рядов.

Шерл (Na Ca)Fe₃(Al,Fe₆)[Si₆O₁₈][BO₃]₃(OH, F)₄

Эльбаит Na(Li, Al)₃Al₆[Si₆O₁₈][BO₃]₃(OH, F)

Шерл дравит NaMg₃(Al, Fe)₆[Si₆O₁₈][BO₃]₃(OH, F)₄

Кристаллы удлиннные, столбчатые, радиально-лучистые агрегаты («Турмалиновое солнце»); штриховка на внешних гранях. Цвет: шерл – черный, дравит – бурый, эльбаит – розовый, зеленый, бесцветный; встречаются полихромные кристаллы с продольной и поперечной окраской. Блеск стеклянный. Спайность несовершенная. Твердость: 7,5-8.

Цепочечные силикаты

Пироксены

Для всех минералов группы пироксенов общими являются короткопризматический габитус, стеклянный блеск, совершенная спайность под прямым углом; твердость: 5,5-6; средний удельный вес.

Главнейшие пироксены: энстатит, диопсид, жадеит, эгирин, сподумен.

Диопсид CaMg[Si₂O₆]. Образует кристаллы в виде коротких призм, либо сплошные зернистые массы. Цвет: белый, серый, зеленый разных оттенков.

Разновидности: байкалит – прозрачный, полупрозрачный голубовато-зеленый призматический кристалл, лавровит – ярко-зеленый мелкозернистый диопсид. Обе разновидности из Прибайкалья. Хромдиопсид – изумрудно-зеленый, характерен для ультраосновных пород Якутии.

Эгирин и Авгит. Имеют сложный химический состав, но схожие, практически не различимые внешние признаки. Форма кристаллов призматическая, таблитчатая со штриховкой Цвет: зеленовато-черный, бурый, черный. Внешне очень похожи на шерл, но имеют более низкую твердость 5-6.

Ленточные силикаты

Амфиболы

Ленточные силикаты сходны по химическому составу с пироксенами, отличие – обязательное вхождение группы (OH).

Главнейшие амфиболы: роговая обманка, тремолит, актинолит.

В соответствии с кристаллической структурой амфиболы характеризуются удлиненным габитусом, совершенной спайностью.

Тремолит Ca₂Mg₅(OH)₂[Si₄O₁₁]₂

           Актинолит Ca₂Fe₅(OH)₂[Si₄O₁₁]₂ – образуют непрерывный изоморфный ряд. Кристаллы игольчатые, волокнистые, лучистые. Цвет: белый, светло-зеленый (тремолит); зеленый различных оттенков (актинолит). Блеск стеклянный, шелковистый. Излом: занозистый, неровный. Твердость 5,5 - 6. Удельный вес 2,9 - 3,3.

Разновидность: нефрит – скрытокристаллический агрегат актинолит – тремолитового изоморфного ряда.

Роговая обманка. Имеет сложный химический состав. Кристаллы нередко деформированные, удлиненно-уплощенные, волокнистые. Цвет: от буро-зеленого до черного. Блеск шелковистый, восковой. Твердость 5,5 - 6. Удельный вес 3,0 - 3,5.

Слоистые силикаты

К ним относятся силикаты и алюмосиликаты (часть кремния замещена алюминием). В составе содержат гидроксильную группу (OH). Внутренняя структура этих минералов определяет их совершенную спайность в одном направлении и небольшую твердость.

Серпентин (змеевик) Mg₆[Si₄O₁₀](OH)₂. Образует скрытокристаллические плотные или параллельно-волокнистые прожилки. Цвет: желто-зеленый, темно-зеленый, желтоватый, белый. Блеск стеклянный, жирный, восковой или шелковистый. Твердость 2,5 - 4. Удельный вес 2,2 - 2,7. Разновидность: хризотил - асбест – волокнистый серпентин.

Каолинит Al₄ [Si₄O₁₀] (OH)₂ (глина). Образует плотные землистые массы. Цвет белый с различными оттенками. Блеск матовый, иногда жирный на ощупь. В сухом состоянии прилипает к языку, во влажном образует пластичную массу. Твердость 1 – 3. Удельный вес 2,6.

Тальк Mg₃ [Si4O10] (OH). Образует листоватые агрегаты или сплошные массы. Цвет белый, светло-зеленый, розоватый, темно-серый. Блеск жирный. Твердость эталонная – 1. Удельный вес 2,8.

Семейство слюд. К слюдам относятся алюмосиликаты сложного химического состава. Кристаллы: листоватые, чешуйчатые. По цвету различают:

Мусковит – бесцветный, желтоватый, светло-коричневый, иногда с красноватым оттенком.

Флогопит – коричневый разных оттенков.

Биотит – черный.

Блеск: перламутровый. Спайность весьма совершенная. Твердость 2 – 3; удельный вес 3.

Хлорит – алюмосиликат с широким изоморфным замещением. Образует листоватые агрегаты или сплошные массы. Цвет зеленый до черного. Блеск стеклянный, жирный. Твердость 2 – 3; удельный вес 2,7.

Каркасные силикаты

Полевые шпаты – это каркасные алюмосиликаты щелочных и щелочноземельных катионов K²⁺, Na⁺, Ca²⁺.

Щелочные калиево-натриевый полевые шпаты (K, Na) [Si₃ AlO₈]

К данной группе минералов относятся: ортоклаз, микроклин, санидин. Они мало отличаются по макроскопическим признакам. Образуют таблитчатые кристаллы белого, светло-серого, желтоватового, розоватого до мясисто-красного (у ортоклаза) цвета. Не дают черты. Блеск стеклянный. Излом неровный, обладают спайностью по двум направлениям почти под прямым углом. Ортоклаз – в пер. «прямоколющий». Твердость 6 – 6,5. Удельный вес средний. 

Имеют следующие разновидности:

· Ортоклаз водяно-прозрачный – адуляр, нежно-голубой с серебристо-перламутровым отливом – лунный камень.

· Микроклин зеленоватый, голубовато-зеленый – амазонит.

Плагиоклазы

По химическому составу плагиоклазы представляют собой непрерывный ряд изоморфных замещений двух составных частей: альбитовой Na[AlSi₃O₈] и анортитовой Ca[Al₂Si₂O₈]. В зависимости от содержания анортитовой молекулы плагиоклазы называют:

0-10       Альбит (кислый);

10-30  Олигоклаз (кислый);

30-50  Андезин (средний);

50-70  Лабрадор (основной);

70-90  Битовнит (основной);

90-100 Анортит (основной).

Макроскопические разновидности плагиоклазов почти не отличаются друг от друга и от калиево-натриевых полевых шпатов. Форма кристаллов таблитчатая; цвет обычно белый, сероватый, голубоватый, серовато-синий (у лабрадора); блеск стеклянный; спайность совершенная по двум направлениям. Но в отличии от калиево-натриевых полевых шпатов, у которых угол между плоскостями спайности практически под прямым углом, плагиоклазы образуют острый угол. Плагиоклаз – в пер. «косоколющий». Твердость и удельный вес характерен для всех полевых шпатов – 6 – 6,5 и средний соответственно.

 

Разновидности:

· лабрадорит – облицовочная порода из лабрадора, для которого характерна синяя иризация (переливы на плоскостях спайности);

· беламорит – олигоклаз с нежно-голубой иризацией – поделочный камень.

Фельдшпатоиды – э то каркасные алюмосиликаты, близкие по составу полевым шпатам, но очень бедные кремнекислотой. Породообразующим минералом фельдшпатоидов в магматических щелочных породах является нефелин.

Нефелин KN₃[Si AlO₄]. Образует столбчатые кристаллы, в породах встречается чаще в виде крупнозернистых вкрапленников. Цвет серый, красноватый, зеленоватый, редко бесцветен. Блеск жирный, стеклянный. Иногда полупрозрачен в зернах, излом раковистый, спайность несовершенная, поэтому визуально можно спутать с зернами кварца. Но в отличие от кварца имеет более низкую твердость 5,5.

 

Задание: исследовать макроскопические свойства образца и определить минерал из класса силикатов.

 

Контрольная работа