Геологическая съемка, поиски и разведка месторождений полезных ископаемых

Гранат - Fe3Al2 (SiO4)3. Название происходит от латинского слова «гранум» - зерно. Твердость 7-7,5. Плотность 4,1-4,3. Блеск стеклянный, цвет темно-красный, бурый. Черта бесцветная. Излом неровный до раковистого. Сингония кубическая. Встречается в виде многогранников шаровидной формы. По внешнему виду кристаллы близки к зернам плодов гранатового дерева. Размеры кристаллов от долей миллиметра до 4-6 см.

Многогранный кристалл граната.

Разновидности: 1. Альмандин - красно-фиолетовый гранат (назван в честь местности Алабанда в Малой Азии, где добывались эти камни); 2. Спессартин - яркие, желтые гранаты с бурым оттенком (название происходит от месторождения Шпессарте в Германии); 3. Уваровит - изумрудно-зеленый гранат (по имени графа Уварова - президента Российской Академии наук); 4. Гроссуляр - светло-зеленый, желтый ( напоминает цвет крыжовника и по латыни гроссулярия - крыжовник, иногда его называют пакистанским изумрудом); 5. Пироп - кроваво-красный ( от греческого слова пирапос - пламенеподобный); 6. Андрадит - бурый, жравой окраски ( название дано в честь португальского минералога Андрада, который изучал гранаты), прозрачная зеленая разность андрадита называется дематоидом; 7. Редко встречающаяся разновидность - меланит - аспидно-черный (от греческого слова «меланос»-черный).

Происхождение. 1. При региональном метаморфизме. Альмандин встречается в глинистых сланцах и гнейсах, в кимберлитах и серпентинах. 2. При контактовом метаморфизме. Спессартин, гроссуляр, андрадит встречаются в известково-силикатных породах и скарнах. 3. Искусственные гранаты.

Месторождения. Демантоид добывают на Среднем Урале; уваровит - на Сарановском месторождении Северного Урала; альмандин - в Сибири, на Чукотке, в Забайкалье. За рубежом: Дашкесан -Закавказье, Средняя Азия, Германия, Чехословакия, Южно-Африканская Республика, США, Бразилия, и др.

Применяются гранаты в ювелирной промышленности, а благодаря высокой твердости, они используются как абразивный материал и в точном приборостроении. Красивые природные гранаты хранятся в Алмазном фонде в Москве, в Эрмитаже в Санкт-Петербурге. Здесь экспонируется огромная карта бывшего Союза ССР, сложенная из рубинов, альмандинов, сапфиров, аметистов, изумрудов, топазов и других драгоценных камней.

Турмалин - Na(Mg,Fe)3 (Al,Fe)6 [BO3]3[Si6O18](OH,F)4. Название минерала вошло в обиход в 1703 году вместе с партией драгоценных камней, завезенной в г. Амстердам с острова Цейлон, где эти камни назывались словом «турмали». Твердость 7,5-8. Плотность 2,9-3,2. Сингония тригональная. Цвет черный, бурый, розовый, зеленый. В полихромных турмалинах окраска одного образца меняется. Черта белая. Излом раковистый, занозистый. Спайности нет. Кристаллы имеют удлиненно-призматический облик. Часто встречаются игольчатые, зернистые, веерообразные и радиально-лучистые агрегаты - так называемые турмалиновые солнца. Кристаллы мелкие, редко по длине достигают 30-40 см. Характерна на гранях кристаллов вертикальная штриховка. В кислотах не разлагается, обладает пироэлектрическими и пьезоэлектрическими свойствами.

Призматический кристалл турмалина.

Разновидности. 1. Шерл - черный, самая распространенная в России разность турмалина. 2. Ахроит - бесцветный, прозрачный (остров Эльба, Св. Елены). 3. Рубеллит - красный (Сибирский рубин). 4. Верделит - темно-зеленый. 5. Индиголит - темно-синий. 6. Дравит - бурый.

Турмалин - пегматито-пневматолитовый минерал, образующийся в последнюю стадию кристаллизации гранитной магмы. Встречается в грейзенах.

Добывают турмалины на Урале (месторождения Сарапулка, Липовка, Шайтанка, Мурзинка) - неподалеку от села Липовка были найдены красивые кристаллы розового, синего, и зеленого турмалина), в Забайкалье (великолепные розовые турмалины вблизи Нерчинска), в Казахстане, Таджикистане. В дальнем зарубежье: Мадагаскар, Бразилия, Германия.

Используют его как пьезо- и термоэлектрическое сырьё, в ювелирном деле.

Берилл - Be3Al2[Si6O18]. По-гречески «бериллос» - название зеленых, прозрачных камней, используемых древними римлянами для зрительного стекла. Твердость - 7,8. Плотность - 2,6-2,9. Блеск стеклянный. Цвет зеленый, белый, голубой, розовый, Хрупок. Излом неровный, до раковистого. Спайность несовершенная. Сингония гексагональная. Кристаллы столбчатого, призматического, реже таблитчатого вида. Размер кристаллов от долей миллиметров до 2-3 см, иногда до 4,5 м, а в весе до десятков килограммов.

Разновидности. 1. Прозрачные бериллы ярко-зеленого цвета называются изумрудами. 2. От цвета морской волны до васильково синего - аквамаринами (от латинского слова «аква» - вода, «марэ» -море). 3. От желтого до бледно-золотистого - гелиодоры (от греческих слов «гелио» - солнце и «дар» -дар). 4. Коричнево-зеленый берилл - гешенит. 5. Розовый берилл - воробьевит (название дал В.И. Вернадский, в память минералога В.И. Воробьёва).

Кристаллы берилла столбчатого (а) и призматического (б) облика.

Узнаётся легко по характерным гексагональным призматическим кристаллам, светло-зеленому цвету, большой твердости.

Происхождение пегматитовое, а также пневматолитовое. Очень часто встречается вместе с топазом. В последние годы берилл стали выращивать искусственным путем.

Берилла много в России - на Урале находят изумруды, в Забайкалье - аквамарины. За рубежом берилл добывают в Колумбии (знаменитые древние копи Мюсо), Бразилии (Минас-Жейрас), Мадагаскаре, США (штат Нью-Гемпшир).

Используется как руда на бериллий. Бериллий самый легкий металл - он в полтора раза легче алюминия. А.Е. Ферсман о бериллии сказал, что это металл будущего. Жизнь подтверждает это. Без бериллия человек не смог бы выйти в космос - днища космических кораблей покрываются тонким слоем бериллия, который предохраняет людей от космических излучений. Изумруды и аквамарины вызывают восхищение - они используются как драгоценные камни. В Алмазном фонде в Москве экспонируются редкой красоты зеленые изумруды - по высоте до 60 мм и ширине до 34 мм; камни найдены на Урале, весом до 245 каратов (Уральские изумруды были найдены крестьянином Жилиным в 1830 году под корнями поваленного ветром дерева неподалеку от Свердловска); три колумбийских камня весом 154, 65 и 24 каратов; три ограненных камня весом 42, 41 и 40 каратов. Надпись на одном из этих камней свидетельствует о том, что попал он в нашу страну из Персии.

В Британском музее естественной истории хранится самый крупный изумруд весом 880 каратов. А самые нежно-зеленые изумруды находят в Колумбии. Рассказывают, что испанский конкистадор Фернанд Кортес владел красивейшими изумрудами, которые он выкрал из индейских храмов в Колумбии. Один из них имел форму колокола, второй - розы, третий - рога, четвертый - рыбы с глазами из золота, а пятый - самый большой - был огранен по форме кубка с ножкой из золота.

Авгит - (Са, Nа) (Mg, Fe, Al) [(Si, Al)2O6)]. Название минерал получил от греческого слова «авге» (блеск) - из-за сильного блеска на гранях. Твердость 5-6,5. Плотность 3,2-3,5. Спайность средняя. Излом раковистый. Блеск полуметаллический. Цвет черный, бурый, темно-зеленый. Черта светло-зеленая. Сингония моноклинная. Встречается в виде мелких кристалликов в форме столбиков и восьмигранных призм. Агрегаты зернистые и сплошные.

Короткостолбчатый кристалл авгита.

Разновидности. 1. Базальтический авгит черного цвета (содержит титан и марганец). 2. Диаллаг - листоватый авгит. 3. Обыкновенный авгит темно-зеленого цвета.

Происхождение - магматическое, является породообразующим минералом основных интрузивных и эффузивных пород. Встречается также на контактах интрузивных пород с известняками.

Роговая обманка - (Са, Na) (Mg, Fe)4 (Al, Fe) [Al, Si4O11]2(OH)2. Название произошло от немецкого словосочетания «рог» и «запутывать», означающего присутствие в рудах темных призматических минералов.

Призматический кристалл роговой обманки.

Твердость 5-5,6. Плотность 3,1-3,5.Спайность совершенная. Излом занозистый. Блеск стеклянный. Цвет зеленый, бурый. Черта от желтой до коричневой. Сингония моноклинная. Форма кристаллов столбчатая или призматическая (рис. 4.31).

Различают обыкновенную роговую обманку - темно-зеленого цвета и базальтическую роговую обманку - черного цвета.

Является породообразующим минералом горных пород (горнблендит - магматическая порода, амфиболит - метаморфическая и др.). Распространен также в скарнах.

Встречается практически везде.

Полевые шпаты. Среди силикатов наибольшее распространение имеют полевые шпаты (сложные соли кремневых кислот). Эти минералы составляют примерно половину массы земной коры. Очевидно, и название минерала указывает на широкое их распространение в поле, у реки, в горах. Подразделяются они на калиевые полевые шпаты, натровые (плагиоклазы) и калиево-бариевые.

Призматические кристаллы калиевого полевого шпата

Плагиоклазы представляют собой натрово-кальцевые полевые шпаты, образующие разновидности от альбита до анортита. По содержанию кремнекислоты они делятся на кислые, средние и основные. Кислые - альбит, олигоклаз; средние - андезин; основные - лабрадор, битовнит, анортит. Содержание кремневой кислоты в альбите 68,8% (максимальное) и в анортите - 43,2% (минимальное).

Макроскопические свойства плагиоклазов одинаковые. Твердость 6. Плотность 2,6-2,7. Блеск стеклянный. Цвет белый, серый, голубой. Сингония триклинная, облик кристаллов таблитчатый. Макроскопически из плагиоклазов легко определяется лабрадор. Название минерал получил от полуострова Лабрадор, где он был обнаружен в XVIII веке. Цвет его от светло-серого до черно-серого с синеватыми и зеленоватыми переливами, образует таблитчатые кристаллы.

Плагиоклаз с примесью железистых минералов, придающих кристаллу желтый фон с малиновым переливом, носит название авантюрина, или солнечного камня. Встречается он на Урале и в Прибайкалье. Голубовато-белая разновидность олигоклаза с нежно-синеватым перламутровым оттенком встречается на Кольском полуострове и Сев. Карелии и называется беломоритом, или лунным камнем.

Плагиоклазы являются составной частью магматических пород, реже метаморфических и пегматитов.

Характерным минералом калиевых полевых шпатов подгруппы ортоклаза является амазонит. Он отличается от плагиоклазов меньшей твердостью (2,54-2,58 г/см3), зеленым, голубовато-зеленым цветом. Его много в пегматитах Кольского полуострова, Урала и В. Сибири. Месторождения лабрадорита в Сибири и Забайкалье, Турчинское (на Урале).

Полевые шпаты используются широко при изготовлении фарфора, фаянса, эмали и глазури. Лабрадор и амазонит применяются как декоративные камни. В Москве лабрадором облицована нижняя часть мавзолея В.И. Ленина, метро, здания.

Нефелин - Na(AlSiO4). Название получил от греческого слова «нефели» - облако. Твердость 5-6. Плотность 2,6. Спайность несовершенная, излом раковистый, блеск жирный на изломе, на гранях стеклянный, цвет серовато-белый, серый с желтоватыми оттенками, сингония гексагональная.

Происхождение. Магматическое. Никогда не встречается вместе с кварцем.

Применение. Руда на удобрение.

Месторождения: на Южном Урале, в Ильменских горах. Нефелиновых сиенитов много на Кольском полуострове.

Мусковит (белая калиевая слюда) - KAl2[AlSi3O10](OH F)2. Название этого минерала произошло от Москвы (по-итальянски «Муска»). Еще в 16 веке из Сибири с реки Мамы купцы вывозили на Запад слюду под названием московского стекла. Твердость 2-3. Плотность 2,7-3,1. Блеск перламутровый. Цвет бесцветный, желтоватый. Сингония моноклинная. Спайность весьма совершенная в одном направлении. Легко раскалывается на чешуйки. Листочки упругие. Встречаются в сплошных, листовато-зернистых и чешуйчатых агрегатах.

Разновидности. 1. Серицит - мелкочешуйчатый светлый мусковит. 2. Жильбертит - мелкочешуйчатый мусковит светло-желтого цвета. 3. Фуксит - мелкочешуйчатый мусковит изумрудно-зеленого цвета.

Мусковит является породообразующим минералом кислых и средних магматических пород. Часто встречается с пегматитом - Жильбертит; с метаморфическими породами - Серицитовые сланцы; в слюдяных сланцах и гнейсах - Фуксит.

Мусковит ценится за свои замечательные свойства: он самый надежный диэлектрик, не проводит тепло, выдерживает температуру свыше 1300С, используется в радиотехнике.

Биотит (железомагнезиальная руда) - K(Mg,Fe)3[AlSi3O10](OH,F)2. Название минералу дано в честь французского физика Ж.Б. Биота, изучавшего оптические свойства слюд. Твердость 2-3. Плотность 3. Блеск стеклянный. Цвет обычно бурый до черного, реже зеленый. Черта белая до серой. Спайность весьма совершенная, легко раскалывается на тонкие упругие листочки. Сингония моноклинная. Образует шестиугольные таблички и зернисто-чешуйчатые агрегаты.

Разновидность - лепидомелан - черный биотит без магния (содержит много железа).

Является породообразующим минералом глубинных (граниты, сиениты, диориты) и излившихся магматических пород (липариты, трахиты). Он также составляет часть гнейсов метаморфического происхождения и реже пегматитового. При окислении превращается в хлорит. Распространен в районах развития кислых изверженных и метаморфических образований.

Применение. Биотит широко используется для изготовления огнеупорной посуды и бронзовой краски.

Серпентин (змеевик) - Mg6(OH)8[Si4O10] встречается обычно в виде плотных скрытокристаллических разностей. Цвет светло-зеленый, желтовато-зеленый до черного, часто пятнистый, золотистый; блеск стеклянный, жирный до шелковистого; твердость 2-4; плотность 2,5-2,7. Разновидность хризотил - асбест - тонковолокнистая разность. Применяется в качестве теплоизоляционного материала. Месторождения: на Урале и Саянах, в Сев. Кавказе, Армении, Казахстане.

Тальк - 3MgO4SiO2H2O. Древнеарабское название талк. Твердость 1. Плотность 2,8. Блеск перламутровый. На ощупь жирный. Цвет белый, зеленоватый, желтоватый, серый. Черта белая. Спайность весьма совершенная, раскалывается на чешуйки. Характерны листоватые чешуйчатые агрегаты. Сингония моноклинная.

Разновидности. 1. Жировик - сплошной, плотный, зернистый, белый, реже розовый. 2. Горшечный камень-смесь талька с хлоритом и со слюдой, плотный. 3. Благородный тальк - слоистый тальк с перламутровым блеском.

Образуется тальк при метаморфизации доломитовых пород, а также при воздействии гидротермальных растворов на богатые магнием оливины, амфиболы, пироксены, серпентины и хлориты.

Талька много на Урале (Шабровское, Нижне Исетское месторождения, близ Свердловска), Садведовское (около Челябинска), в Кемеровской области (Алгуйское и др.).

Тальк широко используется в технике в силу своих качеств. Он огнеупорен, кислотостойкий, обладает высокими электроизоляционными свойствами. В парфюмерной промышленности он идет на изготовление пудры, в медицине - детские присыпки, мази, бумаге он придает белый цвет и глянец.

Каолинит - Al4[Si4O10][OH]8. Назван по Кау-линг (высокая гора), название холма в Китае, где он был впервые найден. Твердость очень низкая - 1, царапается ногтем. Плотность 2,6. Блеск матовый. Излом землистый. Цвет белый, желтоватый. Черта белая. Встречается в виде плотных и землистых масс. Под микроскопом кристаллы его имеют форму мелких пластинок и чешуек. На ощупь жирный, пачкает руки. Характерным является прилипание к языку. При смешивании с водой размягчается.

Образуется при разрушении полевых шпатов и слюд под влиянием воды и углекислоты в условиях влажного или субтропического климата.

Каолинит находит широкое применение в керамической промышленности для изготовления фарфора, фаянса, из него делают огнеупорные кирпичи (температура плавления каолинита 1750); в бумажной промышленности он придает белизну, гладкость и плотность бумаге; в химической промышленности - изготовляют посуду, он кислотоупорен. Бурение скважин на глинистой основе способствует предохранению стенок от обвалов, выносу выбуренной породы на поверхность. В резиновом производстве - для изготовления белой резины. В парфюмерной промышленности из него делают пудру, зубной порошок, пасты; используется в производстве карандашей.

Первые изделия фарфоровой посуды из каолинита, найденные в Китае, датируются VI-VII вв. В Европе (Германия) каолинит начали добывать в конце XVII века, а в России фарфоровое производство утвердилось при Петре I. Работами Д.В. Виноградова, друга и современника М.В. Ломоносова, изделия из русского фарфора (Московская область) приобрели мировую известность. Уникальные вазы из русского фарфора представлены в коллекции Эрмитажа.

3. Расскажите о свойствах, условиях образования минералов, используемых в качестве оптических, пьезоэлектрических и электроизоляционных минералов. Укажите парагенетические ассоциации, в которые эти минералы входят. Что Вам известно о структурах рассматриваемых минералов и как эти структуры влияют на их свойства?

Твердые минералы (алмаз, корунд, гранат, агат и др.) используются как аброзивы и антиаброзивы; минералы с пьезоэлектрическими свойствами (кварц и др.) - в радиоэлектронике; слюды (мусковит, флогопит) - в электро и радиотехнике (благодоря их электроизоляционным свойствам); асбесты - как теплоизолятор; тальк - в медицине и смазках; кварц, флюорит, исландский шпат - в оптике; кварц, каолинит, калиевой полевой полевой шпат - в керамике; магнензит, брусит, форстерит - как магнезиальные упоры и т.д.

Оптические свойства являются результатом взаимодействия видимой части спектра лучистой энергии с минералом. Эффект взаимодействия наблюдается в том случае, если на границе среды и минерала имеется неоднородность, превышающая половину длины световой волны, дифференциальное поглощение телом видимой части спектра и различие в оптической плотности минерала и вмещающей среды.

Из различных оптических свойств замечательных минералов в технике ценятся почти те же самые, которые определяют использование этих минералов в качестве украшений: прозрачность, двупреломление, поляризующие свойства и т. д.

Каждый из нас хорошо знает искусственное "горное солнце" - аппарат, широко применяемый в медицине. При включении этот аппарат излучает удивительный свет - ультрафиолетовый. Лампа в аппарате сделана не из обычного стекла, а из кварцевого, которое в отличие от обычного пропускает инфракрасную, а особенно ультрафиолетовую части спектра света. Эти лучи поистине являются целебными, а кроме того, придают загар человеческой коже. Применение кварцевой лампы не ограничивается только медициной. Она используется в органической химии, минералогии и других отраслях для изучения веществ в ультрафиолетовых лучах. Даже филателисты при изучении марок прибегают к помощи этой лампы: она позволяет отличать фальшивые марки от настоящих.

Кварц употребляется в технике и для других целей. Чистые бездефектные кристаллы горного хрусталя идут на изготовление призм, спектрографов, поляризующих пластинок. Другим замечательным минералом, применяемым в оптике, является флюорит. Это чистые прозрачные бесцветные или слабо окрашенные кристаллы. Их ценными свойствами являются изотропность, незначительная дисперсия, низкий коэффициент преломления и, так же как у Горного хрусталя, высокая способность пропускать инфракрасные и ультрафиолетовые лучи. Флюорит используется для изготовления линз телескопов и микроскопов, для изготовления призм спектрографов и в других оптических приборах.

Но, пожалуй, самое большое значение имеет использование оптических свойств замечательных минералов, связанное с изобретением лазера - оптического квантового генератора. Слово "лазер" представляет собой сокращение английских слов Ughf amplification by stimulated emission of radiation - усилитель света при вызванном излучении. Принцип работы лазера достаточно сложен, для генерации электромагнитного излучения в нем используется энергия, которая возникает при переходе атомов или электронов из одного энергетического состояния в другое.

Первый лазер бал создан в 1960 г. на рубине, в котором незначительная часть ионов Al3 была замещена ионами хрома. Этот лазер излучал яркий свет с длиной волны 694,3 нм. С помощью рубинового лазера было проведено точное определение (локация) расстояния от Земли до Луны. Затраты энергии при этом не превышали энергии сгорания десятка спичек. В настоящее время применение лазеров в технике все более расширяется. Они используются для изучения физики плазмы, при хирургических операциях, в телевидении для съемок и передачи изображения, для сверления и сварки металлов и т. д. И xoтя в последнее время появились лазеры и на других веществах, например газовые или полупроводниковые лазеры, минерал рубин по-прежнему остается одним из наиболее употребительных материалов. Преимущества рубина заключаются в его выдающихся механических свойствах, о которых мы говорили раньше: в его твердости, теплотоупорности и устойчивости в сильно агрессивных условиях. Из других кристаллических веществ для лазеров используются алюминиево-иттриевые гранаты, флюорит и ряд других преимущественно искусственных, кристаллов.

Области применения минералов, все более расширяются, дальнейшее развитие науки продолжает выявлять в них все новые и новые свойства. Рубиновые стекла в иллюминаторах и приборах космических кораблей, световоды из горного хрусталя, позволяющие практически мгновенно передавать с помощью лазерного луча громадное количество информации, алмазы в качестве детекторов ядерных излучений - даже простое перечисление показывает, что замечательные минералы находятся на самом переднем крае науки и техники.

Кварц - SiO2. Название произошло от старонемецкого слова «кверклюфтер», означающего секущие поперечные жилы. Блеск стеклянный. Твердость 7. Плотность 2,6. Бесцветный, белый, серый, дымчатый, фиолетовый, черный, розовый. Черты не дает. Спайность отсутствует. Сингония тригональная. Излом раковистый. Хрупок. Встречается в виде кристаллов, друз и плотных масс, в жилах, желваках и жеодах. Часты кристаллы в виде шестигранной призмы, увенчанной пирамидой. Грани кристаллов обычно сопровождаются поперечной штриховкой. Кристаллы встречаются разных размеров - в Казахстане в 1961 году был найден кристалл горного хрусталя размером с двухэтажный дом, вес его 70 тонн.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кварц имеет много разновидностей: горный хрусталь - бесцветный, прозрачный; цитрин - лимонно-желтый, прозрачный; аметист - фиолетовый, прозрачный; раухтопаз - дымчатый, прозрачный; морион - черный, непрозрачный; розовый кварц; молочно-белый кварц; авантюрин - мелкозернистый, желтого, бурого цвета с мерцающим золотистым отливом.

В основном кварц магматического и гидротермального низко-температурного происхождения. Связан он с кислыми гранитными магмами. Часто кварц встречается в метаморфических и осадочных породах. В гидротермальных жилах вместе с кварцем отмечаются золото, сульфиды, вольфрамит, касситерит, берилл, кальцит и др. В последнее десятилетие кварц получают искусственно. При этом образуются кристаллы исключительной красоты и разной окраски.

Хороший кристаллический кварц добывают на Урале (Мурзинка, Шайтанское), в Забайкалье, в Якутии, на Украине (около Житомира), Памире, а также в Бразилии, Шри-Ланке, Индии и др.

Кварц используется для изготовления стекла, оптики, фарфора, фаянса, химической посуды, применяют его в радиотехнике, акустике, а красивые окрашенные кристаллы кварца нашли применение как полудрагоценные и поделочные камни.

К большому семейству кварцев относятся халцедоны, агаты, кремень и яшмы.

Пьезоэлектрические и пироэлектрические свойства

В Индии и на Цейлоне с древних времен, было известно, что кристаллы турмалина, положенные в горячую золу, сначала притягивали, а затем отталкивали частицы золы. Это явление стало известно в Европе в 1703 г., когда голландские купцы привезли кристаллы турмалина с Цейлона. Карл Линней в 1747 г. дал турмалину научное название - электрический камень (tapis elektricus). Позже это явление было названо пироэлектричеством. Оно заключается в появлении электрических напряжений на гранях кристалла при нагревании. Проявления пьезоэлектрических свойств кристаллов впервые были установлены в 1880 г. Сущность этого явления заключается в том, что если к граням таких кристаллов подвести электрическое напряжение, кристаллы деформируются: сжимаются или растягиваются. И наоборот, если сжимать или растягивать пьезокристалл, на его гранях возникают электрические напряжения. Как правило, все пироэлектрические кристаллы являются пьезо-электриками, но не все пьезоэлектрики обладают пироэлектрическими свойствами.

Среди замечательных минералов основными пьезоэлектриками являются монокристаллы кварца и турмалина. Из многочисленных кристаллографических модификаций кварца в качестве пьезо-электрика используется чаще всего низкотемпературный а-кварц, устойчивый до температуры 573°С.

Пьезоэлектрические и пироэлектрические свойства кристаллов используются в технике уже много лет. Одно из применений пьезо-электриков известно буквально каждому. Это звукосниматели в наших проигрывателях, которые превращают механические колебания иглы на граммофонной пластинке в электрические токи, которые затем усиливаются и подаются на динамик.

На аналогичной основе пьезоэлектрические свойства кристаллов используются в ультразвуковой гидроакустике, дефектоскопии, при изучении свойств газов, жидкостей и твердых тел, для измерения давлений и вибраций, при изготовлении стабилизаторов и фильтров радиочастот. Предложено даже использовать пьезокристалл для лампы-вспышки при фотографировании. По замыслу и расчетам изобретателя при механическом ударе по кристаллу выделяется количество энергии, достаточное для вспышки электрической лампочки.

Современные технические требования к пьезокристаллам очень высоки: требуется, чтобы в кристалле был участок размером не менее 12Х12Х1,5 мм без всяких дефектов, трещинок, включений и т. д. Поскольку в природных кристаллах редко удается найти подобные участки, в технике все более и более используются искусственные кристаллы кварца и других минералов.

Электроизоляционные свойства

минерал геохимия самородный

Удельное сопротивление минералов колеблется от 10-6 до 1020 Омм. В зависимости от численного значения минералы условно разделяются на три группы: проводники, полупроводники и диэлектирики или изоляторы.

Диэлектрики отличаются очень высоким удельный сопротивлением (р>108 Омм), поэтому они способны длительное время сохранять электрическое поле. Электропроводность изоляторов имеет ионную природу, с повышением температуры она увеличивается.

Высоким электросопротивлением отличаются минералы с типичной ионной или ковалентной связью: галоидные соединения, силикаты, некоторые соли кислородных кислот. Среди них есть минералы со сверхвысоким сопротивлением- р>104 Омм (мусковит, галит, флюорит).

Диэлектрическая проницаемость минералов типичных изояторов, обладающих стеклянным блеском, колеблется от 2 до 80. Большинство силикатов имеет е=4-5 (полевые шпаты, слюды, роговые обманки, кварц).

СЛЮДЫ, семейство широко распространенных породообразующих минералов, имеющих важное промышленное значение. Представляют собой гидроксил- и фторсодержащие алюмосиликаты; в четырех самых распространенных видах - мусковите, биотите, флогопите и лепидолите - присутствует калий. Состав мусковита, известного также как белая или калиевая слюда, - KAl2(Si3Al)O10(OH,F)2, биотита, или черной слюды, - K(Mg,Fe2+)3(Al,Fe3+)Si3O10(OH,F)2. Биотит непрозрачен и поэтому в отличие от других слюд не имеет промышленного значения. Флогопит (янтарная, или магнезиальная слюда) имеет формулу KMg3(Si3Al)O10(F,OH)2. Лепидолит - это литиевая слюда K(LiAl)3(SiAl)4, O10(F,OH)2. Все эти минералы характеризуются весьма совершенной спайностью в одном направлении (параллельно базису); спайные листочки упругие. Слюды нередко хорошо различаются по цвету. Мусковит варьирует от бесцветного до белого, иногда бывает желтым, изредка - розоватым или зеленоватым, биотит - от зеленого до черного, флогопит - от желтого до коричневого, реже встречается бесцветный минерал. Спайные листочки флогопита на просвет отличаются золотистыми и красновато-коричневыми оттенками. Лепидолит, как правило, розовый и сиреневый (чаще всего он образует скролуповатые или чешуйчатые агрегаты, либо изогнутые розетки, а не пластинчатые выделения, свойственные прочим слюдам). Однако лепидолит бывает иногда белым, желтоватым, серым, и тогда его можно отличить от мусковита только по окрашиванию пламени в красный цвет (испытание на литий).

Мусковит и биотит - самые распространенные виды слюд. Они встречаются как породообразующие минералы в гранитах и других изверженных породах; при этом мусковит входит в состав только кислых пород (гранитоиды и риолиты), а биотит - во все типы изверженных пород. Оба минерала присутствуют в пегматитах, но мусковит содержится в них в значительно больших количествах. Мусковит - распространенный минерал в высокотемпературных гидротермальных жилах и месторождениях замещения (грейзенах), особенно с оловянным, вольфрамовым и молибденовым оруденением. Тонкочешуйчатый мусковит (серицит) встречается в боковых породах среднетемпературных гидротермальных жил, где он отлагается восходящими рудоносными растворами. Мусковит довольно часто образуется в результате изменения минералов алюминия, кроме того, он широко распространен в песках, песчаниках и других скоплениях обломочного материала, поскольку необычайно устойчив к химическому воздействию. Слюдяные (биотитовые и мусковитовые) сланцы - наиболее распространенный тип метаморфических пород. Флогопит образуется на контакте гранитов с магнезиальными известняками и доломитами. Месторождения флогопита второго типа приурочены к массивам щелочных ультраосновных пород. Поскольку те и другие геологические обстановки относительно редки, флогопит значительно менее распространен, чем мусковит и биотит. Лепидолит встречается чаще всего в гранитных пегматитах, обогащенных литием, где с ним ассоциируют амблигонит и сподумен. Он присутствует также в некоторых литийсодержащих гранитах.

В коммерческом отношении термином «слюда» обозначают мусковит и маложелезистый флогопит. К листовой слюде относят светлые прозрачные разновидности, которые расщепляются на «книжки» разной толщины, пригодные для штамповки изделий нужных форм. Благодаря высоким электроизоляционным свойствам слюды используются в радиоэлектронике, электромашиностроении, электротермии (во время Второй мировой войны слюда была незаменима в этих областях и входила в первую пятерку стратегических минералов). Мелкочешуйчатая слюда под торговым названием «скрап» идет на изготовление теплоизоляционных материалов в теплоэнергетике и стройиндустрии и служит сорбентом в сельском хозяйстве. В годы войны лепидолит использовался как рудный минерал лития, а также в производстве непрозрачного стекла. Главные поставщики листовой слюды - Индия и Бразилия. По валовому производству слюды лидируют США (2/3 объема ее добычи приходится на Северную Каролину). Литиевая слюда добывается в Намибии. Главный производитель флогопита Мадагаскар. В России месторождения листового мусковита расположены в Иркутской области и Карелии, а флогопита - в Забайкалье, Якутии, на Таймыре и Кольском п-ове.

4. Какие минералы относятся к фельдшпатидам? Почему они так называются? Дайте характеристику их свойств, структуры, генезиса и парагенезиса. Каковы продукты изменения фельдшпатидов и какое они имеют практическое значение?

Фельдшпатиды (от нем. Feldspat- полевой шпат) по катионам близки к полевым шпатам: основную роль играют Na, Ca, K. От полевых шпатов отличаются либо меньшей ролью в их составе SiO2, либо присутствием дополнительных анионов - Cl-, CO3, S2- и т.п., либо и тем и другим одновременно. Кроме того, в некоторых фельдшпатидах значительна роль кристаллизационной воды.

Химическими особенностями фельдшпатидов определяется специфика условий их образования. Они возникают вместо полевых шпатов при недостатке в магме (щелочной) кремнезема для связывания всего Al и K, Na, Ca в полевые шпаты (нефелин, лейцит). Вместо полевых шпатов они могут образовываться на поздней стадии магматического процесса, когда значительная роль летучих (Cl, SO3, CO2 и т.п.). Такое происхождение имеют иногда гр. Содалита, канкринита. Кроме того, фельдшпатиды образуются при метасоматических изменениях - фельдшпатидизации полевых шпатов (скаполиты), нефелина (гр. Содалита, гр. канкринита). Фельдшпатиды могут возникать вместо полевых шпатов при региональном и контактном метаморфизме (скаполиты).

Под действием постмагматических растворов большинство фельдшпатидов переходят в циолиты, слюды, глинистые минералы, гиббсит. В поверхностных условиях они переходят в конечном итоге в кандиты, гиббсит и легко выщелачивается.

Диагностика: от полевых шпатов отличаются тетрагональной формой кристаллов, спайность по (100), меньшей твердостью. Растворяются в HCl.

5. Расскажите о моноклинных и ромбических карбонатах. Каковы их свойства, происхождение и распространенность в природе? По каким признакам и с помощью каких качественных химических реакций они диагностируются? Значение этих минералов при поисках месторождений.

КАРБОНАТЫ. В составе карбонатов преобладают соли угольной кислоты. Карбонаты широко распространены на Земле, они составляют 1,7% массы земной коры. Известно около 80 карбонатных минералов. Особенностью карбонатов является бурная реакция с соляной кислотой и растворимость их в воде. Твердость безводных карбонатов не бывает высокой, обычно она колеблется от 3 до 5. Карбонаты, как правило, светлоокрашены.

Малахит - Cu2(OH)2CO3. Название происходит от греческого «малахос» - мягкий. Твердость 3,5-4. Плотность 3,9-4,1. Хрупкий. Цвет изумрудно-зеленый, блеск стеклянный, шелковистый. Черта бледно-зеленая. Излом раковистый, прозрачный в тонких пластинках. Образует игольчатые кристаллы, но чаще встречается в радиально лучистых, почковидных агрегатах. Хорошо узнается по ярко-зеленому цвету и черте. Легко разлагается в соляной кислоте.

Образуется при окислении сульфидно-медных пород. Малахит вместе с азуритом является поисковым признаком на поиски первичных медных руд.

Месторождения: в окрестностях Нижнего Тагила и под Свердловском на Урале. За рубежом: в Намибии (Цумеб), в Заире, в Родезии и США (шт. Аризона).

Из малахита изготовляют в основном украшения и поделки. Очень красиво смотрятся облицованные малахитом колонны Исаакиевского собора и малахитовый зал Зимнего дворца в Санкт-Петербурге.

Таблитчатый кристалл азурита.

Азурит - Cu3(OHCO3)2. В переводе с французского «азур» - лазурно-синий, небесно-голубой. Синоним - медная лазурь (водосодержащий карбонат меди). Твердость 3,5-4. Плотность 3,5-4. Цвет лазурно-синий, до зеленовато-фиолетового. Блеск стеклянный, иногда прозрачный. Спайность в одном направлении. Черта синяя. Излом раковистый. Кристаллы призматические, толстотаблитчатые, часто встречаются мелкие друзы, агрегаты радиально-лучистые. В соляной кислоте растворяются с шипением. Часто сопутствует малахиту, халькопириту.

Образуется в зоне окисления медных руд.

Месторождения: Колывань и Нижний Тагил, на Урале; Белоусовское и Зыряновское на Алтае. За рубежом: Франция (Шези), Намибия (Цумеб), Чили (Коньяно) и др.

Используется для получения синей краски.

Арагонит СаСО 3 Цвет - белый, серый, бледно-желтый, зеленый, синий, фиолетовый, черный. Черта - белая, светло-серая. Блеск - стеклянный, шелковистый. Прозрачность - водяно-прозрачный, мутный, просвечивающий. Твердость - 3,5-4. Плотность - 3 г/см 3 . Излом - полураковистый. Сингония - ромбическая, ромбо-дипирамидальный вид симметрии. Спайность - несовершенная по (010). Диагностика- тонет в бромоформе, реакция на CO2. Практического значения не имеет.

Хантит CaMg 3 (CO 3 ) 4 Плотность - 2,70 г/см 3 . Сингония - ромбическая. Агрегаты - плотные или тонкозернистые. Хантит. г. Магнитная. Южный Урал.

Церуссит РbСОз Цвет. Белый, серый, черный, бурый, желтый. Блеск. Алмазный, жирный. Прозрачность. Прозрачный, просвечивающий. Черта. Белая до светло-серой Твердость. 3-3,5, очень хрупкий. Плотность. 6,4-6,6. Излом. Раковистый. Сингония. Ромбическая Форма кристаллов. Поевдогексагональные, пластинчатые, таблитчатые, шестовые. Кристаллическая структура. Такая же, как у арагонита. Класс симметрии. Ромбо-бипирамидальный-mmm. Представляет в крупных скоплениях как источник свинца.

Стронцианит SrСО 3 Цвет. Бесцветный, белый, серый, желтый, зеленый. Блеск. Стеклянный, жирный. Прозрачность. Прозрачный, просвечивающий. Черта. Белая. Твердость. 3,5-4, хрупкий. Плотность. 3,6-3,8. Излом. Раковистый. Сингония. Ромбическая. форма кристаллов. Дипирамиды, копьевидные и игольчатые кристаллы. Кристаллическая структура. Решетка типа арагонита. Класс симметрии. Ромбо-бипирамидальный - mmm.

Аурихальцит (Zn,Cu) 5 (CO 3 ) 2 (OH) 6 Цвет - бледнозеленый до зеленовато-синего и небесно-голубого. Черта - голубая. Блеск - шелковистый до перламутрового. Прозрачность - прозрачный . Твердость - 1 - 2. Плотность - 3,64 г/см 3 . Излом - неровный до полураковистого. Сингония - Ромбическая. Спайность- по {010} совершенная. Хрупкий. Агрегаты - Найден в виде тонких игольчатых или уплощенно-удлиненных кристаллов, вытянутых по [001].

Список используемой литературы

1. Карлович И.А. Основы геологии с элементами минералогии и петрографии

2. Вертушков Г.Н. Таблицы для определения минералов

3. Егоров-Тисменко Ю.К. Кристаллография и кристаллохимия

4. Попов Г.М. Кристаллография

5. Ананьев В.П. Основы геологии, минералогии и петрографии

6. Годовиков А.А. Минералогия

7. Геологической словарь I,II том под ред. Криштофовича А.Н.

Размещено на Allbest.ru