Ćwiczenia I (Właściwości makroskopowe minerałów).doc

WŁAŚCIWOŚCI MAKROSKOPOWE MINERAŁÓW

•         Minerał-jest to pierwiastek, związek chemiczny lub jednorodna mieszanina pierwiastków lub związków chemicznych; posiadających ściśle określony skład chemiczny oraz uporządkowaną budowę wewnętrzną (krystaliczną).

•         Minerały powstają w wyniku naturalnych procesów geologicznych lub kosmologicznych.

•         Kryształ –to ciało o uporządkowanej budowie wewnętrznej.

•         Budujące je atomy i jony zajmują ściśle określone położenie względem siebie tworząc tzw. sieć krystaliczną

•         Zdecydowana większość minerałów występuje w postaci kryształów, tylko nieliczne są tzw. ciałami bezpostaciowymi (np.opal, bursztyn, ozokeryt, asfalt).

W zależności od występujących elementów symetrii wyróżnia się następujące układy krystalograficzne :

1.      trójskośny

2.      jednoskośny

3.      trygonalny i heksagonalny

4.      rombowy

5.      tetragonalny

6.      regularny

Kryształy posiadają określony kształt, nazywany pokrojem. Wyróżnia się następujące

pokroje kryształów:

·         izometryczny, gdy kryształ ma identyczne lub zbliżone wymiary w trzech kierunkach,

·         tabliczkowy, gdy kryształ ma różne wymiary w trzech kierunkach,

·         płytkowy, gdy kryształ ma podobne wymiary w dwóch kierunkach, zaś w trzecim jest wyraźnie mniejszy od poprzednich,

·         listewkowy, gdy kryształ ma różne wymiary w trzech kierunkach, przy czym jeden wymiar wyraźnie przeważa nad pozostałymi,

·         słupkowy, gdy kryształ ma podobne wymiary w dwóch kierunkach, w trzecim zaś wymiar wyraźnie większy od dwóch poprzednich (w przypadku, gdy wymiar trzeci bardzo znacznie przeważa nad pozostałymi, można wyróżnić pokrój pręcikowy igiełkowy lub włóknisty).

Do wytworzenia dobrze wykształconych, dużych kryształów dochodzi w przyrodzie

rzadko. Najczęściej mają one postać kryształów wrosłych, tzn. obrośniętych ze wszystkich stron przez inne kryształy. Kryształy dobrze wykształcone spotyka się też w postaci kryształów narosłych, np. na powierzchni szczelin, pęcherzy i innych wolnych przestrzeni w skałach. Najczęściej jednak minerały o budowie krystalicznej tworzą ciała drobnokrystaliczne, w postaci form zbitych, ziarnistych, naciekowych (stalaktyty, stalagmity), konkrecji itp.

Minerały bezpostaciowe (o nieuporządkowanej budowie) nie tworzą kryształów, lecz

występują w formie skupień, jako żele mineralne (np. opal) lub szkliwa wulkaniczne, powstające na skutek gwałtownego ochłodzenia magmy.

Dokładną metodą badania minerałów jest analiza mikroskopowa, w której pod

mikroskopem polaryzacyjnym określa się ich właściwości optyczne. Przy rozpoznawaniu minerałów stosuje się ponadto analizy i badania chemiczne, rentgenograficzne, derywatograficzne (różnicowa analiza termiczna), mikroskopię elektronową, skaningową oraz wiele innych.

Wiele minerałów można dokładnie zidentyfikować na podstawie zespołu

charakterystycznych właściwości makroskopowych, takich jak:

1. Barwa. Zależy ona od rodzaju i charakteru ułożenia atomów w przestrzeni, które wpływają na pochłanianie i odbijanie promieni świetlnych. Wyróżnia się minerały:

o        barwne, o niezmiennej, charakterystycznej barwie (np. galena, magnetyt),

o        zabarwione, o barwie pochodzącej od domieszek innych substancji (np. Korund-Al2O3: czerwony- rubin, niebieski szafir, kwarc SiO2: żółty- cytryn, fioletowy- ametyst, różowy, czarny- morion, biały- mleczny, bezbezbarwny- kryształ górski, beryl: zielony- szmaragd, jasnoniebieski- akwamaryn, żółty-heliodor, czerwony-bixbit itd.)

o        bezbarwne.

2.      Rysa. Jest ona barwą sproszkowanego minerału. Bada się ją pocierając minerałem o niepolerowaną płytkę porcelanową. Minerały barwne dają rysę barwną, zaś bezbarwne i zabarwione mają zawsze rysę białą.

3. Przezroczystość. Określa ona zdolność minerałów do przepuszczania promieni świetlnych. Wyróżnia się minerały:

o        przezroczyste (np. kwarc)

o        przeświecające (np. chalcedon)

o        nieprzezroczyste (większość minerałów).

Minerały przezroczyste często zatracają tę cechę na skutek obecności drobnych próżni, banieczek gazów i spękań.

4. Połysk. Jest to cecha powierzchni minerału (jego ścian bądź powierzchni powstałych po jego rozbiciu), określająca sposób w jaki odbija ona promienie świetlne. Wyróżnia się następujące rodzaje połysku:

o        metaliczny: właściwy i półmetaliczny,

o        niemetaliczny: diamentowy, szklisty, tłusty, perłowy, jedwabisty i matowy.

5.      Łupliwość. Jest to zdolność minerałów do pękania pod wpływem uderzenia bądź nacisku na części ograniczone powierzchniami płaskimi. Łupliwość nie występuje u minerałów bezpostaciowych i u niektórych minerałów krystalicznych. Minerały mogą wykazywać łupliwość w jednym lub w kilku kierunkach. Kierunki te są w danym krysztale zawsze takie same, niezależnie od kierunku przyłożenia siły, np. uderzenia. W zależności od łatwości pękania minerału oraz stopnia prawidłowości powierzchni, łupliwość dzielimy na:

o        doskonałą

o        bardzo dobrą

o        wyraźną

o        niewyraźną (słabą)

6.      Przełam. Cecha ta mówi nam o braku łupliwości. Minerał wykazujący przełam, pęka wzdłuż powierzchni zupełnie przypadkowych, jak np. kwarc. Ze względu na kształt tych powierzchni wyróżnia się następujące typy przełamów:

o        równy (powierzchnie zbliżone do płaskich),

o        nierówny: muszlowy (przypominający kształtem powierzchnię muszli), haczykowaty, zadziorowaty i inne.

Niektóre minerały pod wpływem uderzenia pękają wzdłuż słabo zaznaczających się, niezbyt równych powierzchni, które nie przecinają całego kryształu. Cecha ta określana jest jako oddzielność. Posiadają ją np. niektóre granaty.

7.      Twardość. Jest to opór jaki stawia minerał przy próbie zarysowania go ostrym narzędziem. Próbę wykonuje się swobodnie pociągając ostrzem po powierzchni minerału, bez stosowania silnego punktowego nacisku, powodującego jej kruszenie bądź miażdżenie. Twardość minerałów określa się porównując ją do twardości minerałów wzorcowych, tworzących skalę Mohsa. Jest to zestaw 10 minerałów ułożonych kolejno od najmniej do najbardziej twardego:

1.      talk Mg3[(OH)2Si4O10]

2.      gips CaSO4 . 2H2O

3.      kalcyt CaCO3

4.      fluoryt CaF2

5.      apatyt Ca5F(PO4)3

6.      ortoklaz K[AlSi3O8]

7.      kwarc SiO2

8.      topaz Al2F2SiO4

9.      korund Al2O3

10.  diament C

Skala twardości Mohsa podaje tylko następstwo twardości, a więc szereg minerałów rysujących kolejno wszystkie poprzednie. W praktyce cała skala Mohsa jest rzadko stosowana, a twardość określa się pośrednio. Minerały o twardości 1 i 2 dają się łatwo zarysować paznokciem, o twardości 1 do 4 - gwoździem żelaznym, o twardości do 5 - ostrzem stalowym. Minerały o twardości 7 i większej są zdolne zarysować szkło. Twardość jest cechą charakterystyczną i stałą dla danego minerału. W wypadku wielu kryształów mieszanych, zwłaszcza glinokrzemianowych może się ona zmieniać w pewnych, ściśle określonych dla danego minerału granicach. Istnieją też minerały, w których twardość jest cechą kierunkową, np. dysten. Twardość określamy badając minerał w stanie świeżym, nie zmienionym w wyniku późniejszych procesów, np. wietrzeniowych. Minerały zwietrzałe mają na ogół twardość niższą.

111.          Gęstość właściwa. W przypadku niektórych minerałów stanowi doskonałą cechę rozpoznawczą (np. barytu- 4,5 g . cm-1, galeny- 7,58 g . cm-1). Większość minerałów skałotwórczych ma jednak gęstość rzędu 2,5 - 3,5 g . cm-1. Cecha ta zatem w badaniach terenowych nie ma zatem praktycznego znaczenia.

111.          Inne cechy. W przypadku niektórych minerałów w badaniach makroskopowych wykorzystywane są inne charakterystyczne cechy. Należą do nich

-          kruchość (np. turmalin)

-          sprężystość (np.muskowit)

-          giętkość (np.gips)

-          kowalność (np. srebro rodzime)

-          smak (np. halit)

-          magnetyzm (np. magnetyt)

MINERAŁY SKAŁOTWÓRCZE

              To minerały odgrywające istotną rolę w budowie skał skorupy ziemskiej. Możemy podzielic je na minerały:

Ø      główne – podstawowe składniki skały. Są podstawą klasyfikacji skał. Skalenie (alkaliczne+plagioklazy), kwarc, amfibole, pirokseny,oliwiny i miki.

Ø      Poboczne - pospolite w wielu skałach ale występujące w niewielkich ilościach. W skale obecne w postaci drobnych, rozsianych kryształów, np.: magnetyt, apatyt, hematyt, piryt, cyrkon.

Ø      Akcesoryczne - obecne w małych ilościach tylko w niektórych typach skał. Mogą tworzyć duże kryształy będące charakterystycznym składnikiem skały, np. granaty, turmaliny.

WŁASNOŚCI MINERAŁÓW SKAŁOTWÓRCZYCH:

KWARC

Połysk: szklisty na ścianach, tłusty na przełamie

Rysa: bezbarwna,

Twardość: 7

Łupliwość: brak

Przełam: muszlowy

Pokrój: izometryczny, słupowy

Barwa: bezbarwny, biały, szary, fioletowy, żółty, czerwony, niebieski, zielony, brunatny, czarny.

SKALENIE

SKALENIE K i SKALENIE Na-Ca (PLAGIOKLAZY)

SKALENIE POTASOWE

•         Ortoklaz           Mikroklin              

•         K[AlSi3O8]

•         Pokrój: grubotabliczkowy.

•         Barwa: od białej, szarej, żółtawej, poprzez różową, aż po ceglastoczerwoną (ortoklaz) lub niebiesko-zieloną (mikroklin).

•         Połysk: szklisty do perłowego.

•         Rysa: biała.

•         Twardość: 6,0.

•         Łupliwość: bardzo dobra.

PLAGIOKLAZY – glinokrzemiany Na i Ca

•         Tworzą szereg izomorficzny albit -  anortyt.

•          

•         Na[AlSi3O8]              albit                             0 - 10% anortytu

•                                             oligoklaz               10 - 30% anortytu

•                                           andezyn               30 - 50% anortytu

•                                       labrador               50 - 70% anortytu

•                                         bytownit               70 - 90% anortytu

• ...