Тесты рубежного контроля к модулю 2
1. Сульфиды – это
а) соли серной кислоты
б) сернистые соединения
в) соли угольной кислоты
2. Какой из ниже перечисленных минералов нельзя назвать колчеданом?
а) пирит
б) марказит
в) галенит
3. Для какого самородного минерала характерна политипия?
а) графит
б) сера
в) золото
4. Какой галоид не растворяется в воде?
а) сильвин
б) флюорит
в) карналлит
5. Колчеданы – это сульфиды
а) обладающие совершенной спайностью
б) обладающие латунно-желтой окраской
в) не имеющие определенной окраски
6. Укажите двойной сульфид
а) пирротин
б) киноварь
в) халькопирит
7. Назовите признаки отличия пирита от марказита
а) по форме кристаллов
б) по цвету черты
в) по блеску и цвету
8. Как иначе называют флюорит?
а) магнезиальный шпат
б) плавиковый шпат
в) исландский шпат
9. По каким признакам можно отличить галит от кальцита?
а) по окраске
б) по реакции с HCl
в) по блеску и цвету черты
10. Происхождение алмаза связано с
а) осадочными породами
б) кимберлитами
в) карбонатными породами
Ключ к расшифровке тестов рубежного контроля к модулю 2
1-б, 2-в, 3-а, 4-б, 5-б, 6-в, 7-а, 8-б, 9-б, 10-б
Система оценивания
Результаты тестирования оцениваются первоначально в % правильно выполненных тестовых заданий от общего числа предложенных вопросов, а затем переводятся в традиционные оценки соответственно: 30 % - удовлетворительно, 50 % - хорошо, 65 % - отлично.
|
|
|
При количестве правильных ответов менее 30% - неудовлетворительно
Модуль 3
МИНЕРАЛЫ – КИСЛОРОДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Комплексная цель модуля 3– ознакомление с наиболее распространен-ными классами и главнейшими представителями минеральных видов кислородных соединений (класс окислов, карбонатов, сульфатов, фосфатов):
- понимание связи структуры минералов с их обликом и физическими свойствами;
- приобретение минимальных знаний, необходимых для практической работы с минералогической коллекцией (определения минеральных видов);
- знакомство с условиями образования окислов, карбонатов, сульфатов, фосфатов.
Окислы (гидроокислы)
Окислы – соединения катионов с кислородом, в гидроокислах присутствует группа (ОН) - и Н2О.
Наиболее распространенными минералами этой группы являются окислы кремния, алюминия, железа, марганца и титана.
С химической точки зрения окислы делят на три класса:
- простые окислы – соединения одного катиона с кислородом (кварц, халцедон, корунд, рутил, гематит, касситерит);
- сложные окислы – соединение нескольких катионов с кислородом (магнетит, ильменит, хризоберилл, хромит);
- гидроокислы – соединения элементов с группой (ОН)- или Н2О (лимонит, гётит, диаспор, опал).
|
|
|
К простым окислам также относится лед, твердая кристаллическая разновидность Н2О.
Общая характеристика. В большинстве своем окислы обладают относительно простыми кристаллическими решетками с ионными типами связи. Разнообразие структур кристаллов обусловлено размерами катионов, их зарядом и поляризационными свойствами.
Часто окислы и гидроокислы встречаются в виде отдельных кристалл-лов, форма которых является их диагностическим признаком. Одни и те же окислы, образуясь в разных геологических условиях, могут образовывать разные по форме минеральные индивиды, т.е обладают типоморфными признаками.
Прочность кристаллических построек оксидов обуславливает ряд их физических свойств – высокую твердость (6,0 – 9,0), химическую устойчи-вость, тугоплавкость и труднорастворимость.
Структуры гидроокислов намного сложнее, что обусловлено слоистым строением их кристаллических решеток, вызванным заменой ионов О2- на анионные группы (ОН) -. Сложность структур гидроксилов заключается еще в смешанном типе химических связей (внутри слойков действует ионный тип связи, между слойками – вандерваальсовый). При замене ионов О2- на анионные группы (ОН) – происходит снижение симметрии кристалла за счет изменения его структурных особенностей. Например, Аl2О3 (корунд) кристаллизуется в тригональной сингонии, а AlО(ОН) (диаспор) в ромбической.
|
|
|
Гидроокислы за счет менее прочных кристаллических решеток характеризуются низкими значениями твердости от 1,0 до 5,0 и совершенной спайностью, проходящей параллельно слойкам.
В подавляющем большинстве окислы и гидроокислы непрозрачны и имеют темную бурую или алую окраску за счет катионов железа, марганца, хрома и т.д. Окислы в составе которых присутствуют ионы типа благородных газов и другие (Аl 3+, Mg 3+ и т.д.) бесцветны или имеют окраску, обусловленную различного рода включениями.
Некоторые окислы имеют несколько полиморфных модификаций и ряд минеральных разновидностей. Такими окислами являются кварц (около 12 полиморфных модификации и множество минеральных разновидностей), рутил (две полиморфные модификации), корунд (четыре минеральные разновидности).
Краткая характеристика минеральных видов и их разновидностей приведена в таблицах №№ 5 – 8.
Минеральные разновидности корунда. Появление минеральных разно-видностей корунда обусловлено изоморфными примесями, замещающими в кристаллической решетке ионы алюминия. Прозрачными драгоценными разновидностями корунда являются:
|
|
|
- лейкосапфир – бесцветный корунд;
- сапфир – синий корунд (за счет примеси ионов титана);
- рубин – красный, фиолетово-красный корунд (за счет примеси хрома);
Непрозрачная разновидность корунда называется наждаком.
Полиморфные модификации рутила. Полиморфными разновидностями рутила TiO2 являются брукит и анатаз.
В основу кристаллической структуры рутила положена плотнейшая гексагональная упаковка ионов кислорода, в основу анатаза – плотнейшая кубическая упаковка, а брукит состоит из «листов» гексагональной и кубической упаковок ионов кислорода. Таким образом, кристаллы рутила имеют призматический и удлиненно призматический габитус, кристаллы анатаза – дипирамидальный, а для брукита характерен уплощенный облик с вертикальной штриховкой на гранях.
Полиморфные модификации и минеральные разновидности минералов группы кварца (кварц, халцедон). Минералы группы кварца по своему кристаллическому строению занимают особое положение среди окислов. В химическом отношении являясь окислами, они имеют каркасную структуру, близкую к силикатам.
На сегодняшний день известно около 12 полиморфных модификаций кремнезема SiO2, но при атмосферном давлении устойчивыми являются только α-кварц (низкотемпературный – 0 – 5730 С), β-кварц (высокотемпера-турный – 573 – 8700 С), тридимит (870 – 14700 С) и кристобалит (1470 – 17100С) (рис. 31). Полиморфные модификации коэсит и стишовит были получены экспериментальным путем при высоких давлениях.
Наиболее распространенной является низкотемпературная поли-морфная модификация кремнезема – α-кварц. В основе структуры α-кварца лежат кремнекислородные тетраэдры, где вокруг каждого атома кремния приблизительно на одинаковых расстояниях находятся четыре атома кислорода, а каждый атом кислорода соединяет два тетраэдра, т.е. размещается между двумя атомами кремния. Тетраэдры соединены между собой вершинами.
Окраска кварца бывает самой различной, в связи с чем выделяют ряд минеральных разновидностей (табл. 7):
- горный хрусталь – бесцветный прозрачный кварц;
- аметист – фиолетовый прозрачный кварц;
- цитрин – желтый прозрачный кварц;
- раухтопаз – прозрачный дымчатый кварц;
- морион – непрозрачный, полупрозрачный кварц;
- розовый полупрозрачный кварц;
- молочный непрозрачный, полупрозрачный кварц.
Фиолетовый цвет кварца обусловлен изоморфной примесью Fe 3+ и внедрившимися в межузельные пространства катионами щелочных металлов. Цвет мориона обусловлен такой же примесью Al 3+ и катионами Na+ и Li+, а у цитрина – катионами Li+ и Н+. Розовый цвет кварца устойчив до температуры 3000 С и вызван примесью ионов Ti 3+. Молочный цвет кварца обусловлен микроскопическими включениями жидкостей и газов.
Цвет кварца также может быть обусловлен всевозможными включениями и псевдоморфозами:
- празем – непрозрачный зеленый кварц. Цвет обусловлен тонкими включениями актинолита или хлорита (рис. 32);
- авантюрин – буровато-красный кварц с мерцающим золотым отливом, за счет включений слюды, гётита или магнетита (табл. 7);
Рис. 31. Кристаллическая структура полиморфных модификаций кремнезема SiO2
(по Е.К. Лазаренко, 1971)
а – α-кварц и β-кварц, б – тридимит, в – кристобалит, г – коэсит, д – стишовит
Рис. 32 Празем. Сплошной агрегат
Рис. 33 Полированный образец тонковолокнистого кварца «соколиного глаза»
Рис. 34 Полированный образец тонковолокнистого кварца «тигрового глаза»
Рис. 35 Полированный образец тонковолокнистого кварца «кошачьего глаза»
- «соколиный глаз» - тонковолокнистый кварц синего цвета, образован-ный за счет силификации поперечно-волокнистых прожилков асбесто-видного минерала крокидолита. Первоначально крокидолит имеет синий цвет, и когда при инфильтрации кварца вдоль волокон этот цвет сохраняется, образуется так называемый «соколиный глаз» (рис. 33);
- «тигровый глаз» - тонковолокнистый кварц золотисто-коричневого или желтого цвета, образованный при окислении крокидолита до и после его замещения кварцем (иногда крокидолит представлен пустотелыми трубочками, которые могут заполняться гидроокислами железа) (рис. 34);
- «кошачий глаз» - тонковолокнистый кварц зеленого цвета, образован-ный за счет включений асбеста, либо за счет псевдоморфоз кварца по асбестовидным минералам группы амфиболов (рис. 35).
Скрытокристаллической волокнистой, радиально-концентрической, либо слоисто-концентрической разновидностью кварца является халцедон (табл. 8). По цвету и строению выделяют несколько его минеральных разновидностей:
- халцедон – серый, голубовато-серый;
- хризопраз – зеленый, яблочно-зеленый;
- карнеол – оранжево-красный до темного;
- сердолик – бледно-розовый до мясо-красного;
- гелиотроп – зеленый с ярко-красными пятнами;
- агат – различно окрашенный халцедон, часто полупрозрачный с чере-дующимися концентрическими светлыми и темными полосами;
- сардоникс – коричневато-красный и белый, полосчатый;
- оникс – черный и белый с чередующимися полосами.
Происхождение кварца и халцедона связано с кислыми интрузивными и эффузивными породами, пегматитами, гидротермальными жилами и контактово-метасоматическими породами (скарнами, грейзенами). Кварц и халцедон могут образовываться и в экзогенных условиях путем дегидратации и раскисталлизации опала (геля кремнезема), при метаморфических процессах путем обезвоживания опалсодержащих осадочных пород. Происхождение кварца, обладающего пьезоэлектрическими свойствами, связано с «альпийскими жилами», образующимися в линзовидных трещинах при метаморфизме и рассланцевании горных пород. В жилах «альпийского типа» кристаллы кварца могут достигать больших размеров.
Происхождение окислов и гидроокислов связано, главным образом, с экзогенными процессами. Образование окислов и гидроокислов происходит в корах выветривания, зонах окисления различных минеральных месторождений, а также в водных условиях, где формируются гидроокислы железа, марганца и алюминия.
В эндогенных условиях (магматических, гидротермальных, реже метаморфических) образуются лишь некоторые простые и сложные окислы (рутил, ильменит, магнетит, кварц, касситерит).
Карбонаты
Карбонаты – соединения катионов с анионным комплексом [СО3] 2- (соли угольной кислоты). Наиболее распространенными катионами являются Ca, Na, Mg, Cu, Fe.
С химической точки зрения карбонаты делят на несколько классов:
- безводные карбонаты – соединения одного или нескольких катионов с анионным комплексом [СО3] 2- (кальцит, арагонит, сидерит, магнезит, доло-мит, родохрозит);
- сложные карбонаты – соединения катионов с анионным комплексом и добавочными анионами (ОН) -, F -, Cl - (малахит, азурит).
Общая характеристика. В основе структуры карбонатов лежат плоские группы [СО3] 2-, в которых катион углерода симметрично окружен тремя ионами кислорода, размещенными в вершинах равностороннего треугольника. У кальцита все анионные группировки ориентированы параллельно друг другу, обусловливая резкую анизотропию строения кристаллической решетки минерала. А потому для бесцветных кристаллов кальцита характерно двойное светопреломление (рис. 36).
Карбонаты кристаллизуются в низших сингониях, главным образом, в ромбической, моноклинной, реже в средней сингонии – тригональной. У карбонатов тригональной сингонии отмечается совершенная спайность по ромбоэдру, такие карбонаты называют шпатами (исландский шпат, железный шпат, магнезиальный шпат). В исландском шпате по трещинам спайности наблюдается иризация (рис. 37).
В природе карбонаты встречаются в виде массивных, зернистых агрегатов, и в виде хорошо образованных кристаллов, реже в виде натечных масс (рис. 38). Окраска карбонатов, как правило, светлая: белая, серая, желтая, розовая. Исключение составляют карбонаты меди, они окрашены в зеленые и синие цвета. Твердость карбонатов обычно не превышает 5.
Важным диагностическим признаком карбонатов является вскипание под действием HCl и HNO3 с выделением углекислого газа.
Краткая характеристика карбонатов приведена в таблице № 9.
Происхождение карбонатов, как правило, экзогенное. Большинство карбонатов имеют осадочное хемогенное происхождение (кальцит, арагонит, доломит, сидерит). Кальцит и арагонит, слагающие раковины моллюсков и кости животных имеют биогенное происхождение. Арагонит также образуется в карстовых пещерах, образуя различные натечные тела (сталактиты, сталагмиты, пласты).
С зонами окисления медно-сульфидных месторождений связано образование малахита, азурита и арагонита.
В эндогенных условиях формирование карбонатов связано с низко-температурными гидротермальными жилами (кальцит, доломит, магнезит) и скарнами. Кальцит часто связан с продуктами регионального метаморфизма – мраморами, образованными за счет перекристаллизации известняков.
Рис. 36 Двойное светопреломление в кристалле кальцита
Рис. 37 Эффект иризации по трещине спайности в кристалле кальцита
Рис. 38 Натечные агрегаты карстовых пещер.
Полированные образцы мраморных ониксов
Сульфаты
Сульфаты – соединения катионов с анионным комплексом [SO4] 2- (соли серной кислоты). Главными катионами сульфатов являются Fe3+, Na, K, Al, Ca, Ba.
С химической точки зрения сульфаты делят на несколько классов:
- безводные сульфаты – соединения катионов с анионным комплексом [SO4] 2- (ангидрит, барит, целестин);
- водные сульфаты – соединения катионов с анионным комплексом [SO4] 2- и молекулой Н2О (гипс, гипс-селенит);
- сложные сульфаты - соединения катионов с анионным комплексом [SO4] 2- и добавочными анионами (ОН) – (алунит).
Общая характеристика. Основой структуры сульфатов является анионная группа [SO4] 2-, в которой ионы кислорода тетраэдрически окружают шестивалентный ион серы. В общую структуру такие группы соединяются с помощью добавочных катионов, анионов или молекул воды. Кристаллизуются сульфаты в низших сингониях, в моноклинной и ромбической.
Структура водного сульфата – гипса является более сложной. В ней два листа анионных групп [SO4] 2- , тесно связанные с ионами, образуют двойные слои, между которыми размещаются молекулы воды. Слоистое строение гипса обусловливает его физические свойства, совершенную спайность, проходящую между этими слоями, низкую твердость (1,5) и низкую плотность (2,3 г/см3).
В природе сульфаты встречаются в виде хорошо образованных кристаллов, друз, волокнистых, лучистых, зернистых, реже сплошных агрегатов. Они имеют светлую окраску (желтоватую, зеленоватую, белую, серую) или бесцветны. Блеск сульфатов стеклянный, шелковистый. Твердость у безводных сульфатов 3,0 – 3,5, а у водных – 1,5. Спайность, как правило, совершенная в трех направлениях, из-за чего многие сульфаты называют шпатами (тяжелый шпат - барит, легкий шпат - гипс).
Краткая характеристика сульфатов приведена в таблице № 10.
Происхождение сульфатов в основном осадочное хемогенное. Гипсы и ангидриты выпадают из истинных растворов на дне морских водоемов. Целестин встречается в виде жеод и секреций в пустотах, образовавшихся в результате частичного растворения осадочных пород (доломитов, известня-ков, гипсоносных глин, мергелей) (рис. 39).
Барит образуется эндогенным путем в гидротермальных средне- и низкотемпературных жилах в ассоциации с флюоритом, кальцитом и некоторыми сульфидами (рис. 40). Ангидрит иногда ассоциирует с некоторыми метаморфическими и метаморфизованными породами.
Фосфаты
Фосфаты – соединение катионов с анионным комплексом [РО4] 3- (соли фосфорной кислоты). Наиболее распространенными катионами являются Fe, Al, Ca, Mn, U, Na.
С химической точки зрения фосфаты делят на несколько классов:
- безводные фосфаты - соединение катионов с анионным комплексом [РО4] 3- (апатит, монацит);
- водные фосфаты - соединение катионов с анионным комплексом [РО4] 3- и молекулами Н2О (бирюза, урановые слюдки).
Общая характеристика. Основой структуры фосфатов являются тетраэдрические радикалы [РО4] 3-, состоящие из четырех атомов кислорода, расположенных вокруг центрального катиона Р 5+. Кислороднофосфорные радикалы связаны между собой посредством катионов. Кристаллизуются фосфаты в низших сингониях, в ромбической и моноклинной.
Структура водных фосфатов – урановых слюдок состоит из тетра-гональных гофрированных сеток [UO2(PO4)] 2-. Между сетками распола-
Рис. 39 Жеоды кристаллов целестина, заполняющие пустоту в осадочной породе
Рис. 40 Гидротермальный низкотемпературный барит в ассоциации с флюоритом (перьевидные сростки кристаллов барита с октаэдрическими кристаллами флюорита)
гаются молекулы Н2О. Объединяются сетки в общую структуру при помощи катионов. Сетчатое (слоистое) строение урановых слюдок обусловливает их совершенную спайность и низкую твердость (2,0 – 2,5), а также уплощенный, таблитчатый, реже изометричный облик кристаллов.
Фосфаты образуют как отдельные удлиненно-призматические, игольчатые и пластинчатые кристаллы (апатит), так и различные зернистые, волокнистые, лучистые агрегаты, корки и примазки (бирюза).
Окраска фосфатов пестрая, обычно оттенки синего, желтого и зеленого цветов. Значения твердости (от 2,0 до 6,0) и плотности (2,5 – 3,5 г/см3) варьируют зависимости от состава.
Краткая характеристика фосфатов приведена в таблице № 11.
Происхождение фосфатов экзогенное. Осадочные биохемогенные месторождения фосфатов называют фосфоритами, они сложены, как правило, тонкодисперсным апатитом и кальцитом.
Образование бирюзы происходит при взаимодействии поверхностных вод с глиноземистыми, изверженными и осадочными породами.
Апатит может быть как экзогенным, так и эндогенным. Крупные место-рождения этого минерала связаны не только осадочными, но и с щелочными изверженными породами.
Урановые слюдки являются достаточно редкими минералами. Они образуются в зоне окисления гидротермальных и осадочных месторождений, а также встречаются в ураноносных пегматитах.
Рекомендуемая литература:
8. Бетехтин А.Г. Минералогия. М.: Изд-во геологической литературы, 1950. 956 с.
9. Булах А.Г. Общая минералогия. СПб: Изд-во С.-Петербургского университета, 1999. 356 с. Годовиков А.А., Рипинен О.И., Моторин С.Г. Агаты. М.: Недра, 1987. 368 с.
10. Корнилов Н.И., Солодова Ю.П. Ювелирные камни. М.: Недра, 1986. 282 с.
11. Лазаренко Е.К. Курс минералогии. М.: Высшая школа, 1971. 608 с.
12. Миловский А.В. Минералогия и петрография. М.: Недра, 1985. 432с.
13. О'Доноху М. Кварц. М.: Мир, 1990. 136 с.
14. Самсонов Я.П., Туринге А.П. Самоцветы СССР. М.: Недра, 1985. 335 с.
Проектное задание к модулю 3
1. Укажите среди окислов пары составляющие «запрещенные параге-незисы»?
2. К какому классу относится изображенный на рисунке минерал? Дайте макроскопическое описание данному минералу по следующей схеме: форма агрегата, цвет, черта, блеск, спайность, излом. Назовите минерал, если известно, что его твердость по шкале равна 5,0 – 6,0, а плотность – 5,2 г/см3. Какие из вышеперечисленных признаков являются для этого минерала диагностическими?
3. Назовите окислы железа и перечислите их диагностические признаки.
4. К какому классу относится изображенный на рисунке минерал? Дайте макроскопическое описание данному минералу по следующей схеме: форма кристалла, цвет, блеск. Назовите минерал, если известно, что его твердость по шкале равна 5,5 – 6,0, а плотность – 5,0 – 5,2 г/см3. Перечислите его диагностические признаки.
5. Назовите окислы кремнезема и перечислите их принципиальные отличия.
6. Назовите разновидности кварца изображенные на рисунках.
7. Какой минерал называют «исландским шпатом»? Какими опти-ческими свойствами он обладает?
8. Чем обусловлена причудливая зеленая окраска малахита?
9. Какую роль вода играет в структуре гипса?
10. Какой фосфат входит в состав костей и зубов?
Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 293; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!