Ćwiczenia nr 1

T: Minerały i skały.

1. Pojęcia.

-Minerał- pierwiastek lubi mieszanina pierwiastków, związków chemicznych lub mieszanina związków chemicznych o stałym stanie skupienia i określeniem układu krystalograficznym, powstałym w sposób naturalny. W małej przestrzeni stanowi jednorodną fazę np. złoto(Au), srebro(Ag), grafit (C), większość minerałów to związki chemiczne np. kwarc (SiO₂), halit (NaCl), galenit (PbS), hematyt (Fe₂O₃), ilmenit (Fe, TiO₃), beryl (Al₂Be₃Si₆O₁₈)

-Skała- naturalne nagromadzenie osobników mineralnych.

-Kryształ- Ciało stałe o prawidłowej budowie wewnętrznej (w którym jony lub atomy są rozmieszczone prawidłowo w przestrzeni) tworzące sieć przestrzenną (krystaliczną)

MINERAŁ

2. Podział minerałów ze względu na ich częstotliwość występowania w skale.

-Główne- Minerały występujące pospolicie i w dużych ilościach we wszystkich rodzajach skał (mamowe, osadowe, metamorficzne) np. skalenie, kwarc, pirokseny, amfibole.

-Poboczne- Minerały występujące we wszystkich skałach, lecz w znacznie mniejszych ilościach np. cyrkony, magnetyt, hematyt, piryt.

-Akcesoryczne- Minerały występujące w skałach bardzo rzadko jednak mogą tworzy znaczne ich nagromadzenie np. granaty, turmaliny.

3. Właściwości mechaniczne minerałów.

-Łupliwość- Zdolność minerałów do pękania pod wpływem przyłożeniem siły wzdłuż określonej powierzchni.

-Przełom- Brak łupliwości, można wyróżni przełom muszlowy, równy, zadziorny.

-Twardość- Opór jaki stawia minerał rysującemu go ostrzu. Określa się ją porównując minerały do minerałów wzorcowych tworzących tzw. Skalę Mohsa.

4. Skala twardości Mohsa.

1. Talk- rozmazuje się w palcach.

2. Gips- można zarysowa paznokciem.

3. Kalcyt- można zarysowa miedzianą monetą.

4. Fluoryt- można zarysowa żelazem.

5. Apatyt- można zarysowa stalą (nożem).

6. Ortoklaz- można zarysowa stalą narzędziową.

7. Kwarc- nie da się zarysować- bardzo twardy.

8. Topaz- nie da się zarysować- bardzo twardy.

9. Korund- nie da się zarysować- bardzo twardy.

10. Diament- nie da się zarysować- bardzo twardy.

5. Właściwości optyczne minerałów

-Barwa- zjawisko optyczne polegające na selektywnej zdolności minerałów do pochłaniania lub odbijania światła o różnej długości fal (barwnej) dzielimy je na:

• bezbarwne

• barwne

• zabarwione

-rysa- barwa sproszkowanego minerału na płytce porcelanowej, minerały barwne mają zawsze barwną rysę, minerały bezbarwne i zabarwione- białą lub szarawą.

-połysk- zjawisko wywołane odbijaniem się światła od powierzchni ścian kryształu lub płaszczyzn przełamu

• metaliczny

• niemetaliczny

• diamentowy

• perłowy

-przeźroczystość- zdolność minerału do przepuszczania światła

• przeźroczyste

• półprzeźroczyste

• nieprzeźroczyste

6. Zbliźniaczenia- prawidłowe zrosty kryształów (podwójne lub wielokrotne)

7.Inne cechy kryształów

-Pokrój- kształt kryształu uwzględniający wzajemne proporcje wielkości ścian kryształu:

• Izometryczny

• Tabliczkowy

• Płytkowy

• Słupkowy

-Postać skupienia- układy przestrzenne osobników mineralnych:

• Kryształy narosłe: szczotki, druzy

• Kryształy wrosłe: pręcikowe, igłowe, tabliczkowe

• Mikrokrystaliczne lub bezpostaciowe: konkrecje, skupienia groniaste, wykwity, ooidy

-Prążkowanie kryształów minerałów

• Wzdłuż słupa

• Poprzek słupa

8. Przykłady różnych minerałów:

• Sole- Sylwin(NaCl), Halit (KCL)

• Agat

• Beryl

• Granaty- Grosular, almandyn, uwarowit

• Agat

• Piryt

• Srebro

• Złoto

• Łyszczyki- Muskowit, biotyp

• Bursztyn

• Aragonit

• Amazonit

• Dysten

• Rodochrozyt

9. Anizotropia- zdolność reagowania kryształów w różnych kierunkach. Ujawnianie się niejednakowych własności fizycznych, np.

-symetria kryształów:

• płaszczyzną symetrii- płaszczyzna która dzieli jednakowe części które pozostają do siebie jak obraz do swego zwierciadlanego odbicia- ,,P”

• oś symetrii- jest to prosta poprowadzona przez kryształ wokół której obrócony kryształ przystaje do swego pierwotnego położenia więcej niż jeden raz- ,,L”

• środek symetrii- jest to punkt wewnątrz kryształu mający tą własność że każda przeprowadzona przez nią prosta przecina po obu przeciwległych kierunkach w tej samej odległości od tego punktu jednakowe elementy graniczne (ściany, krawędzie, naroża)

10. Klasyfikacja minerałów

Około 4000 tys. Minerałów zbudowanych z 92 pierwiastków w przyrodzie najczęściej występuje około 40- 50 minerałów

Układ krystalograficzny tworzy32 klasy podzielone na 7 układów:

• Regularny 9p, cL⁴ 4L³, 6L², C

• Heksagoralny 7P, 1L⁶, 6L², C

• Trygonalny 3P, 1L³, 3L², C

• Tetragonalny 5P, 1L⁴, 4L², C

• Rombowy 3P, 3L²

• Jednoskośny 1P, 1L², C

• Trójskośny C

Bardzo częstą cechą kryształów są pokroje polegające na różnicy wzrostu :

• Słupkowy

• Blaszkowy

• Piramida

• Bi piramida

Każdy minerał posiada właściwości fizyczne pomocne przy klasyfikacji. Zależą przede wszystkim od składu chemicznego, rodzaju i charakteru wiązań chemicznych. Możemy je podzielić na grupy

• Własności optyczne- barwa, rysa, połysk, przezroczystość, gęstość,

• Minerały barwne posiadają stale występującą dla tego minerału charakterystyczną barwę. Np. Siarka, Piryt, Cynober, Malachit.

Niektóre minerały wykazują zjawiska wielobarwności tzw. Pleochroizm

• Istnieje duża ilość minerałów bezbarwnych np. kryształ górski, kwarc

• Minerały zabarwione- nieposiadające własne barwy ale zawierają domieszki które je zabarwiają np. związki żelaza, związki organiczne, kwarc dymny

• Własności mechaniczne- twardość, łupliwość, przełam, spójność

• Własności cieplne

• Własności magnetyczne

• Własności elektryczne

• Własności morfologiczne- pokrój, zbliźniaczeni, rodzaje skupień

11. Inne cechy minerałów:

• Kruchość

• Kowalność

• Ciężar właściwy

• Magnetyczne (odpychane)

• Paramagnetyczne (przyciągane)

• Ferromagnetyczne (silnie przyciągane)

12. Skupienia minerałów- zbiorowisko wielu osobników krystalicznych, w zależności od sposobu wykształcenia oraz sposobu ich przestrzennego zgrupowania wyróżnia się:

• Skupienia krystaliczne- zbudowane są z dobrze wykształconych kryształów które mogą występować bądź jako pojedyncze osobniki bądź jako nagromadzenia większej ilości np. szczotki krystaliczne zwane druzami czyli nieprawidłowe skupienia pojedynczych kryształów o różnej wielkości

• Naciekowe

• Ziarniste- zbudowane z ziaren minerałów krystalicznych

• Konkrecyjne

• Typu wykwitów

• Typu oolitowego

• Pseudo morfo- mineralnych

• Skupiska naciekowe- powstają w wyniku wytrącania się kryształu z roztworów krążących w skałach, w miejscach ich wypływu oraz warunkach sprzyjających ich odparowaniu.

• Stalagmity- od podłogi

• Stalaktyty- od sufitu

• Formy nerkowate lub groniaste- najczęściej związków żelaza hemonitu i hematytu. Mają one formę płaskich naskorupień powłok. Noszą nazwę szklanych głów

• Dendryty-(z grec. Dendron- drzewo)- Gałązkowe krzewiaste formy powstałe na powierzchniach szczelin przypinające kształtem rośliny, rzadziej dendryty tworzą formy manganowe.

• Typu wykwitów- powstają na powierzchniach lub spękaniach skał mają pokrój igiełkowy, włóknisty łatwo rozpuszczalne w wodzie, najczęściej występują w formach solnych lub gipsowych np. róża pustyni

• Konkrecje- nazwy ośrodków zespołów mineralnych narastających na zewnątrz jakiegoś ośrodka, najczęściej występują w postaci kulistej- sferosyderytów (węglany żelaza)

• Pseudomorfozy- narastający we wnętrzu jednego kryształu drugiego przejmując jego kształt

13. Własności magnetyczne minerałów:

• Diamagnetyczne- odpychane w polu magnetycznym np. złoto, srebro, miedz, bizmut

• Paramagnetyczne- przyciągane w polu magnetycznym np. syderyt, amfibol, piroksyt

• Ferromagnetyczne- silne oddziaływania magnetyczne np. żelazo, srebro

14. Własności elektryczne minerałów oraz ich luminescencja

Luminescencja- polega na zjawisku promieniowania widzialnego.

15. Nazewnictwo minerałów- około 4 tyś rodzaji

• Wiele z nich ma nazwy od miejscowości w których ich odkryto.

• Od nazwisk wybitnych osobistości. Np. getyt, skłodowskit

• Od słów starogreckich lub łacińskich.

• Od cech fizycznych lub chemicznych np. albit, purpuryt

16.Klasy minerałów (16)

1. pierwiastki

2. siarczki, selenki, arsenki, antymonki, bizmutki

3. halogenki

4. tlenki i wodorotlenki

5. azotany i węglany

6. borany

7. siarczany, chromiany, moliptedniany, wolframiany

8. fosforany, arseniany, wanadany,

9. krzemiany

10. związki organiczne

17. Różnorodność procesów geologicznych może doprowadzi do powstania skał zbudowanych z jednego rodzaju minerałów- monomineralne skały np. skały gipsowe lub do powstania skał polimineralnych złożonych z różnych minerałów np. granit. Skałami są zarówno zespoły mineralne tworzące ciało zwięzłe np. granit, piaskowiec, wapień, jak również wolne zespoły mineralne np. piaski, żwiry, iły. Geneza minerałów ściśle związana jest z typem występowania, jedne są bardzo rozpowszechnione i możliwe do znalezienia prawie wszędzie w znacznych ilościach i skupieniach, inne natomiast występują dość często ale w małych ilościach. Niektóre występują rzadko ale występują w znacznych ilościach. Badania składu mineralnego do głębokości 16 km wykazały stepujące zawartości poszczególnych minerałów. Plagioklazy 42,4%, ortoklaz i mikroklin 17,7%, pirokseny i amfibole 15,6%, kwarc 12,6%, magnetyt i hematyt 3,7%, łyszczyki 3,6%, minerały akcesoryczne skał magmowych 2,9%, kalcyt 1,5%, minerały Ilaste 1,1%. Są głównymi minerałami skałotwórczymi.

18. Minerały skał magmowych stanowią składniki skał tworzących przeważającą cześć skorupy ziemskiej np. kwarc, muskowit, skalenie, granaty. Wśród minerałów skał magmowych ze względu na rolę i znaczenie oraz ich udział w budowie wyróżnia się trzy grupy:

• Minerały główne- będące podstawowymi składnikami skał magmowych decydującymi o przynależności systematycznej skał: kwarc, skalenie, pirokseny, amfibole, łyszczyki, skaleniowce, oliwiny

• Minerały poboczne- występują powszechnie ale nie mają znaczenia decydującego o przynależności skał np. magnetyt, hematyt, cyrkon, rutyn, apatyt, piryt, korund, ilmenit, beryl

• Minerały akcesoryczne- wystękujące w skałach w małych ilościach np. granaty, turmaliny, hromity

19. Minerały skał osadowych

• Grupa krzemionki- głównie chalcedon, opal i kwarc

• Minerały ilaste- illit, kaolinit, montmorylonit

• Grupa glaukonitów

• Wodorotlenki i tlenki glinu

• Tlenki i wodorotlenki żelaza

• Siarczki żelaza- piryt

• Węglany- kalcyt (CaCo₃), dolomit (CaCo₃), syderyt (FeCo₃), aragonit

• Fosforany- apatyt, wiwianit

• Siarczany- gips (CaSo4 x 2H2O), anhydryt (CaSo₄), celestyn, kizeryt,

• Chlorki- halit (NaCl), sylwin (KCl), Karnalit

20. Minerały skałotwórcze skał metamorficznych

• Amfibole- epidot, zoizyt

• Łyszczyki- serycyt, dysten, staurolit, talk

• Serpentyn

• Kamienie szlachetne- diament, topaz, szmaragd, szafir, rubin, opal, bursztyn, szafir,

SKAŁA

1. Skały magmowe- skały powstające w wyniku krzepnięcia magmy lub lawy pod powierzchnią skorupy ziemskiej (nazewnictwo skał związane również z intruzjami)

2. Podział skał magmowych- wprowadzony jest na podstawie składu mineralnego tych skał (minerały główne, poboczne i akcesoryczne) oraz na podstawie miejsca ich powstawania.

3. Pojęcia

• Magma- gorąca materia tworząca się lokalnie w górnym płaszczu ziemi a także w skorupie ziemskiej, przesycona jest gazami i parami

• Lawa- upłynniony stop glinokrzemianowy (magma) wydobywający się na powierzchnię ziemi, w stosunku do magmy zubożała o pary i gazy

• Intruzja- podziemne masywy, żyły, skupienia i wytrącania powstałe przed wdzierającą się i zastygającą magmę w skorupie ziemskiej.

• Wulkan- najbardziej powszechne miejsce wydobywania się stopów krzemianowych (lawy) z wnętrza na powierzchnie ziemi

4. Podział skał magmowych

• Skały głębinowe/ plutoniczne- powstają w wyniku krzepnięcia magmy pod powierzchnią ziemi w postaci różnego rodzaju intruzji; spadek temperatury magmy jest mały co daje skały grubokrystaliczne

• Skały hipabysalne- magma krzepnie na niewielkich głębokościach (ok. 1m)

• Skały mezoabysalne- magma krzepnie na głębokościach kilku km (zazwyczaj >3-4 km)

• Skały abysalne- tworzą się na głębokościach min. 10-15 km, towarzyszą im zwykle wielkie batolity

---