Zaliczenie z ćwiczeń na 4,5 lub 5,0 to zwolnienie z egzaminu.

Dopuszcza się dwie nieobecności.

Na kolokwium z ćwiczeń obowiązuje tylko materiał z ćwiczeń.

PODSTAWOWE WIDOMOŚCI Z MINERAOLOGI

Mineraologia - jest to nauka zajmująca się badaniem składu chemicznego minerałów i właściwości

fizycznych, sposobu występowania i powstawania w przyrodzie. W inżynierii

budowlanej wyniki badań mineralogicznych służą do prognozowania ośrodka

gruntowego, które zachodzą w związku z działalnością inżynierską. Decyduje również

o przydatności danego minerału do określonych procesów technologicznych, np. jako

kruszywa przy produkcji betonu.

Minerał - jest to pierwiastek lub związek chemiczny, który powstał bez ingerencji człowieka
(w sposób naturalny). Każdy odkryty i opisany minerał ma swoją nazwę, która może

wywodzić się od słów greckich, które oznaczają pewne charakterystyczne właściwości tego

minerału, lub mogą pochodzić od regionu w którym został odkryty, bądź od nazwiska

odkrywcy. Minerały będące pierwiastkami chemicznymi mają niewielki udział w budowie

skorupy ziemskiej ok. 0,05%. Do nich zalicza się węgiel, złoto, srebro, miedź, platyna, srebro.

Większość minerałów wchodzących w skład skał najbardziej rozpowszechnionych w skorupie ziemskiej to związki chemiczne. Prawie wszystkie minerały występują w stałym stanie skupienia i są ma ogół ciałami krystalicznymi.

Ciało krystaliczne - (kryształ) nazywamy ciało charakteryzujące się uporządkowaną budową

wewnętrzną, tj. ściśle określoną regularnością rozmieszczenia atomów lub jonów

w sieci przestrzeni.

Taka budowa wewnętrzna narzuca inne właściwości kryształów np.:

- anizotropowość

- jednorodność

- prawidłową postać wewnętrzną

Budowa wewnętrzna kryształów:

1. 
   
   
   
   
   
   
   
   b)

1. Płaska sieć krzemowo -kwarcowa

2. Struktura przestrzenna kryształu diamentu

Anizotropowość materiału cechuje zmiana niektórych wartości właściwości fizycznych w zależności od kierunku badania, np. twardość, łupliwość.

Jedność fizyczna i chemiczna kryształów charakteryzuje się tym, że w każdym punkcie kryształ wykazuje jednakowe właściwości skalarne. Np. ciężar właściwy, ciepło topnienia, jednakowy skład chemiczny. W przyrodzie istnieje sześć typów sieci przestrzennej, które różnią się odległościami między sąsiednimi jonami lub atomami w trzech kierunkach, zwanych osiami krystalicznymi (x, y, z) oraz krystalograficznymi, kątami ustawienia tych osi:

z

β α y przykładowe ustawienie

γ osi krystalograficznych x y z

x

Kryształy mające jednakowy typ sieci przestrzennej zaliczane są do jednakowego układu krystalograficznego. W zależności od typu sieci przestrzennej wyróżniamy następujące układy:

- trójkośny

- jednokośny

- rombowy

- tetragonalny

- regularny

- trygonalny

- heksagonalny

Oprócz minerałów które są kryształami są także minerały będące ciałami bezpostaciowymi tj. takie, które nie wykazują prawidłowej budowy wewnętrznej.

WŁASNOŚCI FIZYCZNE MINERAŁÓW

Do najważniejszych właściwości mechanicznych i optycznych, które możemy w minerale stwierdzić gołym okiem lub za pomocą prostych narzędzi (lupa) zaliczamy:

- twardość

- łupliwość

- połysk

- barwę

- przezroczystość

- pokrój

• Twardość - jest to wartość oporu jak stawia minerał przy próbie jego zarysowania lub ścierania. W celu ułatwienia oznaczenia twardości posługujemy się w geologii umowną skalą tzw. Skalą Mohsa, która obejmuje 10 minerałów od najmniej twardego (1) do najtwardszego (10)

1. Talk Mg₃(SiO₁₀)COH₂ 0,03

2. Gips CaSO₄2H₂O 0,25

3. Kalcyt CaCO₃ 4,5

4. Fluoryt CaF₂ 5

5. Apatyt CaS(PO₄)₃ 6,5

6. Skaleń KAlSi₃O₈ 37

7. Kwarc SiO₂ 120

8. Topaz AC₂F₂SiO₄ 175

9. Korund Al₂O₃ 1000

10. 
    Diament C 140 000

Przelicznik Raasewela

Jak wynika z przelicznika Raasewela różnica twardości między poszczególnymi minerałami skali Mohsa nie są jednakowe. Np. Kwarc jest 120 razy twardszy od talku, 30 razy twardszy od kalcytu, diament 140 razy twardszy od Korundu.

Twardość większości minerałów skałotwórczych mieści się między 2 a 7 stopniem skali Mohsa. Ich twardość zleży przede wszystkim od kierunku w którym badamy minerał. Twardość minerałów skałotwórczych determinuje niektóre właściwości fizyczne skały. Np. wytrzymałość na ściernie, wytrzymałość na ściskanie, obróbka mechaniczna.

• Łupliwość - podatność n pękanie minerałów pod wpływem przyłożonej siły na części ograniczone powierzchniami płaskimi, tzw. Powierzchniami łupliwości.

Jest to właściwość wektorowa, ale nie wszystkie minerały ją wykazują. W zależności od łatwości rozdzielania się minerałów i głębokości powierzchni wyróżniamy:

- łupliwość doskonałą (np. gips) - minerały się dzielą się łatwo a powierzchnie łupliwości są gładkie

- łupliwość dobrze wyraźna (skalenie) - powierzchnie łupliwości nie są idealnie gładkie, ale widoczne i połyskujące

- łupliwość niewyraźna (oliwiny) - gładkie powierzchnie łupliwości są rzadko spotykane i nierówne.

Przykłady łupliwości doskonalej:

1. 
   + + + + + b)

+ + + + + +

+ + + + + + +

+ + + + + + + +

+ + + + + + + +

+ + + + + + + +

+ + + + + + +

c)

Przykład łupliwości doskonałej:

a) kostkowa

b) romboedryczne

c) jednokierunkowa

Przykładami łupliwości jednokierunkowej są gips i łyszczyki, które dzielą się łatwo rozdzielając na płytki i blaszki:

Łupliwość dwukierunkową wykazują”

- skalanie

- pirokseny

- amfibole

Łupliwość trójkierunkową ma sól kamienna.

Uderzenie dostatecznie silno kawałka Sali rozpada się na fragmenty z których każdy jest prostopadłościanem, ponieważ kierunki łupliwości przecinają się pod kontem prostym.

Łupliwość minerałów podobnie jak ich twardość jest właściwością bardzo istotną dla procesu wytrzymałościowego skał:

• Przełam - minerały nie wykazują łupliwości w tym minerały skałotwórcze pod wpływem zdarzenia lub nacisku rozpadają się na fragmenty mniejsze ograniczone nierównymi powierzchniami przełamu.

W zależności od wyglądu tych powierzchni określamy następująco rodzaje przełamu:

- muszlowy

- ziemisty

- haczykowaty

• Połysk - połysk minerału zależy od intensywności odbijania światła przez płaszczyzny lub

powierzchnie występujące w krysztale. Im bardziej są gładkie powierzchnie odbicia,

tym połysk jest intensywniejszy. Najbardziej intensywny jest połysk diamentu.

Występuje on rzadko i można go spotkać w kryształach diamentu, cyrkonii.

- Połysk metaliczny - Przypomina on połysk wypolerowanej płyty metalowej. Mają go

niektóre minerały rudne. Jednakże większość minerałów

wykazuje połysk szklisty. Ma go wiele minerałów skałotwórczych

na ścianach kryształu i powierzchniach łupliwości. Np. skalanie,

kalcyty.

- Połysk tłusty - występuje bardzo często na powierzchniach przełamu minerału

o intensywniejszych połyskach. Np. kwarcu, kalcytu, skalenia.

Przypomina on połysk tłustej plamy na szkle.

- połysk jedwabisty - Jest on charakterystyczny dla minerałów o bardzo włóknistych

powierzchniach.

Połysk określonego minerału nie jest dla niego właściwością stałą. Zależy od wielkości i kształtu kryształu, warunków powstania i domieszek w nich występujących.

Np. Hematyt w zależności od kształtów kryształu lub form skupienia może mieć połysk metaliczny, tłusty, jedwabisty lub matowy.

Intensywność połysku określa się tylko na podstawie badań jego Świerzych powierzchni, z zaznaczeniem czy jest to ściana, czy jest to przełam, czy jest to powierzchnia łupliwości.

• Barwa - minerały mają różne barwy i określane są nazwami potocznymi, np.: czerwona, żółta

itp. Są minerały barwne mające stałą, charakterystyczną dla siebie barwę.

Niezależnie od tego czy są one w bryle czy są one sproszkowane. Najczęściej

spotykane są minerały zabarwione, które mają różne barwy, a po sproszkowaniu są

bezbarwne lub mleczne. Barwa tych minerałów pochodzi od bardzo drobnych,

niewidocznych gołym okiem domieszek i wzrostów.

Istnieją również minerały bezbarwne, które mogą być przeźroczyste. Kryształy tego

minerału mogą mieć różne barwy, dlatego przy ich opisie zaznacza się jakie barwy

dany minerał może przybierać. Np. skalenie mogą być różowe, białe, żółtawe, zielone.

• Przeźroczystość - w zależności od barwy minerału jest ich przezroczystość. Minerały barwne

najczęściej są nieprzeźroczyste. Np. Pireksyny, skalenie.

Minerały bezbarwne są prawie zawsze przezroczyste. Często jednak jest

tak, że jakieś wzrosty, pęcherzyki gazów, spękania powodują zmętnienie a

niekiedy nawet zanik przeźroczystości. Takie minerały określamy jako

przeświecające np. dymny kwarc.

• Pokrój i wykształcenie kryształów - Pokrój - czyli zewnętrzny wygląd kryształów jest

uzależniony od charakteru sieci przestrzennej oraz

warunków fizyczno - chemicznych w jakich powstały.

W przyrodzie spotykamy kryształy zarówno bogate w

ściany jak i o niewielkiej liczbie ścian. Przy określaniu ich

pokroju bierzemy pod uwagę stosunek wysokości do

szerokości i długości danego minerału.

a) b) c)

Przykłady pokrojów kryształów a) kostkowy, b) słupkowy, c) tabliczkowy

- kostkowy - (izometryczny) kształt ma zbliżony do sześcianu, ośmiościanu lub krótkiego

słupa.

- słupkowy - kryształy mają kształt wydłużony w jednym kierunku.

- tabliczkowy - kryształy rozrastają się w kierunkach osi poziomej.

---