Конспект Основным объектом изучения геологии является верхняя твердая оболочка Земли литосфера. Литосфера сложена различными горными породами, состоящими из минералов, образованных определенными сочетаниями химических элементов



Дата10.11.2019
өлшемі26.5 Kb.
түріКонспект

Конспект


Основным объектом изучения геологии является верхняя твердая оболочка Земли — литосфера. Литосфера сложена различными горными породами, состоящими из минералов, образованных определенными сочетаниями химических элементов.

Самыми распространёнными элементами в земной коре являются: кислород, кремний, алюминия, железо, кальций, магний, натрий, калий.



Минералы — физически и химически однородные твердые тела, образовавшиеся в результате природных процессов. Они часто содержат примеси и имеют структурные дефекты кристаллов. Минералы слагают не только твердые оболочки Земли. В наше время установлено, что планеты земной группы, астероиды, Луна, метеориты, частицы космической пыли, прилетающие на Землю из Вселенной, также состоят из минералов.

Если минералы имеют одинаковый химический состав, но различное внутреннее строение, структуру, то они относятся к различным минеральным видам и называются полиморфными модификациями. Полиморфизм — свойство некоторых веществ находиться в нескольких кристаллических модификациях с разной структурой. Например, формула графита и алмаза — С; кальцита и арогонита — СаС03.

Свойство различных, но родственных по химическому составу веществ кристаллизоваться в одинаковых структурах при одном типе химической связи называется изоморфизм.

В природных условиях образование минералов может быть связано как с эндогенными, так и с экзогенными процессами.



Эндогенные процессы - используют в качестве источника энергии из недр в виде магмы, жидких растворов и газов (вулканизм, землетрясение).

Экзогенные процессы - действие различных процессов на поверхности Земли, в результате воздействия солнечной энергии.

Минералы, образованные экзогенным путем, имеют осадочное происхождение.


Классификация минералов и их характеристика


В основу современной классификации минералов положены кристаллохимические принципы, учитывающие химический состав и кристаллическую структуру минералов. Всего в царстве минералов выделяют пять типов: простые вещества, сульфиды и их аналоги, оксиды и гидроксиды, соли кислородных кислот и галогениды.

Класс самородных элементов, или простых веществ


- минералы, относимые к классу самородных элементов, сложены атомами одинаковых или близких по строению и свойствам химических элементов. Самородные элементы, образующие минералы, могут быть представлены металлами, полуметаллами и неметаллами.

Представители: благородные металлы, медь, железо, сплавы железа с никелем и кобальтом, сера, углерод, мышьяк, сурьма, висмут.

Состав и примеси: сера часто содержит примеси As, Se, Te. Окрашенные и непрозрачные алмазы могут содержать примеси оксидов Si, Mg, Са, Fe, AJ, Ti, а также включения других минералов. Медь обычно содержит примеси Fe, Ag, Au, As. Золото в небольших количествах содержит Ag, Pd, Rh, Си, Fe

Применение:

  • Сера: для производства серной кислоты; для получения сульфат-целлюлозы; в резиновой и текстильной промышленности сера применяется для производства красок, взрывчатых веществ и ядохимикатов для борьбы с вредителями сельского хозяйства.

  • Графит: для производства литейных тиглей в металлургической промышленности; для производства электродов в электротехнической промышленности; как замедлитель и отражатель нейтронов в атомной промышленности; как смазочный материал; для производства карандашей, красок; в резиновой промышленности.

  • Алмаз: чистые прозрачные алмазы являются ценнейшими драгоценными камнями, из которых после обработки получают бриллианты. Не ювелирные разновидности алмазов используют как абразивный и режущий материал, при бурении, шлифовании, резке стекла и металлов.

  • Медь: электротехника, приборостроение, машиностроение. Из меди изготавливают электропровода, теплообменники, трубопроводы, используют в различных сплавах.

  • Золото: в ювелирном деле как важнейший драгоценный металл; для изготовления монет и медалей; в электронике, оптике, приборостроении, медицине.

Класс сульфидов


Большинство сульфидов имеет гидротермальное происхождение. Некоторые могут кристаллизоваться из магмы.

Представители: наиболее широко распространены сульфиды железа (пирит — FeS2), меди (халькопирит — CuFeS2), свинца (галенит — PbS), цинка (сфалерит — ZnS) и другие.

Состав и примеси: пирит FeS2 часто содержит примеси As, Со, Ni, Си, Аи, Se. Халькопирит CuFeS2 содержит примеси Se, Zn, Те, Ag, Au и др. Сфалерит ZnS почти всегда в агрегатах сопровождается другими сульфидами. Галенит PbS содержит примеси Ag (иногда более 1%), Fe, Cu, Zn, Se, Bi, Fe, As, Sb и др.

Применение:

  • Пирит FeS2: главным образом для производства серной кислоты, при этом попутно могут извлекаться медь, золото и др.

  • Халькопирит является важнейшей рудой на медь.

  • Сфалерит ZnS: важнейшая руда для получения цинка. Попутно могут извлекаться редкие и рассеянные элементы. Иногда используется в ювелирном деле (кристаллы красного и желтого цвета).

  • Галенит PbS: как важнейшая руда на свинец. Из галенита в существенных количествах могут извлекаться также Ag, Bi, Cu, Zn и другие металлы.

Класс оксидов и гидроксидов


- Минералы, образованные соединениями металлов и полуметаллов с кислородом, с гидроксильной группой ОН - и/или водой. Почти все минералы описываемого класса обладают кристаллическими структурами, однако существуют и аморфные соединения. В химическом отношении рассматриваемые минералы делятся на простые и сложные оксиды.

Представители:

  • Оксиды: Кварц SiO2, корунд Al2O3, гематит Fe2O3, магнетит Fe2O4.

  • Гидроксиды: Лимонит (бурый железняк), гётит FeOOH, бокситы, опал SiO2 • nH2O.

Состав и примеси: Корунд Al2O3 иногда содержит примеси Fe, Cr, Ti и др. Гематит Fe2O3 cодержит примеси Мn (до 17 %), А1 (до 14 %), Ti (до 11 %) и др. Магнетит Fe2O4 часто содержит примеси Mg, Ti, Cr, Mn. Лимонит (бурый железняк) смесь различных гидроксидов железа (гётита FeOOH, гидрогётита FeOOH • nН2 0, лепидокрокита FeO(OH), гидролепидокрокита), гидроксидов марганца, а также кремнезема и глинистых минералов. Бокситы сложены главным образом гидроксидами алюминия: пираргиллитом (гиббситом — А1(ОН)3.), бёмитом — АlO(ОН) и диаспором — AlOOH. Также в состав бокситов входят каолин, кремнезем, окислы железа. Опал SiO2 • nH2O часто содержит примеси Fe, Cr, Ni, Си, Мп и др.

Применение:

  • Кварц SiO2: в настоящее время кварц и его разновидности широко применяются в электронике, радиотехнике, оптике, точной механике, особенно высоко ценится пьезокварц. Кварцевые пески используют как сырье для стекольной промышленности и производства силикатного кирпича. Кварцевые песчаники и кварциты находят применение как строительные камни и облицовочный материал. Драгоценные и поделочные разновидности кварца используют в ювелирном деле.

  • Корунд Al2O3: корунд и наждак используют как абразивный материал. Драгоценные разновидности используются в ювелирном деле, квантовой электронике, часовом деле и приборостроении.

  • Гематит Fe2O3: как важнейшая железная руда используется для изготовления красок. Разновидности кровавик и железный блеск используются как поделочные камни.

  • Магнетит Fe2O4 как важнейший минерал железных руд.

  • Лимонит (бурый железняк) как железная руда, менее богатая, чем гематитмагнетитовые руды, но имеющая большое практическое значение.

  • Гётит FeOOH в составе бурого железняка, являющегося железной рудой.

  • Бокситы являются главной рудой для производства алюминия, а также используются в качестве флюса, адсорбента, для приготовления электрокорун40 да, быстротвердеющего портландцемента, квасцов и огнеупоров.

  • Опал SiO2 • nH2O: как опаловые породы в производстве стройматериалов, термоизоляции и абразивных материалов. Благородные опалы широко используют в ювелирном деле.

Класс галогенидов


В классе галогенидов насчитывается примерно 100 минералов, представляющих собой соли галогеноводородных кислот HF, НС1, НВr и HI.

Представители: Галит NaCl, сильвин КСl и флюорит CaF2

Состав и примеси: Галит NaCl часто встречается вместе с хлоридом калия — сильвином, образуя соляную горную породу — сильвинит. Флюорит CaF2 может содержать примеси Y, U, Sr и др., которые окрашивают минерал в различные тона.

Применение:

  • Галит NaCl: в пищевой и химической промышленности; также для получения металлического натрия и легированных натрием сплавов. Соляные пещеры и старые выработки используют в лечебных целях.

  • Сильвин КСl: как важнейшее сырье для калийных удобрений; в медицине (sal digestinum Sylvii — слабительная соль), пиротехнике, фотоделе, производстве красок.

  • Флюорит CaF2: для изготовления линз и призм для объективов, телескопов, спектрографов, лазеров и т.д.; в качестве добавок в шихту в металлургии; как источник различных соединений фтора.

Класс карбонатов


Карбонатами называются соли угольной кислоты (H2CO3). Класс карбонатов насчитывает около 80 представителей. Эти минералы очень широко распространены в верхней части литосферы. Их среднее содержание в земной коре составляет 1,5 мас. %.

Представители: Кальцит СаС03 (известковый шпат), доломит CaMg(C03)2, магнезит MgCO3 (магнезитовый шпат, горький шпат), сидерит FeC03 (железный шпат).

Состав и примеси: Кальцит СаС03 (известковый шпат) содержит примеси Mg, Mn, Fe, иногда Zn, Со, Sr, Pb и др. Доломит CaMg(C03)2 часто содержит примесь двухвалентного Fe, Mg, Mn. Магнезит MgCO3 (магнезитовый шпат, горький шпат) содержит примесь двухвалентного железа и никеля. Сидерит FeC03 (железный шпат) часто содержит примеси Mn, Mg, Са.

Применение:

  • Кальцит СаС03 (известковый шпат): как сырье для производства строительного камня, извести, цемента; метаморфически измененные известняки — мраморы — прекрасный облицовочный материал; в металлургической промышленности в качестве флюсов; в химической промышленности для производства соды; в сельском хозяйстве для известкования почв; исландский шпат используют в оптических приборах; выделения кальцита с красивым оттенком или рисунком применяется в ювелирном и камнерезном деле.

  • Доломит CaMg(C03)2: для производства строительных материалов, цемента, огнеупорных изделий; как флюс в металлургии, в химической промышленности и сельском хозяйстве.

  • Магнезит MgCO3 (магнезитовый шпат, горький шпат): для производства различных огнеупоров, магнезиального цемента; в металлургии, химической и фармацевтической промышленности, а также при производстве керамики и бумаги.

  • Сидерит FeC03 (железный шпат): как важная руда на железо для производства мягких сортов стали.

Класс сульфатов


Сульфаты — минералы, представленные солями серной кислоты.

Представители: Ангидрит CaS04, гипс CaS04 • 2Н2О



Состав и примеси: Ангидрит CaS04 иногда содержит изоморфные примеси Mn, Mg, Sr, Ва.

Применение:

  • Ангидрит CaS04: в строительном деле как вяжущий материал (цемент); в сельском хозяйстве как удобрение; в химической промышленности для производства серной кислоты.

  • Гипс CaS04 • 2Н2О: в строительстве, медицине, камнерезном деле как поделочный материал.

Класс фосфатов


Фосфаты — это минералы, представленные солями ортофосфорной (Н3Р04) кислоты.

Представители: Апатит Са5[Р04]3 (F, С1, ОН)

Применение: Апатит Са5[Р04]3 (F, С1, ОН) как источник фосфора, сырье для производства фосфатных удобрений, суперфосфатов. Попутно могут извлекаться стронций и редкие земли. Красиво окрашенные и чистые кристаллы используют в ювелирном деле.

Класс силикатов и алюмосиликатов


К классу силикатов относится наибольшее число минералов, слагающих литосферу. Общее количество минеральных видов силикатов около 800. Они составляют около 90 % массы вещества земной коры. По распространенности на долю силикатов приходится более 75 % всех минералов литосферы. Силикаты являются главными породообразующими минералами многих горных пород, особенно пород магматического и метаморфического происхождения.

Представители: Si, оливин (Mg,Fe)2[Si04] (перидот), гранаты (гроссуляр, андрадит, топазолит и меланит (шорломит), альмандин, спессартин, пироп, уваровит), диопсид CaMg[Si206], авгит (Са, Na)(Mg, Fe, Al)[(Al, Si)206], роговая обманка (Са, Na)2 (Mg, Fe)(Al, Fe)[(Al, Si)4O11](OH)2, серпентин Mg6[Si4O10](OH8) (змеевик), каолинит Al4[Si4O10](OH)8, тальк Mg3[Si4O10] (OH)2 (стеатит, жировик, тальковый камень, горшечный, или мыльный, камень), мусковит KAl2[AlSi3O10](OH,F)2, биотит K(Mg, Fe)3[AlSi3O10](OH, CI, F)2, глауконит K(Fe, Al, Mg)2[(Al, Si)4O10](OH)2•nH20, хлориты, ортоклаз K[AlSi303], микроклин K[AlSi308], плагиоклазы, нефелин KNa3[AlSi04]4 (элеолит, масляный камень), анальцим Na[AlSi206] • Н20, натролит Na2[Al3Si2O10] • 2Н20

Состав и примеси: Оливин (Mg,Fe)2[Si04] (перидот) содержит примесь Со, № и др. Диопсид CaMg [Si206] часто содержит изоморфные примеси Сг, Ti, V. Авгит (Са, Na) (Mg, Fe, Al) [(Al, Si)206] содержит изоморфные примеси Ti, Cr, Mn, А1 и др. Роговая обманка (Са, Na)2 (Mg, Fe) (Al, Fe) [(Al, Si)4O11] (OH)2 иногда содержит примесь Cr3+, Ti4+, F-, С1- , О2 -. Тальк Mg3[Si4O10] (OH)2 (стеатит, жировик, тальковый камень, горшечный, или мыльный, камень) обычно содержит примеси железа, иногда хрома. Биотит K (Mg, Fe)3[AlSi3O10] (OH, CI, F)2 химический состав весьма изменчив, содержит многочисленные примеси: Ti, Na, Li, Mn, Ba, Sr, Cs. Хлориты минералы этого семейства могут содержать также примеси Са, Mn, Cr, Ni и др. Нефелин KNa3[AlSi04]4 (элеолит, масляный камень) содержит примеси Са, Rb, Ga и др.

Применение:

  • Оливин (Mg,Fe)2[Si04] (перидот): маложелезистые оливины применяют как огнеупорное сырье. Хризолиты используются в ювелирном деле.

  • Гранаты: главным образом в ювелирном деле; как абразивные материалы для полировки древесины твердых пород.

  • Диопсид CaMg [Si206]: в ювелирном деле.

  • Авгит (Са, Na) (Mg, Fe, Al) [(Al, Si)206]: практического значения не имеет, но является важным породообразующим минералом.

  • Роговая обманка (Са, Na)2 (Mg, Fe) (Al, Fe) [(Al, Si)4O11] (OH)2: важный породообразующий минерал.

  • Серпентин Mg6[Si4O10] (OH8) (змеевик): для производства жаро- и кислотоупорных материалов; как поделочный камень.

  • Каолинит Al4[Si4O10] (OH)8: как сырье для фарфоровой промышленности и строительства; как наполнитель при производстве бумаги; как связующий материал в красках, лаках и т.д.; в косметической и мыловаренной промышленности.

  • Тальк Mg3[Si4O10] (OH)2 (стеатит, жировик, тальковый камень, горшечный, или мыльный, камень): важнейшее сырье для производства керамики; в медицине (присыпки, пасты); в косметике (пудры, помада, грим); в бумажной, текстильной, резиновой промышленности. Применяется для изготовления огне- и светоустойчивых красок.

  • Мусковит KAl2[AlSi3O10] (OH, F)2: в электропромышленности, радиотехнике, приборостроении, где используются диэлектрические свойства мусковита; как жароупорный материал; для производства смазочных материалов, лощеной бумаги и автомобильных шин. В геологической науке применяется для определения абсолютного возраста калий-аргоновым и рубидий-стронциевым методами. На Руси крупные прозрачные листы мусковита издавна использовались для застекления окон.

  • Биотит K (Mg, Fe)3[AlSi3O10](OH, CI, F)2: для извлечения рубидия и цезия.

  • Глауконит K(Fe, Al, Mg)2[(Al, Si)4O10](OH)2•nH20: для изготовления зеленой минеральной краски, фильтров Хлориты: для воды; как калийное удобрение.

  • в качестве железной руды (шамозит и тюрингит).

  • Ортоклаз K[AlSi303]: сырье для керамической промышленности; лунный и солнечный камень используют в ювелирном деле.

  • Микроклин K[AlSi308]: сырье для производства керамики; амазонит используют как поделочный камень.

  • Плагиоклазы: в качестве строительных и облицовочных камней. Плагиоклазы с декоративными эффектами могут использоваться как поделочные камни, особенно Лабрадор и олигоклаз (беломорит).

  • Нефелин KNa3[AlSi04]4 (элеолит, масляный камень: комплексное сырье для извлечения алюминия, изготовления соды, высококачественного цемента. Попутно могут извлекаться редкие щелочные металлы и галлий.

  • Анальцим Na[AlSi206] • Н20: практического значения не имеет.

  • Натролит Na2[Al3Si2O10] • 2Н20: практического значения не имеет.


Достарыңызбен бөлісу:




©dereksiz.org 2020
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет