Как да разпознаваме минералите дефиниция и класификация на минералите

Каолинит Al₄(OH)₂(Si₄O₁₀)

монтморилонит (Mg₃,Al₂)(Si₄O₁₀)(OH)₂.n H₂O

нонтронит (Fe, AL₂)(Si₄O₁₀)2.nH₂O

байделит Al₂(Si₄O6)(OH)₂.n H₂O

Интересна група, която е с преходен характер между слюди и монтморилонита е тази на хидрослюдите. Тези минерали съдържат хидроксониев йон, хидроксилна група и вода. Те са компонент на почвите и изветрителните кори:

Хидромусковит (K, H₃O)Al₂ (/Al,Si/₄O₁₀)(OH)₂. n H₂O

Хидробиотит

6.1.3.2. Изоморфизъм – това свойство на химичните елементи да се заместват в съединенията от други елементи и да образуват нови такива е от изключително значение за глинестите минерали. Механизмът на заместването е следния: йони от различни химични елементи, които имат приблизително еднакви размери и са с еднаква валетност могат да се заместват един с друг в дадено химично съединение, при което настъпват изменение в химичния и физичния състав на съединението /в случая на минерала/. Голямото разнообразие на минералите се дължи на изоморфното заместване. При него е възможно цели йонни групи да се заместват така, че сумата от валентността на взаимозаместващите се трябва да е еднаква. Така се образуват изоморфни редици, в които има крайни и преходни членове: монтморилонитът и байделитът са крайни членове на изоморфната редица, а нонтронитът /феримонтморилонит/ е преходен член.

Поради изключителното им значение за почвообразувателните процеси на тях ще бъде отделено специално внимание в раздела за изверителни процеси…

6.1.4. Скелетни силикати. Когато четирите кислородни атоми са свързани с единични тетраедри, се образуват сложни триизмерни скелетни структури. Към тях се отнася групата на фелдшпата. Нейното разнообразие се дължи на замяната на Ca и Na във химичната им формула в зависимост от термобаричните условия на средата. Типичен представител е плагиоклаза – (Na, Ca) (Al Si O ₃).

7.1. Карбонати- те съдържат карбонатна група (CO₃), в която един въглероден атом е свързан с три кислородни атоми. Почти всички карбонатни минерали са лесно разтворими във вода, а някои от тях се разтварят и в киселини. Скелетите и черупките на много морски организми са изградени от карбонати, които лесно преминават в морската вода. С най-голямо разпространение е минерала калцит CaCO₃. В химичния състав на карбонатите се включват Fe, Mg, Pb,Cu и др. Например сидерит FeCO₃, доломит CaMg(CO₃)₂, магнезит MgCO₃, азурит Cu₃(CO₃)(OH)_2.

7.1. Сулфати- съдържат сяра и кислород, които са в съотношение 1:4 съответно (SO₄). От тази група са гипсът CaSO₄.2H₂O, барит BaSO₄, целестин SrSO₄ и др.

7.2. Сулфиди – всички минерали от тази група съдържат сяра, която се свързва с метали. Това определя изключителното стопанско значение на тази група, което се свързва с добива на рудни полезни изкопаеми. Към тях се отнасят следните по-важни минерали: пирит FeS₂, халкопирит CuFeS₂ , галенит PbS, сфалерит ZnS, молибденит MoS₂ и др.

7.3. Халиди – те са минерали, изградени от метали и халогенни елементи. Най-разпространеният представител от тази група е халита NaCl /каменна сол/. Освен него тук се отнасят и силвин ( KCl), флуорит CaF₂ и др.

7.4. Оксиди – те представляват химични съединения между метални и кислородни атоми. Особен интерес представляват съединенията на желязото, в които то се комбинира в различни съотношения с кислорода: магнетит Fe₃O₄ , хематит Fe₂O₃ и лимонит Fe₂O₃.n H₂O, които се използзуват като суровина за добив на желязо. Към тази група спада и един интересен минерал - корунд Al₂O₃, чиято ювелирна стойност го прави ценен.

7.5. Природни елементи- към тази група се отнасят минералите, изградени от един химичен елемент. Такива за злато, сребро, платина, сяра, антимон и др.

II Скалите като минерални агрегати

Скалите представляват агрегати от един или повече минерали. В някои случаи те са формирани от фрагменти от други скали или от минерални материали / напр. вулканско стъкло/. Скалите са твърди геоложки тела, които изграждат литосферата. Техните характерни особености се изучават от петрографията /наука за магмените скали/ и литологията /наука за седиментните скали/. В зависимост от количеството на изграждащите ги минерали, скалите могат да бъдат мономинерални и полиминерални. Минералният състав, строежа и формата на залягане отразява термобаричните условия на средата на образуване. В този смисъл те представляват интересен геоложки обект за изследване, тъй като носят в себе си ценна информация относно геоложката възраст, начина по който са се образували минералните агрегати, формата и размерите на минералните зърна и др.

? Структура на скалите. Тя изразява вътрешния строеж на скалите, формата и размерите на минералите и степента на кристалинност.

? Текстура на скалите- представлява взаимното разположение на изграждащите минерални частици.

? По своя произход скалите се делят на следните групи:

-магмени – образувани в резултат на излив на силикатна топилка в земните недра или на земната повърхност;

-седиментни – образуват се в резултат на сложни процеси , при които неконсолидираните акумулации от скални и минерални късове и органични останки се утаяват и консолидират;

-метаморфни скали – продукт на преобразуването на скалите под въздействието на висока температура и налягане.

Магмените скали са изградени основно от силикатни минерали . Това дава възможност, използувайки техния химичен състав да се класифицират. Най-разпространената класификация на магмени скали се основава на процентното съдържание на SiO2: кисели, средни, основни и ултраосновни скали. По условията на тяхното образуване магмените скали могат да бъдат два вида- интрузивни и ефузивни /вулкански/. Първите са се образували в резултат на излив на магма в земната кора, а вторите – при излив на земната повърхност или в непосредствена близост до нея. Табл. Обобщена класификационна схема на магмените скали /по Хаин, 354 с. Или с.54, фиг.3..8/

II.1.1. Структура на магмените скали – определя се от степента на кристалинност и от големината на минералните зърна . Различава се пълнокристалинна, непълнокристалинна и стъклена; макрозърнеста и микрозърнеста.

II.1.2. Химичен състав на магмените скали. Той се определя в тегловни проценти по количеството на оксидите на съответните химични елементи: SiO2, Al2O3, MgO, FeO, CaO, Na2O, K2O и H2O. Общата сума от изброените оксиди е около 98%, като останалите 2% се разпределят между TiO, MnO, P2O5, CO2, Cl, SO2, F.

II.1.3. Минерален състав на скалите. Той се определя от химичния състав и физико-химичините условия на средата, в която се образуват минералите. От един и същ тип магма в зависмост от термобаричните условия могат да кристализират различни минерали, които по своя генезис са първични и вторични.

II.1.3.1. Първични минерали – в зависимост от значението си за определяне на състава на скалата те биват главни /изграждат около 90-95% от скалата/, второстепенни / до 5%/ и акцесорни / с незначително участие в състава/.

II.1.3.2. Вторични минерали – образуват се след консолидацията на магмените скали.

II.1.4. Класификация на магмените скали.

Съществуват различни класификации, при които са използувани различни подходи. По своята същност те са генетични, химични, кристалохимични и др. Широко приложение е намерила комбинираната класификация, при която се отчита генезиса на скалите и техния химичен състав.

1. Кисели скали – съдържание на SiO2 > 65%.

Към тях се отнася групата на гранит-риолита

2. Средни скали –съдържание на SiO2 65-52%. Към тях се отнася групата на диорит-андезита /липарита/.

3. Основни скали –съдържание на SiO2 52-45%. Към тях се отнася групата на габро-базалта /долерита/.

4. Ултраосновни скали – съдържание на SiO2< 45%. Към тях се отнася групата на перидотит- пикрита.

Седиментните скали се образуват от морските утайки /седименти/ при процесите на литификация / седиментогенза/. Техният химичен състав, текстура и някои други свойства зависят от произхода им, материала, от който се образуват и от условията на тяхното образуване.

II.2.1. Структура и текстура на седиментните скали. Структурата на скалите зависи от техния произход – разграничават се най-общо структури на теригенните скали и на хемогенните и биогенните. Текстурните разновидности са значителни – слоести,

Биогенни и хемогенни.

II.2.3. Химичен състав на седиментните скали – той е близък до ттози на магмените скали, като някои оксиди имат завишени стойности: Fe2O3, H2O, CO2, други – понижено съдържание:FeO Na2O.

II.2.4. Минерален състав на седиметните скали – той се определя от съдържанието на устойчиви при екзогенните процеси реликтови минерали като кварц, ортоклаз, гранат, ставролит, авгит, турмалин и др.

II.2.5. Класификация на седиментните скали.

? По генетичен признак скалите се делят на следните видове:

? Теригенни седиментни скали- образуват се от разрушен скален материал.

? Хемогенни седиментни скали – механизмът на тяхното образуване е чисто химичен.

? Биогенни седиментни скали – образуват се на морското дъно в резултат от натрупването на организмови останки /скелети, черупки и др./.

? Вулканогенни седиментни скали – те са продукт на подводна вулканска дейност.

? Полигенни седиментни скали – при тяхното образуване са участвали няколко фактори.

? По физико-географски признак скалите се делят на следните:

? Литорални – образуват се в прибрежноморски условия.

? Сублиторални /неритични/- образуват се в областта на шелфа.

? Батиални – те се образуват в областта на континенталния склон.

? Абисални – образуват се в областта на дъното на водния басейн.

Таблицата с типовете скали!
II.3. Метаморфни скали

Метаморфните скали могат да се разглеждат като продукт от преобразуването на магмени, седиментни или други метаморфни скали под влияние на дълбочинни фактори като висока температура и налягане, въздействие на горещи разтвори и др. Процесите на метаморфни промени се съпровождат с изменения на първичния минерален състав на скалите и на тяхната структура и текстура.

II.3.1. Структура и текстура. Важна особеност на метаморфните скали е, че тяхната структура на отразява последователността в минералообразуването. При тях всички минерали се образуват едновременно и това определя тяхната структура. Текстурните особености на скалите могат да се използуват като диагностичен белег. Различават се масивна/възниква при равномерно разпределение на минералите в скалите/, ивичеста /редуване на ивици с различен минерален състав/, шистозна / дължи се на наличие на минерали, които могат лесно да се разслояват/, петниста и т.н.

II.3.2. Химичен състав на метаморфните скали. Той се определя от химичния състав на изходните скали, които са претърпели метаморфните промени. Ако те са били седиментни, в състава ще доминират CaО и MgO, но ако съдържанието на Аl₂О₃, FеО, Na₂O и K₂O е повишено, това е указание за магмени скали, подложени на преобразуване.

II.3.3. Минерален състав на скалите. При метаморфните процеси обикновено протича прекристализация на минералите, като обикновено първичния минерален състав се запазва.

II.3.4. Класификация на метаморфните скали.

Таблицата със скалите!

III. Ендогенни процеси

Ендогенните процеси протичат в земната вътрешност. Те са резултат от действието на вътрешната енергия на Земята. Към тях се отнасят магматизма, земетресенията, движенията на земната кора, тектонските деформации и т.н.

Магматизмът е най- ярката проява на възможностите, които притежава вътрешната земна енергия. Неговата същност се свежда до излив на силикатна топилка, наситена на газове, свръх топла вода и водни пари, наречена магма. В зависимост от дълбочината, на която се осъществява магмения излив, се различават два типа магматизъм – интрузивен и ефузивен.

1. Образуване на магмата. То се осъществява на голяма дълбочина под земната повърхност, където температурите са достатъчно високи за да може веществото да бъде в пластично, разтопено състояние. Обикновено това възниква на дълбочина между 50 и 250 км, т.е. в горната мантия. Процесите на образуване на магма се контролират от следните фактори: температура, налягане, наличие на летливи вещества и др.

III.1.1. Източник на енергия за образуване на силикатната топилка. Основно значение има увеличаването на температурата в дълбочина /т.нар. геотермичен градиент 30 ^оС/км/. Допълнително затопляне се осъществява от съществуващите “горещи точки” в земната кора, където температурата е завишена. Процесите на радиоактивно разпадане на елементите и топлообмена, който се осъществява в земната вътрешност оказват допълнително въздействие върху магмообразуването.

III.1.2. Въздействие на налягането. С увеличаване на налягането нараства точката на топене на минералите. С нарастване на дълбочината налягането се променя, както и температурата.

III.1.3. Въздействие на водните пари. Под влияние на налягането на водните пари температурата, при която се разтопяват скалите може значително да се намали, което се илюстрира с промените, настъпващи с точката на топена на гранита: в сухо състояние гранитът се разтопява при 900 ^о С, а под въздействието на водните пари температурата се понижава до 625 ^о С.

III.1.4. Химичен състав на магмата. Данни за химичния състав на магмата се получават чрез изучаване състава на магмените скали или чрез изследване на действащи вулкани. Средният химичен състав е близък до този на магмените скали /вж Магмени скали/. Най-разпространени са труднолетливите компоненти, които се намират в разтопено състояние:SiO, Al₂O₃, Fe₂O₃, FeО, MgO, CaO, K₂O и др. Лесно летливи компоненти в магмата са H₂O, CO₂, F₂, Cl₂, HCl, H₂S SO₂ и др.

III.1.5. Класификация на магмата – по съдържание на SiO₂ магмата е ултракисела, кисела, средна, основна и ултраосновна.

III.1.6.Температура на магмата – най-високо измерената температура е във вулкана Етна 1200-1300^о С. Средната температура е около 600-870^оС.

III.1.7. Подвижност на магмата – тя се определя по способността на магмата да се придивижва от земната вътрешност към повърхността. Зависи от съдържанието на SiO₂- колкото една магма е по-кисела, толкова по-трудно подвижна е тя. Летливите компоненти повишават нейния вискозитет и улесняват предвижването и.

III.1.8. Диференциация на магмата и кристализационен ред на Боуен. Диференциацята на магмата е процес, при който тя се разделя на хомогенни фракции. Установено е , че минералите не се образуват едновременно, а кристализират в точно определена последователност. Тя е намерила отражение в реакционните редици на Боуен: /фиг. С тях/.

III.1.9. Стадиалност на магматизма.

III.1.9.1. Собствено магматичен стадий, свързан с образуване на магмата.

III.1.9.2. Пегматитов стадий - протича при темпертура 800-600^оС

III.1.9.3. Пневматолитен стадий- протича при температура 600-400^оС

III.1.9.4. Хидротермален стадий - протича при температура 400-100^оС.

III.1.10. Видове магматизъм.

III.1.10.1. Интрузивен магматизъм – когато магмата не достигне земната повърхност, а се разлива в земната вътрешност се образуват абисални /дълбочинни/ и хипоабисални /полудълбочинни/ интрузии. Тяхната площ може да бъде значителна – гранитната интрузия в Алллляска е с площ 40 000 кв.км.

III.1.10.2. Ефузивен магматизъм /вулканизъм/ - той възниква когато магмата се излива на земната повърхност. Тя излиза със силен взрив, при който се освобождават летливите компоненти и се превръща в лава. Различават се три типа вулкански продукти:

? Течни – лава, богата на много газове, при чието отделяне се образуват каверни и в тях могат да кристализират минерали с великолепни форми.

? Твърди – наричат се пирокластичен материал. Към него се отнасят вулканската пепел и прах, вулкански пясък, вулкански отломки /лапили/ и вулкански бомби.

? Газообразни продукти – отделянето на газове и газово-парни струи продължава стотици години след затихване на вулканската дейност.

Метаморфизмът е геоложки процес, при който под влияние на дълбочинни фактори като температура, налягане, въздействие на горещи разтвори и на флуиди.

III.2.1. Фактори на метаморфизма.

III.2.1.1. Температура – няма единно становище за начална температура, при която започват метаморфните промени на скалите. Смята се , че тя се мени от 100 до 800^оС, а в някои случаи и до 1 000^оС. Този температурен интервал е свързан с увеличаване наналягането в дълбочина. Под влияние на високото налягане скалите могат да променят своята текстура и да се деформират.

III.2.1.2. Химичен състав на променящите се скали. В зависимост от състава на първичните скали, ефектът на разтваряне, и хидротермални промени се засилва.

III.2.1.3. Въздействие на флуидите. Наличието на флуиди в съчетание с висока температура и налягане улесняват преобразуването на минералите. Съществено значение има химизма на флуидите и тяхната способност да въздействат върху метаморфозиращите се скали. /табл. /

III.2.2. Характеристика на метаморфните промени. Основните промени, които настъпват са свързани с възникване на нови текстури и структури. Извършва се прекристализация на минералите, при която тяхната структура се променя от дребнокристалинна до едрокристалинна. Порестостта на скалите изчезва. В резултат на преразпределението на минералите се получават нови текстури – ивичеста, очна, линейна и др.

III.2.3. Видове метаморфизъм. В зависимост от площта, върху която се извършват промените се различават следните видове метаморфизъм:

? Регионален – обхваща големи площи. При него основен въздействащ фактор е високата температура и налягане. Характерен е за области с изявена колизия/ …/, където допълнително влияние има петростатичното налягане на излизащите под голямо напрежение скали на земната повърхност.

? Локален.

? Контактен – развива се в зони с вулканска дейност, където под влияние на горещата лава се метаморфозират скалите.

? Дислокационен –свързан е с разломни зони където под влияние на ориентираното налягане се преобразуват скалите.

? Ударен метаморфизъм – този вид е сравнително рядък и възниква при падане на метеорити на земната повърхност. В резултат от силния удар и високата температура се променят скалите.