Геологические породы и минералы

1) Расположите геологические периоды в хронологическом порядке и напишите их условные буквенные обозначения — геологические индексы. Породы со стратиграфическим перерывом:

Стратиграфический перерыв между Триасовым и Силурийским.

2) Назовите обозначенные ниже геологические эры, расположив их в хронологическом порядке:

Стратиграфический перерыв между Меловым и Пермским.

3) Дайте характеристику указанных минералов. В состав каких горных пород могут входить указанные минералы, в том числе в качестве породообразующих? Примеры…

Альбит, минерал из группы полевых шпатов — плагиоклазов. Химический состав Na[AISi3O8]. Система триклинная. Кристаллы таблитчатые, чаще скопления зёрен неправильной формы. Окраска белая с различными оттенками. Блеск стеклянный. Твердость по минералогической шкале 6−6,5, плотность 2610 кг/м³.

Породообразующий минерал кислых и щелочных изверженных пород и легматитов. Чистый Альбит применяются в керамической промышленности.

Гипс, минерал, водная сернокислая соль кальция CaSO42H2O, в чистом виде содержит 32,56% СаО, 46,51% SO3 и 20,93% H2O. Кристаллизуется в моноклинной системе. Структура кристаллической решётки Г. относится к типу слоистой. Двойные слои состоят из тетраэдров [SO4], связанных через кальций. Кристаллы пластинчатые, столбчатые, игольчатые и волокнистые. Встречается преимущественно в виде сплошных зернистых (алебастр) и волокнистых (селенит) масс, а также различных кристаллических групп (гипсовые цветы и пр.). Чистый Гипс бесцветен и прозрачен, при наличии примесей имеет серую, желтоватую, розоватую, бурую и др. окраски. Твёрдость по минералогической шкале 1,5, плотность 2300 кг/м³, растворимость 2,05 г/л при 20 °C (наибольшая — между 32 и 41°С). Осаждается из водных растворов, богатых сульфатными солями (при усыхании морских лагун и солёных озёр).

Г. выпадает при относительно небольшой солёности, при её повышении вместо Г. начинает выпадать безводный сернокислый кальций — ангидрит, а затем соли. Вследствие этого Г. часто встречается совместно с ангидритом, реже с галитом и другими солями. Многие месторождения образовались при гидратации ангидрита. Основные месторождения Г. относятся к осадочному типу и широко распространены в отложениях различного возраста. В СССР наиболее крупные месторождения находятся в Донбассе, Московской, Куйбышевской, Пермской областях, на Кавказе и в Средней Азии. Г. широко применяют для получения вяжущих материалов.

4) Опишите указанные минералы. В состав каких горных пород входят перечисленные минералы в качестве породообразующих? Дайте сравнительную оценку их устойчивости при выветривании и растворении.

Сильвин (от Sylvius, латинизированного имени голландского врача и химика Ф. Боэ, 1614−72), минерал из класса галогенидов, химический состав KCl, содержит 52,48%, а также примеси Br, реже I. Включенные пузырьки газа (N2, CO2, CH4, Не и др.) придают прозрачным и бесцветным кристаллам С. молочно-белый цвет. В виде примесей содержит также галит (NaCI) и окись железа Fe2O3, сообщающую С. красную окраску. Кристаллизуется в кубической системе.

Хорошо огранённые кристаллы встречаются редко, обычно С. образует плотные зернистые агрегаты вместе с галитом, карналлитом и др. (подобные агрегаты называют сильвинитом). Твердость по минералогической шкале 2, плотность 1990 кг/м³, блеск стеклянный, тусклый. Легко растворим в воде, на вкус — жгучий, горьковато-солёный.

Прозрачные кристаллы хорошо пропускают коротковолновую и инфракрасную области спектра.

В природе отлагается в осадочных соленосных толщах вместе с галитом, карналлитом, образуя иногда крупные толщи промышленных месторождений калийных солей.

Встречается также в возгонах вулканов. Прозрачные кристаллы С. (искусственные) применяются в оптических системах спектрографов и других приборах.

Ортоклаз (от греч. orthos — прямой и klasis — ломка, раскалывание), породообразующий минерал из группы полевых шпатов, Химический состав K [AlSi3O8]. В качестве примеси содержит Na (до 8% Na2O), реже Ва и в небольших количествах Fe, Са, Rb, Cs и пр. Кристаллизуется в моноклинной системе. Кристаллы призматической формы. Характерны разнообразные двойники. Спайность совершенна, под углом 90° (отсюда и название), чем отличается от микролина.

Цвет светло-розовый, буровато-жёлтый, иногда красный, блеск стеклянный. Твердость по минералогической шкале 6−6,5;плотность 2550−2580 кг/м³.

О. — один из важнейших породообразующих минералов магматических горных пород, скопления крупных кристаллов О. характерны для пегматитовых жил. Часто образуется в процессе регионального и контактного метаморфизма. Используется в качестве сырья в стекольной и керамической промышленности.

Халькопирит (от греч. chalkos — медь и пирит), медный колчедан, минерал, сульфид меди и железа, CuFeS2. Незначительны примеси Ag, Zn, Au, As, Se, Sn. Кристаллизуется в тетрагональной системе. Кристаллическая структура аналогична таковой сфалерита, но в позициях цинка упорядоченно располагаются атомы меди и железа. При нагревании выше 550 °C Х. теряет часть серы и переходит в высокотемпературную фазу CuFeSi1,80 с кубической ячейкой и упорядоченным расположением атомов. Эта фаза может содержать в виде твёрдого раствора Zn, Sn, Sb и др., которые при охлаждении обособляются в природном Х., образуя включения сфалерита, тетраэдрита. Обычно встречается в виде кристаллических масс, огранённые кристаллы редки, часты механические двойники. Цвет латунно-жёлтый. Блеск металлический. Твердость по минералогической шкале 3−4, плотность 4100−4300 кг/м³. Хрупок. Полупроводник, антиферромагнетик.

Х. — самый распространённый минерал меди и главный минерал медный руд. Встречается в месторождениях почти всех генетических типов — от магматических до осадочных. С собственно магматическими образованиями связаны медно-никелевые месторождения (Монче-Тундра, Норильское в СССР, Садбери в Канаде), где Х. находится вместе с пирротином и пентландитом.

Известны также контактово-метасоматические месторождения. Однако главные промышленные скопления Х. связаны с гидротермальными месторождениями: залежи колчеданных руд (Рио-Тинто в Испании, Бор в Югославии), жильные и прожилково-вкрапленные руды (Караоба, Алмалык, Коунрад, Кафан и др. в СССР, Корнуолл в Великобритании, Бьютт-Монтана и Бингем в США), где Х. обычно сопровождается пиритом, сфалеритом, галенитом, блёклыми рудами, кварцем и др. В крупных месторождениях медистых песчаников Х. сопутствуют борнит и халькозин (Джезказган, Удокан в СССР, месторождения Меденосного пояса Центральной Африки). В осадочных породах концентрации Х. обычно низки, но иногда могут достигать промышленных в медистых сланцах (например, Мансфельдское рудное поле в ГДР). В процессе выветривания за счёт Х, образуются куприт, малахит, лимонит, хризоколла и др. минералы.

5) Составьте описание горных пород, в зависимости от варианта работы. Укажите происхождение, минеральный состав, структуру, текстуру горных пород, отметьте их основных свойства.

ИЗВЕСТНЯК (а. limestone, н. Kalkstein, ф. calcaire, и. caliza) — осадочная карбонатная горная порода, состоящая в основном из кальцита или кальцитовых скелетных остатков организмов, редко — изарагонита. Химический состав чистых известняков близок к кальциту, где CaO 56% и CO2 44%. Известняк в ряде случаев включает примеси глинистых минералов, доломита, кварца, реже гипса, пирита и органических остатков, которые определяют название известняков. Известняк содержит от 4 до 17% MgO, мергелистый известняк — от 6 до 21% SiO2+R2О3. Известняк песчанистый и окремнелый имеет примеси кварца, опала и халцедона. Принято отражать в названии известняков также преобладающее присутствие органогенных остатков (мшанковый, водорослевый), либо его структуру (кристаллический, сгустковый, детритусовый), или форму породообразующих частиц (оолитовый, брекчиевидный).

По структуре выделяют известняки кристаллический, органогенно-обломочный, обломочно-кристаллический (смешанной структуры) и натёчный (травертин). Среди кристаллических известняков по величине зёрен различают крупно-, мелкои скрытокристаллический (афанитовый), по блеску на изломе — перекристаллизованный (мраморовидный) и кавернозный (травертиновый). Кристаллический известняк — массивный и плотный, слабо пористый, травертиновый — кавернозный и сильнопористый. Среди органогенно-обломочного известняка в зависимости от состава и величины частиц различают: рифовый известняк, ракушечный известняк (ракушечник), состоящий преимущественно из целых или дроблёных раковин, скреплённых карбонатным, глинистым или другим природным цементом, детритусовый известняк, сложенный обломками раковин и другими органогенными обломками, сцементированными кальцитовым цементом, водорослевый известняк. К органогенно-обломочным известнякам относится и белый (т. н.: пишущий) мел.

Органогенно-обломочные известняки характеризуются крупной пористостью, малой объёмной массой и легко обрабатываются (распиливаются и шлифуются). Обломочно-кристаллический известняк состоит из карбонатного детрита разной формы и величины (комочки, сгустки и желваки тонкозернистого кальцита), с включением отдельных зёрен и обломков различных пород и минералов, линз кремней. Иногда известняк сложен оолитовыми зёрнами, ядра которых представлены обломками кварца и кремня.

Характеризуются мелкими, разными по форме порами, переменной объёмной массой, малой прочностью и большим поглощением воды. Натёчный известняк (травертин, известковый туф) состоит из натёчного кальцита. Характеризуется ячеистостью, малой объёмной массой, легко обрабатывается и распиливается.

По макро-текстуре и условиям залегания среди известняков различают массивные, горизонтальные и наклонные слоистые, толстои тонкоплитчатые, кавернозные, трещиноватые, пятнистые, комковатые, рифовые, стилолитовые, подводно-оползневые и др.

По происхождению выделяют органогенные (биогенные), хемогенные, обломочные и смешанные известняки. Органогенные (биогенные) известняки представляют собой скопления карбонатных остатков или целых скелетных форм морских, реже пресноводных организмов, с небольшой примесью преимущественно карбонатного цемента. Хемогенные известняки возникают в результате осаждения извести с последующей перекристаллизацией карбонатной массы осадков, преимущественно из морской воды (кристаллический известняк) или от натёков из минерализованных источников (травертин). Обломочные известняки образуются в результате раздробления, смыва и отложения угловато-окатанных обломков карбонатных и других пород и скелетных остатков, преимущественно в морских бассейнах и на побережьях. Известняки смешанного происхождения представляют собой комплекс отложений, возникших в результате последовательного или параллельного наложения различных процессов образования карбонатных осадков.

Цвет известняков преимущественно белый, светло-серый, желтоватый, присутствие органических, железистых, марганцовистых и других примесей обусловливает тёмно-серую, чёрную, бурую, красноватую и зеленоватую окраску.

Известняк — одна из самых широко распространённых осадочных горных пород, она слагает различные формы рельефа Земли. Залежи известняков встречаются среди отложений всех геологических систем — от докембрийских до четвертичной, наиболее интенсивное образование известняков происходило в силуре, карбоне, юре и верхнему мелу, составляют 19−22% от всей массы осадочных пород. Мощность толщ известняков чрезвычайно изменчива: от первых сантиметров (в отдельных прослоях отложений) до 5000 м.

Физико-механические свойства известняков чрезвычайно неоднородны, но имеют прямую зависимость от их структуры и текстуры. Плотность известняков 2700—2900 кг/м³, колеблется в зависимости от содержания примесей доломита, кварца и других минералов. Объёмная масса известняков изменяется от 800 кг/м³ (у ракушечников и травертина) до 2800 кг/м³ (у кристаллических известняков).

Предел прочности при сжатии известняков колеблется от 0,4 МПа (для ракушечника) до 300 МПа (для кристаллического и афанитового известняка). Во влажном состоянии прочность известняков часто снижается. Для большей части месторождений характерно наличие известняков, не однородных по прочности. Потери на износ, истирание и дробление увеличиваются, как правило, с уменьшением объёмной массы известняков. Морозостойкость для кристаллических известняков достигает 300−400 циклов, но резко изменяется у известняков иной структуры и зависит от формы и связи пор и трещин в нём. Обрабатываемость известняков имеет прямую связь с их структурой и текстурой. Ракушечник и пористые известняки легко распиливаются и обтёсываются, кристаллические известняки хорошо полируются.

Известняк имеет универсальное применение в промышленности, сельском хозяйстве и строительстве. В металлургии известняк служит флюсом. В производстве извести и цемента известняк — главный компонент. Известняк используется в химической и пищевой промышленности: как вспомогательный материал в производстве соды, карбида кальция, минеральных удобрений, стекла, сахара, бумаги. Применяется при очистке нефтепродуктов, сухой перегонке угля, в изготовлении красок, замазок, резины, пластмасс, мыла, лекарств, минеральной ваты, для очистки тканей и обработки кожи, известкования почв.

Известняк — важнейший строительный материал, из него изготовляются облицовочные плиты, стеновые блоки, скульптурные и архитектурно-строительные изделия, щебень для производства бетона и асфальтобетона, железнодорожного балласта, оснований и покрытий автодорог, фильтров гидросооружений, как бутовый камень для фундаментов, мощения откосов, бортов и пр. Слабо трещиноватый мягкий известняк часто распиливается на блоки непосредственно из массива с помощью различных камнерезны машин. Такие известняки (пильные известняки) особенно ценны как строительный материал.

Яшма — скрытокристаллическая горная порода, сложенная в основном кварцем, пигментированная примесями других минералов (эпидот, актинолит, хлорит, слюда, пирит, окислы и гидроокислы железа и марганца), полудрагоценный поделочный камень. Некоторые породы, традиционно относимые к яшмам, богаты полевым шпатом, это либо серые кварц полевошпатовые роговики, либо кислые порфиры. Среди пород, причисляемых к яшмам, встречаются и почти бескварцевые, богатые гранатом (до 20% андрадита). В древности под яшмами понимали прозрачные цветные (преимущественно зеленые) халцедоны.

Таким образом, химический состав яшмы примерно таков:

• — SiO2 — 80−95%;
• — Al2O3 и Fe2O3 до 15%;
• — CaO 3−6% (и др.).

Для яшм характерны самые разнообразные текстуры: массивная, пятнистая, полосчатая и др.

Наличие множества тонкораспыленных и неравномерно распределённых примесей обусловливает разнообразие и пестроту окраски породы. Однотонные яшмы редки.

В древности из яшм делали печатки и амулеты, якобы оберегавшие от расстройств зрения и от засухи. В наше время это популярный материал для художественных камнерезных изделий, кабошонов, каменной мозаики. При шлифовке и полировке требуют осторожности: ленточные яшмы склонны распадаться по границам слоев.

Дунит — ультраосновная плутоническая горная порода, нормального ряда групп перидотитов. Названа по горам Дун, Новая Зеландия. Более чем на 90% состоит из оливина с примесью хромита, чем тем, что вместо хромита присутствует магнетит. Различают хромитовый дунит (70% оливина, 30% хромита), ильменитовый дунит (60% оливина, 36% ильменита, остальное — акцессорные минералы) и магнетитовый дунит (70% оливина, 30% титаномагнетита).

Цвет черный, темнои светло-зеленый. Ср. химический состав (%):

• — SiO2 40,49;
• — ТіO2 0,02;
• — Al2O3 0,86;
• — Fe2O3 2,84;
• — FeO 5,54;
• — MnO 0,16;
• — MgO 46,32;
• — CaO 0,70;
• — Na2O 0,10;
• — К2О 0,04;
• — P2O5 0,005;
• — Н2О 2,88.

Плотность дунита 3,28, модуль Юнга 0,89−1,95хх.105 Мпа, модуль сдвига 0,476−0,706хх.105 Мпа, коэффициент Пуассона 0,16−0,40. Классическая область развития дунита — Средний и Южный Урал.

6) К какому классу по содержанию кремнезема относится названная магматическая горная порода? Какими основными признаками они характеризуются? Укажите их излившиеся аналоги (если они имеются), минеральный состав…

Габбро — магматическая интрузивная горная порода основного состава. Главными минералами габбро является основной (богатый анортитовым компонентом) плагиоклаз и моноклинный пироксен, иногда также содержатся оливин, ромбический пироксен, роговая обманка и кварц, в качестве акцессорных присутствуют апатит, ильменит, магнетит, сфен, иногда хромит.

Цвет. Чёрная, тёмно-зелёная, иногда пятнистая порода.

Структура. Полнокристаллическая, равномерно кристаллическая, крупнои среднезернистая.

Текстура. Массивная, иногда пятнистая, полосчатая.

Удельный вес. 2,9−3,1.

Форма залегания. Крупные лакколиты, лополиты, силлы и штоки. Часто встречается в расслоенных дифференцированных интрузивных комплексах, содержащих породы основного и ультраосновного состава. В комплексах образует тектонические пластины.

Отдельность. Пластовая.

Генезис. Интрузивная горная порода.

Месторождения. Распространены в различных районах Великобритании, в Северной Америке (в горах Адирондак) и вдоль побережья п-ова Лабрадор (Канада), в ЮАР, Франции, Шотландии (Великобритания) и др., крупные массивы габбро известны на Урале, Кольском полуострове, в Закавказье, на Украине и др.

Практическое значение. Габбро иногда содержат скопления рудных минералов и в этих случаях могут использоваться как руды меди, никеля и титана. Часто применяются в качестве строительного и облицовочного камня высокой прочности, для наружной и внутренней облицовки, преимущественно в виде полированных плит и для приготовления щебня и дорожного камня. геологический породообразующий минерал Также габбро очень часто используют в качестве надгробных сооружений (памятники, облицовка места захоронения). Чаще всего для этих целей используют габбро Украинских месторождений.

Разновидности. Анортозиты — лишены тёмноцветных минералов, нориты — состоят из плагиоклаза и ромбических пироксенов, троктолиты — состоят из плагиоклаза и оливина. Богатые плагиоклазом (85−90%) габбро выделяются под названием анортозитов. Из них известны лабрадориты, плагиоклазы которых обладают часто красивой голубоватой или зеленоватой игрой цветов. Габбро, содержащее в заметных количествах оливин (>5%) называется оливиновым габбро.

Если же пироксены практически отсутствуют, и порода состоит преимущественно из плагиоклаза и оливина, то такие габброиды обычно называют троктолитами.

Диагностика. Габбро От диорита отличается большим содержанием тёмноцветных минералов и, следовательно, более тёмной окраской.