Полевые шпаты, слюда, кварц

Содержание

1 Полевые шпаты, слюда, кварц 2
2 Как образовались осадочные горные породы 8
3 Брекчия-условие возникновение состав 11
Список использованной литературы 14

1 Полевые шпаты, слюда, кварц

Полевые шпаты — группа широко распространённых, в частности — породообразующих минералов из класса силикатов (от нем. spath — «брусок» и швед. feldt — «пашня», «поле»; из-за частых находок «брусков» полевых шпатов на пашнях, расположенных на гранитных массивах). Термин в форме Feldtspat введён Тиласом (Tilas, 1740).
Большинство полевых шпатов — представители твёрдых растворов тройной системы изоморфного ряда К[AlSi3O8] — Na[AlSi3O8] — Са[Al2Si2O8], конечные члены которой соответственно — ортоклаз (Or), альбит (Ab), анортит (An). Выделяют два изоморфных ряда: альбит (Ab) — ортоклаз (Or) и альбит (Ab) — анортит (An). Минералы первого из них могут содержать не более 10 % An, а второго — не более 10 % Or. Лишь в натриевых полевых шпатах, близких к Ab, растворимость Or и An возрастает. Члены первого ряда называются щелочными (К-Na полевые шпаты), второго — плагиоклазами (Са-Na полевые шпаты). Непрерывность ряда Ab-Or проявляется лишь при высоких температурах, при низких — происходит разрыв смесимости с образованием пертитов.
Наряду с санидином, являющимся высокотемпературным, выделяются низкотемпературные калиевые полевые шпаты — микроклин и ортоклаз.
Полевые шпаты — наиболее распространённые породообразующие минералы, они составляют около 50 % от массы земной коры. При распаде образуют глины и другие осадочные породы.
Полевые шпаты относятся к силикатам с кристаллической структурой каркасного типа, это ажурные постройки из кремнекислородных тетраэдров, в которых кремний иногда замещён алюминием. Они образуют довольно однообразные кристаллы моноклинной или триклинной сингоний, в виде немногочисленных комбинаций ромбических призм и пинакоидов. Характерны простые или, в особенности,полисинтетические двойники. Спайность совершенная в двух направлениях, по (001) и (010). Кристаллы без примесей белые или бесцветные, от просвечиваюших до полупрозрачных и прозрачных. Но чаще содержат много примесей и включений, придающих им любые окраски. Плотность 2,54—2,75 г/см³. Твёрдость 6 (один из эталонных минералов шкалы Мооса).
Все полевые шпаты хорошо травятся HF, плагиоклазы разрушаются также под действием HCl.
Микроклин — триклинной сингонии (псевдомоноклинный), угол между плоскостями спайности отличается от прямого на 20'. Адуляр — с упорядоченной структурой и такой же формулой, но с наклоном спайности 30°. Санидин — моноклинный, с совершенно неупорядоченной структурой (К(AlSi)4O8), устойчив при температуре выше 500 °C, а ортоклаз, также строго моноклинный, имеет частично упорядоченную структуру К(А1,Si)Si2O8 и устойчив при температурах между 500° и 300 °C. Ниже этой температуры стабильной формой является микроклин. В составе ортоклазов почти постоянно присутствует некоторое количество Na2О, промежуточные члены между ортоклазом и альбитом называются анортоклазами. Ряд ортоклаз—альбит обычно устойчив при высоких температурах, понижение температуры ведёт к выделению альбита в ортоклазе (пертит) или ортоклаза в альбите (антипертит). Твёрдый раствор с санидином представляет собой моноклинную модификацию Na[AlSi308] с содержанием некоторого количества калия и известен как барбьерит; другая модификация такого же состава, но триклинная, образует твёрдый раствор с высокотемпературным альбитом. Разновидности: адуляр (назван по горному массиву Адула в швейцарских Альпах), низкотемпературный ортоклаз со слабо развитыми гранями (010) или без них, иногда опалесцирует и используется как полудрагоценный камень (лунный камень). Амазонит — светло-зелёный микроклин. Кристаллографические формы псевдомоноклинных триклинных представителей (микроклин и некоторые адуляры) аналогичны формам ортоклаза. Ортоклаз характеризуется прямым углом между плоскостями спайности.
Для отличия плагиоклазов от калиевых полевых шпатов используется метод окрашивания. Для этого поверхность породы или пластинка минерала травится плавиковой кислотой, а после помещается в раствор К-родизоната; — плагиоклазы, за исключением альбита, окрашиваются в кирпично-красный цвет.
Калиевые полевые шпаты — главные породообразующие минералы кислых магматических пород (граниты, сиениты, гранодиориты и др.), а также некоторых широко распространённых метаморфических пород (гнейсы). В последних преобладает низкотемпературный микроклин, тогда как в магматических породах плутонического типа присутствует ортоклаз, а в вулканических — санидин. Анортоклаз — типичный минерал магматических пород, богатых натрием.
Ортоклаз и микроклин вместе с кварцем и мусковитом являются главными минералами пегматитов. Если в них присутствует берилл, микроклин может быть обогащён бериллием, который, как и алюминий, способен замещать атомы кремния. Для пегматитов характерны прорастания ортоклаза (микроклина) с кварцем, известные как «письменный гранит» и являющиеся продуктом раскристаллизации эвтектического магматического расплава. Адуляр — типичный полевой шпат в гидротермальных жилах альпийского типа.
По сравнению с плагиоклазами, калиевые полевые шпаты более устойчивы к разрушению, но они могут замещаться альбитом, давая начало «метасоматическому пертиту». В гидротермальных условиях и при выветривании они изменяются в минералы группы каолинита.
Хорошо известны месторождения калиевых полевых шпатов в Норвегии, в Швеции, на Мадагаскаре, на территории Ильменского заповедника и во многих пегматитовых проявлениях Южного Урала. Также в штате Мэн, США, и в других местах.
Полевые шпаты широко используются:
в керамической промышленности
как плавень (флюсы) при сварке и в металлургии
в стекольной, как алюмосодержащее сырьё
как наполнители, лёгкие абразивы (например, в производстве зубных паст)
как сырьё для извлечения рубидия и некоторых других содержащихся в них элементов-примесей.
Некоторые разновидности полупрозрачных и прозрачных плагиоклазов, обладающие эффектом опалесценции или серебристо-синеватой и золотистой иризацией используются как поделочные камни в ювелирном деле.
Слю́ды — группа минералов-алюмосиликатов, обладающих слоистой структурой и имеющих общую формулу X+Y23+[AlSi3O10](OH, F)2, реже X+Y32+[AlSi3O10](OH, F)2, где X — преимущественно K, реже Na, NH4, Y — обычно Mg, Fe, Al, реже Ba, Mn, Ca, Ti, Zn, B, V, UO2.
Слюда́ — один из наиболее распространённых породообразующих минералов интрузивных, метаморфических и осадочных горных пород, а также важное полезное ископаемое.
Основной элемент структуры слюды представляет собой трёхслойный пакет из двух тетраэдрических слоёв, между которыми находится октаэдрический слой из катионов R2. Два из шести атомов кислорода октаэдров замещены гидроксильными группами (ОН) или фтором. Пакеты связаны в непрерывную структуру через ионы К+ (или Na+) с координационным числом 12. По числу октаэдрических катионов в химической формуле различают диоктаэдрические и триоктаэдрические слюды. В первых катионы Al3+ занимают два из трёх октаэдров, оставляя один пустым; относительное расположение шестиугольных ячеек поверхностей трёхслойных пакетов обусловлено их поворотами вокруг оси c на различные углы, кратные 60°, в сочетании со сдвигом вдоль осей a и b элементарной ячейки. Это предопределяет существование нескольких полиморфных модификаций (политипов) слюды, обладающих, как правило, моноклинной симметрией.
Слоистая структура слюды и слабая связь между пакетами сказывается на её свойствах: пластинчатость; весьма совершенная (базальная) спайность; способность расщепляться на чрезвычайно тонкие листочки, сохраняющие гибкость; упругость и прочность. Кристаллы слюды могут двойниковаться по «слюдяному закону» с плоскостью срастания (001) и часто имеют псевдогексагональные очертания.
Твёрдость слюды по минералогической шкале составляет 2,5-3; плотность — 2770 кг/м³ (мусковит), 2200 кг/м³ (флогопит), 3300 кг/м³ (биотит). Мусковит и флогопит бесцветны и в тонких пластинках прозрачны; оттенки бурого, розового, зелёного цветов обусловлены примесями Fe2+, Mn2+, Cr2+ и других ионов. Железистые слюды — бурые, коричневые, тёмно-зелёные и чёрные в зависимости от содержания и соотношения Fe2+ и Fe3+.
Слюды обладают хорошими электроизоляционными свойствами.
Кварц (нем. Quarz) — один из самых распространённых минералов в земной коре, породообразующий минерал большинства магматических и метаморфических пород. Свободное содержание в земной коре — 12 %. Входит в состав других минералов в виде смесей и силикатов.
Химическая формула: SiO2 (является полиморфной модификацией диоксида кремния).
Слово «кварц» произошло от немецкого слова Quarz, происходящего от средневерхненемецкого twarc, что значит «твёрдый». По другим данным от нем. Querklüfterz, Quererz — «руда секущих жил».
Имеет тригональную сингонию, точечная группа D3 (в обозначении Шёнфлиса) или 32 (в международном обозначении). Кристаллы — шестигранные псевдогексагональные призмы, с одного конца (реже с обоих) увенчанные шести- или трёхгранной пирамидальной головкой, сочетающей грани двух ромбоэдров. Часто по направлению к головке кристалл постепенно сужается. На гранях призмы характерна поперечная штриховка. Монокристаллы кварца могут иметь правую и левую формы.
В магматических и метаморфических горных породах кварц образует неправильные изометричные зёрна, сросшиеся с зёрнами других минералов, его кристаллами часто инкрустированы пустоты и миндалины в эффузии.
В осадочных породах — конкреции, прожилки, секреции (жеоды), щётки мелких короткопризматических кристаллов на стенках пустот в известняках и др. Также обломки различной формы и размеров, (щебень), (галечники) галька, песок (алевриты).
В чистом виде кварц бесцветен или имеет белую окраску из-за внутренних трещин и кристаллических дефектов. Элементы-примеси и микроскопические включения других минералов, преимущественно оксидов железа, придают ему самую разнообразную окраску. Имеет много разновидностей, среди которых — почти чёрный морион, фиолетовый аметист, жёлтый цитрин и т. д. Причины окраски некоторых разновидностей кварца имеют свою специфическую природу.
Часто образует двойники.
Растворяется в плавиковой кислоте и расплавах щелочей.
Температура плавления 1713—1728 °C (из-за высокой вязкости расплава определение температуры плавления затруднено, существуют различные данные).
Диэлектрик и пьезоэлектрик.
Относится к группе стеклообразующих оксидов, то есть может быть главной составляющей стекла. Однокомпонентное кварцевое стекло из чистого оксида кремния получают плавлением горного хрусталя, жильного кварца и кварцевого песка. Диоксид кремния обладает полиморфизмом. Стабильная при нормальных условиях полиморфная модификация — α-кварц (низкотемпературный). Соответственно β-кварцем называют высокотемпературную модификацию. Переход α-кварца в β-кварц происходит при температуре 573°C.
Кварц имеет несколько полиморфных модификаций, являющихся самостоятельными минеральными видами:
кристобалиттридимиткоэситстишовит (образуется при очень высоком давлении, впервые получен искусственно, затем обнаружен в Аризонском метеоритном кратере).
2 Как образовались осадочные горные породы

Осадочные горные породы (ОГП) — горные породы, существующие в термодинамических условиях, характерных для поверхностной части земной коры, и образующиеся в результате переотложения продуктов выветривания и разрушения различных горных пород, химического и механического выпадения осадка из воды, жизнедеятельности организмов или всех трёх процессов одновременно.
Более трёх четвертей площади материков покрыто ОГП, поэтому с ними наиболее часто приходится иметь дело при геологических работах. Кроме того, с ОГП генетически или пространственно связана подавляющая часть месторождений полезных ископаемых.
В ОГП хорошо сохранились остатки вымерших организмов, по которым можно проследить историю развития различных уголков Земли.
Исходным материалом при формировании ОГП являются минеральные вещества, образовавшиеся за счёт разрушения существовавших ранее минералов и горных пород магматического, метаморфического или осадочного происхождения и перенесённые в виде твёрдых частиц или растворенного вещества.
Изучением осадочных горных пород занимается наука Литология.
Одни исследователи (Vatan (1955)) считают литологию частью седиментологии, другие (Страхов, Логвиненко) — наоборот.
Реальные взаимоотношения между этими науками устанавливаются с позиции дилеммы прямая задача — обратная задача.
Прямая задача — определение особенностей формирования осадков, из которых образуются в дальнейшем осадочные горные породы, в различных физико-механических и физико-химических условиях. Большой вклад в решение этой проблемы внёс Н. М. Страхов (1900—1978).
Обратная задача — на основе анализа наблюдаемых свойств осадочных пород восстановление условий их образования. Существенный вклад в решение этой проблемы внёс Л. В. Пустовалов[4], а также практически все геологи и, в частности, литологи, которые занимаются изучением осадочных пород.
Опираясь на это разделение типов задач, можно утверждать, что «седиментология» — форма решения прямой задачи, тогда как «литология» — обратной задачи. Несмотря на их близость, это — задачи, решения которых направлены в противоположные стороны. Учитывая вышесказанное, можно говорить, что конечной целью «Литологии» является определение палеогеографических условий формирования осадочных пород.
Различные классификации осадочных пород были предложены Ж.Лаппараном (1923 г.), В. П. Батуриным (1932 г.), М. С. Швецовым (1934 г.) Л. В. Пустоваловым (1940 г.), В. И. Лучицким (1948 г.), Г. И. Теодоровичем (1948 г.), В. М. Страховым (1960 г.), и другими исследователями.
Однако для простоты изучения применяется сравнительно простая классификация, в основе которой лежит генезис (механизм и условия образования) осадочных пород. Согласно ей осадочные породы подразделяются на обломочные, хемогенные, органогенные и смешанные.
«Осадочные горные породы» объединяют три принципиально различные группы поверхностных (экзогенных) образований, между которыми практически отсутствуют существенные общие свойства. Собственно из осадков образуются хемогенные (соли) и механогенные (обломочные, частично терригенные) осадочные породы. Образование осадков происходит на поверхности земли, в её приповерхностной части и в водных бассейнах. Но применительно к органогенным породам довольно часто термин «осадок» не применим. Так если осаждение скелетов планктонных организмов ещё можно отнести к осадкам, то куда отнести скелеты донных, а тем более колониальных, например, кораллов, организмов не ясно. Это говорит о том, что сам термин «Осадочные горные породы» является искусственным, надуманным, он является архаизмом. Вследствие этого В. Т. Фролов пытается заменить его термином «экзолит». Поэтому анализ условий образования этих пород должен происходить раздельно.
В классе механогенных пород первые два понятия являются равнозначными и характеризуют разные свойства этого класса: механогенный — отражает механизм образования и переноса, обломочный — состав (состоит практически из обломков (понятие строго не определено)). Понятие Терригенный отражает источник материала, хотя механогенными являются и значительные массы обломочного материала, образуемого в подводных условиях.
Осадок, накопившийся на дне водоема или на поверхности суши, обычно представляет собой неравновесную систему, состоящую из твёрдой, жидкой и газовой фаз. Между составными частями осадка начинается физико-химическое взаимодействие. Активное участие в преобразовании осадков принимают обитающие в иле организмы.
Во время диагенеза происходит уплотнение осадка под тяжестью образующихся выше него слоев, обезвоживание, перекристаллизация. Взаимодействие составных частей осадка между собой и окружающей средой приводит к растворению и удалению неустойчивых компонентов осадка и формированию устойчивых минеральных новообразований. Разложение отмерших животных организмов и растений вызывает изменение окислительно-восстановительных и щелочно-кислотных свойств осадка. К концу диагенеза жизнедеятельность бактерий и других организмов почти полностью прекращается, а система осадок — среда приходит в равновесие.
Продолжительность стадии диагенеза изменяется в широких пределах, достигая десятков и даже сотен тысяч лет. Мощность зоны осадка, в которой протекают диагенетические преобразования, также колеблется в значительном диапазоне и, по оценке большинства исследователей, составляет 10— 50 м, а в ряде случаев, по-видимому, может быть и больше.
В образовании осадочных грунтов также принимают участие продукты накоплений вулканических извержений: вулканические бомбы (обломки размером более 200 мм), лапилли (обломки размером от 2 до 200 мм) и вулканический песок с пеплом (обломки размером менее 2 мм). Если этого, так называемого пирокластического материала в осадочных обломочных (терригенных) отложениях содержится от 50 до 90 %, то при последующем их уплотнении, упрочении и цементации образуются туффиты – неоднородные,пористые, часто разноцветные (пятнистые) грунты, состоящие из разноразмерных, неокатанных, угловатых, извилистых обломков и частиц. Цемент в осадочных скальных и полускальных грунтах может быть мономинеральный (кальцитовый, глинистый, железистый, опаловый, кварцевый, реже халцедоновый, глауконитовый, гипсовый и др.) и полиминеральный (глинисто-карбонатный, кремнистый и др.).
К осадочным горным породам также относятся природные минеральные химические соединения, которые образовались при выпадении в осадок солей в перенасыщенных водных бассейнах, и природные минеральные химические соединения, которые образовались из остатков и продуктов жизнедеятельностирастительных и животных организмов.
Кроме этого, в геологии, к осадочным горным породам относят группу органогенных горных пород (каустобиолитов), которые образовались при накоплении и преобразовании органических веществ – угли, асфальты и др.
3 Брекчия-условие возникновение состав

Брекчия (итал. breccia— ломка) — горная порода, сложенная из угловатых обломков (размерами более 1 см) и сцементированная. В брекчии, в отличие от конгломерата, почти нет окатанных обломков.
По составу брекчии разделяются на:
Мономиктовая брекчия — сложенная обломками одной породы.
Полимиктовая брекчия — состоит из нескольких различных пород.
По способам возникновения брекчии подразделяются на три группы:
1. Вулканогенная брекчияпри цементации более жидкой лавой лавовых обломков
при дроблении потоков вязкой лавы в процессе их течения (лавовая брекчия)
при накоплении туфов и других вулканогенных обломочных материалов (туфобрекчия)
при диагенезе отложений грязевых потоков вулканических областей (лахаров).
2. Осадочная брекчия
в континентальных условиях возникают при цементации делювия склонов, отложений селевых потоков или при разрушении кровли карстовых пустот (карстовая брекчия).
Отдельно выделяют костяную брекчию, которая образуется в местах массовой гибели и захоронения позвоночных животных.
в морских условиях брекчии возникают за счёт разрушения прибрежных скал или рифов.
3. Тектоническая брекчиябрекчии трения — возникают в толще горных пород в процессе тектонических подвижек, при дроблении породы вдоль разломов. Крупные обломки в таких брекчиях обычно погружены в мелко раздробленную массу. Бывает трудно различить тектоническую и осадочную брекчии.
Тектонические брекчии формируются в приповерхностных условиях, где осуществляются хрупкие деформации горных пород. На бо́льшей глубине тектонические брекчии замещаются катаклазитами, милонитами и бластомилонитами. Мощность зон дробления сложенных тектоническими брекчиями может составлять несколько сотен метров. Иногда тектонические брекчии внешне похожи на тиллиты, или олистостромы, но от этих образований они отличаются по характеру цементирующей массы и по геологическому положению. С тектоническими брекчиями нередко связано оруденение, так как зоны разломов являются зонами повышенной проницаемости для гидротермальных растворов, переносящих рудные компоненты.
Кроме мезозойских пород, в составе брекчий отмечены обломки гранитов более древнего палеозойского (аленуевского) комплекса, вмещающие Шахтаминский массив, а также обломки сильно измененных диабазовых порфиритов и мелкозернистых диабазов, являющихся, очевидно, реликтами даек, сопровождающих палеозойский интрузивный комплекс.
В отдельных случаях в брекчиях были встречены обломки гнейсовидных гранитоидов; таких в ближайшем районе не встречено. Размер обломков 3х4 и 4х5,5 см. Обращает внимание хорошая окатанность последних. Цвет темно-серый. Текстура гнейсовидная, обусловлена линейным расположением мелких кристаллов темноцветных минералов, в основном биотита. Порода сильно метаморфизована, в имеющихся в нашем распоряжении образцах первично магматические структуры нигде не установлены. Лишь изредка встречаются плохо различимые кристаллы плагиоклаза, калиевого полевого шпата, роговой обманки, почти полностью замещенные вторичными минералами. Возможно, что эти породы очень интенсивно преобразованы в процессе брекчирования аленуевскими гранитами.
Цемент брекчии представляет собой тонко перетертый интенсивно биотитизированный материал обломков упомянутых выше пород, превращенный в плотную роговиковоподобную массу. В.Н. Зуев находил его сходным с туфовым материалом кислого состава, относя брекчии к типичным трубкам взрыва в Шахтаминском массиве гранитоидов. В.В. и К.Б. Кепежинскас, указывая на наличие в брекчиях глыб и обломков андезитовых порфиритов, липаритовых порфиров и их туфов и туфового, пирокластического цемента, считают эти образования грубообломочными, глыбовыми вулканическими брекчиями, представляющими жерловую фацию верхнеюрского вулканогенного комплекса.
Однако нами таких вулканогенных образований в брекчиях не установлено, отсутствуют они также не только в непосредственном окружении брекчиевых тел, но и в пределах рудного поля. Все это и наличие на месторождении жильных эксплозивных брекчий, тесная связь их с порфирами рудоносного магматического комплекса, специфика физико-химических условий брекчиеобразования и т. п. заставляют нас придерживаться мнения о возникновении брекчий вследствие эксплозивных процессов на фронте внедрявшихся субвулканических тел, не связывая их с собственно вулканической деятельностью. Большая пестрота и разнообразие пород, слагающих брекчии, подчеркивают многоэтапный характер проявления эксплозивного брекчирования в связи с многофазным развитием субвулканического интрузивного комплекса.
Список использованной литературы

Геология : учеб. пособие для СПО / Ж. В. Семинский, Г. Д. Мальцева, И. Н. Семейкин, М. В. Яхно ; под общ. ред. Ж. В. Семинского. — 2-е изд., испр. и доп. — М. : Издательство Юрайт, 2019. — 347 с.
Геология и месторождения полезных ископаемых : учеб. пособие для вузов / Ж. В. Семинский, Г. Д. Мальцева, И. Н. Семейкин, М. В. Яхно ; под общ. ред. Ж. В. Семинского. — 2-е изд., испр. и доп. — М. : Издательство Юрайт, 2019. — 347 с.
Гудымович, С. С. Геология: учебные практики : учеб. пособие для СПО / С. С. Гудымович, А. К. Полиенко. — 3-е изд. — М. : Издательство Юрайт, 2019. — 153 с.
Домаренко, В. А. Геология. Месторождения руд редких и радиоактивных элементов: прогнозирование, поиски и оценка : учеб. пособие для магистратуры / В. А. Домаренко. — М. : Издательство Юрайт, 2019. — 166 с.
Коробейников, А. Ф. Геология. Прогнозирование и поиск месторождений полезных ископаемых : учебник для бакалавриата и магистратуры / А. Ф. Коробейников. — 2-е изд., испр. и доп. — М. : Издательство Юрайт, 2019. — 254 с.