Л. П. Костененко М. В. Вульф Е. А. Звягина
кристаллография, минералогия
Лабораторный
практикум
Институт цветных металлов и материаловедения
Министерство образования и науки Российской Федерации
Сибирский федеральный университет
Л. П. Костененко, М. В. Вульф, Е. А.Звягина
КРИСТАЛЛОГРАФИЯ, МИНЕРАЛОГИЯ
Лабораторный практикум
В двух частях
Часть 2
МИНЕРАЛОГИЯ
Красноярск, СФУ
2011
1
УДК 549/549 (07) ББК 26.303я73
К71
Рецензенты: В. Г. Михеев, канд. геол.-минерал. наук, проф.; П. Н. Самородский, канд. геол.-минерал. наук, доц.
Костененко, Л. П.
К71 Кристаллография, минералогия : лабораторный практикум : в 2 ч. Ч. 2. Минералогия / Л. П. Костененко, М. В. Вульф, Е. А. Звягина. – Красноярск : Сибирский федеральный университет, 2011. – 112 с.
ISBN 978-5-7638-2151-2
В лабораторном практикуме приведено описание теоретического материала, даны рекомендации с примерами для выполнения лабораторных работ по разделам курса «Кристаллография, минералогия». В соответствии с классификацией минералов представлены их формулы и разновидности. Для изучения генетической части дана подборка типичных ассоциаций минералов различного происхождения.
Предназначен для студентов направления подготовки 130101.65 (130300.65) «Прикладная геология».
УДК 549/549 (07) ББК 26.303я73
ISBN 978-5-7638-2151-2 |
© Сибирский федеральный |
|
университет, 2011 |
2
ПРЕДИСЛОВИЕ
Лабораторный практикум по курсу «Кристаллография, минералогия» предназначен для самостоятельного освоения одноименного курса и начинается с изучения минералогии. Для изучения кристаллографии рекомендуются существующие методические указания [6, 7]. Основная часть курса посвящена классификации и описанию минералов, а также условиям их образования. Лабораторный практикум по минералогии состоит из трех глав.
В первой главе приведены базовые понятия, необходимые для грамотного описания морфологии минералов в кристаллах и минеральных агрегатах. Примеры описания морфологии типичных образцов для наглядности сопровождаются фотографиями минералов.
Во второй главе дан в некоторой степени оптимизированный вариант классификации минералов с определением их формул и разновидностей в объеме учебной программы курса, предусмотренной для специальности 130306 «Прикладная геохимия, петрология и минералогия». В рекомендуемой литературе предлагаемые классификации минералов отличаются выделением структурных подразделений, написанием формул и отнесением отдельных минералов к тем или иным подклассам, поэтому возникла необходимость дать единую классификацию минералов с формулами для изучения данного курса.
Третья глава содержит краткие сведения по генетическим признакам минералов, изучению их природных ассоциаций. Из генетических признаков наибольшее внимание уделено типоморфизму минералов, онтогении индивидов и агрегатов, методам выделения генераций минералов и последовательности минералообразования с составлением парагентических схем. Даны понятия парагенезиса и прагенетических ассоциаций. Генетические ассоциации минервалов рассмотрены в главных типах минеральных образований: магматических, пегматитовых, скарновых, гидротермальных, региональнльно-метаморфических, в корах выветривания, зонах окисления сульфидных руд, в осадочных образованиях. Генетические ассоциации выделены по литературным источникам [5, 8–14] с учетом опыта работы авторов по изучению вещественного состава руд ряда месторождений полезных ископаемых.
Фотографии минералов и горных пород сделаны с экспонатов музейных образцов кафедры «Геологии, минералогии и петрографии» СФУ, заимствованы из литературных источников и личных материалов авторов. Большую помощь в оформлении пособия оказала заведующая музеем Л. Г. Окладникова.
3
1.МОРФОЛОГИЯ
ИФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МИНЕРАЛОВ
Вприроде минералы в большинстве случаев существуют в виде зернистых агрегатов. Хорошо образованные кристаллы минералов встречаются сравнительно редко и имеют важное диагностическое значение при определении минералов. Морфологию минералов подразделяют на морфологию кристаллов (индивидов) и морфологию агрегатов.
1.1.МОРФОЛОГИЯ КРИСТАЛЛОВ
Воснове изучения морфологии кристаллов лежат два понятия об облике и габитусе.
Облик (форма) представляет собой общий вид кристалла [8]. Поскольку кристаллы это объемные тела и в пространстве имеют три измерения (длину, ширину и высоту), то выделяют следующие основные типы облика кристаллов:
изометричный облик – у кристаллов, равномерно развитых в трех направлениях пространства;
призматический, столбчатый, шестоватый, игольчатый, волокнистый облик – у кристаллов, вытянутых в одном направлении вдоль оси симметрии высшего порядка;
таблитчатый, пластинчатый, листоватый и чешуйчатый облик –
укристаллов, вытянутых в двух направлениях по отношению к третьему укороченному направлению пространства.
Габитус (от лат «habitus» – вид) – означает минимальный набор граней на кристалле, образующий замкнутый многогранник, определяемый господствующей простой формой. Название габитусу дают по граням наиболее развитой простой формы. Среди минералов наиболее распространены кристаллы ромбической и моноклинной сингоний. Для реальных кристаллов характерны следующие главнейшие типы габитусов:
призматический;
пинакоидальный;
дипирамидальный;
тетраэдрический;
скаленоэдрический;
пирамидальный;
октаэдрический; ромбододекаэдрический;
ромбоэдрический; пентагондодекаэдрический;
гексаэдрический; |
смешанный, или комбинированный |
4
В природе кристаллы редко растут в идеальных условиях. Их внешние формы и внутреннее строение несут в себе информацию об эволюции состава и симметрии среды, в которой минералы зарождаются, растут и, наконец, разрушаются. На гранях кристаллов часто наблюдается скульптура, выражающаяся в наличии штриховки, вициналей, мозаики, бороздок, ямок, растворения и других образований.
Штриховка – это система параллельных или пересекающихся прямолинейных бороздок на гранях кристаллов. Причины ее возникновения связаны с ростом кристаллов, двойникованием, весьма совершенной спайностью и т.д. Более подробно этот вопрос рассмотрен в курсе кристалло-
графии [2, 6–7].
Зональное и секторальное внутреннее строение кристаллов явля-
ется ценным источником генетической информации. Каждая новая зона кристалла отражает пульсационное изменение условий кристаллизации. Например, красивые кристаллы многоцветного турмалина из пегматитов острова Мадагаскар, имеющиеся в коллекциях старых минералогических музеев, сложены чередующимися зонами розового, лилового, зеленого и черного цветов. В кристалле с поперечным сечением 7 см визуально различимы до 25 зон, каждая из которых соответствует смене концентраций марганца и железа в среде минералообразования [2].
Кристалл секториального строения образно можно представить сложенным из пирамид, соединенных вершинами в центре, тогда основания пирамид будут гранями кристалла (рис. 1). Яркий пример кристаллов секториального строения – это хиастолит, разновидность андалузита.
а |
б |
в |
Рис. 1. Секториальность строения флюорита: в кристаллах а; в – грань a замедляет свой рост по отношению к грани b; в кристалле б – грань a растет быстрее
по отношению к грани b
Зональность кристаллов отражает эволюцию габитуса и изменение состава растворов в процессе роста (рис. 2) [2], а секториальность граней и
5
пирамидки нарастания указывают на относительные скорости роста разных граней.
а |
б |
Рис. 2. Зональность строения кристаллов: а – кварца; б – турмалина
Таким образом, изучение морфологии кристаллов позволяет решать задачи, связанные с выяснением условий минералообразования.
1.2. МОРФОЛОГИЯ АГРЕГАТОВ
Большинство минералов в природе встречаются в виде агрегатов, отличающихся значительным разнообразием.
Минеральные агрегаты – это сростки кристаллических индивидов одного или нескольких минералов. Срастания кристаллических индивидов можно разделить на закономерные и незакономерные. К закономерным сросткам относят параллельные сростки, двойники, эпитаксические срастания. Все остальные срастания являются незакономерными.
Параллельными сростками называют срастания кристаллов одного минерала, в которых все соответствующие грани индивидов параллельны друг другу, например, скипетровидный кварц, агрегаты шестоватых кристаллов гипса-селенита, параллельные сростки полевого шпата.
6
Двойниками называют закономерные срастания двух индивидов одного минерала, в которых один индивид может быть выведен из другого отражением в плоскости симметрии или поворотом на определённый угол вокруг двойниковой оси, или посредством инверсии. По количеству сросшихся индивидов кроме двойников выделяют тройники, четверники, пятерники, шестерники, которыеправильнееназыватьциклическимидвойниками.
Различают также простые и полисинтетические двойники. Полисинтетические двойники состоят из множества двойниковых пар и характерны для плагиоклазов. По характеру взаимоотношений двойниковых индивидов выделяют двойники срастания (например, у гипса – «ласточкин хвост») и двойники прорастания (например, крестообразные двойники ставролита), рис. 3.
а б в
Рис. 3. Двойники срастания гипса а; б – «ласточкин хвост» (а – фотография, б – схема); в – двойник прорастания ставролита
Эпитаксические срастания – это закономерные срастания двух различных минералов, у которых хотя бы некоторые кристаллографические элементы (грани или ребра) параллельны друг другу. Они образуются различными способами:
при одновременном росте кристаллов кварца и полевого шпата образуетсяпегматитсграфическойструктурой(«еврейскийкамень») (см. рис. 14);
при распаде твердых растворов формируются закономерные срастания калиевых полевых шпатов и альбита – микроклин-пертит и орток- лаз-пертит;
при замещении одного минерала другим, например, сагенитовая решетка рутила, возникающая при диафторигенном замещении биотита хлоритом.
7