Физические свойства минералов
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН
Альметьевский государственный нефтяной институт
Кафедра
геологии
Контрольная работа по дисциплине
«Геология, поиск и
разведка»
Вариант №6
тема:
Физические свойства
минералов.
Выполнил студент I курса
группа 69-73ВТ
Зулькарнаев
Р.Ш.
Проверил:
Нуризянов Р.М.
г. Альметьевск 2009
План:
I. Введение.
II. Основная часть.
I. Мир ислама……………………………………………1-3
II. Ислам: теория и практика:………………………..4-8
1. Толкование Корана.
2. Мечети и школы.
3. Исламские обряды.
4. Праздники в исламе.
Коран и современность.
III. Россия и ислам……………………………………..9-10
III. Заключение.
IV. Список использованной литературы.
V. Приложение.
Введение.
Все
важнейшие свойства кристаллических веществ
являются следствием их внутреннего закономерного
строения. Так, например, анизотропность
кристаллов можно легко уяснить, если
вести измерение каких-либо свойств в
различных направлениях. Особенно чётко
анизотропия выявляется в оптических
свойствах кристаллов, на чём основан
один из важнейших методов их изучения,
применяемый в минералогии и петрографии.
Способность кристаллов самоограняться
также является естественным следствием
их внутреннего строения. Грани кристаллов
соответствуют плоским сеткам, рёбра -
рядам, а вершины углов - узлам пространственной
решётки. Пространственная решётка имеет
бесконечное множество плоских сеток,
рядов и узлов. Но реальным граням могут
соответствовать лишь те плоские сетки
решётки, которые имеют наибольшую ретикулярную
плотность, т.е. на которых на единицу площади
будет приходиться наибольшее число составляющих
её частиц (атомов, ионов). Таких плоских
сеток сравнительно немного, отсюда и
кристаллы имеют вполне определённое
число граней. Структура кристалла, т.е.
расположение в нём отдельных частиц,
является симметричной. Следовательно
и сам кристалл будет обладать плоскостями
и осями симметрии.
Цель моей работы заключается в следующем:
в жизни нас повсюду окружают минералы
и многие не знают и не представляют
себе их строение и состав, какими физическими
свойствами они обладают. Рассмотрением
этих вопросов я и займусь.
Строение минералов.
Большинство
минералов имеет определенный химический
состав. Входящие в них примеси хотя и
способны влиять на физические свойства
минералов или даже изменять их, но в химических
формулах обычно не упоминаются. При определении
минералов весьма существенную роль играет
форма их кристаллов. И хотя в образцах
она не всегда идеально выражена, а чаще
просто искажена, все же в большинстве
случаев удается различить какие-либо
признаки кристаллического строения —
грани, штриховку или постоянные углы
между гранями. Типичные формы кристаллов
объединены в семь кристаллографических
систем, называемых сингониями. Различие между ними
проводится по кристаллографическим осям
и углам, под которыми эти оси пересекаются.
Существуют следующие кристаллографические
сингонии (системы): кубическая (правильная),
тетрагональная (квадратная), гексагональная
(шестиугольная), тригоналъная (ромбоэдрическая,
или треугольная), ромбическая (иногда
называемая орторомбической), моноклинная
и триклинная
В кубической сингонии все три оси имеют
одинаковую длину и ориентированы взаимно
перпендикулярно. В тетрагональной сингонии
все три оси расположены взаимно перпендикулярно,
причем две из них имеют одинаковую длину
и лежат в одной плоскости, а третья отличается
от них по длине. В гексагональной сингонии
имеются четыре оси; три из них расположены
в одной плоскости, обладают одинаковой
длиной и пересекаются под углами 120° (или
60°), четвертая же ось (другой длины) ориентирована
перпендикулярно трем остальным. Тригональная
сингония имеет те же оси и углы, что и
гексагональная. Поэтому эти обе сингонии
часто объединяют в одну — гексагональную.
Различие между ними проявляется в элементах
симметрии. В гексагональной сингонии
поперечное сечение призматической основной
формы шестиугольное, в тригональной —
треугольное. При стесывании углов треугольника
получается шестисторонняя гексагональная
форма. В ромбической сингонии все оси
взаимно перпендикулярны, но имеют разную
длину. В моноклинной сингонии из трех
осей разной длины две взаимно перпендикулярны,
а третья расположена под острым углом
к ним. В триклинной сингонии все три оси
различны по длине и наклонены по отношению
друг к другу.
Большинство окристаллизованных
минералов не встречается в виде правильно
образованных кристаллов; чаще их формы
искажены и для них характерно преимущественное
развитие одних граней за счет других.
Однако углы между соответствующими гранями
всегда остаются одинаковыми. Некоторые
минеральные вещества кристаллизуются
в разных сингониях. В таких случаях говорят
о полиморфизме и о полиморфных модификациях.
Например, карбонат кальция может образовывать
в различных условиях две модификации
— тригональный кальцит и ромбический
арагонит.
Факторами, определяющими
форму минерала, являются строение его
кристаллической решетки и упаковка атомов,
ионов или молекул. Если при одинаковом
химическом составе сами атомы всегда
идентичны, то их взаимное расположение
может существенно различаться. Структура
кристаллической решетки определяет не
только форму кристаллов, но и их спайность.
Так, например, при спиральном расположении
частиц в решетке, не допускающем проведения
в ней плоских поверхностей раздела, кристалл.
не раскалывается по спайности (то есть
спайность у него отсутствует)
Все кристаллические минералы
имеют решетку, и только внутреннее строение
аморфных веществ лишено закономерной
упорядоченности. В отдельных случаях
в результате заполнения полостей, оставшихся
на месте растворенных и вынесенных кристаллов,
замещения или обрастания (крустификации)
других образований минералы могут появляться
в нетипичных для них кристаллических
формах — в виде так называемых псевдоморфоз,
или ложных кристаллов.
Если минералы одинакового строения различаются
лишь незначительными вариациями в химическом
составе, изменениями окраски или какими-нибудь
другими особенностями, говорят об их
разновидностях. Среди драгоценных и поделочных
камней разновидности играют значительную
роль. Огранкой называют комбинацию
граней, наиболее характерную для кристаллов
того или иного минерала (например, ромбододекаэдр
у граната), габитусом — облик кристаллов
и их агрегатов (например, столбчатый,
таблитчатый или игольчатый). Бесструктурные
на вид минеральные массы, сложенные кристаллическими
зернами, которые имеют решетку, но вследствие
затрудненного роста лишены правильных
внешних ограничений, называют сливными,
сплошными или массивными зернистыми
агрегатами.
Подчас два или несколько
кристаллов одного минерала срастаются
между собой таким образом, что проявляют
закономерную взаимную ориентировку.
Подобные образования называют двойниками,
тройниками и сложными (многократными,
множественными) двойниками. Наряду с
двойниками срастания, в которых составляющие
кристаллы лишь соприкасаются между собой
по плоскости срастания, существуют еще
двойники прорастания с взаимным проникновением
составляющих их кристаллов друг в друга.
Двойниковые сростки распознаются по
часто наблюдаемым у них входящим углам,
которые у монокристаллов никогда не появляются.
Крупные и хорошо образованные правильные
кристаллы минералов красивой формы встречаются
в горных породах, где они нарастают на
внутренних стенках округлых замкнутых
полостей. Такие заполненные минеральным
веществом пустоты называют жеодами,
а наросшие на их стенках или на стенках
трещин группы красивых кристаллов друзами.
Типичные минералы друз кварц, кальцит
и флюорит.
Минералы и минералогия, физические свойства минералов.
Хотя главные характеристики минералов
(химический состав и внутренняя кристаллическая
структура) устанавливаются на основе
химических анализов и рентгеноструктурного
метода, косвенно они отражаются в свойствах,
которые легко наблюдаются или измеряются.
Для диагностики большинства минералов
достаточно определить их блеск, цвет,
спайность, твердость, плотность.
Блеск - качественная характеристика отраженного
минералом света. Некоторые непрозрачные
минералы сильно отражают свет и имеют
металлический блеск. Это характерно для
рудных минералов, например, галенита
(минерал свинца), халькопирита и борнита
(минералы меди), аргентита и акантита
(минералы серебра). Большинство минералов
поглощают или пропускают значительную
часть падающего на них света и обладают
неметаллическим блеском. Некоторые минералы
имеют блеск, переходный от металлического
к неметаллическому, который называется
полуметаллическим.
Минералы с неметаллическим блеском
обычно светлоокрашенные, некоторые из
них прозрачны. Часто бывают прозрачными
кварц, гипс и светлая слюда. Другие минералы
(например, молочно-белый кварц), пропускающие
свет, но сквозь которые нельзя четко различить
предметы, называют просвечивающими. Минералы,
содержащие металлы, отличаются от прочих
по светопропусканию. Если свет проходит
сквозь минерал, хотя бы в самых тонких
краях зерен, то он, как правило, нерудный;
если же свет не проходит, то он - рудный.
Бывают, впрочем, и исключения: например,
светлоокрашенный сфалерит (минерал цинка)
или киноварь (минерал ртути) нередко прозрачны
или просвечивают. Минералы различаются
по качественным характеристикам неметаллического
блеска.
Глина имеет тусклый землистый блеск.
Кварц на гранях кристаллов или на поверхностях
излома - стеклянный, тальк, разделяющийся
на тонкие листочки по плоскостям спайности,
- перламутровый. Яркий, сверкающий, как
у алмаза, блеск называется алмазным. Когда
свет падает на минерал с неметаллическим
блеском, то он частично отражается от
поверхности минерала, а частично преломляется
на этой границе. Каждое вещество характеризуется
определенным показателем преломления.
Поскольку этот показатель может быть
измерен с высокой точностью, он является
весьма полезным диагностическим признаком
минералов. Характер блеска зависит от
показателя преломления, а оба они - от
химического состава и кристаллической
структуры минерала. В общем случае прозрачные
минералы, содержащие атомы тяжелых металлов,
отличаются сильным блеском и высоким
показателем преломления. К этой группе
относятся такие распространенные минералы,
как англезит (сульфат свинца),
касситерит
(оксид олова) и титанит, или сфен
(силикат кальция и титана).
Минералы, состоящие из относительно
легких элементов, также могут иметь сильный
блеск и высокий показатель преломления,
если их атомы плотно упакованы и удерживаются
сильными химическими связями. Ярким примером
является алмаз, состоящий только из одного
легкого элемента углерода. В меньшей
степени это справедливо и для минерала
корунда (Al2O3), прозрачные цветные разновидности
которого - рубин и сапфиры - являются драгоценными
камнями. Хотя корунд состоит из легких
атомов алюминия и кислорода, они так крепко
связаны между собой, что минерал имеет
довольно сильный блеск и относительно
высокий показатель преломления. Некоторые
блески (жирный, восковой, матовый, шелковистый
и др.) зависят от состояния поверхности
минерала или от строения минерального
агрегата; смоляной блеск характерен для
многих аморфных веществ (в том числе минералов,
содержащих радиоактивные элементы уран
или торий).
Цвет - простой и удобный диагностический
признак. В качестве примеров можно привести
латунно-желтый пирит (FeS2), свинцово-серый
галенит (PbS) и серебристо-белый арсенопирит
(FeAsS2). У других рудных минералов с металлическим
или полуметаллическим блеском характерный
цвет может быть замаскирован игрой света
в тонкой поверхностной пленке (побежалостью).
Это свойственно большинству минералов
меди, особенно борниту, который называют
"павлиньей рудой" из-за его радужной
сине-зеленой побежалости, быстро возникающей
на свежем изломе. Однако другие медные
минералы окрашены в хорошо всем знакомые
цвета: малахит - в зеленый, азурит - в синий.
Некоторые неметаллические минералы безошибочно
узнаются по цвету, обусловленному главным
химическим элементом (желтому - серы и
черному - темно-серому - графита и др.).
Многие неметаллические минералы состоят
из элементов, которые не обеспечивают
им специфической окраски, но у них известны
окрашенные разновидности, цвет которых
обусловлен присутствием примесей химических
элементов в малых количествах, не сопоставимых
с интенсивностью вызываемой ими окраски.
Такие элементы называют хромофорами;
их ионы отличаются избирательным поглощением
света. Например, густо-фиолетовый аметист
обязан своей окраской ничтожной примеси
железа в кварце, а густой зеленый цвет
изумруда связан с небольшим содержанием
хрома в берилле.
Окраска обычно бесцветных минералов
может появляться вследствие дефектов
кристаллической структуры (обусловленных
незаполненными позициями атомов в решетке
или вхождением посторонних ионов), которые
могут вызвать селективное поглощение
некоторых длин волн в спектре белого
света. Тогда минералы окрашиваются в
дополнительные цвета. Рубины, сапфиры
и александриты обязаны своей окраской
именно таким световым эффектам.
Бесцветные
минералы могут быть окрашены механическими
включениями. Так, тонкая рассеянная вкрапленность
гематита придает кварцу красный
цвет, хлорита - зеленый. Молочный кварц
замутнен газово-жидкими включениями.
Хотя цвет минералов - одно из самых легко
определяемых свойств при диагностике
минералов, его надо использовать с осторожностью,
так как он зависит от многих факторов.
Несмотря на изменчивость окраски многих
минералов, цвет порошка минерала весьма
постоянен, а потому является важным диагностическим
признаком. Обычно цвет порошка минерала
устанавливают по черте (т.н. "цвету
черты"), которую оставляет минерал,
если им провести по неглазурованной фарфоровой
пластинке (бисквиту). Например, минерал
флюорит бывает окрашен в разные цвета,
но черта у него всегда белая.
Спайность. Характерным свойством минералов
является их поведение при раскалывании.
Например, кварц и турмалин, поверхность
излома которых напоминает скол стекла,
имеют раковистый излом. У других минералов
излом может быть описан как шероховатый,
неровный или занозистый. Для многих минералов
характеристикой служит не излом, а спайность.
Это означает, что они раскалываются по
гладким плоскостям, непосредственно
связанным с их кристаллической структурой.
Силы связи между плоскостями кристаллической
решетки могут быть различными в зависимости
от кристаллографического направления.
Если в каких-то направлениях они гораздо
больше, чем в других, то минерал будет
раскалываться поперек самой слабой связи.
Так как спайность всегда параллельна
атомным плоскостям, она может быть обозначена
с указанием кристаллографических направлений.
Например, галит (NaCl) имеет спайность по
кубу, т. е. три взаимоперпендикулярных
направления возможного раскола.
Спайность характеризуется также легкостью
проявления и качеством возникающей спайной
поверхности. Слюда обладает весьма совершенной
спайностью в одном направлении, т. е. легко
расщепляется на очень тонкие листочки
с гладкой блестящей поверхностью. У топаза
спайность совершенная в одном направлении.
Минералы могут иметь два, три, четыре
или шесть направлений спайности, по которым
они одинаково легко раскалываются, либо
несколько направлений спайности разной
степени.
У некоторых минералов спайность вообще
отсутствует. Поскольку спайность как
проявление внутренней структуры минералов
является их неизменным свойством, она
служит важным диагностическим признаком.
Твердость - сопротивление, которое минерал
оказывает при царапании. Твердость зависит
от кристаллической структуры: чем прочнее
связаны между собой атомы в структуре
минерала, тем труднее его поцарапать.
Тальк и графит - мягкие пластинчатые минералы,
построенные из слоев атомов, связанных
между собой очень слабыми силами. Они
жирные на ощупь: при трении о кожу руки
происходит соскальзывание отдельных
тончайших слоев. Самый твердый минерал
- алмаз, в котором атомы
углерода так прочно связаны, что его можно поцарапать только другим алмазом. В начале 19 в. австрийский минералог Ф.Моос расположил 10 минералов в порядке возрастания их твердости. С тех пор они используются как эталоны относительной твердости минералов, т. н. шкала Мооса (табл. 1).
Таблица 1. Шкала твердости Мооса
|
Чтобы определить твердость минерала,
необходимо выявить самый твердый
минерал, который он может поцарапать.
Твердость исследуемого минерала будет
больше твердости поцарапанного им минерала,
но меньше твердости следующего по шкале
Мооса минерала. Силы связи могут меняться
в зависимости от кристаллографического
направления, а поскольку твердость является
грубой оценкой этих сил, она может различаться
в разных направлениях. Эта разница обычно
невелика, исключение составляет кианит,
у которого твердость 5 в направлении,
параллельном длине кристалла, и 7 - в поперечном
направлении.
В минералогической практике используется
также измерение абсолютных значений
твердости (т.н. микротвердости) при помощи
прибора склерометра, которая выражается
в кг/мм2.
Плотность. Масса атомов химических элементов
меняется от водорода (самый легкий) до
урана (самый тяжелый). При прочих равных
условиях масса вещества, состоящего из
тяжелых атомов, больше, чем у вещества,
состоящего из легких атомов. Например,
два карбоната - арагонит и церуссит - имеют
сходную внутреннюю структуру, но в состав
арагонита входят легкие атомы кальция,
а в состав церуссита - тяжелые атомы свинца.
В результате масса церуссита превышает
массу арагонита того же объема. Масса
единицы объема минерала зависит также
от плотности упаковки атомов. Кальцит, как и арагонит,
представляет собой карбонат кальция, но в кальците
атомы упакованы менее плотно, потому
он имеет меньшую массу единицы объема,
чем арагонит. Относительная масса, или
плотность, зависит от химического состава
и внутренней структуры.
Плотность - это отношение массы вещества
к массе того же объема воды
при
4° С. Так, если масса минерала составляет
4 г, а масса того же объема воды - 1 г, то
плотность минерала равна 4. В минералогии
принято выражать плотность в г/см3.
Чтобы определить твердость минерала,
необходимо выявить самый твердый минерал,
который он может поцарапать. Твердость
исследуемого минерала будет больше твердости
поцарапанного им минерала, но меньше
твердости следующего по шкале Мооса минерала.
Силы связи могут меняться в зависимости
от кристаллографического направления,
а поскольку твердость является грубой
оценкой этих сил, она может различаться
в разных направлениях. Эта разница обычно
невелика, исключение составляет кианит,
у которого твердость 5 в направлении,
параллельном длине кристалла, и 7 - в поперечном
направлении.
В минералогической практике используется
также измерение абсолютных значений
твердости (т.н. микротвердости) при помощи
прибора склерометра, которая выражается
в кг/мм2.
Плотность - важный диагностический признак
минералов, и ее нетрудно измерить. Сначала
образец взвешивается в воздушной среде,
а затем - в воде. Поскольку на образец,
погруженный в воду, действует выталкивающая
сила, направленная вверх, его вес там
меньше, чем в воздухе. Потеря веса равна
весу вытесненной воды. Таким образом,
плотность определяется отношением массы
образца на воздухе к потере его веса в
воде.
Агрономическое и горно-химическое сырьё.
Главные минеральные удобрения - нитраты (селитры), калийные соли и фосфаты. Нитраты. Соединения азота применяются также в производстве взрывчатых веществ. Вплоть до окончания Первой мировой войны и в первые послевоенные годы монопольное положение на рынке нитратов принадлежало Чили. В этой стране во внутренних аридных долинах Береговых хребтов Анд сосредоточены огромные запасы "каличе" - чилийской селитры (природного нитрата натрия). Позже широко развернулось производство искусственных нитратов с использованием атмосферного азота. США, где разработана технология получения безводного аммиака, содержащего 82,2% азота, занимают первое место в мире по его производству (60% продукции приходится на долю Луизианы, Оклахомы и Техаса). Возможности извлечения азота из атмосферы неограниченны, а необходимый водород получают в основном из природного газа и методом газификации твердого и жидкого топлива.Калийные соли. Главные минералы калийных солей - сильвин (хлорид калия) и карналлит (хлорид калия и магния). Сильвин обычно присутствует совместно с каменной солью - галитом в составе сильвинита, горной породы, образующей залежи калийных солей и служащей объектом
добычи. Производство
калийных солей до Первой мировой войны
было монополией Германии, где их добыча
в районе Штасфурта началась в 1861. Аналогичные
месторождения были открыты и освоены
в соленосных бассейнах западного Техаса
и восточного Нью-Мексико (США), в Эльзасе
(Франция), Польше, окрестностях Соликамска
в Предуралье (Россия), бассейне р.Эбро
(Испания) и Саскачеване (Канада). Первое
место по добыче калийных солей в 1995 занимала
Канада (9 млн. т), за ней следовали Германия
(3,3 млн. т), Россия и Белоруссия (по 2,8 млн.
т), США (1,48 млн. т), Израиль (1,33 млн. т), Иордания
(1,07 млн. т). В последние годы в США бльшая
часть калийных солей добывается на юго-западе
Нью-Мексико. На месторождении в Юте калийные
соли получают методом подземного растворения
(выщелачивания) из глубокозалегающих
смятых в складки пластов. В Калифорнии
калийные соли бораты и поваренную соль
добывают из подземных рассолов, применяя
различные технологические методы кристаллизации.
Остальные ресурсы калийных солей сосредоточены
в Монтане, Южной Дакоте и в центральной
части Мичигана. В России добыча калийных
солей издавна ведется в районе Соликамска,
кроме того, перспективные площади выявлены
в Прикаспии и Прибайкалье. Крупные месторождения
разрабатываются в Белоруссии, Западной
Украине, Туркменистане и Узбекистане.
северо-восточных
и западных районах, а также на
побережье Мексиканского
Золото. Общий
объем добычи золота в мире составляет
2200 т (1995). Первое место в мире по добыче
золота занимает ЮАР (522 т), второе - США
(329 т, 1995). Старейший и самый глубокий золотой
рудник в США - Хоумстейк в горах Блэк-Хилс
(Южная Дакота); добыча золота там ведется
свыше ста лет. В 1988 объем производства
золота в США достиг пикового значения.
Основные районы добычи сосредоточены
в Неваде, Калифорнии, Монтане и Южной
Каролине. Современные методы экстракции
(иманирование) делают рентабельным извлечение
золота из многочисленных бедных и убогих
месторождений. Некоторые золотые рудники
Невады дают прибыль даже при содержании
золота в руде не более 0,9 г/т. На протяжении
истории США золото добывалось на 420 рудниках
коренных (жильных) месторождений на западе
страны, на 12 приисках из крупных россыпных
месторождений (почти все на Аляске) и
из мелких россыпей на Аляске и в западных
штатах. Поскольку золото практически
не подвержено коррозии и высоко ценится,
оно сохраняется вечно. До настоящего
времени в виде слитков, монет, ювелирных
изделий и предметов искусства дошло не
менее 90% золота, добытого за исторический
период. В результате ежегодной мировой
добычи этого металла его суммарное количество
увеличивается менее чем на 2%. Серебро,
как и золото, относится к драгоценным
металлам. Однако его цена по сравнению
с ценой золота еще недавно составляла
1:16, а в 1995 сократилась до 1:76. Около 1/3 серебра,
полученного в США, идет на кино- и фотоматериалы
(в основном пленку и фотобумагу), 1/4 используется
в электротехнике и радиоэлектронике,
1/10 расходуется на чеканку монет и изготовление
ювелирных изделий, на гальванические
покрытия (серебрение). Примерно 2/3 мировых
ресурсов серебра связано с полиметаллическими
медными свинцовыми и цинковыми рудами.
Серебро извлекается в основном попутно
из галенита (сульфида свинца). Месторождения
преимущественно жильные. Наиболее крупные
производители серебра - Мексика (2323 т,
1995), Перу (1910 т), США (1550 т), Канада (1207 т)
и Чили (1042 т). В США 77% серебра добывается
в Неваде (37% добычи), Айдахо (21%), Монтане
(12%) и Аризоне (7%). Металлы платиновой
группы (платина и платиноиды). Платина
- самый редкий и дорогостоящий драгоценный
металл. Используются ее тугоплавкость
(температура плавления 1772. C), большая
прочность, стойкость против коррозии
и окисления, высокая теплоэлектропроводность.
Наиболее широкое применение платина
находит в автомобильных каталитических
нейтрализаторах (способствующих дожиганию
горючего с целью удаления вредных примесей
из выхлопных газов), а также в платиново-рениевых
катализаторах в нефтехимии, при окислении
аммиака и проч. Служит для изготовления
тиглей и другой лабораторной посуды,
фильер и т.д. Почти весь объем добычи платины
приходится на ЮАР (167,2 т, 1995), Россию (21
т) и Канаду (16,5 т). В