МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕНЫЙ ТЕХНОЛОИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра технологии стекла и керамики

Индивидуальная работа по курсу минералогии и кристаллографии

вариант №49

Выполнил студент третьего курса 9-й группы Шульгович

Александр

Минск

2001
1. Магматические горные породы. Перлит, пемза, базальт и их использование для керамического производства.

Магматические горные породы.

Магматическими, или изверженными горными породами являются продукты застывания магмы — расплавленного вещества Земли.

В зависимости от состава исходной магмы, от режима ее охлаждения, от различных условий, связанных с передвижением и взаимодействием с окружающими породами, формируются магматические горные породы различного состава и строения.

Различают глубинные (интрузивные) и излившиеся (эффузивные) магматические горные породы. Глубинные породы образуются в недрах земли.
Здесь процесс охлаждения магмы и кристаллизации породы идет медленно, при высоком давлении, в более благоприятных условиях, обеспечивающих полнокристаллическую структуру. Образовавшиеся таким образом глубинные породы будут полностью закристаллизованы. Излившиеся породы, формирующиеся ближе к поверхности и на поверхности земли, до затвердевания не успевают полностью закристаллизоваться, поэтому имеют неполнокристаллическую и стекловатую структуру.

Важную роль для магматических горных пород играет степень кислотности.
В глубинных ультраосновных горных породах (оливинитах и перидотитах) главным минералом является оливин. О глубинном образовании этих пород свидетельствует то, что их ксенолиты выносятся из глубоких (в том числе мантийных) очагов зарождения при вулканических извержениях и при возникновении кимберлитовых трубок взрыва. Известны два полиморфа одного состава — оливин (Mg, Fe)2(SiC)4) и "шпинель" Si(Mg, Fe)2O4, возможно, что вторая модификация существует еще глубже в мантии как более плотная. В основных, средних, кислых горных породах островные силикаты играют роль акцессорных минералов — это некоторые гранаты, циркон, титанит. В гранитных пегматитах образуются совершенные кристаллы топазов. В щелочных горных породах, в тех разновидностях, которые содержат нефелин, островные силикаты являются характерными минералами. Это циркон, титанит, ринколит, лампрофиллит.

Перлит

Название от нем. Perle — жемчуг, по своеобразной структуре.
Характерные признаки. Структура сфероидальная: стекловатая в целом порода состоит из шариков, похожих на жемчужины, диаметром от 1 до 15 мм, которые либо вкраплены в стекло поодиночке, либо слагают всю породу. Текстура тонкополосчатая, флюидальная; бывает пористой, пузырчатой (шлаковидной) либо плотной; содержание воды до 5-6%. Цвет светло-серый, часто с голубоватым или желтоватым оттенком. Блеск восковой, эмалеподобный или шелковистый. Менее прозрачен чем обсидиан. Твердость высокая. Хрупкий.
Характерна концентрически-скорлуповатая (перлитовая) отдельность — результат растрескивания богатого водой вулканического стекла вследствии сжатия при остывании. Плотность 1300 – 1600 кг/м3 (до 30 – 40% объема породы составляют поры).
Условия образования и нахождения. Залегают обычно в центральных частях липоритовых куполов. Происхождение вулканическое. Изменения выражены слабо.
Встречается в Республике Бурятия.
Диагностика. Характерный признак: вулканическое стекло с перлитовой отдельностью (мелкими скорлуповатыми шариками).
Практическое значение. За последние годы перлит завоевал важные области применения в строительной индустрии и в агротехнике. При быстром нагревании до 800 — 10000 он вспучивается, увеличиваясь в объеме в 8 – 14 раз и выделяя воду. Такой перлит является ценным тепло- и звукоизоляционным и одновременно огнеупорным материалом; он используется как наполнитель бетона, штукатурки, красок и т. д. Добавка перлита в почву улучшает ее структуру и физические свойства.

Пемза

Название от лат. pumex — пена.
Характерные признаки. Структура стекловатая. Текстура пенистая, пузыристая, губчатая. Пемзами в настоящее время называют вулканические стекла пузыристого или пенистого сложения. Состав пемз чаще кислый, реже средний.
Цвет белый, светло-серый, желтоватый, реже розоватый, красноватый. Блеск матовый или шелковистый (у разностей, сложенных волосовидным вспенившимся стеклом). Излом неровный или раковистый. Твердость высокая. Плотность
400—900 кг/м3. Пористость около 80%. Плавает на воде.
Условия образования и нахождения. Тесно ассоциирует с вулканическими стеклами, туфами и пеплами. Образуется при бурном вскипании лавы вследствие выделения вулканических газов и паров при извержении. Изменения отсутствуют. Главнейшие месторождения в Армении.
Диагностика. Пенистый облик, малая плотность (легче воды), светлые тона окраски, условия нахождения в природе.
Практическое значение. Ценный вид минерального сырья. Используется как абразивный материал, наполнитель легких бетонов, гидравлическая добавка к цементу и т. п.

Базальт

Название от эфиопск, basal — железосодержащий камень.
Характерные признаки. Структура порфировая или афировая. Основная масса однородная скрытокристаллическая и стекловатая. Текстура массивная, реже пористая, пузыристая, шлакообразная: крупные пустоты составляют основной объем породы, разделяясь лишь тонкостенными перегородками базальта.
Основная масса — нераскристаллизованное вулканическое стекло, густо пропитанное мелкими частицами магнетита, и смесь микроскопических выделений основного плагиоклаза, пироксена и оливина, менее — роговой обманки.
Вкрапленники: черный пироксен, иногда темно-зеленый оливин редко роговая обманка и плагиоклаз. Последний обычно без микроскопа неразличим.
Неизмененные базальты — это темно-серые, почти черные, вязкие и твердые породы, с трудом царапающиеся стальной иглой, тяжелые (плотность близка к
3000 кг/м3). Долериты немного тяжелее базальтов. Характерной чертой строения базальтовых покровов и потоков является столбчатая, шестигранно- призматическая контракционная отдельность. Столбы, ориентированные перпендикулярно к поверхностям контактов базальтовых или диабазовых тел, иногда достигают десятков метров высоты (длины) и первых метров в поперечнике. Пористость базальтов возрастает в верхних частях потоков
(покровов). Часто здесь развиваются их пузыристые и шлаковые разности.
Такое строение они приобретают вследствие удаления из лавы вулканических газов.
Миндалекаменными базальтами, или мандельштейнами, называются разновидности, в которых поры (пустоты) округлой или эллипсоидальной, реже вытянутой, трубчатой формы заполнены минералами, отложившимися из сравнительно низкотемпературных растворов. Минералы, слагающие миндалины в кайнотипных базальтах, представлены чаще всего агатом, халцедоном, сердоликом, опалом, мелкокристаллическим кварцем, иногда аметистом, цеолитами, кальцитом, хлоритами и др.
В верхних частях лавовых потоков или в потоках малой мощности встречаются стекловатые разновидности базальтов. Среди них выделяются тахилиты — прозрачные зеленые и менее прозрачные темно-бурые до черных вулканические стекла, похожие на обсидианы, но легко растворяющиеся в кислотах. Во внутренних и отчасти в нижних горизонтах мощных базальтовых потоков
(покровов), где скорость застывания была меньше, нередко залегают полнокристаллические мелко- и даже среднезернистые разности базальтов — долериты. В среднезернистых разностях долеритов можно различить (особенно под лупой с 7—10-кратным увеличением) отдельные породообразующие минералы, и резко удлиненные выделения плагиоклаза, типичные для структур диабазового или офитового типа.
Условия образования и нахождения. Формы залегания — потоки и покровы, разделенные отложениями пирокластического (туфового) или осадочного материала. Мощность единичных потоков базальтовых лав, обладающих в расплавленном состоянии малой вязкостью, обычно невелика, но, как правило, эти потоки (покровы) вместе с сопровождающими их туфами залегают друг на друге, образуя вулканические серии с суммарной мощностью, измеряемой в вертикальном разрезе сотнями метров (до 1—2 км). Отмеченные породы и палеотипные аналоги базальтовых пород (диабазы) образуют также целые комплексы лавовых покровов, даек и пластовых интрузивных залежей (силлов), объединяемые термином трапп. Происхождение вулканическое. Базальты и долериты — широко распространенные лавовые продукты подводных и наземных извержений современных и древних вулканов.
Типичными районами развития кайнотипных базальтов являются Армения и другие районы Закавказья, Зап. Украина (р-н Ровно), Вост. Крым (Карадаг), Ю. и
Вост. Прибайкалье (Вост. Саян, Хамар-Дабан) и Зап. Забайкалье (Джидинский р- н), Витимское плоскогорье, Вост. Тува, где базальты встречаются и на водоразделах, и в долинах рек. Траппы широко распространены в Ср. и Вост.
Сибири, Болыпеземельской Тундре, в Коми АССР и Ненецком нац. окр.
Архангельской обл. Современные базальтовые лавы известны среди продуктов извержений вулканов Камчатки.
Диагностика. Для базальта — черная окраска, прочность и вязкость породы, столбчатая шестигранно-призматическая отдельность. Минералы вкрапленников только темноцветные. Для долерита — полнокристаллическая мелкозернистая
(офитовая) структура основной массы.
Практическое значение. За последние годы все шире используется базальтовое литьё для изготовления кислотоупорных труб, химической аппаратуры и т. п.
Служат сырьем для новой отрасли промышленности — петрургии, из траппов и диабазов делают брусчатку для мощения улиц. С траппами связан ряд промышленных типов месторождений оптического исландского шпата, железных руд (типа Ангаро-Илимских месторождений в Вост. Сибири), высококачественного графита (результат метаморфизма каменных углей в контакте с траппами; Курейка и Тунгусском бассейне), отчасти также самородной меди, медно-никелевых сульфидных руд. Базальтовые мандельштейны
— один из главных источников получения самоцветных камней — агатов, опалов, сердоликов.
2. Циркон

Циркон известен с давних времен. Его название произошло от араб. или перс. zar — золото и gun — цвет. Синонимы — гиацинт, энгельгардит, азорит, ауэрбахит.
Циркон является островным силикатом — Zr[Si04], кристаллизующимся в тетрагональной сингонии, дитетрагонально-бипирамидальном классе симметрии.
В качестве примесей цирконы могут содержать железо, кальций, алюминий, редкие земли, гафний, стронций, скандий, торий, уран, бериллий, ниобий, тантал, фосфор и др., в связи с чем выделяют ряд разновидностей: малакон, циртолит, альвит, назгит, хегтвейтит, хагаталит, ямагутилит, олмалит, гельциркон, аршиновит.
В качестве ювелирных камней под различными названиями применяются прозрачные красиво окрашенные цирконы. Гиацинт (старинное название — перадоль) — красно-желто- и малиново-оранжевый, красный, коричнево-красный, коричневый циркон, окраска которого напоминает гиацинт — цветок, выращенный, по древнегреческому мифу, Аполлоном из тела (или крови) прекрасного юноши Гиацинта, любимца Аполлона, убитого богом ветра Зефиром.
Жаргон (одна из форм слова циркон), или цейлонский жаргон,— желтые, соломенно-желтые и дымчатые цирконы. Их также называют сиамскими алмазами.
Матур-алмаз, или матара-алмаз,— бесцветные цирконы. Названы по местности, где они встречаются, на юге о. Шри-Ланка недалеко от Матара (Маттураи).
Старлит, или старлайт,— циркон с природной или полученной после термохимической обработки небесно-голубой окраской. Встречаются зеленые и сиреневые цирконы.
Плеохроизм у цирконов выражен слабо, только у голубых термообработанных цирконов он довольно отчетлив. Циркон встречается в природе в виде хорошо образованных кристаллов, облик которых изменяется в зависимости от условий формирования от длиннопризматического (в гранитных пегматитах и гранитах) до дипирамидального (в щелочных и метасоматических породах). Иногда наблюдаются двойники, коленчатые двойники и сноповидные или радиально- лучистые срастания.
Кристаллы, как правило, сравнительно небольшие (несколько миллиметров); изредка отмечаются крупные цирконы массой в десятки и даже сотни каратов.
Такие цирконы находятся в различных музеях мира. В Смитсоновском институте
(США) хранятся цирконы с о. Шри-Ланка массой (в кар): коричневый 118,1, желто-коричневый 97,6, желтый 23,5, бесцветный 23,9; из Бирмы — красно- коричневый 75,8; из Таиланда — коричневатый 105,9 и голубой 102,2. В коллекции Лондонского геологического музея имеются цирконы массой (в кар): голубой 44,27, золотистый 22,67, красный 14,34 и бесцветный 21,32. В
Американском музее естественной истории в Нью-Йорке находится уникальный циркон с о. Шри-Ланка зеленовато-голубого цвета массой 208 кар, в Канадском музее в Торонто — коричневый в 23,8 кар и голубые 17,8 и 61,63 кар. Крупные красивые цирконы были в свое время обнаружены и на Урале.
Спайность у циркона наблюдается редко: несовершенная. Излом неровный. Блеск сильный, стеклянный до алмазного, у просвечивающих камней — жирный до матового, на изломе до смолистого. Твердость 6,5—7,5 по шкале Мооса.
Микротвердость, измеренная С. И. Лебедевой на приборе ПМТ-З,— от 8247 до
14 395 МПа. Циркон хрупкий, что затрудняет его обработку. Плотность (в кг/м3) у зеленых, коричневых и оранжевых цирконов 3950—4200, у коричнево- зеленых и темно-красных камней 4080—4600, у бесцветных, голубых и коричневато-оранжевых 4600—4800. Циркон оптически одноосный, положительный.
Показатели преломления у различных цирконов, как и плотность, значительно варьируют: у зеленых, коричневых, оранжевых 1,78 — 1,815 при двупреломлении
0 — 0,008; у коричневато-зеленых и темно-красных 1,830 — 1,930, 1,840 —
1,970, а у бесцветных, голубых и коричневато-оранжевых 1,920 — 1,940, 1,970
— 2,010. Часто цирконы люминесцируют в ультрафиолетовых лучах желтым и оранжевым цветом.
Месторождения ювелирного циркона очень редки, хотя циркон как акцессорный минерал широко распространен в щелочных магматических породах, пегматитах, альбититах, мариуполитах и др. Они связаны с кимберлитами, сапфироносными щелочными базальтами, сиенитовыми и миаскитовыми пегматитами и циркон- сапфировыми и цирконовыми россыпями.
Основным источником ювелирных камней являются месторождения Таиланда,
Кампучии, Вьетнама, Шри-Ланки и Мадагаскара. Имеются также месторождения ювелирного циркона в Бирме, США (штаты Южная Дакота, Колорадо, Оклахома,
Техас, Мэн, Массачусетс, Нью-Йорк, Нью-Джерси), на Корейском полуострове, в
Бразилии, Канаде (провинции Квебек и Онтарио), Норвегии, Австралии,
Танзании. В СНГ ювелирные цирконы встречаются на Урале и в кимберлитовых и россыпных месторождениях алмазов в Якутии.
Цирконы ювелирного качества в любом месторождении составляют незначительную часть. Прозрачные бесцветные и красиво окрашенные цирконы обрабатываются с применением бриллиантовой или ступенчатой (цирконы с густой окраской) огранки. Из менее прозрачных камней делают кабошоны. Спрос на цирконы и их стоимость не стабильны. Наиболее постоянна популярность гиацинтов, особенно возраставшая в XV — XVI вв. и в 30-е г. XIX в. В Индии, Шри-Ланке в изделиях с сапфирами, рубинами, особенно не очень высокого качества, постоянно применяются бесцветные цирконы (как прекрасная имитация бриллиантов). Очень широко используются голубые облагороженные цирконы. В настоящее время применяются цирконы любого цвета. Наибольшим спросом пользуются камни массой 1—2 кар, цены на них составляют 10—20 дол./кар. С увеличением размера камня возрастает, как правило, и цена: цирконы в 3—5 кар стоят 20—30 дол./кар. Особо ценятся цирконы пастельно-синего цвета: в
США в 1980 г. цена на такие камни массой в 5—10 кар составляла от 60 до 200 дол./кар.
Бесцветные цирконы, используемые как не очень дорогая имитация бриллиантов, отличаются от последних по двупреломлению, высокой плотности и низкой твердости. Цветные цирконы можно спутать с титанитом, сингалитом, касситеритом, хризолитом, демантоидом, гессонитом, аквамарином, топазом, турмалином, цветными сапфирами, синтетическими рутилом и корундами, шпинелью.
3. Тетрагональный скаленоэдр

z

1 2

y

4 x 3