ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МИНЕРАЛОГИИ, КРИСТАЛЛОГРАФИИ И ДРУГИХ СМЕЖНЫХ РАЗДЕЛАХ НАУКИ ГЕОЛОГИИ
Наружная оболочка земного шара — земная кора — изучается различными науками, объединенными под общим названием геология. В состав геологии входит ряд разделов, превратившихся в настоящее время в самостоятельные отрасли знаний. Главнейшие науки, изучающие Землю: минералогия — паука о природных химических соединениях— минералах; кристаллография — наука о кристаллах и кристаллическом состоянии вещества; петрография и литология — науки о горных породах, слагающих земную кору; геохимия — наука о химическом составе Земли и законах распределения, сочетания и движения химических элементов (атомов) в земной коре при различных природных процессах; геофизика— наука о физических явлениях и процессах, протекающих в различных оболочках земного шара: геоморфология— наука об образовании и развитии форм земной поверхности (рельефа); гидрогеология—наука о подземных водах, их происхождении, распределении в земной коре, химической и механической деятельности в недрах Земли; геология четвертичных отложений, изучающая новейшие геологические образования, возникшие сравнительно недавно и залегающие в поверхностных слоях Земли; учение о полезных ископаемых и ряд других наук, тесно связанных с указанными выше, взаимно дополняют друг друга и в целом составляют науку геологию.
Существует ряд других разделов геологии, которые имеют большое значение в познании строения и развития Земли и земном коры, в восстановлении физико-географических условий древних геологических эпох. Это геотектоника наука о структурах земной коры. Их про-
исхождении и развитии, О закономерностях тектонических движений; палеогеография, рассматривающая древние физико-географические условия; стратиграфия—на-
ука о последовательности накопления осадочных толщ горных пород: палеонтология-— наука о древних вымерших животных и растительных организмах, населявших
Землю в прошедшие геологические эпохи; вулканология, изучающая процессы вулканизма. Данные стратиграфии, палеогеографии и других наук используются в процессе преподавания
исторической геологии.
Земная кора состоит из различных горных пород, каждая горная порода слагается одним или несколькими минералами. В повседневной жизни мы встречаемся с самыми разнообразными минералами и горными породами, используемими в различных отраслях народного хозяйкин: в промышленности и строительстве, ,в ювелирном ремесле и сельском хозяйстве.
Даже не изучая геологию, не зная названия минералов, нельзя не любоваться красивыми узорами и оттенками декоративных камней, применяемых при облицовке различных строений. В оформлении метрополитена можно увидеть белоснежный и сургучно-краснын мрамор, исстроцветные уральские яшмы, красивые красные и серые крупнозернистые граниты, изумрудно-зеленые змеевики и листвениты, ярко-зеленый малахит с кружевными узорами, вишнево-розовый орлец, или родонит, медово-желтые ониксы и другие поделочные и облицовочные камни.
Многие из этих камней известны только в нашей стране, как, например, родонит. Нигде, кроме Советскою Союза, пет сказочного камня малахита, густого по топу темно-зеленого нефрита и пестроцнетных яшм
Всем таком красивый серый камень лабрадорит с яркими синими иногда сине-зелеными и голубыми мерцающими переливами, из которого высечена плита над входом ііі Мавзолей В. и. Ленина на Красной площади.
Разнообразные камин используются в ювелирной промышленности: алмазы, рубины, сапфиры, гранаты и др. Прекрасны но своей окраске нежно-голубой аквамарин, ярко-зеленый изумруд и кроваво-красный рубин.
Некоторые драгоценные камни имеют различную окраску при дневном и электрическом освещении. Так, александрит при естественном солнечном свете темно-зеленый, при искусственном — малиново-красный с фиолетовым оттенком.
Роль минералов и горных пород в практической жизни человека огромна. Велико значение разнообразных полезных ископаемых: угля, нефти, торфа, руд ценных Металлов — свинца, цинка, молибдена, вольфрама, олова и др. Незаменимы апатит и фосфориты, калийные соли —это камни плодородия, без которых не может успешно развиваться сельское хозяйство.
В природе известно более 2500 минералов. Они разнообразны по своим свойствам, строению и происхождению. Одни минералы твердые и непрозрачные, как сталь, другие легкие и пропускают свет, как стекло, а третьи легко ломаются и царапаются ногтем. Для того чтобы распознавать минералы и уверенно их определять, мы познакомимся с минералогией — наукой о минералах, кристаллографией— наукой о кристаллах и кристаллическом состоянии вещества, так как большинство природных минералов имеет кристаллическое строение. -
РАЗДЕЛ I КРИСТАЛЛОГРАФИЯ
ГЛАВА I
ПОНЯТИЯ О КРИСТАЛЛЕ И КРИСТАЛЛИЧЕСКОМ ВЕЩЕСТВЕ
Распространенность кристаллического вещества. Кристаллическая решетка. Свойства кристаллического вещества
Окружающий нас мир состоит из кристаллов. Мы живем в мире кристаллов. Жилые здания и промышленные сооружения, самолеты и ракеты, теплоходы и тепловозы, горные породы и минералы слагаются из разнообразных кристаллов. Из кристаллов состоят и такие вещества, как каучук, сажа, шерсть, шелк, целлюлоза, кости и многие другие предметы. Мы едим кристаллы, лечимся ими и частично сами состоим из кристаллов.
Изучением кристаллического строения минералов и других веществ занимается наука кристаллография. Кристаллография подразделяется па три вида: геометрическую, занимающуюся описанием различных форм встречающихся кристаллов, физическую кристаллографию, или кристаллофизику (включая кристаллооптику), и химическую кристаллографию, или кристаллохимию.
Физическая кристаллография и кристаллохимия изучают зависимость физических и химических свойств особенностей кристаллического строения минералов. Кристаллооптика изучает оптические свойства кристаллов.
Среди природных минералов преобладают минералы кристаллического строения. Их 98%. В связи с этим изучению минералогии всегда предшествует знакомство с основными понятиями но кристаллографии.
Минералы, характеризующиеся кристаллическим строением, имеют упорядоченное расположение слагающих их мельчайших частиц: атомов, ионов и молекул. Упорядоченное, закономерное расположение этих частиц образует так называемую кристаллическую, или пространственную, решетку. В качестве примеров можно привести кристаллические решетки каменной соли графита и алмаза (рис. 2). Минералами кристаллического строения являются также кварц, кальцит, полевой шпат и др.
Минералы аморфного строения характеризуются беспорядочным, хаотическим расположением мельчайших частиц внутри минерала. Аморфным минералом является, например, опал.
Для кристаллических минералов существуют три Типа кристаллических решеток: 1) атомная, где в узлах кристаллической решетки находятся атомы (например, алмаз, графит) 2)ионная, где в узлах решетки шири мор, каменная соль, узлах решетки находятся мслеку-
рис. 2. Кристаллические решетки графита (слева) и алмаза (справа)
лы (сахар, аспирин, ряд других органических соединений).
Различие во внутреннем строении кристаллических и аморфных минералов сказывается и в различии их свойств. Для кристаллических тел характерна анизотропность (векториальность). Она выражается в том, что большинство физических свойств минералов (твердость, спайность, цвет, магнитность, электропроводность и др.) являются одинаковыми по параллельным направлениям и различаются по непараллельным. Иными словами, у кристаллических тел свойства постоянны в любых параллельных направлениях и могут меняться в непараллельных. Кристаллические тела, как правило, анизотропны.
рис. 3.
В некоторых кристаллических веществах может проявляться и изотропность. Например, распространение света в кристаллах кубической сингонии происходит с одинаковой скоростью в разных направлениях. Можно сказать, что такие кристаллы оптически изотропны.
У аморфных тел никакой закономерности в распределении свойств не существует. Аморфные тела характеризуются одинаковыми физическими свойствами в различных направлениях. Такая особенность веществ называется изотропностью, а тела, обладающие, называются изотропными.
Легко убедиться в различии свойств изотропных и анизотропных тел, проделав следующий опыт. Возьмем пластинку стекла и кристалл кварца. Покроем поверхность стекла и одну из граней кристалла кварца тонким слоем парафина или воска. Прикоснемся к поверхностям, покрытым парафином, нагретой стеклянной палочкой. Теплота, распространяясь по пластинке и кристаллу, растопит парафин. На пластинке стекла и на грани кристалла появятся фигуры таяния: на стекле — в форме круга, на кварце — в виде эллипса (рис. 3). Этот пример показывает, что в стекле, представляющем аморфное изотропное тело, теплота распространяется равномерно во все стороны, а в кварце — кристаллическом анизотропном минерале — распространение теплоты идет
характеризуются одинаковыми физическими свойствами в различных направлениях. Такая особенность веществ называется изотропностью, а тела, обладающие ею, называются изотропными. Легко убедиться в различии свойств изотропных и анизотропных тел, кристалла кварца проделав следующий опыт. Возьмем пластинку стекла и кристалл кварца. Покроем поверхность стекла и одну из граней кристалла кварца тонким слоем .парафина или воска. Прикоснемся к поверхностям, покрытым парафином, нагретой стеклянной палочкой. Теплота, распространяясь по пластинке и кристаллу, растопит парафин. На пластинке стекла и на грани кристалла появятся фигуры таяния: на стекле — в форме круга, на кварце —в виде эллипса (рис. 3). Этот пример показывает, что в стекле, представляющем аморфное изотропное тело, теплота распространяется равномерно во все стороны, а в кварце — кристаллическом анизотропном минерале — распространение теплоты идет быстрее вдоль кристалла, нежели поперек.
Закономерное расположение элементарных частиц в кристаллических минералах, т. е. наличие пространственном' решетки, обуславливает и другие особые свойства кристаллов их однородность и способность самоограняться. Однородность кристаллического вещества выражение в том. что любые участки кристалла одинаковой формы одинаково ориентированные, характеризуются одними и теми же свойствами. Способность самоогра-нки выражается в образовании правильных многогранных кристаллов при благоприятных условиях рост, когда кристаллы не встречают механических процессов.
Дата добавления: 2015-06-27; просмотров: 1116;