Мінералогія - Знаєш як
Мінералогія наука про мінерали
Відомо понад 2500 природних мінералів. Мінерали можуть складатися з одного хімічного елемента (сірка, алмаз, графіт, золото та ін.) або з кількох (кварц, кальцит, польовий шпат та ін). Більшість мінералів – тверді тіла. Однак є рідкі (вода, ртуть) та газоподібні мінерали (метан, сірчистий та вуглекислий гази). Тут буде розглянуто лише тверді мінерали. Тверді мінерали за своєю будовою бувають двох видів - кристалічні та аморфні. Кристалічні мінерали переважають у природі (їх 98%). Більшість мінералів, які будуть розглянуті нижче, це мінерали кристалічної будови.
Мінералогія належить до геологічних наук, що вивчають мінеральний склад Землі та інших космічних тіл. Для діагностики різних мінералів мінералогія використовує низку методів, що дозволяють всебічно вивчити фізичні та хімічні властивості досліджуваної речовини, визначити склад та вивести формулу невідомого мінералу. Більшість методик визначення мінералів потребує застосування точних приладів, складного обладнання і нерідко спеціальних лабораторій. У цьому посібнику, враховуючи його специфіку, даються лише загальні та короткі відомості про найбільш поширені методи дослідження та визначення мінералів і більш докладно описується доступний спосіб визначення — метод визначення мінералів за зовнішніми ознаками. Детальні методи дослідження мінералів описуються у спеціальних посібниках. Для визначення мінералів застосовуються такі способи.
Визначення мінералів за зовнішніми ознаками (макроскопічний метод)
Це найдоступніший і найпростіший метод. Для визначення мінералів досліджують їх фізичні властивості: морфологію, колір, блиск, твердість та ін.визначення мінералів за зовнішніми ознаками не потребує спеціальної апаратури та особливих приладів та легко доступний.
Мікроскопічний (або кристалооптичний)
Метод використовує для визначення мінералів спеціальні поляризаційні мікроскопи, які дозволяють досліджувати мінерали в світлі, що проходить і відбитому. Для дослідження застосовуються спеціальні препарати, звані шліфами та аншліфами. Шліфи є тонкими зрізами мінералів або гірських порід товщиною близько 0,02 мм, наклеєні за допомогою особливого клею — канадського або ялицевого бальзаму — на предметне скло і вкриті покривним склом. У шліфах вивчають прозорі мінерали за допомогою світла, що проходить під мікроскопом. Сучасні світлові мікроскопи дозволяють досягати збільшення до 1000-1200 і бачити частинки розміром 0,2-0,3 мікрона (тобто 2000-3000 Å). Під мікроскопом визначається ряд оптичних властивостей мінералів у шліфах та за допомогою спеціальних імерсійних рідин (імерсійний метод). Метод визначення оптичних констант мінералів за допомогою поляризаційного мікроскопа досяг великої досконалості після винаходу акад. Федорова універсального теодолітного столика, званого тепер федорівським столиком. Для дослідження-мінералів цей столик встановлюється на мікроскопі.
Непрозорі мінерали вивчаються за допомогою спеціального мікроскопа у відбитому світлі з особливим пристроєм - освітлювачем, що називається опак-ілюмінатором. Тут об'єктом вивчення є непрозорий шліф, або аншліф. Аншліф (полірований шліф) являє собою шматок руди або мінералу із дзеркальною площиною, що отримується в результаті шліфування та подальшого полірування. До об'єктів, що вивчаються за допомогою такого мікроскопа, належать непрозорі мінерали, що складають різні рудні корисні копалини.або входять у вигляді включень у грунтоутворюючі гірські породи і ґрунти (пірит, галеніт, халькопірит Для визначення мінералів користуються також бінокулярною лупою або стереоскопічним мікроскопом (МБС-1, МБС-2 та ін.), що дозволяють досліджувати об'єкти, що розглядаються. Об'єктами дослідження можуть бути шліхи - концентрати з важких мінералів, одержувані в процесі промивання пухких алювіальних, делювіальних та інших відкладень, а також «штучні шліхи», що утворюються після промивання подрібнених порошок. гірських порід та руд За допомогою стереоскопічного мікроскопа або бінокулярної лупи можна проводити мінералогічні дослідження зразків ґрунтів, попередньо розділених на ряд фракцій, що відрізняються величиною зерен.
Електронно мікроскопічний
Метод використовується визначення тонкодисперсних речовин — глинистих мінералів і колоїдних систем, вивчення кристалічних грат і молекул. В електронному мікроскопі замість видимого світла для отримання зображень використовується потік прискорених електронів. Найбільша роздільна здатність, досягнута на окремих сучасних електронних мікроскопах, становить величину 4-5 А, що відповідає збільшенню порядку одного мільйона. Зазвичай досягається збільшення близько 200 тис., що відповідає роздільній здатності близько 10 Å. У мінералогії електронний мікроскоп використовується для вивчення форми, особливостей будови і структури тонкодисперсних мінералів - мінералів, розміри виділень яких лежать за межами роздільної здатності звичайної оптики. Такі глинисті мінерали, як каолініт, галуазит, монтморилоніт, палигорскіт, гідромусковіт, ряд вторинних мінералів кори вивітрювання та інші успішно досліджуються та визначаються здопомогою електронного мікроскопа. Однак електронно-мікроскопічний метод не універсальний, найбільш успішно він може бути використаний у поєднанні з іншими методами досліджень – рентгеноструктурним та спектральним аналізами, диференціально-термічним та термоваговим аналізами, електронографією та хімічним аналізом.
Рентгеноструктурний аналіз
Застосовується для дослідження та визначення мінералів у рентгенівських променях. За допомогою рентгенівських променів можна досліджувати кристалічні, скритокристалічні та тонкодисперсні мінерали. Рентгеноструктурний аналіз заснований на явищі дифракції рентгенівських променів у кристалах та законі «відображення» цих променів у кристалах від плоских сіток кристалів. В результаті рентгенівської зйомки досліджуваної речовини при опроміненні його монохроматичними променями рентгенівськими виходять рентгенограми, які порівнюються з еталонними рентгенограмами відомих мінералів.
Електронографічний метод
Дослідження використовується для тонкодисперсних колоїдних мас і найтонших плівок мінералів завтовшки кілька мілімікронів. Метод заснований на здатності електронів, що проникають у речовину, певним чином розсіюватися при зустрічі із закономірно розташованими атомами. На відміну від рентгенівських променів, здатних проходити вглиб кристалічної речовини, пучок електронів проникає на глибину до 0,01 мікрона (0,00001 мм). Внаслідок дослідження отриманих електронограм проводиться визначення речовини.
Термічний аналіз
Введений акад. Курнаковим, застосовується для діагностики та характеристики багатьох мінералів, руд та гірських порід. Під назвою термічний аналіз поєднуються два класичні методи: диференціально-термічний (ДТА) - отримання кривих нагрівання речовини,і термоваговий (або термогравіметричний) - отримання кривих зміни ваги. Найбільш перспективним є застосування цих методів для дослідження тонкодисперсних мінералів, що входять до складу глин, бокситів, зони окислення руд та кори вивітрювання. Особливо успішний термічний аналіз у поєднанні з рентгенівським, електроіно-мікроскопічним і кристалооптичним методами.
Спектральний аналіз
Застосовується визначення в досліджуваному речовині хімічних елементів. Метод заснований на тому, що кожен хімічний елемент при достатньому нагріванні випускає промені певних довжин хвиль, які встановлюються спектрографом. Метод дуже зручний завдяки своїй точності і швидкості визначення катіонів металів, що містяться в мінералі, а також у зв'язку з малою кількістю досліджуваної речовини (кілька міліграмів), потрібної для аналізу. Для дуже малих об'єктів (50-100 мікрон) використовуються спектральні установки, забезпечені лазерами.
Кристалохімічний аналіз
Розроблений Федоровим, застосовується визначення складу речовини та її внутрішньої будови по зовнішнім формам кристала. Вимірюючи кути між гранями кристала на спеціальному приладі - гоніометрі, визначають сингонію та вид симетрії кристалів, а також склад мінералу.
Метод паяльної трубки
Використовується для швидкого хімічного якісного аналізу мінералів. Його застосовують уточнення попередніх мікроскопічних визначень мінералу. Для цього методу потрібна незначна кількість досліджуваного мінералу. Метод паяльної трубки простий та доступний за своїм застосуванням. Дослідження мінералів проводиться за допомогою особливої паяльної трубки, яка призначена для вдування повітря в полум'я свічки, спиртового або газового пальника. В полум'ї,має високу температуру і здатність виробляти хімічні реакції окислення і відновлення, здійснюють різні випробування мінералу: прожарювання, сплавлення з содою, бурою та іншими реагентами. Характер реакцій, що відбуваються при цьому, дозволяє судити про наявність у мінералі різних хімічних елементів, а за допомогою спеціальних таблиць-визначників проводити діагностику невідомого мінералу.
Хімічний аналіз
Трудомісткий та дорогий метод дослідження. Для хімічного аналізу здійснюється відбір чистого мінералу, звільненого від домішок під бінокуляром. Відібраний матеріал зазвичай піддається спектральному аналізу для попереднього визначення хімічних елементів, що містяться в мінералі. Після проведення повного хімічного аналізу одержують дані про хімічні елементи у вагових відсотках. Їх перераховують на атомні (молекулярні) кількості для того, щоб можна було вивести хімічну формулу мінералу. Отже, розглянуті методи дослідження мінералів і гірських порід, що найбільш широко застосовуються. Крім зазначених використовуються інші методи діагностики речовин земної кори, з якими можна ознайомитися в спеціальних посібниках.
Стаття на тему Мінералогія