materialy_Geologia_B.DOC

MATERIAŁY  DO LABORATORIUM Z GEOLOGII

LITERATURA:

W. Jaroszewski – Przewodnik do ćwiczeń z geologii dynamicznej

Czubla P., Mizerski W., Swierczewska-Gładysz E. – Przewodnik do ćwiczeń z geologii

Jaroszewski W., Marks L., Radomski A. – Słownik geologii dynamicznej

Andrzej Bolewski – Mineralogia szczegółowa

Andrzej Bolewski, Włodzimierz Parachoniak – Petrografia

Andrzej Bolewski, Andrzej Manecki – Rozpoznawanie minerałów

Marian Książkiewicz – Geologia dynamiczna

Zdzisław Pazdro, Bohdan Kozerski – Hydrogeologia ogólna

Aleksandra Macioszczyk – Podstawy hydrogeologii stosowanej

Geologia – nauka o budowie Ziemi i procesach ją kształtujących. Stąd przedmiotem zajęć z geologii będzie poznanie elementów budujących skorupę ziemską takich jak minerały i skały oraz poznanie charakterystycznych form ich występowania.          

Najmniejszą jednostką z jakiej zbudowana jest skorupa ziemska jest MINERAŁ, czyli pierwiastek, związek lub jednorodna mieszanina pierwiastków lub związków chemicznych o stałym stanie skupienia, powstała w sposób naturalny. Wszystkie minerały występują w skorupie ziemskiej w naturalnych zespołach będących produktem określonych procesów geologicznych. Minerały budujące skały nazywamy SKAŁOTWÓRCZYMI. Te zespoły mineralne to SKAŁY - zespoły minerałów występujące w dużych masach i odgrywające w budowie skorupy ziemskiej zasadniczą rolę jako jednostki strukturalne, powstałe w sposób naturalny. Skały dzieli się na 3 główne rodzaje: magmowe, osadowe i metamorficzne.

CZĘŚĆ 1. MINERAŁY

1.1.  OZNACZANIE MINERAŁÓW

Makroskopowe oznaczanie minerałów polega na określeniu ich najprostrzych własności chemicznych i fizycznych. Większość minerałów występuje w skorupie w postaci kryształów.

Kryształ to ciało stałe o prawidłowej budowie wewnętrznej,tj. takie,w którym atomy lub jony rozmieszczone są prawidłowo tworząc sieć przestrzenną. Jest to zatem ciało obdarzone prawidłową formą geometryczną, ograniczone ścianami płaskimi przecinającymi się w krawędziach i narożach.

Sieci przestrzenne (krystaliczne) różnią się między sobą odległościami między sąsiednimi węzłami i kątami, występuje dodatkowo wiele postaci kryształów.

Pokrój kryształu - ogólny kształt:

          - izometryczny - identyczne wymiary w trzech kierunkach

          - tabliczkowy, listewkowy - różne wymiary w trzech kierunkach

          - płytkowy - podobne wymiary w dwóch kierunkach,trzeci mniejszy

          - słupowy - podobne wymiary w dwóch kierunkach trzeci większy

SKŁAD CHEMICZNY

Niewiele minerałów zbudowanych jest z jednego pierwiastka, mówimy o nich z dodatkiem rodzimy np. rodzima  siarka, miedź, złoto oraz węgiel, który tworzy dwa minerały rodzime - diament i grafit. Większość jednak minerałów zbudowana jest z wielu pierwiastków a największe znaczenie mają: tlen, krzem, glin, żelazo, wapń, potas, sód, magnez, wodór, węgiel, tytan.

W dydaktyce stosuje się klasyfikacje oparta na pokrewienstwie chemicznym minerałów (opracował ja Berzelius):

1) Pierwiastki rodzime (grafit C, diament C, siarka S)

2) Siarczki (piryt FeS2, galena PbS, sfaleryt ZnS)

3) Tlenki i wodorotlenki (kwarc SiO2, magnetyt Fe3O4, hematyt Fe2O3)

4) Halogenki (halit NaCl, sylwin KCl, fluoryt CaF2)

5) Sole kwasów tlenowych:

- węglany (kalcyt CaCO3, aragonit CaCO3, magnezyt MgCO3, syderyt FeCO3)

- siarczany (gips CaSO4*2H2O, anhydryt CaSO4, baryt BaSO4)

- fosforany (apatyt Ca5F(PO4)3

- krzemiany (skalenie, skaleniowce, łyszczki, amfibole, pirokseny, oliwiny)

6) Zwiazki organiczne (bursztyn)

Skład chemiczny minerałów decyduje o własnościach chemicznych i reagowaniu minerału z odczynnikami co jest jedną z cech ich rozpoznawania. Podstawowym odczynnikiem jest HCl.

WŁASNOŚCI FIZYCZNE

1. łupliwość - zdolność do pękania pod wpływem uderzenia lub nacisku na części ograniczone powierzchniami płaskimi. Nie występuje u wszystkich minerałów, może być w kilku kierunkach.

Jeśli kryształ pęka wzdłuż mniej więcej równoległych powierzchni to jest to oddzielność. Brak łupliwości (kryształ pęka wzdłuż powierzchni dowolnych, nieprawidłowych) to jest przełam,np. kwarc - przełam muszlowy, kalcyt - ziarnisty, zbity.

2.  twardość - opór jaki stawia minerał rysującemu go ostrzu. Określamy go według SKALI MOHSA (twardość minerałów wzorcowych)

Powszechnie używa się skali orientacyjnej w której minerały o twardości:
1 - dają się zarysować zapałką i bardzo łatwo paznokciem
2 - 2.5 - dają się zarysować paznokciem
3 - łatwo dają się zarysować miedzianą monetą
4 - dają się zarysować łatwo ostrzem scyzoryka
5 - dają się zarysować ostrzem scyzoryka
6 - z trudem dają się zarysować ostrzem scyzoryka
6.5 - dają się zarysować twardą stalą narzędziową
7 - rysują szkło
8 - łatwo rysują kwarc
9 - przecinają szkło
10 - nie dają się zarysować żadną substancją sztuczną ani minerałem.

                                    paznokieć  2.5  

                                    miedź  3

                                    gwóźdź żelazny  4-5

                                    szkło  5-6

Minerały o twardości 1 i 2 dają się łatwo zarysować paznokciem, o twardości 1 do 4 - gwoździem żelaznym, o twardości do 5 - ostrzem stalowym. Minerały o twardości 6 i większej zarysują szkło.         

Oznaczenie względnej twardości polega na próbie wzajemnego zarysowaniu narożami powierzchni badanego minerału i okazu wzorcowego. Badanie to należy przeprowadzać na świeżych, dostatecznie dużych i gładkich powierzchniach gdyż powierzchnie zwietrzałe są zwykle miększe. Naroża zarówno badanego minerału jak i próbek wzorcowych powinny być ostre. Przy zarysowywaniu nie należy używać zbyt dużej siły aby nie spowodować wykruszenia się krawędzi pod wpływem nacisku, gdyż może to bowiem zafałszować wyniki badania.
Badanie rozpoczynamy od okazu wzorcowego o najniższej twardości.  Zarysowaniu towarzyszy zwykle charakterystyczne lekkie skrzypienie. Oznacza ono ze krawędź rysująca jest twardsza od rysowanej powierzchni. Jeżeli natomiast ślizgała się po niej i odgłos taki nie występuje mamy do czynienia z krawędzią miększą. Aby uniknąć pomyłek próby zarysowania powinno się przeprowadzać w różnych kierunkach i na różnych powierzchniach badanego okazu. Powstałą po badaniu rysę należy przetrzeć i obejrzeć pod lupą.
Twardość badanego minerału jest taka sama jak okazu wzorcowego jeżeli oba minerały zarysowują się wzajemnie.

UWAGA!!! Minerały o tej samej twardości mogą się również na wzajem nie rysować.

3. barwa - zależy od składu chemicznego minerału lub od budowy wewnętrznej; wyróżniamy  minerały barwne (mają stałą, charakterystyczną dla siebie barwę: grafit -czarna; piryt - mosiężna);  minerały bezbarwne (nie wykazują barwy lecz mogą być zabarwione domieszkami: kwarc, kalcyt, fluoryt w zależności od domieszek mogą być żółte, czerwone, fioletowe, czarne).

4. rysa - barwa sproszkowanego minerału (badanie na płytce niepolerowanej porcelany). Minerały barwne mają rysę barwną np. piryt - rysa czarna, zabarwione i bezbarwne mają rysę białą.

                            hematyt                                                                                                  piryt         

5.  przezroczystość - jest to zdolność minerałów do przepuszczania promieni świetlnych. Minerały mogą być:

• przezroczyste

• półprzezroczyste i przeświecające

• nieprzezroczyste

6.  połysk - to zjawisko wywołane jest odbiciem fal świetlnych od powierzchni minerałów.

Połysk może byc różny na powierzchni przełamu i na ścianie kryształu. Wyróżnia się nastepujące rodzaje połysku:

• szklisty (sciany kwarcu, pow. łupliwosci halitu)

• tłusty (siarka rodzima, przełam kwarcu, bursztyn)

• perłowy (serycyt)

• jedwabisty (azbest, gips włóknisty)

• metaliczny (metale rodzime, siarczki metali - piryt, galena)

• diamentowy (diament, cyrkon, kruszce o niemetalicznym wygladzie np. sfaleryt)

  inne cechy – magnetyczny (magnetyt)

Ćwiczenie - opis minerałów: