MAKROSKOPOWE OZNACZENIE
MINERAŁÓW I SKAŁ MAGMOWYCH
Maciej
Troć
Poznań, luty – marzec 2007 rok
MAKROSKOPOWE OZNACZENIE
MINERAŁÓW I SKAŁ MAGMOWYCH
Maciej
Troć
Poznań, luty – marzec 2007 rok
Cel i zakres zajęć
Celem zajęć jest przedstawienie właściwości
mechanicznych i optycznych minerałów skał
magmowych.
Podstawowym materiałem literaturowym,
na którym przygotowane zostały zajęcia w
zakresie makroskopowego rozpoznawania
skał to „Przewodnik do ćwiczeń z
geologii dynamicznej” pod redakcją
Jaroszewskiego W. (wydanie I-VI) lub
Roniewicza A. (wydanie VII, 1999 r.)
minerał – jest to pierwiastek, związek lub
jednorodna mieszanina pierwiastków lub
związków
chemicznych,
w
normalnych
warunkach
o
stałym
stanie
skupienia,
powstała w sposób naturalny, tj. bez ingerencji
człowieka, minerał w skorupie ziemskiej
występuje najczęściej nie pojedynczo, lecz w
zespołach
zwanych
skałami;
minerały
odgrywające znaczącą rolę w budowie
skorupy ziemskiej to minerały skałotwórcze;
skała – zespół różnych minenerałów (skały
wielomineralne – polimineralne, lub skały
jednomineralne - monomineralne);
Wyróżniamy trzy grupy skał różniące się genezą:
1.
Skały magmowe – powstałe wskutek zastygania stopu
krzemianowego, zwanego magmą lub lawą;
2.
Skały osadowe – powstałe w wyniku nagromadzenia się
elementów mineralnych i organicznych (produktów
niszczenia rożnego typu skał starszych, produktów
wytrącania
z
roztworów
wodnych,
produktów
działalności
organizmów)
w
postaci
osadu
na
powierzchni skorupy ziemskiej;
3.
Skały
metamorficzne
–
powstałe
w
wyniku
metamorfozy (przeobrażenia) starszych skał osadowych i
magmowych pod wpływem czynników działających w
głębi skorupy ziemskiej
skały krystaliczne – skały magmowe + skały
metamorficzne.
Budowa wewnętrzna minerałów:
Większość minerałów występuje w postaci kryształów.
Kryształ – jest to ciało stałe o prawidłowej budowie
wewnętrznej, tj. takie w którym atomy lub jony są
rozmieszczone prawidłowo, tworząc sieć przestrzenną
(krystaliczną). Krystalizacja odbywa się ze stopu lub
roztworu nasyconego.
Własności kryształów: anizotropowość, jednorodność
fizyczna i chemiczna, często prawidłowa postać
zewnętrzna.
Układy
krystalograficzne:
trójskośny,
jednoskośny,
rombowy, trygonalny, heksagonalny, tetragonalny,
regularny.
Kryształ
Anizotropowość
Układy krystalograficzne
Morfologia kryształów:
Elementami ograniczającymi kryształy są: ściany, krawędzie, naroża.
Elementami symetrii kryształów są: płaszczyzna symetrii, oś symetrii,
środek symetrii.
Pokrój kryształów:
- izometryczny – kryształ ma identyczne lub zbliżone wymiary w trzech
kierunkach;
- tabliczkowy – kryształ ma różne wymiary w trzech kierunkach;
- płytkowy – kryształ ma podobne wymiary w dwóch kierunkach, w
trzecim zaś wymiar wyraźnie mniejszy od dwóch poprzednich;
- listewkowy – kryształ ma różne wymiary w trzech kierunkach, przy
czym jeden wymiar znacznie przeważa nad pozostałymi;
- słupowy – kryształ ma podobne wymiary w dwóch kierunkach, w
trzecim zaś wymiar wyraźnie większy od dwóch poprzednich
(pręcikowy, igiełkowy, włóknisty)
Wykształcenie kryształów: wrosłe, narosłe.
Minerały wrosłe i narosłe
Pokrój
Rodzaje skupień
Własności fizyczne minerałów. Własności mechaniczne:
Łupliwość – jest to zdolność kryształów do pękania pod wpływem
uderzenia bądź nacisku na części ograniczone powierzchniami
płaskimi. Łupliwość może występować w jednym lub kilku
kierunkach. Łupliwość w zależności od stopnia wyrazistości
określamy jako: doskonałą, bardzo dobrą, wyraźną i
niewyraźną (słabą).
Niektóre minerały pod wpływem uderzenia lub nacisku pękają
wzdłuż słabo zaznaczających się, mniej więcej równoległych
powierzchni – własność tą nazywamy oddzielnością (np.
granaty).
Cechą braku łupliwości określamy mianem przełamu. Minerał pęka
w jakimś dowolnym kierunku wzdłuż powierzchni zupełnie
nieprawidłowych (np. kwarc). Przełam możemy określić jako
równy lub nierówny (muszlowy), ale również gładki,
zadziorowaty, haczykowaty.
.
Łupliwość i przełam
Rodzaje łupliwości
Własności
fizyczne
minerałów.
Własności mechaniczne:
Twardość – jest to opór jaki stawia minerał
rysującemu ostrzu. Twardość minerałów
określa się porównując ją do twardości
minerałów wzorcowych tworzących skalę
Mohsa.
Twardość określamy badając minerał w
stanie świeżym, nie zmienionym w wyniku
późniejszych
procesów,
np.
wietrzeniowych.
Twardość
Własności fizyczne minerałów. Własności
optyczne:
Barwa – minerały mają różnorodne barwy. Można
wydzielić dwie grupy: minerały barwne, czyli
mające stałą charakterystyczną dla siebie
barwę; minerały bezbarwne, czyli nie mające
charakterystycznej dla siebie barwy, albo
żadnej
barwy.
Zwykle
jednak
minerały
bezbarwne zawierają domieszki, które nadają
im zabarwienie (minerał zabarwiony).
Wielobarwność = pleochroizm (np. turmalin,
beryl).
Własności
fizyczne
minerałów.
Własności optyczne:
Rysa – barwę sproszkowanego minerału
nazywamy rysą. Za pomocą rysy można
odróżnić
minerał
barwny
od
zabarwionego. Minerały barwne mają rysę
barwną, zabarwione i bezbarwne - białą.
Przezroczystość – jest to zdolność do
przepuszczania
promieni
słonecznych
przez minerał.
Przezroczystość
Własności fizyczne minerałów. Własności
optyczne:
Połysk – jest to własność powierzchni minerału i
charakteryzuje
się
zdolnością
odbijania
promieni słonecznych. Rodzaje połysków są
następujące:
szklisty,
tłusty,
perłowy,
jedwabisty,
metaliczny,
diamentowy
(np.
cynober, sfaleryt, cyrkon).
Połysk diamentowy oraz silny połysk metaliczny,
które upodabniają powierzchnię minerału do
wyglądu lustra, bywają nazywane blaskiem
(blask diamentowy, blask metaliczny).
Minerały skałotwórcze:
Minerały skałotwórcze skał magmowych ze względu
na rolę w budowie tych skał można podzielić na:
-
minerały główne – będące podstawowymi
składnikami skał magmowych, decydującymi o
ich przynależności systematycznej;
-
minerały poboczne – występujące dość
powszechnie, lecz w bardzo niewielkich
ilościach, nie decydujące o przynależności
systematycznej danej skały;
-
minerały
akcesoryczne
–
występujące
sporadycznie, tylko w niektórych typach skał.
Minerały skałotwórcze:
-
minerały
główne
–
kwarc,
skalenie, pirokseny, amfibole, miki,
oliwiny, skaleniowce;
-
minerały poboczne – magnetyt,
hematyt, piryt, cyrkon;
-
minerały akcesoryczne – granaty,
turmaliny, chromit, beryl, korund.
Kwarc
(kwar=zgrzyt
starogermański,
kwardy=twardy słowiański)
kwarc
(>573
o
C) warunki magmowe, ściśle
związany z innymi minerałami, minerał wrosły;
kwarc
(<573
o
C) doskonale narosłe kryształy, na
ścianach próżni lub szczelin skalnych;
skład chemiczny: SiO
2
(drobne pęcherzyki gazów,
inkluzje cieczy, wrostki innych minerałów);
postać kryształów:
– układ heksagonalny,
–
układ
trygonalny,
(słup
heksagonalny,
zakończony piramidą);
pokrój kryształów:
– izometryczny,
– słupowy;
łupliwość: brak łupliwości, przełam muszlowy;
twardość: 7 (wzorcowa);
Kwarc
barwa:
– bezbarwny, szarawy, lekko niebieski,
–
bezbarwny, i wiele odmian zabarwionych;
rysa: biała;
połysk: szklisty, na powierzchni przełamu – tłusty;
wielkość kryształów:
– do centymetra,
– kilka
centymetrów do metra;
gęstość: 2,65 g/cm
3
;
odmiany:
kryształ
górski,
kwarc
mleczny,
zadymiony, morion, cytryn, krwawnik, ametyst,
(40 minerałów tworzy wrostki), awenturyn,
sokole oko, kocie oko, bawole oko, tygrysie oko,
kwarc
berłowy,
kwarc
gwiaździsty
(promienisty)
Skalenie
skład chemiczny: glinokrzemiany pierwiastków
alkalicznych: potasu, sodu i wapnia
-
skaleń potasowy K[AlSi
3
O
8
]
-
skaleń sodowy, albit Na[AlSi
3
O
8
];
-
skaleń wapniowy, anortyt Ca[Al
2
Si
2
O
8
];
Skalenie
tworzą
dwa
szeregi
kryształów
mieszanych:
-
skalenie alkaliczne (szereg skaleń potasowy –
albit) tj. mikroklin, ortoklaz, sanidyn, adular;
-
plagioklazy (szereg albit – anortyt) tj. albit,
oligoklaz,
andezyn
[plagioklazy
kwaśne],
lablador,
bytownit,
anortyt
[plagioklazy
zasadowe];
Skalenie
postać kryształów: plagioklazy – układ
trójskośny, skalenie potasowe – układ
jednoskośny;
pokrój
kryształów:
grubotabliczkowe,
rzadziej cienkotabliczkowe;
łupliwość: doskonała w jednym kierunku i
bardzo dobra w kierunku prostopadłym
do
poprzedniego
u
skaleni
jednoskośnych i prawie prostopadłym u
skaleni trójskośnych;
twardość: 6 (wzorcowa) ortoklaz;
Skalenie
barwa: białawy, szarawy, z odcieniem
niebieskawym lub zielonkawym, oraz od
żółtaworóżowego
do
czerwonego
(skalenie potasowe), amazonit – zielony
skaleń potasowy;
rysa: biała;
połysk: szklisty;
wielkość kryształów: od kilku centymetrów
do kilku metrów;
inne cechy: iryzacja światła, labradoryzacja.
Skaleniowce / skalenoidy
grupa obejmuje minerały o skaldzie
podobnym do skaleni alkalicznych,
lecz
różniących
się
mniejszą
zawartością krzemionki;
leucyt – układ regularny, 24-ścian
deltoidowy, pospolite w lawach i
popiołach
wulkanicznych
Wezuwiusza
analcym
nefelin ;
Miki (łyszczyki)
skład
chemiczny:
uwodnione
glinokrzemiany
potasu,
glinu
(muskowit), magnezu-żelaza (biotyt) i
innych;
postać kryształów: układ jednoskośny;
pokrój kryształów: płytkowy, przeważnie
cienkopłytkowy;
łupliwość: doskonała w jednym kierunku
zgodnie z największą powierzchnią
płytki;
twardość: 2-3;
Miki (łyszczyki)
barwa: muskowit – białawosrebrzysty,
biotyt
–
czarny,
w
warunkach
wietrzeniowych mosiężnozłotawe (kocie
złoto);
rysa: biała;
połysk: szklisty, metaliczny, nieco perłowy;
wielkość
kryształów:
od
ułamków
centymetrów kwadratowych do kilku
metrów kwadratowych;
inne cechy: znaczna sprężystość.
Amfibole (hornblenda)
skład chemiczny: uwodnione glinokrzemiany
żelaza, magnezu, wapnia i sodu;
postać kryształów: układ jednoskośny;
pokrój kryształów: słupkowy, długosłupowy;
łupliwość: doskonała zgodna ze ścianami
słupa, dwa systemy szczelin łupliwości,
przecinające się pod kątem 124
o
;
twardość: 5,5;
barwa: czarna;
połysk: szklisty;
wielkość kryształów: zwykle do 1 cm;
Pirokseny (augit)
skład chemiczny: bezwodny glinokrzemian
wapnia, magnezu, żelaza oraz glinu;
postać kryształów: układ jednoskośny;
pokrój kryształów: krótkosłupowy;
łupliwość: doskonała zgodna ze ścianami
słupa, dwa systemy szczelin łupliwości,
przecinające się pod kątem 87
o
;
twardość: 5,5-6,5;
barwa: czarna;
połysk: szklisty;
wielkość kryształów: małe, kilkumilimetrowe.
Oliwiny
skład
chemiczny:
bezwodne
krzemiany
magnezowo-żalazowe
(szereg
kryształów
mieszanych) Mg
2
[SiO
4
] forsteryt Fe
2
[SiO
4
]
fajalit, oliwin właściwy - chryzolit;
postać kryształów: układ rombowy (osobniki
wrosłe);
pokrój kryształów: krótkosłupowy nieraz prawie
izometryczny;
łupliwość: słaba, niekiedy niewyraźna oddzielność;
twardość: 6,5-7,0;
barwa: oliwkowozielona, lekko żółtawa;
połysk: szklisty;
wielkość kryształów: małe, do około 0,5 cm.
Minerały poboczne.
Magnetyt – grupa minerałów spinele
skład chemiczny: spinel żelazawo-żalazawy
FeO
.
Fe
2
O
3
lub Fe
3
O
4
;
postać
kryształów:
układ
regularny
(ośmiościany);
pokrój kryształów: bardzo małe kryształy,
niewidoczne makroskopowo;
twardość: 5,5-6,0;
barwa: czarna;
połysk: szklisty;
inne cechy: czarna barwa magnetytu wpływa na
zabarwienie niektórych skał np. bazaltu.
Minerały poboczne.
Hematyt
skład chemiczny: Fe
2
O
3
;
postać kryształów: układ trygonalny;
pokrój kryształów: bardzo małe kryształy,
niewidoczne makroskopowo;
barwa: czarny, stalowoszary;
połysk: metaliczny;
inne cechy: barwi skały lub minerały na
różowawo lub czerwonawo np. skalenie
potasowe.
Minerały poboczne.
Piryt
skład chemiczny: FeS
2
;
postać kryształów: układ regularny (sześcian);
pokrój
kryształów:
sześcian,
dwunastościan
pięciokątny (pirytoedr) ;
twardość: 6,0;
barwa: mosiężna;
rysa: smoliście czarna
połysk: metaliczny;
inne cechy: prążkowanie ścian, zbrużdżenie ścian,
szybko się utlenia, produktami wietrzenia są
uwodnione tlenki i wodorotlenki żelaza
trójwartościowego nazywane limonitem.
Minerały poboczne.
Cyrkon
skład chemiczny: ZrSiO
4
;
postać kryształów: układ tetragonalny;
pokrój
kryształów:
słupy
zakończone
piramidami ;
twardość: 7,5;
barwa: miodowo-złociście, brunatnawo;
rysa: smoliście czarna
łupliwość: brak
połysk: szklisty, metaliczny przechodzący w
blask diamentowy;
inne cechy: duża gęstość 4,5 g/cm
3
.
Minerały akcesoryczne.
Granaty
skład chemiczny: krzemiany metali dwuwartościowych
– wapnia, magnezu, żelaza, manganu oraz
trójwartościowych – żelaza, glinu, chromu;
największe znaczenie mają granaty zwyczajne –
kryształy mieszane piropu i almandynu (Mg,
Fe)
3
Al[SiO
4
]
3
(grossular, spessartyn, uwarowit);
postać kryształów: układ regularny;
pokrój
kryształów:
dwunastościan
rombowy
-
granatoedr;
twardość: 7,0;
barwa: czerwona, krwistoczerowna, brunatnawo;
łupliwość: brak, oddzielność;
połysk: szklisty;
Minerały akcesoryczne.
Turmaliny
skład chemiczny: uwodnione borokrzemiany metali
żelaza, glinu, magnezu, wapnia, sodu i litu, rolę
skałotwórczą ma szerlit (schorl);
postać kryształów: układ trygonalny;
pokrój kryształów: słupowy, długosłupowy;
twardość: 7,0;
barwa: czarna;
łupliwość: brak;
połysk: szklisty;
inne cechy: charakterystyczne prążkowanie ścian
słupa zgodnie z ich wydłużeniem.
Minerały akcesoryczne.
Beryl
skład chemiczny: krzemian glinu i berylu
Be
3
Al
2
[Si
6
O
18
];
postać kryształów: układ heksagonalny;
pokrój kryształów: wydłużone słupy;
twardość: 7,5-8;
barwa: bezbarwny, zabarwiony na szarawo,
żółtawo,
zielonawo
(szmaragdy)
błękitno-zielony (akwamaryn);
łupliwość: zazwyczaj brak;
połysk: szklisty.
Minerały akcesoryczne.
Korund
skład chemiczny: Al
2
O
3
;
postać kryształów: układ heksagonalny;
pokrój kryształów: słupy;
twardość: 9,0 (wzorcowa);
barwa: bezbarwny, białawy, szary, do czarnych,
błękitny (szafir), kwisto-czerwony (rubin);
łupliwość: niewyraźna łupliwość;
połysk: szklisty, wpadający w tłusty i jedwabisty;
inne cechy: asteryzm (gwiazdkowatość) sześć
jasnych pasów, zbieżnych gwiaździsto w osi
pionowej kryształu.
Budowa wewnętrzna skał magmowych nazywamy
sposób wykształcenia, ułożenia i rozmieszczenia
składników w skale.
Struktura – jest to sposób wykształcenia składników
skały.
pod względem stopnia krystaliczności:
Holokrystaliczna (pełnokrystatliczna) – wszystkie
składniki są wykrystalizowane (skały głębinowe,
żyłowe);
Szklista (hialinowa, niekrystaliczna) – bezpostaciowa
substancja mineralna, zwana szkliwem (zgęstniały
stop krzemianowy) (skały wylewne);
Hipokrystaliczna (częściowo krystaliczna) – część
składników jest wykształcona w postaci kryształów,
obok których występuje szkliwo (skały wulkaniczne);
pod względem wielkości składników:
Fanerokrystaliczna (jawnokrystaliczna) – wszystkie
składniki są wykrystalizowane w postaci dużych
kryształów >0,1 mm (skały plutoniczne, żyłowe);
Struktura równoziarnista: gruboziarnista (>5 mm);
średniozarnista (2-5 mm), drobnoziarnista (<2 mm);
Struktura
nierównoziarnista:
porfirowate,
fanerokrystaliczno-porfirowe;
Afanitowe (niewidocznokrystaliczna) – nie można
makroskopowa
dostrzec
kryształów,
pod
mikroskopem widać, że skała składa się z drobnych
kryształów i/lub szkliwa (skały wulkaniczne);
Porfirowe – kryształy (fenokryształy, prakryształy)
rozrzucone w masie o strukturze afanitowej (tło
skalne, ciasto skalne);
Struktura równozirnista oraz porfirowata
Struktura fanerokrystaliczno-porfirowa oraz porfirowa
Struktura – jest to sposób wykształcenia
składników skały.
stopień
automorfizmu
czyli
stopień
osiągnięcia własnej postaci kryształów:
Kryształy automorficzne (idiomorficzne,
euhedralne, własnoksztłtne);
Kryształy
hipautomorficzne
(hipidiomorficzne, subhedralne, na wpół
własnokształtne);
Kryształy
ksenomorficzne
(allotriomorficzne,
anhedralne,
obcokształtne).
Stopnie automorfizmu
Stopnie automorfizmu
struktury specjalne:
Pismowa – kryształy skalenia alkalicznego są
poprzerastane
licznymi
prawidłowo
zorientowanymi wrostkami kwarcu;
Poikilitowa – duże kryształy jednych minerałów są
przetkane
drobnymi
różnie
zorientowanymi
kryształami innych minerałów;
Ofitowa – automorficzne, silne wydłużone kryształy
plagioklazów są rozmieszczone bezładnie w masie
większych, ksenomorficznych ziarn piroksenu
(diabazy);
Intersertalna – automorficzne, silne wydłużone
kryształy plagioklazów są rozmieszczone bezładnie
w masie większych, ksenomorficznych ziarn
piroksenu i szkliwa (doleryty);
Struktura pismowa
Struktura poikilitowa
Struktura ofitowa
Tekstura – jest to sposób ułożenia i rozmieszczenia
składników w skale.
od sposobu ułożenia składników:
Bezładna – wszystkie składniki są rozmieszczone i ułożone
zupełnie przypadkowo;
Uporządkowana – rozmieszczenie i ułożenie składników
wykazuje pewną regularność;
Tekstury równolegle – składniki o płaskich lub wydłużonych
kształtach są ułożone w przybliżeniu równolegle:
-
tekstury linijne (liniowo-równoległe) tj. równoległe
ułożenie wydłużonych kryształów lub wrzecionowatych
agregatów mineralnych (lineacja);
-
tekstury płaskie (płasko-równoległe) tj. równoległe
ułożenie minerałów blaszkowych i tabliczkowych lub
płaskich agregatów mineralnych (foliacja);
Tekstury kuliste: sferolityczne i sferoidalne.
Tekstury fluidalne
Tekstury kuliste
Tekstura – jest to sposób ułożenia i
rozmieszczenia składników w skale.
od stopnia wypełnienia przestrzeni skalnej:
Zbita (masywna) – minerały wypełniają ściśle całą
przestrzeń zajętą przez skałę;
Porowata – pomiędzy składnikami występują
wolne miejsca;
-
tekstury miarolityczne pozostałe po gazach
pory są ograniczone ścianami kryształów, są
kanciaste (miarole);
-
tekstura
pęcherzykowata
pozostałe
po
gazach pory mają kształty kuliste, elipsoidalne;
Tekstury gąbczaste i migdałowcowe;
Tekstury porowate
Tekstura migdałowcowa
Facje skał magmowych
Klasyfikacja
skał
magmowych
pod
względem
warunków
występowania:
plutoniczne
(głębinowe),
wulkaniczne,
żyłowe
Facje
skał
magmowych:
wylewne
(ekstruzywne, efuzywne), subwulkaniczne
(do 1 km), hipabysalne (ok. 1 km i nieco
więcej), mezoabysalne (3-4 km), abysalne
(10-15 km).
Klasyfikacja
skał
magmowych
pod
względem składu mineralnego: kwaśne,
obojętne, zasadowe.
Uproszczony podział skał plutonicznych
Uproszczona klasyfikacja skał magmowych