Suport Geologie LP ID FR Geografie

  • Published on
    20-Jan-2016

  • View
    12

  • Download
    3

Embed Size (px)

Transcript

  • GEOLOGIE GENERALA

    IULIANA LAZAR BARBU VICTOR

    OCTAVIAN PAUNESCU

    UNIVERSITATEA DIN BUCURESTI

    Note de curs si lucrari practice pentru studentii Facultatii de Geografie, anul I, ID si FR

  • LUCRRI PRACTICE GEOLOGIE GENERAL

    1

    ELEMENTE DE MINERALOGIE Ce sunt mineralele?

    Mineralele sunt substane anorganice omogene din punct de vedere fizico-chimic, formate natural n scoara terestre, n condiii de genez foarte diferite, controlate de procese geologice complexe. Cu mici excepii (exemplu: mercurrul), majoritatea mineralelor sunt substane anorganice solide.

    n natur, mineralele nu apar izolate, ci sub forma unor asambluri de minerale denumite roci. Lund n considerare modul de formare al rocilor, acestea pot fi: - endogene formate n urma unor procese de dinamic intern, n cadrul scoartei terestre; Sunt grupate rocile magmatice i metamorfice; - exogene - formate n urma unor procese de dimanic extern, la suprafaa scoartei terestre; cuprind rocile sedimentare.

    Rocile endogene reprezint 95 % din volumul total al litosferei.

    Proprietile Macroscopice al Mineralelor Considerm ca fiind proprieti macroscopice al mineralelor

    acele proprieti care pot fi determinate cu ochiul liber sau prin procedee de testare simple, accesibile n condiii de teren.

    Proprietile macroscopice utilizate n determinarea mineralelor sunt urmtoarele:

    A) proprieti morfologice; B) proprietti legate de coeziune; C) densitate/greutate specific; D) proprieti optice; E) alte proprieti ce sunt specifice doar anumitor minerale.

    A. Propriei morfologice n cadrul proprieilor morfologice sunt grupate:

    1) proprieti legate de starea fizic a mineralului; 2) proprietti legate de forma exterioar i 3) modul de de asociere al cristalelor.

    1. Starea fizic

    n natur, cu cteva excepii, mineralele sunt substane solide, cu structur cristalizat, mai rar amorf.

    Starea cristalizat presupune o distribuie ordonat a componentelor (anioni i cationi) n reele spaiale, dup anumite reguli de simetrie foarte precise. Reele cristalizate presupun reperarea periodic a componentelor elementarea ale mineralelor (anioni i cationi, molecule neutre electric) n cadrul unei celule reticulare. O astfel de celul reticular are forma unui paralelipiped i este definit de parametri dimensionali (a, b, c) i unghiurile dintre aceste dimensiuni (, , ), n baza unor stricte relaii de simetrie, n lungul celor trei direcii spaiale (x, y, z) (Fig. 1).

    n lumea mineral, dei au fost evideniate cteva mii de minerale, nu exist dect 7 sisteme de cristalizare: cubic (Fig. 1), tetragonal sau ptratic, trigonal sau romboedric, hexagonal, rombic, monoclinic i triclinic. Pentru fiecare sistem cristalografic, celulele elementare au parametri constani (Tabel 1).

    Starea amorf este caracterizat prin faptul c particulele solide (atomi, ioni, molecule) sunt aezate haotic, dezordonat, deci nu poate mbrca o form (exemplu: Opal starea amorf a cuarului). n timp geologic, starea instabil a materiei solide (amorf) se va transforma n stare stabil (cristalizat).

  • LUCRRI PRACTICE GEOLOGIE GENERAL

    2

    Figura. 1. Celul reticular (a, b, c dimensiunile relative ale celulei, dezvoltate n lungul axelor x, y, z i , , unghiurile dintre axe)

    SISTEM CRISTALIZATE

    SIMBOL

    PARAMETRI CELULEI EXEMPLE DE POLIEDRE

    CUBIC [C] a=b=c; ===900 cub, octaedru, tetraedru, dodecaedru pentagonal TETRAGONAL [4] a=bc; ===900 prism tetragonal, piramid tetragonal, trapezoedru tetragonal

    TRIGONAL [3] a=bc; ==900; (x,y)=1200 romboedru, piramid trigonal (baza un triunghi echilateral), bipiramid trigonal.

    HEXAGONAL [6] a=b=dc; ===900; (x,y)=1200 prism hexagonal, piramid hehagonal, trapezoedru hexagonal ROMBIC [R] abc; ===900 prism ortorombic, bipiramid rombic, piramid rombic

    MONOCLINIC [M] abc; ==900 900 prisme monoclinice, poliedre compuse TRICLINIC [T] abc; =900 prisme triclinice, poliedre compuse

    Tabel 1. Sisteme de cristalizare - parametri celulei elementare, exemple

  • LUCRRI PRACTICE GEOLOGIE GENERAL

    3

    2. Habitus Habitusul reprezint proprietatea morfologic care se refera la

    modul de dezvoltare spaial a unui mineral (cristal) n raport cu cele trei direcii ale spaiului (x, y, z).

    Tipuri de habitus: 1) izometric cristalul se dezvolt n mod egal pe cele trei

    direcii ale spaiului; 2) prismatic cristalul se dezvolt preferenial pe o direcie n

    raport cu celelalte dou; variante: columnar, acicular, fibros; 3) tabular cristalul se dezvolt preferenial pe dou direci n

    raport cu ceea de a treia; variante: lamelar, foios (Fig. 2). Pentru identificarea habitusului nu este necesar prezena

    obligatorie a unor forme geometrice. n Fig. 3 sunt prezentate exemple pentru habitus tabular (a, b),

    habitus izometric (c, d) i habitus prismatic (e, f, g). 3. Modul de asociere

    n natur, rareori se ntlnesc cristale solitare. De obicei, cristalele apar sub forma unor asociaii complexe. Se pot asocia cristale de acelai tip (exemplu: cristale de cuar) sau cristale diferite (exemplu: cristale de cuar, pirit i stibin).

    B. Proprieti legate de coeziune (mecanice)

    Proprietile din acest categorie se refr la modul de comportare al mineralelor la aciunea unor fore mecanice. Rspunsul dat de ctre mineral la aciunea forei mecanice este determinat de relaiile de coeziune dintre componentele reelei cristalizate.

    Figura. 2. TIPURI DE HABITUS (IZOMETRIC, PRISMATIC SI TABULAR)

    Figura 3. Tipuri de habitus exemplificate pe diferite cristale

  • LUCRRI PRACTICE GEOLOGIE GENERAL

    4

    1. Duritatea Prin duritate se nelege gradul de rezinten pe care l opune

    mineralul la aciunea unei fore mecanice exterioare. Pentru identificarea duritii mineralelor se utilizeaz duritatea la

    zgriere, duritate ce se estimeaz cu ajutorul unei scri comparative, cu 10 trepte (Tabel 2). Aceast scar a fost realizat de Mohs (1912), iar treptele de duritate sunt arbitrare. n mod curent, pentru aprecierea duritii se utilizeaz i etaloane de comparaie comune, cum ar fi: unghia, acul de oel i sticla, etaloane ce sunt la ndemn pe teren i care ne pot indica cu o precizie destul de ridicat ordinul de mrime al duritii.

    TREAPTA DE

    DURITATE

    MINERALUL ETALON

    ALTE REPERE DE APRECIERE

    1 TALC se zgrie cu unghia 2 GIPS 3 CALCIT se zgrie cu acul,

    nu zgrie sticla 4 FLUORIN 5 APATIT 6 ORTOZ zgrie sticla,

    far s o taie 7 CUAR 8 TOPAZ taie sticla,

    la lovire produce scntei 9 CORINDON 10 DIAMANT

    Tabel 2. Scara comparativ a duritilor dup Mohs

    Testul de duritate se realizeaz pe cristale izolate. Duritatea este diferit n funcie de direcia i/sau sensul n care

    aplic fora exterioar.

    2. Clivajul Clivajul este proprietatea unui mineral de a se desface dup fee

    mai mult sau mai puin plane, n momentul aplicri unei fore exterioare. Clivajul se realizeaz ntotdeauna dup planele de minim rezisten din cadrul reelei cristalizate, plane unde legtura dintre atomi este foarte slab. Clivajul este unul dintre cele mai utilizate instrumente n indentificare a unui mineral deoarece clivajul este identic pentru un mineral dat indiferent de exemplul studiat. n mod special, clivajul este utilizat la identificarea mineralelor n cadrul rocilor, acolo unde acestea apar sub forma unor granule. Dup uurina cu care se realizeaz desfacerea i dup calitatea suprafeei obinute n urma desfaceri, clivajul poate fi: - perfect se deface uor, iar suprafaele obinute sunt perfect netede (de exemplu: muscovit, biotit, grafit Fig.4a; feldspat Fig. 4b; amfibol Fig. 4c; halit, galen Fig. 4d; calcit Fig. 4e, fluorin, diamant); - foarte bun se desface relativ uor, cu fee netede; - bun se desface mai dificil, cu fee mai aspre sau discotinui; - slab se desface cu greutate, dup fee de obicei n trepte sau curbe; - absent fr posibilitate de clivaj (de exemplu: pirit, cuar).

    Dup caz, mineralele pot avea un plan de clivaj (muscovit, biotit, grafit Fig. 4a), 2 plane de clivaj ce se intersecteaz la un unghi de 900 (feldspat Fig. 4b) sau diferit de 900 (amfiboli Fig. 4c), 3 plane de clivaj ce se intersecteaz la un unghiri de 900 (halit, galen Fig. 4d) sau diferit de 900 (calcit Fig. 4c), 4 plane de clivaj (fluorin, diamant) sau mai mult de 4 plane de clivaj. Recunoaterea tipului de clivaj i determinarea relaiilor angulare dintre palnele de clivaj se realizeaz prin practic. Studenii ce identific pentru prima dat diverse mineralele tind s ignore aceast proprietate deoarece clivajul nu este evideniat imediat, aa cum ar fi culoarea. Determinarea clivajului reprezint n multe cazuri cheia identificri unui mineral.

  • LUCRRI PRACTICE GEOLOGIE GENERAL

    5

    4A 4B

    4c 4d

    4e

    Figura 4. Tipuri plane de clivaj (dup Zumberge & Rutford, 1992 imagini prelucrate).

  • LUCRRI PRACTICE GEOLOGIE GENERAL

    6

    3. Sprtura Sprtura reprezint o suprafa rezultat n urma ruperii unui

    mineral (cristal). Suprafaa rezultat nu are nici o legtur cu structura intern a mineralului, deci este posibil realizarea unei sprturi n afara direciilor planelor de clivaj.

    Pot fi identificate urmtoarele tipuri de sprturi: 1) regulat (geometric, n trepte) caracteristic mineralelor cu

    un clivaj perfect sau foarte bun, la care orice oc determin desfacerea dup planele de clivaj: n general, la mineralele cu un clivaj perfect este greu de obinut sprtura.

    2) neregulat suprafaa este dezvoltat ntmpltor, haotic; 3) concoidal suprafaa obinut prezint forme curbe i, n

    general, este neted; 4) fibroas suprafaa obinut prezint striuri mai mult sau mai

    puin paralele sau radiare; 5) achioas suprafeele obinute sunt mrginite de muchii

    ascuite. 4. Greutatea specific

    Greutatea specific (G) a unui mineral este un numr care reprezint raportul dintre greutatea mineralului i greutatea unui volum de ap egal. n contrast cu densitatea, definit ca fiind greutatea pe unitatea de volum [g/cm3], greutatea specific prezint o valoare dimensional mai mic. Determinarea greutii specifice/densitii se realizeaz prin metode de laborator foarte precise, ns n mod curent se face o apreciere subiectiv.

    Considernd o greutate specific medie de 2.5 2.85, mineralele se pot mpri n minerale uoare cu valori mai mici dect media minerale grele cu valori mai mari dect media.

    De exemplu, avem dou minerale diferite galen (G=7.6) i grafit (G=2.2), de aceeai dimensiune. Galena se afl ntr-o mn, iar grafitul n cealalt mn. Astfe, vom realiza o comparaie ntre cele

    dou minerale n termeni de mai greu i mai uor. Acest test urmrete s determini o greutate specific relativ a mineralelor. C. Proprietile optice

    Proprietile optice rezult n urma interaciuni lumini cu materia mineral, fiind determiate de fenomene fizice, cum ar fi: reflexia, refracia, absorbia, dispersia i interferena.

    n analiza macroscopic a proprietilor optice intr: culoare, culoarea urmei, transparena i luciul. 1. Culoarea

    Primul lucru pe care l observ majoritatea persoanelor la un mineral este culoarea. Deoarece culoarea este indiciu care se observ foarte clar, majoritatea studenilor tind s aib ncredere foarte mare n acest criteriu pentru a identifica mineralul supus observrii. Din nefericire, culoare este unul dintre cele mai ambigui proprieti fizice al mineralelor.

    Culoarea reprezint efectul absorbiei selective a radiaiilor luminoase monocromatice din spectrul general al luminii albe. Culoarea mineraleor este determinat de compoziia chimic, de structura reelei cristalizate, dar i de ali factori.

    Culoarea unui mineral poate fi: 1) idiocromat culoare proprie determinat de caracteristicile

    proprii ale mineralului. 2) alocromat - culoarea este dat de prezena n cadrul structurii

    interne a unor componente strine (impuriti), adesea n cantiti exterm de mici. Aceste componente se numesc cromatofori. De exemplu, varietile de cuar (mineral incolor) care n funcie de cromatoforul prezent n reeaua cristalizat acesta poate deveni violet (ametist), negru (morin), galben (citrin), rou (aventurin), verde (prasen) etc.

  • LUCRRI PRACTICE GEOLOGIE GENERAL

    7

    Cei mai importani cromatofori sunt: Fe2+ (verde), Fe3+ (rou-roz), Cr3+ (rou), Mn2+ (violet), Ti3+ (albastru), materia organic (negru).

    La nivel global, se obinuiete gruparea culorilor n dou categoriii largi, culori leucrocate care grupeaz culorile i nuanele deschise, specifice mineralelor ce conin Na, K, Al i culori melanocrate grupeaz culorile i nuanele nchise, specifice mineraleor ce conin Fe, Mg, Ca, Mn, etc. Aceast clasificare care ne poate oferii informaii asupra chimismului, prezint un grad ridicat de subiectivism. 2. Culoarea urmei

    Prin culoarea urmei se nelege culoarea unui mineral n stare de pulbere. Denumirea deriv din faptul c, n urma frecrii unui mineral de o suprafa rugoas (plac de ceramic) las o urm de material fin sfrmat.

    Culoarea urmei poate fi identic cu cea a mineralului (de exemplu: cupru - culoare rou de cupru, culoarea urmei rou-brun; malachit culoare verde, culoarea urmei verde) sau poate fi diferit de cea a mineralui (de exemplu: hematit culoare neagr, culoarea urmei rou-viiniu; pirit galben auriu, culoarea urmei neagr). n primul caz, culoarea urmei ne indic faptul c mineralele sunt idiocromat, iar n cel de al doilea caz mineralele sunt alocromate, deci culoarea mineralului este dat de prezena unor cromatoforilor.

    Este necesar meniunea c mineralele transparente sau semitransparente (translucide), chiar dac sunt colorate, nu las urm, iar n cazul mineralelor foarte dure (majoritatea silicailor), mai dure dect placa de porelan, testul de urm devine ineficient. n acest ultim caz, este necesar lovirea mineralului cu un ciocan pentru a obine o pulbere.

    3. Transparena Acest proprietate este legat de capacitatea de a lsa s treac

    prin el razele de lumin. Aceast proprietate depinde de chimismul mineralului, de structura reelei cristalizate, dar i de grosimea materialului, de prezena planelor de clivaj, a impuritilor, a numrului de suprafee de reflexie i refracie, etc.

    n funcie de capacitatea mineralului de a lsa s treac prin el lumina, mineralele pot fi:

    1) transparente las s treac lumina i permite trasmiterea imagini prin mineral (de exemplu: muscovit, calcit, cuar, baritin etc.);

    2) translucide (semitransparente) dei las lumina s treac, dar datorit dispersiei lumini este mpiedicat trasmiterea imaginii (de exemplu: feldspat, siderit, olivin, piroxen, amfibol);

    3) opace mineralul nu las s treac lumina prin el. Atenie la grosimea mineralului. n cazul unor minerale de

    grosimi mari sau n cazul mineralelor aflate n roc, observaiile n ceea ce privete transparena se vor realiza n zonele mai subiri ale mineralului. Astfel, exist posibilitatea ca un mineral care este transparent s poat fi uor catalogat ca fiind opac dac vom face observaiile n zonele groase ale mineralului (de exemplu: feldspai, opalul - sticla...