Proprietatile fizice ale mineralelor

Παρουσίαση με θέμα: "Proprietatile fizice ale mineralelor"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Proprietatile fizice ale mineralelor
Proprietati morfologice Proprietati legate de coeziune Proprietati electrice Proprietati magnetice

2 Recunoasterea unui mineral
Cu precizie? Analize instrumentale

3 Proprietatile fizice macroscopice ale mineralelor
Proprietatile comune dupa care se identifica mineralele Morfologia cristalelor individuale (habitus, tracht) si a agregatelor cristaline Clivaj si spartura (proprietati legate de coeziune) Duritate Greutate specifica Culoare, transparenta, luciu

4 Cristale izolate - Habitus
Dezvoltare egala in cele trei directii - Izometric (sistemul cubic) Dezvoltare preferentiala pe o directie – columnar, prismatic, acicular, fibros Dezvoltare preferentiala pe doua directii – lamelar, tabular, foios.

5 Agregate cristaline

6 Variații morfologice Pseudomorfism
GEOL Crystal chemistry and the geochemistry of mineral systems JHSchellekens Variații morfologice Pseudomorfism Pseudomorfism (formă falsă) apare atunci când un mineral are o formă exterioară caracteristică altui mineral sau când forma exterioară nu este conformă sistemului de cristalizare; Apare atunci când un mineral și-a modificat structura internă sau compoziția chimică dar forma exterioară a rămas neschimbată în timpul acestui proces. lemnul silicifiat leucitul 3 Bonding forces

7 Pseudomorfismul Mecanisme de apariție a pseudomorfozelor:
GEOL Crystal chemistry and the geochemistry of mineral systems JHSchellekens Pseudomorfismul Mecanisme de apariție a pseudomorfozelor: Substitutii accentuate (metasomatism): toti componentii originari au fost substituiți Ex. Lemn silicifiat Incrustații: un mineral acoperă complet suprafața altui mineral: Ex. hematit pe calcit Transformare (alterare): ex. pirită (FeS2) - goethit (FeO OH) ex. galenă (PbS) - anglezit (PbSO4) 3 Bonding forces

8 Pseudomorfoze Lemn silicifiat Substituție sau metasomatism
GEOL Crystal chemistry and the geochemistry of mineral systems JHSchellekens Pseudomorfoze Substituție sau metasomatism Lemn silicifiat 3 Bonding forces

9 Pseudomorfism - transformare
GEOL Crystal chemistry and the geochemistry of mineral systems JHSchellekens Pseudomorfoze de calcit dupa gips Pseudomorfism - transformare CaCO3 substituie CaSO4 Pseudomormoze de goethit dupa pirita FeO OH substituie FeS2 Pseudomormoze de calcit dupa halit CaCO3 substituie NaCl 3 Bonding forces

10 Leucit Reorganizare structurala
(polimorfism - transformare reconstructiva) Leucit 0,5 mm Trapezoedru cubic

11 Pseudomorfoze Incrustații Hematit pe calcit Fe2O3 pe CaCO3
GEOL Crystal chemistry and the geochemistry of mineral systems JHSchellekens Pseudomorfoze Incrustații Hematit pe calcit Fe2O3 pe CaCO3 3 Bonding forces

12 Concresteri de cristale
Apartinand aceleiasi specii minerale Concresteri regulate Concresteri simetrice Concresteri neregulate Apartinand unor specii minerale diferite Epitaxia

13 Concresteri regulate Concresterile paralele (aceleasi specii minerale)
agregate de cristale identice cu fetele si axele cristalografice paralele constituie un monocristal – structura atomica interna ramane neschimbata energie libera totala a cristalului mai mica decat daca ar fi crescut neregulat Epitaxia  asocierea unor specii minerale diferite conditionata de dispunerea paralela a unor elemente de simetrie ale unui mineral fata de elementele de simetrie ale altui mineral Conditie: structura planelor reticulare ce se suprapun sa fie asemanatoare ca si constantele reticulare

14 Concresteri simetrice (Twinning)
Concresteri simetrice de doua sau mai multe cristale apartinand aceluiasi mineral, orientate unul fata de altul prin legi bine determinate Crestrea este controlata cristalografic – indivizii cristalini maclati formeaza o configuratie cu simetrie absenta intr-un cristal individual. un nou element de simetrie Operatiile de simetrie care pun in evidenta macla (elementele cristalografice ale maclelor) sunt: Reflexia dupa un plan(care poate fi o fata existenta sau posibila in cristal) plan de macla Rotatia axa de simetrie a maclei (de obicei de ordinul 2) – dupa o directie comuna ambilor indivizi cristalini cu unghi de invarianta de 180° Inversia – fata de un punct centrul de simetrie al maclei nu coincid cu elementele de simetrie ale cristalului unic. Legea de maclare defineste operatia de simetrie si directia (planele de macla sunt indicate cu indici Miller (hkl), axa maclei este indicata printr-un simbol de zona [hkl]).

15 Macle de Contact si Penetrare Macle simple (2 indivizi cristalini)
Planele de alipire corespund planelor de macla (oglindire) Macle penetrative Planele de alipire sunt neregulate Pass around staurolite, muscovite, selenite, plag Can’t ID them 2006 since we haven’t seen them all yet

16 Macle polisintetice Macle ciclice
Macle multiple (doi sau mai multi indivizi cristalini maclati dupa aceeasi lege) Macle ciclice- plane de alipire neparalele; Macle polisintetice – plane paralele de alipire. Macle ciclice Macle polisintetice

17 Mecanisme de maclare Plan de macla comun Aragonit mmm
Cristalul maclat pare hexagonal datorita unghiului O-C-O de 120o in gruparea CO3 Fig 2-69, Berry, Mason and Dietrich, Mineralogy, Freeman & Co.

18 Feldspati plagioclazi: macla albitului
Mecanisme de maclare Maclare prin crestere (accidente de crestere) – maclare primara -o inrerupere a aranjamentului atomic initial cu ocuparea unor pozitii structurale diferite Feldspati plagioclazi: macla albitului Reflexie dupa (010)

19 Macla ciclica Dauphiné a cuartului de T<
Mecanisme de maclare Macla ciclica Dauphiné a cuartului de T< Mechanisms: Maclare prin transformare (secundară) Transformari polimorfe deplasative SiO2: simetrie hexagonală la T> High Quartz P6222 Low Quartz P3221

20 Feldspat K: transformări polimorfe ordine- dezordine
Mecanisme de maclare 2) Maclare prin transformare (secundară) Freldspați: Feldspat K: transformări polimorfe ordine- dezordine “tartan twins”

21 3) Maclare prin deformare (secundară)
Mecanisme de maclare 3) Maclare prin deformare (secundară) - rezultă prin aplicarea unui stress mecanic  alunecari pe planele reticulare  ruptură - Seamănă cu maclarea prin transformare dar cauzele sunt diferite!  atentie la interpretare!

22 Staurolit Coada de randunica Gips Macla in grnunchi Gips Ortroza Fluorina Cassiterit

23 Proprietatile fizice macroscopice ale mineralelor
Clivaj si spartura – raspunsul unui cristal la aplicarea unui forte exterioare Clivajul –tendinta unui mineral de a se desface dupa plane atomice paralele, perpendicular pe directia de minima coeziune (notate ca indici Miller) Clivajul este intotdeuna in relatie cu simetria cristalului Spartura: modul in care se sparg mineralele, independent de directia de clivaj; concoidala, fibroasa, aschioasa, neregulata… Duritatea unui cristal depinde de tipurile de legaturi din retea si de prezenta sau absenta defectelor de retea Scara lui Mohs Greutate specifica (G) – (densitatea relativa) – este un numar care exprima raportul dintre masa unei substante si masa unui volum egal de apa la temp. 4°C (temperatura densitatii maxime a apei)

24 Culoarea mineralelor λ absorbit versus culoare observata 400 nm violet absorbit → verde-galben observat (λ 560 nm) 450 nm albastru absorbit → galben observat (λ 600 nm) 490 nm albastru-verde absorbit → rosu observat (λ 620 nm) 570 nm galben-verde absorbit → violet observat (λ 410 nm) 580 nm galben absorbit → albastru observat (λ 430 nm) 600 nm portocaliu absorbit → albastru observat (λ 450 nm) 650 nm rosu absorbit → verde observat (λ 520 nm) - Reflexie si imprastiere → luciu; - Daca nu se produce nici un fel de absorbtie a radiatiei → mineralul apare incolor in lumina transmisa si reflectata; - Mineralele apar colorate atunci cand sunt absorbite unele lungimi de unda iar culoarea perceputa este rezultatul combinatiei lungimilor de unda ramase care ajung pana la observator

25 Lungimea de unda Scurta Lunga Energie Ridicata Scazuta

26 Culoarea mineralelor Mecanisme
Absorbtia are loc datorita interactiunilor dintre fotoni si electroni. Electronii – din apropierea nucleului sunt puternic atrasi si nu pot fi smulsi de unde cu energii < decat RX; electronii din nivelele energetice medii formeaza perechi orbitale si nu pot fi afectati de lumina alba; electronii din nivelele exterioare sunt in general nepereche si pot fi usor smulsi de fotonii cu energii specifice luminii albe Regula lui Hund – é disponibili pentru mai mult de un orbital, vor fi distribuiti pe orbitalii disponibili cu spinul in aceeasi directie

27 Culoarea mineralelor Procese responsabile de aparitia culorii in minerale Tranzitii orbitale – CFT (crystal field tranzitions) – tranzitii orbitale ale electronilor datorate absorbtiei unor energii corespunzatoare unor anumite lungimi de unda din domeniul vizibil, egale cu hiatusul energetic dintre doua nivele orbitale Tranzitii moleculare MOT (molecular orbital transitions) tranzitii moleculare ale electronilor de valenta intre ionii moleculari – energia de tranzitie este de acelas ordin de marime cu energia unei anumite lungimi de unda din domeniul vizibil “Centre de culoare” – (color centers) – datorate unui electron in plus sau in minus care se comporta ca un defect de retea ex. halit 1 4 2 ≥5 3

28 Teoria campului cristalin (crystal field tranzitions)
In atom é se gasesc pe nivele energetice discrete numite cuante; Fiecare é este definit de 4 numere cuantice, care desemneaza sarcina, tipul de orbital, directia de spin si momentul magnetic; -salturile energetice pe orbitalii de energie superioara se realizeza cu absorbtie de energie; -la interactiunea cu lumina alba, sunt absorbite acele lungimi de unda a caror energie furnizeaza exact necesatul saltului energetic – absorbtia unei anumite λ→aparitia unei culori complementare Minerale colorate Metale - opace incolore Legatura metalica presupune existenta electronilor liberi in reteaua cristalina; e pot asuma orice nivel electronic pana la o valoare maxima denumita sup. Fermi

29 Tipuri de culori Pseudocromatice – labrador
Idiocromatice – mineral constituit din compusi ai elementelor din grupele tranzitionale – olivina, piroxeni, amfiboli, halit Pseudocromatice – labrador Allocromatice – culoare datorata unor substante straine – ioni (substitutii izomorfe), faze solide micronice, incluziuni Ex. Cuartul, berilul (Cr, Mn)

30 Jocuri de culori Labradorescenta - exolutii Difractia luminii – opalul
Iridiscenta – filme fine produse prin oxidare sau alterare pe suprafata mineralelor care produc reflexia si interferenta luminii – la mineralele metalice Iridiscenta – filme depuse pe suprafata cristalelor - hematit, bornit, limonit, sphalerit