Geologie e

8/18/2019 Geologie e

1/44

2. MATERIE ȘI MINERALE

Crusta terestră și oceanele sunt sursa unei mari varietăți de minerale utile și esențiale. Celor mai mulțioameni le sunt familiare utilizările comune ale multor metale de bază, incluzând aluminiul din cutiilediferitelor băuturi, cuprul din cablurile electrice și aurul și argintul din bijuterii. Dar mulți oameni nu suntconștienți de faptul că mina creionului conține mineralul cu aspect uleios numit grafit și că sărurile de baie șimulte cosmetice conțin mineralul numit talc. În plus, mulți nu cunosc că frezele dentistului sunt impregnatecu diamante pentru a putea străpunge smalțul dinților sau că mineralul foarte comun cuarț este sursa de siliciu

pentru microprocesoarele calculatoarelor. Practic, toate produsele manufacturate conțin materiale obținute dinminerale.

2.1. Mineralele: Materiale de construcție pentru roci

Vom începe discuția cu privire la materialele Pământului cu o privire asupra mineralogiei, deoarecemineralele sunt materialele de bază care intră în alcătuirea rocilor. În plus, mineralele au fost utilizate deoameni atât ca materii prime, cât și pentru scopuri decorative de mii de ani. Primul mineral utilizat a fostsilexul, pe care oamenii l-au fasonat sub formă de arme și unelte de tăiat. Încă din 3700 î.Cr., egi ptenii auînceput să extragă aurul, argintul și cuprul; aproximativ în 2200 î.Cr., oamenii au descoperit cum să combine

cuprul cu staniul pentru a face bronz, un aliaj dur, rezistent. Mai târziu, oamenii au dezvoltat un procedeu dea extrage fierul din minerale ca hematitul – o descoperire care a marcat declinul Epocii Bronzului. În jurulanului 800 î.Cr., tehnologia de prelucrare a fierului a avansat până la punctul în care armele și multe obiectede fiecare zi erau făcute mai degrabă din fier, decât din cupru, bronz sau lemn. În timpul Evului Mediu,extragerea unei varietăți de minerale era un lucru obișnuit în întreaga Europă, ceea ce a stimulat studiereamineralelor.

Termenul mineral este utilizat în mai multe moduri. De exemplu, cei care sunt preocupați de sănătate șifitness vor face elogiul binefacerilor vitaminelor și mineralelor. Industria minieră, folosește, în mod normal,acest cuvânt pentru a desemna orice a fost extras din pământ, cum ar fi cărbune, minereu de fier, nisip sau

pietriș. Ce criterii folosesc geologii pentru a determina daca ceva este un mineral?Geologii definesc mineralul ca fiind orice solid anorganic, care apare în mod natural, care posedă o

structură cristalină ordonată și care poate fi reprez entat printr-o formulă chimică. Astfel, materialelePământului care sunt clasificate ca minerale prezintă următoarele caracteristici: 1.

Apar în mod natural. Mineralele se formează prin procese geologice, naturale. Materialele sintetice,adică acelea produse în laborator sau prin intervenția omului, nu sunt considerate minerale.

2. Substanțe solide. Doar substanțele cristaline solide sunt considerate minerale. Gheața (apă înghețată)

îndeplinește acest criteriu și este considerată un mineral, în timp ce apa lichidă și vaporii de apă nu suntconsider ate minerale. Excepția este mercurul, care se întâlnește în forma sa lichidă în natură.

3. Structură cristalină ordonată. Mineralele sunt substanțe cristaline, ceea ce înseamnă că atomii lorsunt aranjați de o manieră repetitivă, ordonată. Această dispunere ordonată a atomilor este reflectată în formeleregulate ale obiectelor numite cristale. Unor solide formate natural, cum ar fi opalul, le lipsește o structurăatomică repetitivă și nu sunt considerate minerale.

4.

În general, anorganice. Solidele cristaline anorganice, cum ar fi banala sare de masă (halit), care segăsesc în mod natural în pământ sunt considerate minerale. (Pe de altă parte, compușii organici nu sunt, îngeneral, considerați minerale. Zahărul, un solid cristalin ca și sarea, dar care este obținut din sfeclă de zahărsau trestie de zahăr, este un exemplu comun de astfel de compus organic.) Multe animale marine secretăcompuși anorganici, cum ar fi carbonatul de calciu (calcit), sub formă de cochilii sau recifi. Dacă acestemateriale sunt îngropate și devin parte a unei roci, geologii le consideră ca fiind minerale.

5. Pot fi reprezentate printr-o formulă chimică. Cele mai multe minerale sunt compuși chimici careau compoziții care pot fi exprimate printr -o formulă chimică. De exemplu, mineralul foarte comun numit cuarțare formula SiO2, ceea ce indică faptul că acest mineral este format din atomi de siliciu (Si) și oxigen (O), în

proporție de unu la doi. Această proporție de siliciu și oxigen este adevărată pentru orice eșantion de cuarț pur,indifer ent de originea sa. Totuși, compozițiile unor minerale variază între limite bine definite, specifice. Acest

lucru se întâmplă deoarece unele elemente pot fi substituite de altele cu dimensiune similară, fără a schimbastructura internă a mineralului. Un exemplu este mineralul olivină, în care fie elementul magneziu (Mg), fieelementul fier (Fe) pot ocupa același loc în structura cristalului. De aceea, formula olivinei, (Mg,Fe)2SiO4,


2/44

exprimă variabilitatea cantităților relative de magneziu și fier. Totuși, r aportul magneziu plus fier (Mg+Fe) lasiliciu (Si) și oxigen (O) rămâne neschimbat la 2:1:4.

Spre deosebire de minerale, definirea rocilor este mult mai puțin rigidă. O rocă, este pur și simplu oricemasă solidă de materie minerală sau de tip mineral, care apare natural ca parte a planetei noastre. Cele maimulte roci, ca de exemplu roca foarte comună numită granit, apare ca agregate formate din câteva mineralediferite. Termenul agregat , sugerează că mineralele sunt unite în așa mod, încât proprietățile lo r individualese păstrează. De observat că mineralele constituente ale granitului pot fi identificate ușor. Totuși, unele rocisunt formate aproape în întregime dintr-un singur mineral. Un exemplu comun este roca sedimentară numităcalcar , care constă din mase impure din mineralul calcit . Unele roci sunt compuse din materie neminerală.Acestea includ rocile vulcanice obsidian și poncie, care sunt substanțe sticloase, necristalineși cărbunele, careeste format din resturi organice solide.

Deși acest capitol se ocupă în primul rând cu natura mineralelor, trebuie să rețineți că cele mai multeroci nu sunt decât agregate de minerale. Deoarece proprietățile rocilor sunt, în mare măsură, determinate decompoziția chimică și structura cristalină a mineralelor pe care le conțin, vom discuta întâi aceste materialeale Pământului. Apoi, următoarele capitole vor acorda o atenție mai mare grupurilor majore de roci alePământului.

2.2. Atomii: materiale de construcție pentru minerale

Când mineralele sunt examinate cu atenție, chiar și cu microscopul optic, nenumăratele particuleminuscule din structura lor internă nu pot fi distinse. Cu toate acestea, toată materia, incluzând mineralele, estecompusă din elemente numite atomi – cele mai mici particule care nu pot fi descompuse în părțile componente

prin metode chimice. În schimb, atomii conțin particule și mai mici – protoni și neutroni situați într -un nucleu central care este înconjurat de electroni.

Proprietățile protonilor, neutronilor și electronilor – Protonii și neutronii sunt particule foarte dense,cu aproape aceeași masă. Electronii au, în schimb, o masă neglijabilă, de circa 1/2000 din cea a unui proton.Pentru comparație, dacă un proton sau un neutron ar avea masa unei mingi de baseball (circa 150 grame), unelectron ar avea masa unui singur grăunte de orez.

Atât protonii, cât și electronii au în comun o pr o prietate fundamentală numită sarcină electrică. Protoniiau o sarcină electrică de +1, iar electronii au o sarcină electrică de -1. Neutronii, așa cum sugerează și numelelor, nu au sarcină electrică. Sarcina protonilor și electronilor are aceeași magnitudine, dar este de polaritățidiferite, astfel încât atunci când aceste două particule sunt puse împreună, sarcinile se anulează una pe cealaltă.Deoarece materia conține numere egale de protoni încărcați pozitiv și de electroni încărcați negativ, cele maimulte substanțe sunt neutre din punct de vedere electric.

Deși de multe ori electronii sunt ilustrați orbitând în jurul nucleului, cam în același mod în care planeteledin sistemul solar orbitează în jurul Soarelui, totuși ei nu se comportă, de fapt, în acest mod. O descriere mairealistă prezintă electronii ca un nor de sarcini negative care înconjoară nucleul. Studiile cu privire laaranjamentele electronilor, arată că ei se mișcă față de nucleu în regiuni numite învelișuri principale, fiecaredintre ele având asociat un anumit nivel de energie. În plus, fiecare înveliș poate conține un anumit număr de

electroni, cu învelișul exterior conținând electronii de valență care interacționează cu alți atomi, formândlegături chimice.

Cei mai mulți atomi din univers (cu excepția hidrogenului și heliului) au fost creați în interiorul stelelormasive prin fuziune nucleară și apoi eliberați în spațiul interstelar în timpul exploziilor de tip supernova. Pemăsură ce mater ialul expulzat s-a răcit, nucleele nou formate au atras electroni pentru a-și completa structuraatomică. La temperaturile care există la suprafața Pământului, toți atomii liberi (nelegați de alți atomi) au câteun electron pentru fiecare proton din nucleu.

Elementele: definite prin numărul lor de protoni – Cei mai simpli atomi au doar un proton în nucleelelor, în timp ce alții au mai mult de 100. Numărul de protoni din nucleul fiecărui atom, numit număr atomic,determină natura sa chimică. Toți atomii cu același număr de protoni au aceleași proprietăți fizice și chimice.

Un grup de atomi de același tip este numit element. Există circa 90 de elemente naturale și 23 care au fostsintetizate. Voi probabil sunteți familiarizați cu numele multor elemente incluzând carbonul, azotul șioxigenul. Toți atomii de carbon au șase protoni, în timp ce toți atomii de azot au șapte protoni, iar toți atomiide oxigen au opt.


3/44

Elementele sunt organizate în așa fel încât acelea cu proprietăți similare sunt dispuse în coloane. Acestaranjament este numit tabel periodic. Fiecărui element i s-a atribuit un simbol format din una sau două litere.

Numerele atomice și masele sunt, de asemenea, incluse pentru fiecare element.Atomii elementelor care apar în mod natural sunt elementele constructive ale mineralelor Pământului.

Câteva minerale, cum ar fi, cuprul nativ, diamantul și aurul sunt formate în întregime doar din atomi ai unuisingur element. Totuși, cele mai multe elemente tind să formeze legături cu alte elemente pentru a formacompuși chimici . Cele mai multe minerale sunt compuși chimici formați din atomi provenind de la două saumai multe elemente.

2.3. De ce formează atomii legături

Cu excepția unui grup de elemente cunoscute sub numele de gaze nobile, atomii formeză legături unulcu celălalt în condițiile (temperatură și presiune) care apar pe Pământ. Unii atomi se leagă formând compușiionici, unii formează molecule, iar alții formează substanțe metalice. De ce se întâmplă acest lucru?Experimentele arată că forțele electrice sunt cele care țin atomii împreună și îi leagă unul de celălalt. Acesteatracții electrice reduc energia totală a atomilor legați, ceea ce, în schimb, îi face, în general, mai stabili. Înconsecință, atomii legați în compuși au tendința de a fi mai stabili decât atomii care sunt liberi (nelegați).

Așa cum am subliniat mai devreme, electronii de valență (învelișul extern) sunt, în general, implicați în

legăturile chimice. Se poate observa că elementele din Grupa I au un electron de valență, cei din Grupa II audoi electroni de valență și așa mai departe, până la opt electroni de valență în Grupa VIII.

Regula octetului – Gazele nobile (cu excepția heliului) au aranjamente foarte stabile ale electronilor, cuopt electroni de valență și, de aceea, au tendința de a fi lipsiți de reactivitate. Mulți alți atomi câștigă, pierd sau

pun în comun electroni în timpul reacțiilor chimice și ajung la aranjamantele de electroni ale gazelor nobile.Această observație a condus la o lege a chimiei, cunoscută ca regula octetului: Atomii au tendința de a câștiga,

pierde sau de a pune în comun electroni, până când sunt înconjurați de opt electroni de valență. Deși existăexcepții de la regula octetului, ea este o regulă utilă pentru a înțelege legăturile chimice.

Când învelișul extern al unui atom nu are opt electroni, este probabil că el va forma o legătură chimicăcu alți atomi pentru a-și completa învelișul. O legătură chimică este transferul sau punerea în comun a

electronilor, ceea ce permite fiecărui atom să aibă un înveliș de valență complet. Unii atomi fac acestu lucrutranferând altor atomi toți electronii lor de valență, în așa fel încât un înveliș intern devine un înveliș completde valență.

Când electronii de valență sunt transferați între elemente pentru a forma ioni, legătura este de tip ionic.Când electronii sunt puși în comun de către atomi, legătura este o legătură covalentă. Când electronii devalență sunt puși în comun de către toți atomii din substanță, legătura este metalică. În orice caz, atomii carese leagă obțin configurații electronice stabile, care, de obicei, constau în opt electroni pe învelișul cel maiextern.

Legăturile ionice: electroni transferați – Probabil că tipul de legătură cel mai ușor de vizualizat estelegătura ionică, în care un atom cedează altui atom unul sau mai mulți electroni de valență pentru a forma ioni

– atomi încărcați pozitiv sau negativ. Atomul care pierde electroni devine ion pozitiv, iar cel care câștigăelectroni devine ion negativ. Ioni cu sarcini opuse sunt puternic atrași unul către celălalt și se unesc formândcompuși ionici.

Să luăm în considerare legătura ionică dintre sodiu (Na) și clor (Cl) pentru a produce clorura de sodiu,adică mineralul halit – sarea de masă. Sodiul îi cedează clorului singurul său electron de valență. Ca rezultat,sodiul are acum o configurație stabilă cu opt electroni pe stratul său extern. Primind electronul pe care îl pierdesodiul, clorul (care are șapte electroni de valență) ar e acum cei opt electroni necesari pentru a completaînvelișul său cel mai extern. Astfel, prin transferul unui singur electron, atât atomii de sodiu, cât și cei de clorau căpătat o configurație electronică stabilă. După ce transferul are loc, atomii nu mai sunt neutri din punct devedere electric. Cedând un electron, un atom neutru de sodiu devine încărcat pozitiv (cu 11 protoni și 10electroni). În mod similar, prin acceptarea uni electron, un atom de clor neutru devine încărcat negativ (cu 17

protoni și 18 electroni). Noi știm că ionii cu sarcini de același semn se resping, iar cei cu sarcini de semn diferitse atrag. Astfel, o legătură ionică este atracția dintre ioni cu semne diferite, rezultând un compus neutru din

punct de vedere electric.


4/44


5/44

2.5. Proprietățile fizice ale mineralelor

Mineralele au structuri cristaline și compoziții chimice bine definite, care le conferă un set unic de proprietăți fizice și chimice împărtățite de de toate eșantioanele din acel mineral. De exemplu, toatespecimenele de halit au aceeași duritate, aceeași densitate și se sparg în același mod. Deoarece structura internăa mineralului și compoziția chimică sunt dificil de determinat fără ajutorul testelor și echipamentelor sofisticate, se utilizează frecvent proprietățile fizice ușor de recunoscut.

Proprietăți optice – Dintre multele proprietăți optice, luciul, abilitatea de a transmite lumina, culoareași culoarea urmei sunt cele mai utilizate pentru identificarea mineralelor.

LUCIUL. Aspectul sau calitatea luminii reflectate de suprafața uni mineral este cunoscută ca luciu.Mineralele care au aspectul unor metale, indiferent de culoare, au luciu metalic. Unele minerale metalice, cumar fi cuprul nativ și galena, dezvoltă o pojghiță subțire de oxizi când sunt expuse la atmosferă. Deoarece elenu au același luciu ca eșantioanele proaspăt sparte, despre aceste eșantioane se spune adesea că au luciusubmetalic.

Cele mai multe minerale au luciu nemetalic și sunt descrise utilizând diferite adjective cum ar fi sticloase,

cu luciu pământos sau sidefos (ca interiorul unei cochilii) sau luciu gras.ABILITATEA DE A TRANSMITE LUMINA. O altă proprietate optică utilizată la identificareamineralelor este abilitatea de a transmite lumina. Atunci când lumina nu este transmisă, mineralul este descrisca fiind opac; când este transmisă lumina, dar imaginea nu este trasmisă, mineralul este translucid . Când atâtlumina, cât și imaginea sunt vizibile prin eșantion, mineralul este descris ca fiind transparent .

CULOAREA. Deși culoarea este, în general, caracteristica cea mai remarcabilă a oricărui mineral, eaeste considerată o proprietate diagnostică doar pentru puține minerale. Cantitățile extrem de mici de impuritățidin mineralul foarte comun numit cuarț, de exemplu, îi conferă acestuia o varietate de nuanțe incluzând roz,violet, galben, alb, cenușiu și chiar negru. Alte minerale, cum ar fi turmalina, prezintă, de asemenea, o varietatede culori, uneori cu culori multiple apărând în același eșantion. Astfel, utilizarea culorilor ca modalitate deidentificare este adesea ambiguă și poate chiar induce în eroare.

CULOAREA URMEI. Culoarea mineralului sub formă de pudră, numită culoarea urmei, este adeseautilizată la identificarea mineralelor. Culoarea urmei este obținută prin frecarea mineralului pe o placă defaianță (fața nesmălțuită) și observarea culorii pe care o lasă pa placă. Deși culoa rea mineralului poate variade la eșantion la eșantion, culoarea urmei este de obicei aceeași pentru toate eșantioanele. Ea poate, deasemenea, fi utilizată pentru a face deosebirea între minerale cu luciu metalic și acelea cu luciu nemetalic.Mineralele metalice au, în general, urme închise la culoare, dense, în timp ce mineralele cu luciu nemetalic au,de obicei, o urmă de culoare deschisă.

Trebuie făcută observația că nu toate mineralele produc o urmă atunci când sunt frecate de placa defaianță. De exemplu, mineralul cuarț este mai dur decât placa. De aceea, nu se observă o urmă prin aceastămetodă.

Forma cristalelor sau habitusul Mineralogii utilizează habitusul pentru a se referi la formacaracteristică sau comună a cristalului sau agregatului de cristale. Doar puține minerale prezintă poliedreregulate care sunt folositoare pentru identificarea lor. De exemplu, cristalele de magnetit apar uneori caoctaedre, granații adesea formează dodecaedre, iar cristalele de halit și cele de fluorină au tendința de a formacuburi sau forme apropiate de cub. În timp ce cele mai multe minerale au doar un habitus comun, câteva dintreele au două sau mai multe forme cristaline caracteristice, cum ar fi de exemplu pirita.

Spre deosebire de acestea, alte minerale au rareori forme geometrice perfecte. Multe dintre acestea,totuși, dezvoltă alte forme caracteristice utile pentru identificarea lor. Unele minerale tind să crească în modegal pe toate cele trei direcții ale spațiului, în timp ce altele tind să fie alungite pe o direcție sau aplatizate,dacă ceșterea pe o direcție este oprită. Termenii comuni utilizați pentru a descrie aceste forme, precum și altehabitusuri cristaline includ izometric, lamelar, fibros, tabular, prismatic, foios, columnar și botrioidal.

Rezistența mineralelor – Tipul și rezistența legăturilor chimice din interiorul cristalelor sunt cele caredetermină cât de ușor se sparg sau se deformează mineralele supuse unui stress. Mineralogii utilizează termeni


6/44

cum ar fi rezistență la rupere, duritate, clivaj și spărtură pentru a descrie rezistența mineralelor și modul încare se rup mineralele când este aplicat un stress.

REZISTENȚA LA RUPERE. Acestă proprietate descrie rezistența mineralelor la rupere sau deformare.Mineralele care au legături ionice, cum ar fi fluorina și halitul, tind să fie casante și se sparg în bucăți micicând sunt lovite. Dimpotr ivă, mineralele cu legături metalice, cum ar fi cuprul nativ, sunt maleabile sau ușorde modelat cu ajutorul ciocanului. Mineralele, ca de exemplu gipsul sau talcul, care pot fi tăiate în fâșii subțirisunt descrise ca sectile. Altele, în special micele, sunt elastice și se pot îndoi și apoi reveni la forma inițialădupă ce stressul încetează.

DURITATEA. Una dintre proprietățile diagnostice cele mai importante este duritatea, o măsură arezistenței mineralului la abraziune sau zgâriere. Această proprietate se determină prin frecarea unui mineralcu duritate necunoscută cu unul a cărui duritate este cunoscută sau invers. O valoare numerică a durității poatefi obținută utilizând scara lui Mohs, care constă din 10 minerale aranjate în ordine de la 1 (cel mai moale) la10 (cel mai dur). Trebuie subliniat că scara lui Mohs este o scară relativă și nu înseamnă că mineralul numărul2, gipsul este de două ori mai tare decât mineralul 1, talcul. De fapt, gipsul este doar un pic mai dur decâttalcul.

În laborator, se pot utiliza și alte obiecte comune, pentru a identifica duritatea mineralului. Acestea includunghia umană, care are o duritate de circa 2,5, o monedă de cupru (3,5) și un fragment de sticlă (5,5). Mineralulgips, care are duritatea 2, poate fi zgâriat cu ușurință cu unghia. Pe de altă parte, mineralul calcit, care are

duritatea 3, va zgâria unghia dar nu sticla. Cuarțul, care este unul dintre cele mai dure minerale comune, vazgâria cu ușurință sticla. Diamantul, cel mai dur dintre toate, zgârie orice, inclusiv alte diamante.CLIVAJUL. În structura cristalină a multor minerale, unele legături atomice sunt mai slabe decât altele.

De-a lungul acestor legături mai slabe mineralele tind să se fragmenteze când sunt sub stress. Clivajul estetendința unui mineral de a se fragmenta (cliva) de-a lungul planelor cu legături slabe. Nu toate mineralele auclivaj, dar acelea care au pot fi identificate prin suprafețele plate, relativ netede care se produc când mineraluleste spart. Cel mai simplu tip de clivaj este cel al micelor. Deoarece aceste minerale au legături foarte slabedupă o direcție din cristalele lor, ele clivează formând foi plate, subțiri. Unele minerale au un clivaj excelent

pe una, două, trei sau chiar mai multe direcții, în timp ce altele prezintă clivaj bun sau slab, iar altele nu cliveazădeloc. Când mineralele se fragmentează la fel după mai multe direcții, clivajul este descris după numărul dedirecții de clivaj și unghiu(rile)l cu care ele se întânesc.

Fiecare suprafață de clivaj care are o orientare diferită este considerată ca o direcție de clivaj diferită. Deexemplu, unele minerale clivează formând cuburi cu șase fețe. Deoarece cuburile sunt definite de seturi diferitede plane paralele care se intersectează la unghiuri de 90 de grade, clivajul este descris ca trei direcții de clivajcare se întâlnesc la 90 de grade.

Nu confundați clivajul cu forma cristalului. Când un mineral prezintă clivaj, el se va desface în fragmentecare au toate aceeași geometrie. Dimpotrivă, cristalele de cuarț nu prezintă clivaj. Dacă sunt sparte, ele sefragmentează după suprafețe care nu seamănă unele cu celelalte sau cu cristalele originale.

SPĂRTURA. Mineralele care au legături chimice care sunt la fel de puternice sau aproape la fel de puternice după toate direcțiile prezintă o proprietate numită spărtură. Când mineralele se sparg, cele mai multe produc suprafețe inegale și sunt descrise ca prezentând spărtură neregulată. Totuși, unele minerale, cum ar ficuarțul, se sparg după suprafețe curbe, netede asemănătoare cu sticla spartă. Astfel de spărturi sunt cunoscute

ca spărturi concoidale. Alte minerale prezintă spărturi care produc așchii sau fibre care sunt cunoscute ca spărturi așchioase și, respectiv, fibroase.

Densitate și greutate specifică – Densitatea, care este o proprietate importantă a materiei, este definităca masa pe unitatea de volum. Mineralogii utilizează adesea o mărime înrudită numită greutatate specifică

pentru a descrie densitatea mineralelor. Greutatea specifică este un număr care reprezintă raportul dintregreutatea mineralului și greutatea unui volum egal de apă.

Cele mai multe minerale formatoare de roci au greutăți specifice între 2 și 3. De exemplu, cuarțul aregreutatea specifică de 2,65. Dimpotrivă, unele minerale metalice, cum ar fi p irita, cuprul nativ și magnetitulsunt de mai mult de două ori mai dense și astfel au greutatea specifică de două ori mai mare decât cuarțul.Galena, un mineral și minereu de plumb, are o greutate specifică de circa 7,5, în timp ce aurul de 24 de karate

are aproximativ 20.Cu puțin exercițiu, veți putea estima greutatea specifică a unui mineral doar cântărindu -l în mână.

Întrebați-vă dacă mineralul respectiv este la fel de ”greu” ca alte eșantioane de rocă de aceeași mărime pe carele-ați utilizat. Dacă răspunsul este ”da”, atunci probabil că eșantionul are o greutate specifică între 2 și 3.


7/44

Alte proprietăți ale mineralelelor – Pe lângă proprietățile discutate până acum, unele minerale pot fi

recunoscute cu ajutorul unor alte proprietăți distinctive. De exemplu, halitul este sarea obișnuită, așa că poatefi identificată rapid cu ajutorul gustului. Talcul și grafitul au amândouă proprietăți tactile specifice; talcul estesăpunos, iar grafitul este gras. Mai departe, culoarea urmei multor minerale cu sulf emite un miros de ouăclocite. Câteva minerale, cum ar fi magnetitul, au un conținut ridicat de fier și pot fi ridicate cu un magnet, întimp ce unele varietăți sunt magneți naturali și vor putea atrage obiecte mici făcute pe bază de fier, cum ar fiace sau agrafe pentru hârtie.

Unele minerale prezintă unele proprietăți optice speciale. De exemplu, când o bucată de calcittransparent este plasat deasupra unui text tipărit, literele vor apărea de două ori. Această proprietate optică estecunoscută ca refracție dublă.

Un test chimic foarte simplu implică o picătură de acid clorhidric diluat pusă pe o suprafață proaspătăde mineral. Utilizând această tehnică, anumite minerale, numite carbonați, vor face efervescență pe măsură cedioxidul de carbon gazos este eliberat. Acest test este util în mod special pentru identificarea carbonatuluifoarte comun numit calcit.

2.6. Grupurile de minerale

Până în prezent au fost denumite peste 4000 de minerale și în fiecare an sunt descoperite alte câtevaminerale noi. Pentru studenții care de abia încep studiul mineralelor sunt suficiente doar câteva zeci dintreaceste minerale. Colectiv, aceste câteva minerale formează cea mai mare parte a rocilor crustei terestre, șiastfel sunt denumite minerale formatoare de roci.

Deși mai puțin abundente, multe alte minerale sunt utilizate pe scară mare la fabricarea unor produse șisunt denumite minerale economice. Totuși, mineralele formatoare de roci și mineralele economice nu suntgrupuri care să se excludă unele pe altele. Când sunt găsite în cantități mari, unele minerale formatore de rocisunt importante din punct de vedere economic. Un exemplu este mineralul calcit, care este principalulcomponent al rocii sedimentare numite calcar și are multe utilizări, printre care producerea cimentului.

Este de remarcat că doar opt elemente chimice formează majoritatea mineralelor formatoare de roci șireprezintă circa 98% (în greutate) din crusta terestră. Aceste elemente sunt oxigenul (O), siliciul (Si), aluminiul

(Al), fierul (Fe), calciul (Ca), sodiul (Na), potasiul (K) și magneziul (Mg). Siliciul si oxigenul sunt de departecele mai abundente elemente comune din crusta terestră. În plus, aceste două elemente se combină ușor,formând elementul constructiv de bază al celui mai comun grup de minerale, silicații .

Sunt cunoscute mai mult de 800 de minerale silicatice, iar e le reprezintă mai mult de 90% din crustaPământului.

Deoarece alte minerale sunt mult mai puțin abundente decât silicații în crusta terestră, ele sunt adeseagrupate împreună sub numele de nesilicați . Deși nu sunt la fel de comune ca silicații, unele mineralenesilicatice sunt foarte importante din punct de vedere economic. Ele ne asigură necesarul de fier și aluminiu

pentru a ne construi automobilele, gipsul pentru ipsos și carton gipsat pentru construcții, iar cuprul cabluri caretransportă electricitatea și ne conectează la Internet. Unele grupe de minerale nesilicatice comune includcarbonații, sulfații și halogenurile. În plus față de importanța lor economică, aceste grupe de minerale suntconstituenți majori ai sedimentelor și rocilor sedimentare.

Vom discuta pentru început despre grupul cel mai comun de minerale, silicații, iar apoi vom lua înconsiderare și unele dintre grupele importante de minerale nesilicatice.

Silicații – Orice mineral silicatic conține cele mai abundente două elemente chimice din crusta terestră,oxigenul și siliciul. În plus, cele mai multe mai conțin și unul sau mai multe dintre celelalte elemente comune.Împreună, aceste elemente dau naștere la sute de minerale silicatice, cu o mare varietate de proprietăți,incluzând cuarțul dur, talcul moale, mica foioasă, azbestul fibros, olivina verde și granatul sângeriu.

STRUCTURILE SILICAȚILOR . Toți silicații au același element constructiv de bază fundamental, tetraedrul de siliciu-oxigen (SiO44-). Această structură constă în patru ioni de oxigen (fiecare 2-), care sunt

legați covalent de un ion, comparativ mic, de siliciu (4

+

), formând un tetraedru – o piramidă cu patru fețeidentice. Acești tetraedri nu sunt compuși chimici, ci, mai degrabă, ioni complecși (SiO44-), care au o sarcinănetă de 4-. Pentru a deveni echilibrați din punct de vedere electric, acești ioni complecși se leagă de alți ionimetalici încărcați pozitiv. Mai precis, fiecare O2- are unul dintre electronii de valență legați cu Si4+ situat în


8/44

centrul tetraedrului. Sarcina 1- care rămâne la fiecare oxigen este disponibilă pentru a se lega cu un alt ion pozitiv sau cu ionul de siliciu din tetraedrul adiacent.

Minerale cu tetraedru independent. Unul dintre cele mai simple structuri silicatice constă în tetraedriindependenți care au cei patru ioni de oxigen legați de ioni pozitivi, cum ar fi Mg2+, Fe2+ sau Ca2+. Mineralulolivină, cu formula MgFe2SiO4 este un astfel de exemplu. În olivină, ionii magneziu (Mg2+) sau/și fierul (Fe2+)sunt situați între tetraedri SiO4 independenți, comparativ mari, formând o structură tridimensională densă.Granatul, un alt mineral comun, este, de asemenea, compus din tetraedri independenți legați de ioni pozitivi.Atât olivina, cât și granatul formează cristale echidimensionale dure, dense, lipsite de clivaj.

Minerale cu structuri sub formă de lanțuri sau de foi. O cauză a marii varietăți de minerale silicaticeeste abilitatea tetraedrilor SiO4 de a se lega unii de alții într -o varietate de configurații. Acest fenomen foarteimportant, numit polimerizare, are loc prin punerea în comun a unuia, a doi, trei sau a tuturor celor patru atomide oxigen din tetraedrii adiacenți. Numeroși tetraedrii se unesc formând lanțuri simple, lanțuri duble, structurifoioase sau rețele tridimensionale.

Pentru a vedea cum sunt puși în comun atomii de oxigen de către tetraedrii adiacenți, observați unuldintre ionii de siliciu (sfere mici albastre) din mijlocul lanțului simplu din figură. Observați că acest ion desiliciu este complet înconjurat de patru ioni mai mari de oxigen. Observați, de asemenea, că dintre cei patruatomi de oxigen, jumătate sunt legați de doi atomi de siliciu, în timp ce ceilalți doi nu sunt legați în același fel.Legătura prin intermediul celor doi atomi de oxigen puși în comun este cea care unește tetraedrii într -o

structură de tip lanț. Acum examinați ionul de siliciu din mijlocul structurii foioase și numărați ionii de oxigen puși sau nu în comun care îl înconjoară. Așa după cum probabil ați observat, structura foioasă este rezultatul punerii în comun de către tetraedrii adiacenți a trei sau patru atomi de oxigen.

Minerale cu rețele tridimensionale. În structurile silicatice cele mai comune, toți cei patru ioni deoxigen sunt puși în comun, rezultând o rețea tridimensională complexă.

Cuarțul, un mineral dur, rezistent, are cea mai simplă structură în care toți cei patru ioni de oxigen sunt puși în comun. Deoarece structura este neutră din punct de vedere electric, cuarțul (SiO2) nu conține ioni pozitivi – alții decât siliciul.

Raportul de ioni de oxigen la ionii de siliciu diferă pentru fiecare tip de structură silicatică. În tetraedriiindependenți (SiO4), există patru ioni de oxigen pentru fiecare ion de siliciu. În lanțurile simple, raportuloxigen la siliciu este 3:1 (SiO3), iar în rețelele tridimensionale este 2:1 (SiO2). Cu cât sunt mai mulți ioni de

oxigen puși în comun, procentul de siliciu din structură crește. Mineralele silicatice sunt, de aceea, descrise caavând conținut ridicat sau scăzut de siliciu pe baza raportului oxigen la siliciu. Mineralele cu structuritridimensionale în care toți cei patru ioni de oxigen sunt puși în comun au cel mai mare conținut de siliciu.Mineralele compuse din tetraedri independenți au cel mai scăzut conținut de siliciu. Această diferență înconținutul de siliciu este importantă, după cum veți vedea în capitolul următor.

LEGAREA STRUCTURILOR SILICATICE. Cu excepția cuarțului (SiO2), structura de bază (lanțuri,foi sau tridimensională) a celor mai multe minerale silicatice are o sarcină negativă netă. De aceea, ioniimetalici sunt necesari pentru a echilibra sarcina totală și servesc ca ”liant” care ține aceste structuri împreună.Ionii pozitivi care leagă cel mai adesea structurile silicatice sunt fierul (Fe2+), magneziul (Mg2+), potasiul (K +),sodiul (Na+), aluminiul (Al3+) și calciul (Ca2+). Acești ioni încărcați pozitiv formează legături cu ionii deoxigen care nu sunt puși în comun și care ocupă colțurile tetraedrilor de silicat.

Ca o regulă generală, legăturile covalente hibride dintre siliciu și oxigen sunt mai puternice decâtlegăturile ionice care țin o structură silicatică lângă alta. În consecință, proprietăți precum clivajul și, într -ooarecare măsură, duritatea sunt controlate de natura rețelei silicatice. Cuarțul (SiO2), care are doar legăturisiliciu-oxigen, are o duritate mare și îi lipsește clivajul, în special datorită legăturilor la fel de puternice în toatedirecțiile. Mineralul talc, dimpotrivă, ae o structură foioasă. Ionii de magneziu sunt dispuși între foi și formeazăo legătură slabă între ele. Talcul la pipăit este alunecos datorită foilor de silicat care alunecă una față de cealaltă,cam în același mod în care foițele de atomi de carbon alunecă în grafit, conferindu-i proprietățile sale delubrifiant.

Vă amintiți că atomii cu aceleași dimensiuni se pot substitui unii pe ceilalți fără modificarea structuriimineralului. De exemplu, în mineralul olivină, fierul (Fe2+) și magneziu (Mg2+) se substituie unul pe celălalt.Acest lucru este valabil și pentru cel de-al treilea cel mai comun element din crusta terestră, aluminiul (Al3+),

care adesea substituie siliciul (Si) din centrul tetraedrului siliciu-oxigen.Deoarece cele mai multe structuri silicatice vor accepta cu ușurință doi sau mai mulți ioni pozitivi diferiți

la un anumit punct de legare chimică, specimenele individuale ale unui mineral pot conține cantități variabile


9/44

ale anumitor elemente. Drept urmare, mulți silicați formează un grup de minerale, care prezintă un interval decompoziții între doi membri extremi. Exemple pot fi olivinele, piroxenii, amfibolii, micele și feldspații.

Silicați comuni – Grupele majore de silicați sunt grupa olivinei, grupa piroxenilor, grupa amfibolilor,grupa micelor, grupa feldspaților și cuarțul. Feldspații sunt, de departe, grupul de silicați cu cea mai marerăspândire, ei reprezentând mai mult de 50% din crusta terestră. Cuarțul, al doilea mineral ca abundență dincrusta terestră, este singurul mineral comun format în totalitate din siliciu și oxigen. Cei mai mulți silicați seformează când roca topită se răcește și cristalizează. Răcirea poate avea loc la suprafața sau în apropiereasuprafeței Pământului (temperatură și presiune scăzute) sau la adâncimi mari (temperatură și presiune ridicate).Condițiile din timpul cristalizării și compoziția chimică a rocii topite determină, în mare măsură, care mineralese vor forma. De exemplu, silicatul olivină cristalizează la temperaturi ridicate, în timp ce cuarțul cristalizeazăla temperaturi mult ma scăzute.

În plus, unii silicați se formează la suprafața Pământului din produsele de alterare ale altor silicați, iaralții se formează la presiuni extreme asociate cu ridicarea munților.

Fiecare silicat are, de aceea, o compoziție chimică și o structură care indică în ce condiții s-a format .Prin examinarea atentă a mineralelor constituente ale rocilor, geologii pot, de obicei, să determinecircumstanțele în care s-au format rocile.

Vom examina acum unele dintre acești mulți silicați comuni, pe care îi împărțim în două grupuri majore

pe baza compoziției lor chimice.SILICAȚII DESCHIȘI LA CULOARE. Silicații deschiși la culoare ( sau neferomagnezieni) sunt, îngeneral, de culoare deschisă și au greutate specifică de circa 2,7, ceea ce este considerabil mai puțin decât celeale silicaților de culoare închisă (feromagnezieni). Aceste diferențe sunt, în principal, atribuibile prezenței sauabsenței fierului sau magneziului. Silicații de culoare deschisă conțin cantități variabile de aluminiu, potasiu,calciu și sodiu și, mai puțin, fier și magneziu.

Grupul feldspaților. Feldspații, grupul cel mai comun de minerale, se pot forma sub un interval larg detemperaturi și presiuni, ceea ce determină parțial abundența lor. Toți feldspații au proprietăți fizice similare.Ei au două plane de clivaj situate la un unghi de 90 de grade, sunt relativ dure (6 pe scara lui Mohs) și au unluciu care variază de la sticlos la sidefos. În roci, ei pot fi identificați după conturele rectangulare și fețelerelativ netede și lucioase.

Feldspații pot fi întâlniți cu două structuri. Un grup de feldspați conține ioni de potasiu în structurile lorși este, de aceea cunoscut sub numele de feldspați potasici. (Ortoza și microclinul sunt membri comuni aigru pului feldspaților potasici.) Celălalt grup, numit al feldspaților plagioclazi, conține atât sodiu, cât și calciu,care se substituie unul pe celălalt în funcție de condițiile de cristalizare.

Feldspații potasici sunt, de obicei, de culoare crem deschis, roz sau, uneori, albăstrui-verzui. Feldspații plagioclazi, pe de altă parte, variază de la alb la cenușiu. Totuși, culoarea nu ar trebui utilizată pentru a distingeîntre aceste grupuri. Singura modalitate de a distinge fizic feldspații este să se studieze multitudinea de linii

paralele, numite striații. Striațiile apar pe unele plane de clivaj ale feldspaților plagioclazi, dar nu sunt prezentela feldspații potasici.

Cuarțul. Cuarțul este singurul silicat comun care este format în întregime din siliciu și oxigen. Drepturmare, termenul silice este aplicat cuarțului, care are formula chimică SiO2. Deoarece structura cuarțului

constă dintr -un raport de doi ioni de oxigen (O2-) la fiecare ion de siliciu (Si4+), niciun alt ion pozitiv nu estenecesar pentru a dobândi neutralitatea.

În cuarț se dezvoltă o rețea tridimensională prin punerea completă în comun a oxigenului de către atomiide siliciu adiacenți. Astfel, toate legăturile din cuarț sunt de tipul puternic siliciu-oxigen. În consecință, cuarțuleste dur, rezistent la alterarea exogenă și nu are clivaj. Când este spart, cuarțul prezintă, în general, spărturăconcoidală. Atunci când este pur, cuarțul este incolor și, dacă poate crește fără interferențe, se va dezvolta cacristale hexagonale, care dezvoltă extremități sub formă de piramidă. Totuși, ca și cele mai multe dintremineralele incolore, cuarțul este adesea colorat de incluziuni de diverși ioni (impurități) și se formează fără sădezvolte fețe bune de cristal. Cele mai comune varietăți de cuarț sunt cuarț lăptos (alb), fumuriu (cenușiu),roze (roz), ametist (violet) și cristal de stâncă (incolor).

Muscovitul. Muscovitul este un membru comun al familiei micelor. Ca și alte mice, muscovitul are

clivaj excepțional după o direcție. În foițe subțiri, muscovitul este incolor, o proprietate datorită căreia erafolosit ca ”sticlă” pentru ferestre în Evul Mediu. Deoarece muscovitul este foarte lucios, el poate fi adeseaidentificat prin strălucirea pe care o conferă unei roci. Dacă v-ați uitat vreodată cu atenție la nisipul unei plăji,

poate ați văzut strălucirea fulgilor de mică răspândiți printre alte granule de nisip.


10/44

Mineralele argiloase. Argilos este termenul utilizat pentru a descrie o categorie de minerale complexe,care, ca și micele, au structură foioasă. Spre deosebire de alți silicați comuni, cum ar fi cuarțul și feldspații,cele mai multe minerale argiloase se formează ca produse ale alterării exogene chimice a altor silicați. Astfel,mineralele argiloase constituie un procent ridicat al materialului de la suprafață pe care îl numim sol. Datorităimportanței solului pentru agricultură și datorită rolului lui de suport pentru construcții, mineralele argiloasesunt extrem de importante pentru oameni. În plus, mineralele argiloase intră în constituția a aproape jumătatedin volumul de roci sedimentare. Mineralele argiloase sunt, în general, foarte fin granulare, ceea ce face dificilăidentificarea lor, dacă nu sunt studiate microscopic. Structura stratificată și legăturile chimice slabe dintrestrate le dă un aspect caracteristic când sunt umede. Mineralele argiloase sunt comune în argile și alte rocisedimentare.

Unui dintre mineralele argiloase cele mai comune este caolinitul, care este utilizat la fabricarea porțelanului și la acoperirea hârtiei lucioase, de bună calitate. Pe de altă parte, mineralele argiloase absorbcantități mari de apă, ceea ce le permite să își mărească volumul de câteva ori. Aceste argile au fost utilizatecomercial într-o varietate de moduri, cum ar fi industria alimentară ca aditivi de îngroșare.

SILICAȚII DE CULOARE ÎNCHISĂ. Silicații de culoare închisă (sau feromagnezieni) sunt aceleminerale care conțin ioni de fier și/sau magneziu în structura lor. Datorită conținutului în fier, silicațiiferomagnezieni sunt de culoare închisă și au o greutate specifică mai mare decât silicații neferomagnezieni,între 3,2 și 3,6. Cei mai comuni silicați de culoare închisă sunt olivina, piroxenii, amfbolii, mica neagră

(biotitul) și granatul. Grupul olivinei. Olivina este o familie de silicați de temperatură ridicată care sunt de culoare neagră până la verde oliv și au un luciu sticlos și o spărtură concoidală. Olivina transparentă este utilizată ocazionalca piatră semiprețioasă numită peridot. Olivina formează, de obicei, cristale mici, rotunjte, care dau rocilor

bogate în olivină un aspect granular. Olivina și formele înrudite se consideră că formează până la 50% dinmantaua superioară a Pământului.

Grupul piroxenilor. Piroxenii sunt un grup de minerale complexe, care sunt componenți importanți airocilor magmatice de culoare închisă. Membrul cel mai comun, augitul, este un mineral negru, opac, cu douădirecții de clivaj care se intersectează la aproape 90 de grade. Augitul este unul dintre mineralele dominanteîn bazalt, o rocă magmatică comună în crusta oceanică și în ariile vulcanice de pe continente.

Grupul amfibolilor. Hornblenda este cel mai comun membru al grupului de minerale complexe din

punct de vedere chimic numit amfiboli. Hornblenda este, de obicei, de culoare verde închis până la negru și,cu excepția unghiurilor dintre clivaje, care sunt de circa 60 de grade și 120 de grade, este foarte asemănătoareca aspect cu augitul. Într-o rocă, hornblenda formează adesea cristale alungite. Acest lucru ajută la distingereaei de piroxeni, care formează, de obicei, cristale masive. Hornblenda poate fi găsită în roci magmatice, undeformează adesea porțiunea de culoare închisă a rocilor, care altfel sunt de culoare deschisă.

Biotitul. Biotitul este un membru bogat în fier, de culoare închisă al familiei micelor. Ca și celelaltemice, biotitul are o structură foioasă care îi conferă un clivaj excelent după o direcție. Biotitul are, de asemenea,un aspect negru lucios, care ajută la distingerea lui de alte minerale feromagneziene de culoare închisă. Ca șihornbelnda, biotitul este un constituent comun al rocilor magmatice, inclusiv în granite.

Granatul. Granatul este similar olivinei deoarece structura lui este compusă din tetraedri individualilegați de ioni metalici. De asemenea, tot ca olivina, are luciu sticlos, este lipsit de clivaj și prezintă spărtură

concoidală. Deși culorile granaților sunt variate, aceste minerale sunt cel mai adesea maro până la roșu inchis.Granații formează ușor cristale echidimensionale care sunt, în mod obișnuit, găsite în roci metamorfice. Cândgranații sunt transparenți, ei pot fi utilizați ca pietre semiprețioase.

Minerale nesilicatice importante – Mineralele nesilicatice sunt împărțite în grupuri pe baza ionului sauionului complex încărcat negativ pe care membrii grupurilor îl au în comun. De exemplu, oxizii conțin ionulnegativ de oxigen (O2-), care este legat de unul sau mai multe tipuri de ioni pozitivi. Astfel, în fiecare grup deminerale, structura de bază și tipul de legătură este similar. Drept rezultat, mineralele din fiecare grup au

proprietăți fizice similare, care sunt utile pentru identificarea mineralului.Deși mineralele nesilicatice reprezintă doar circa 8 procente din crusta terestră, unele minerale precum

gipsul, calcitul și halitul, sunt constituenți ai rocilor sedimentare care apar în cantități semnificative..

În plus, multe altele sunt importante din punct de vedere economic. Unele dintre mineralele nesilicaticecele mai comune aparțin uneia dintre cele trei clase de minerale – carbonați (CO32-), sulfați (SO42-) șihalogenuri (Cl-, F-, Br -). Mineralele carbonatate au o structură mult mai simplă decât silicații. Acest grup deminerale este format din ionul carbonat (CO32-) și unul sau mai multe tipuri de ioni pozitivi. Mineralele


11/44

carbonatate cele mai comune sunt calcitul CaCO3 (carbonat de calciu) și dolomitul CaMg(CO3)2 (carbonat decalciu și magneziu). Deoarece aceste minerale sunt similare atât din punct de vedere chimic, cât și fizic, elesunt dificil de distins unul de celălalt. Amândouă au luciu sticlos, duritate între 3 și 4 și clivaj rombic aproape

perfect. Ele pot totuși să fie deosebite utilizând acidul clorhidric diluat. Calcitul reacționează violent cu acestacid, în timp ce dolomitul reacționează mult mai slab. Calcitul și dolomitul sunt, de obicei, găsite împreună caconstituenți primari ai rocilor numite calcare și dolomite. Atunci când calcitul este mineralul dominant rocase numește calcar , iar când dolomitul este dominant roca se numește dolomit . Calcarul are multe utilizări,

printre care balast pentru fundația drumurilor, piatră de construcție și ca ingredient principal al cimenturilor.Alte două minerale nesilicatice întâlnite frecvent în rocile sedimentare sunt halitul și gipsul. Ambele

minerale sunt găsite, de obicei, ca strate groase ce reprezintă ultimele vestigii ale unor mări străvechi care s -au evaporat demult. Ca și calcarul, ambele sunt resurse nemetalice importante. Halitul este numele mineral

pentru sarea de masă obișnuită (NaCl). Gipsul (CaSO42H2O), care este sulfat de calciu cu apă legată înstructura sa, este mineralul cu care se fabrică ipsosul și alte materiale de construcție similare.

Cele mai multe clase de minerale nesilicatice conțin membri care sunt valoroși din punct de vedereeconomic. Acestea includ clasa oxizi, ai cărei membri hematit și magnetit sunt minereuri importante de fier.Semnificative sunt și sulfurile, care sunt compuși pe bază de sulf (S) și unul sau mai multe metale. Exemplede sulfuri importante sunt galena (plumb), sfaleritul (zinc) și calcopirita (cupru). În plus, elementele native,incluzând aurul, argintul și carbonul (diamante), plus o mulțime de alte minerale nesilicatice – fluorina

(fondant în industria siderurgică), corindon (piatră prețioasă, abraziv) și uraninit (sursă de uraniu) – suntimportante din punct de vedere economic.

Resurse minerale – Crusta Pământului și oceanele sunt sursa unei mari varietăți de substanțe folositoareși esențiale. De fapt, fiecare produs fabricat conține materiale obținute din minerale. Resursele minerale suntacumulări de minerale utile, care într -un final vor fi exploatabile din punct de vedere economic. Resurseleinclud depozite deja identificate din care mineralele pot fi extrase în mod profitabil, numite rezerve, precumși depozite care nu sunt încă recuperabile fie din punct de vedere economic, fie tehnologic. Depozitele desprecare se presupune că există, dar nu au fost încă descoperite, sunt, de asemenea, considerate resurse minerale.

Termenul minereu este utilizat pentru a desemna acele minerale metalice folositoare care pot fi extrase profitabil. În limbajul comun, termenul minereu este aplicat și unor minerale nemetalice cum ar fi fluorina și

sulful. Totuși, materialele utilizate ca piatră de construcție, balast pentru drumuri, abrazivi, ceramică șifertilizatori nu sunt, de obicei, numite minereuri; ele sunt clasificate ca roci și minerale industriale.Vă amintiți că mai mult de 98% din crusta terestră este compusă din numai opt elemente și că, exceptând

oxigenul și siliciul, toate celelalte elemente reprezintă o fracțiune relativ mică rocilor crustale comune. Într -adevăr, concentrațiile naturale ale multor elemente sunt excesiv de de mici. Un zăcământ, conținând procentulmediu dintr-un element valoros cum ar fi aurul, nu are valoare economică, deoarece costurile extragerii lui ardepăși cu mult valoarea aurului care ar fi recuperat.

Pentru a avea valoare economică, un element trebuie să aibă o concentrație deasupra niveluluiabundenței lui medii din crusta terestră. De exemplu, cuprul reprezintă circa 0,0135 procente din crustă. Pentruca un zăcământ să fie considerat minereu de cupru, el trebuie să conțină o concentrație de circa 100 de oriaceastă cantitate.

Aluminiul, pe de altă parte, reprezintă 8,13 procente din crustă și poate fi extras profitabil când este găsitîn concentrații de numai patru ori procentul crustal mediu.

Este important să înțelegeți că un zăcământ poate deveni profitabil sau își poate pierde profitabilitateadatorită unor schimbări economice. Dacă cererea pentru un metal crește și prețurile cresc suficient de mult,statutul unui zăcământ anterior neprofitabil se schimbă și devine minereu. Statutul unui zăcământ neprofitabilse poate, de asemenea, schimba, dacă avansurile tehnologiei permit extragerea minereului cu un cost mai redusdecât înainte. Și invers, schimbarea factorilor economici, poate face ca un zăcământ de minereuri cândva

profitabil să devină un zăcământ neprofitabil, care nu mai poate fi numit minereu. Această situație a fostilustrată de exploatarea minieră de cupru situată la Bingham Canyon, Utah, unul dintre cele mai mari exploatărila zi, în carieră, de pe Pământ. Exploatarea a fost oprită acolo în 1985 , deoarece echipamentul vechi a dus lacreșterea costurilor de extragere a cuprului dincolo de prețul curent de vânzare. Proprietarii au reacționat prinînlocuirea celor 1000 de vagoneți de cale ferată antici cu benzi transportoare și conducte de transport alminereului și sterilului. Aceste mașini au adus o reducere cu 30 de procente a costurilor și au făcut din nou

profitabilă această exploatare minieră.


12/44

De-a lungul anilor, geologii au fost extrem de interesați să afle cum generează procesele naturaleconcentrații de minerale esențiale. Un fapt bine stabilit este că ocurențele de resurse minerale valor oase suntîndeaproape legate de ciclul rocilor. Adică, mecanismele care generează roci magmatice, sedimentare șimetamorfice, inclusiv procesele de alterare exogenă și eroziune, joacă un rol major în producerea acumulărilorconcentrate de elemente utile.

În plus, odată cu dezvoltarea teoriei tectonicii plăcilor, geologii au adăugat un alt instrument pentruînțelegerea proceselor prin care o rocă este transformată în alta. Pe măsură ce aceste procese de formare arocilor vor fi examinate în capitolele următoare, vom lua în considerare și rolul lor în producerea unora dintreresursele noastre minerale importante.

3. ROCI MAGMATICE ȘI ACTIVITATEA INTRUSIVĂ

3.1. Magma: Materialul parental al rocilor magmatice

În discuția noastră despre ciclul rocilor, a fost remarcat faptul că rocile magmatice se formează pe

măsură ce roca topită se răcește și se solidifică. Dovezi considerabile susțin ideea că materialul pentru rocilemagmatice, numit magmă, este format prin topirea care are loc la diverse nivele în interiorul crustei și amantalei superioare a Pământului, la adâncimi de probabil 250 de kilometri. Odată format, un corp de magmăse ridică spre suprafață deoarece ea este mai puțin densă decât rocile solide înconjurătoare. (Când roca setopește ea ocupă mai mult spațiu și, deci, ea devine mai puțin densă decât roca solidă înconjurătoare.)Ocazional roca topită ajunge la suprafața Pământului, unde este numită lavă. Uneori, lava este emisă ca fântânicare sunt produse când gazele care ies din magmă o propulsează din camera magmatică. Cu alte ocazii, magmaeste expulzată exploziv, producând erupții dramatice de abur și cenușă. Totuși, nu toate erupiile sunt violente;mulți vulcani produc curgeri liniștite de lavă foarte fluidă.

Natura magmei – Magma este rocă topită parțial sau complet, care la răcire se solidifică pentru a forma

roci compuse din silicați. Cele mai multe magme constau din trei părți distincte – o componentă lichidă, ocomponentă solidă și o fază gazoasă.Partea lichidă, numită topitură, este compusă în principal din ioni mobili ai celor opt cele mai comune

elemente care pot fi întâlnite în crusta terestră – siliciu și oxigen, împreună cu cantități mai mici de aluminiu, potasiu, calciu, sodiu, fier și magneziu.

Componentele solide (dacă există) din magmă sunt silicați care au cristalizat deja din topitură. Pe măsurăce un corp de magmă se răcește, dimensiunea și numărul cristalelor cresc. În timpul ultimei etape de răcire, uncorp de magmă este ca o ”pastă” cristalină, doar cu cantități mici de topitură.

Componentele gazoase ale magmei, numite volatile, sunt materiale care se vor vaporiza (vor forma ungaz) la presiunile de la suprafață. Volatilele cele mai comune care pot fi găsite în magmă sunt vaporii de apă(H2O), dioxidul de carbon (CO2) și dioxidul de sulf (SO2), care sunt obligate să rămână în magmă de către presiunile

uriașe exercitate de rocile aco peritoare. Aceste gaze tind să se separe din magmă pe măsură ce aceasta se deplaseazăspre suprafață (mediu cu presiune scăzută). Pe măsură ce gazele se acumulează, ele vor propulsa, în cele din urmă,magma din coșul vulcanic. Când corpurile de magmă îngropate la mare adâncime cristalizează, volatilele care rămân seadună sub formă de fluide fierbinți, bogate în apă, care migrează prin rocile înconjurătoare. Aceste fluide joacă un rolimportant în metamorfism și vor fi luate în considerare în capitolul respectiv.

De la magmă la roca cristalizată – Pentru a înțelege mai bine cum cristalizează magma, să vedem cumse topește un solid cristalin simplu. Vă reamintiți că în orice solid cristalizat, ionii sunt aranjați după un modelregulat, strâns împachetate. Totuși, ei nu sunt complet imobili – ei prezintă un tip de vibrație redusă în jurulunor puncte fixe. Pe măsură ce temperatura crește, ionii vibrează mai rapid și, în consecință, se ciocnesc cu oforță din ce în ce mai mare de vecinii lor. Astfel, încălzirea face ca ionii să ocupe mai mult spațiu, ceea ce

duce la mărirea volumului solidului. Când ionii vibrează suficient de rapid pentru a depăși forța legăturilor lorchimice, are loc topirea. În acest stadiu, ionii pot să alunece unul pe lângă altul, iar structura cristalină ordonatăse dezintegrează. Astfel, topirea transformă un solid, care consistă în ioni împachetați strâns și uniform, într-un lichid compus din ioni care se mișcă la întâmplare.


13/44

În procesul numit cristalizare, răcirea inversează evenimentele topirii. Când temperatura lichiduluiscade, ionii se așează din ce în ce mai aproape pe măsură ce rata mișcărilor scade. Când s-a răcit suficient demult, forțele legăturilor chimice vor lega din nou ionii într -un aranjament cristalin ordonat.

Cand magma se răcește, primii care, în general, se unesc sunt siliciul și oxigenul pentru a forma tetraedrisiliciu-oxigen, elementul de bază al mineralelor silicatice. Pe măsură ce magma continuă să piardă căldură,tetraedrii se vor unii cu alții și cu alți ioni, formând nuclee embrionice de cristale. Încet, fiecare nucleu crește,

pe măsură ce ionii își pierd mobilitatea și se alătură rețelei cristaline. Primele minerale formate au spațiu pentru a crește și tind să aibă fețe de cristal mai bine dezvoltate decât

ale celor care se formează mai târziu, ocupând spațiile rămase.În cele din urmă, toată topitura este transformată într -o masă solidă de minerale silicatice concrescute,

pe care noi o numim rocă magmatică. După cum veți vedea, cristalizarea magmei este mult mai complexădecât ceea ce am descris mai sus. În timp ce un compus simplu, cum ar fi apa, se solidifică la o temperaturăspecifică, cristalizarea magmei, cu chimia ei foarte variată, se defășoară într -un interval de temperatură care

poate depăși 200 ºC. În plus, magmele diferă una de cealaltă din punct de vedere al compoziției lor chimice,al conținutului lor în volatile și al ratei cu care se răcesc. Deoarece toți acești factori influențează procesul decristalizare, aspectul și compoziția mineralogică a rocilor magmatice variază foarte mult.

3.2. Procesele magmatice

Rocile magmatice se formează în două situații diferite. Magma cristalizează la adâncime sau lava se poate solidifica la suprafața Pământului. Când magma își pierde mobilitatea înainte de a ajunge la suprafață,în cele din urmă cristalizează și formează roci magmatice intrusive. Ele sunt, de asemenea, cunoscute ca roci

plutonice – după Pluton, zeul lumii subpământene în mitologia clasică.Rocile magmatice intrusive au granulație mare și sunt formate din cristale minerale vizibile cu ochiul

liber. Aceste roci sunt observate la suprafață în locuri în care ridicarea tectonică și eroziunea au îndepărtatrocile care le acopereau. Roci magmatice plutonice la zi apar în multe locuri din lume. În România suntcunoscute în Dobrogea de Nord, Munții Apuseni etc.

Rocile magmatice care se formează când roca topită se solidifică la suprafață sunt clasificate ca roci magmatice extrusive. Ele mai sunt numite și roci vulcanice – după zeul roman al focului, Vulcan. Rocile

extrusive se formează când lava se solidifică, caz în care ele tind să fie fin granulare, sau când fragmente dematerial vulcanic cad pe suprafața Pământului. Rocile magmatice extrusive sunt abundente în România învestul Carpaților Orientali și, de asemenea, în Munții Apuseni, precum și în numeroase alte locuri din lume(de exemplu, vestul Americii de Nord sau Munții Anzi, din vestul Americii de Sud). În plus, multe insuleoceanice, inclusiv lanțul Hawiian și Insulele Aleutine, sunt compuse aproape în întregime din roci magmaticeextrusive.

3.3. Compoziții magmatice

Rocile magmatice sunt compuse în special din silicați. Analizele chimice arată că siliciul și oxigenulsunt, de departe, cei mai abundenți constituenți ai rocilor magmatice. Aceste două elemente, plus ioni de

aluminiu (Al), calciu (Ca), sodiu (Na), potasiu (K), magneziu (Mg) și fier (Fe), reprezintă aproximativ 98 de procente, în greutate, din cele mai multe magme. În plus, magma mai conține cantități mici din multe alteelemente, incluzând titan și mangan, precum și urme de elemente mult mai rare, cum ar fi aur, argint și uraniu.

Pe măsură ce magma se răcește și se solidifică, aceste elemente se combină pentru a forma două grupurimajore de minerale silicatice. Silicații închiși la culoare (feromagnezieni) sunt bogați în fier și/sau magneziuși, comparativ, săraci în silice. Olivina, piroxenii, amfibolii și biotitul sunt mineralele închise la culoare celemai comune care se găsesc în crusta Pământului. Spre deosebire de acestea, silicații de culoare deschisă (ne-

feromagnezieni) conțin cantități mai mari de potasiu, sodiu și calciu, în detrimentul fierului și magneziului. Cagrup, mineralele ne-feromagneziene sunt mai bogate în silice decât mineralele de culoare închisă.

Silicații de culoare deschisă includ cuarțul , muscovitul și grupul de minerale cel mai abundent, feldspații.Feldspații reprezintă cel puțin 40 de procente din cele mai multe roci magmatice. Astfel, pe lângă feldspați,

rocile magmatice conțin o anumită combinație a celorlați silicați de culoare deschisă și/sau închisă din lista demai sus.


14/44

Compoziții granitice (felsice) și compoziții bazaltice (mafice) – În ciuda diversității lor compoziționalefoarte mari, rocile magmatice (și magmele din care se formează) pot fi împărțite în două grupuri mari, înfuncție de proporțiile lor de minerale deschise la culoare și închise la culoare. La unul dintre capetelecontinuumului se află roci compuse aproape în întregime din silicați de culoare deschisă – cuarț și feldspați.Rocile magmatice în care acestea sunt minerale dominante au o compoziție granitică. Geologii spun, deasemenea, despre rocile granitice că sunt felsice, un termen derivat de la feldspat și silice (cuarț). Pe lângăcuarț și feldspat, cele mai multe roci granitice conțin circa 10 procente de silicați de culoare închisă, de obicei

biotit și amfibol. Rocile granitice sunt bogate în silice (circa 70 de procente) și sunt constituenți majori aicrustei continentale.

Rocile care conțin proporții substanțiale de silicați de culoare închisă și plagioclaz bogat în calciu (darnu cuarț) au compoziție bazaltică. Rocile bazaltice conțin proporții mari de minerale feromagneziene, astfelcă geologii le mai numesc roci mafice (de la magneziu și fier). Datorită conținutului lor de fier, rocile maficesunt, de obicei, mai închise la culoare și mai dense decât rocile granitice. Rocile bazaltice intră în constituțiafundului oceanic, precum și a multor insule vulcanice situate în bazinele oceanice. Bazaltele formează, deasemenea, curgeri extinse de lave pe continente.

Alte grupuri compoziționale – Rocile cu o compoziție situată între rocile granitice și cele bazaltice suntconsiderate că au compoziție intermediară sau compoziție andezitică, după roca vulcanică foarte comună

numită andezit . Rocile intermediare conțin cel puțin 25 de procente de silicați de culoare închisă, în specialamfibol, piroxen și biotit, celălalt mineral dominant fiind feldspatul plagioclaz. Această categorie importantăde roci magmatice este asociată cu o activitate vulcanică, în mod normal restrânsă la marginile continentale.

O altă rocă magmatică importantă este peridotitul, care conține în special olivină și piroxen și care astfelcade la capătul opus al spectrului compozițional, față de rocile granitice. Deoarece peridotitul este compusaproape în întregime din minerale feromagneziene, compoziția lui chimică este denumită ultramafică. Deșirocile ultramafice sunt rare la suprafața Pământului, peridotirul este constituentul principal al mantaleisuperioare.

Conținutul de silice ca indicator al compoziției – Un aspect important al compoziției chimice a rocilormagmatice este conținutul în silice (SiO2). Conținutul în silice al rocilor crustale variază de la o valoare joasă de circa

40 de procente în rocile ultramafice, la o valoare ridicată de mai mult de 70 de procente în rocile granitice. Procentul desilice din rocile magmatice variază, de fapt, de o manieră care merge în paralel cu abundența celorlalte elemente. Deexemplu, rocile care au un conținut relativ scăzut de silice conțin cantități mari de fier, magneziu și calciu. Rocile cuconținut ridicat de silice au, dimpotrivă, conținuturi foarte mici de fier, magneziu sau calciu, dar sunt îmbogățite în sodiuși potasiu. Drept urmare, compoziția chimică a unei roci magmatice poate fi dedusă direct din conținutul său în silice.

Cantitatea de silice prezentă în magmă influențează puternic comportamentul ei. Magma granitică, care are unconținut ridicat de silice, este destul de vâscoasă (”groasă”) și poate erupe și la temperaturi de 700 ºC. Pe de altă parte,magmele bazaltice au un conținut scăzut de silice și sunt, în general, mai fluide. De asemenea, magmele bazaltice erupla temperaturi mai mari decât cele granitice – de obicei la temperaturi între 1100 și 1250 ºC și sunt complet solide cânds-au răcit până la 1000 ºC.

3.4. Ce ne pot spune structurile magmatice

Termenul structură este utilizat pentru a descrie aspectul general al unei roci pe baza dimensiunii, formeiși aranjamentului granulelor minerale. Structura este o proprietate importantă deoarece ea este o sursă deinformații cu privire la mediul în care s-a format roca. Acest lucru le permite geologilor să facă deducții cu

privire la originea rocii pe baza observațiilor atente ale dimensiunii gr anulelor și ale altor caracteristici alerocilor.

Factori care afectează dimensiunea cristalelor – Structurile rocilor magmatice sunt influențate de treifactori: (1) viteza de răcire a rocii topite; (2) cantitatea de silice prezentă și (3) cantitatea de gaze dizolvatedin magmă. Dintre acestea, rata răcirii tinde să fie factorul dominant.

Un corp foarte mare de magmă, situat la mulți kilometri sub suprafața Pământului, probabil că se va răciîntr-o perioadă de zeci sau sute de mii de ani. Inițial, se formează câteva nuclee de cristale. Răcirea lentă

permite ionilor să migraze liber, până când, în cele din urmă, se vor alătura unei structuri cristaline dejaexistente. În consecintă, răcirea lentă favorizează creșterea unui număr mic de cristale, dar de dimensiuni maimari.


15/44

Pe de altă parte, când răcirea are loc rapid – de exemplu, într-o curgere subțire de lave – ionii își pierdrepede mobilitatea și se combină fără repede, formând numeroase nuclee embrionice, acestea concurând toate

pentru ionii disponibilli. Rezultatul este o masă solidă de cristale minuscule concrescute.Când materialul topit este răcit rapid, s-ar putea să nu fie timp suficient pentru ca ionii să se aranjeze

într-o rețea cristalină ordonată. Rocile care sunt formate din ioni neordonați, care sunt ”înghețați” în loc laîntâmplare, sunt denumite sticlă.

Tipuri de structuri magmatice – După cum ați văzut, efectul răcirii asupra structurilor rocilor este foarteevident. Răcirea lentă favorizează creșterea unor cristale mari, în timp ce răcirea rapidă tinde să generezecristale mici.

STRUCTURA AFANITICĂ (FIN-GRANULARĂ). Rocile magmatice care se formează la suprafață sauca mici mase intrusive în crusta superioară unde răcirea este relativ rapidă, prezintă o structură fin- granulară,denumită și structură afanitică.

Cristalele care intră în compoziția rocilor afanitice sunt atât de mici încât mineralele individuale pot fidistinse doar cu ajutorul unui microscop polarizant sau al altor tehnici sofisticate. De aceea, noi descriem rocilefin-granulare ca fiind de culoare deschisă, intermediară sau închisă. Utilizând acest sistem de grupare, rocileafanitice de culoare deschisă sunt acelea care conțin, în primul rând, silicați de culoare deschisă, ne-feromagnezieni și așa mai departe.

Golurile lăsate de bulele de gaz care ies din lavă pe măsură ce se solidifică sunt elemente comune multorroci extrusive. Aceste deschideri aproape sferice sunt denumite vezicule și despre rocile care le conțin se spunecă au structură veziculară. Rocile care prezintă o structură veziculară se formează, de obicei, la parteasuperioară a curgerii de lavă, unde răcirea are loc suficient de rapid pentru a se conserva golurile lăsate prinieșirea bulelor de gaz.

STRUCTURA FANERITICĂ (LARG-GRANULARĂ). Când mase mari de magmă cristalizează lent,la adâncimi mari, se formează roci magmatice care prezintă o structură larg - granulară, numită și structură

faneritică. Rocile larg-granualare constau în mase de cristale concrescute, care sunt aproape egale îndimensiuni și suficient de mari pentru ca mineralele individuale să fie identificate fără ajutorul microscopului.Geologii utilizează adesea lupe mici pentru a identifica mineralele din rocile faneritice.

STRUCTURA PORFIRICĂ. O masă mare de magmă are nevoie de zeci până la sute de mii de ani pentru

a se solidifica. Deoarece diferite minerale cristalizează în condiții diferite de mediu (temperaturi și presiuni),este posibil ca cristale ale unui mineral să devină destul de mari, chiar înainte ca altele să înceapă să se formeze.Dacă roca topită care conține unele cristale mari se deplasează într -un alt mediu – de exemplu, erupând lasuprafață – porțiunea de lavă lichidă rămasă se va răci mai repede. Despre roca rezultată, care are cristale mari

prinse într-o matrice de cristale mai mici, se spune că are o structură porfirică. Cristalele mari dintr-o astfelde rocă se numesc fenocristale, iar matricea de cristale mai mici se numește mezostază sau masă

fundamentală. O rocă cu structură porfirică este denumită porfir.STRUCTURA STICLOASĂ. În timpul unor erupții vulcanice, roca topită este ejectată în atmosferă,

unde ea este răcită rapid. Răcirea rapidă de acest tip poate genera roci cu structură sticloasă. Sticla se formeazăcând ioni neordonaţi sunt “îngheţaţi în loc” înainte ca ei să fie capabili să se unească într -o structură cristalinăordonată.

Obsidianul, un tip comun de sticlă naturală, este similar ca aspect unei bucăți de sticlă fabricată. Datorităspărturii lui concoidale excelente și a abilității de a avea margini ascuțite, dur e, obsidianul a fost un materialapreciat de oamenii Epocii de Piatră pentru a ciopli vârfuri de săgeți și unelte de tăiat.

Curgerile de obsidian, cu grosimi de sute de metri, sunt dovezi că răcirea rapidă nu este singurulmecanism care produce structuri sticloase. Magmele cu un conținut mare de silice au tendința de a formastructuri lungi, de tip lanțuri (polimerizare) înainte ca cristalizarea să fie completă. Aceste structuri, la rândullor, împiedică transportul ionic și cresc vâscozitatea magmei. (Vâscozitatea este rezistența opusă de un fluidla curgere.)

Magma granitică, care este bogată în silice, poate fi extrusă ca o masă extrem de vâscoasă, care în celedin urmă se solidifică formând obsidian. Dimpotrivă, magma bazaltică, care este săracă în silice, formeazălave foarte fluide, care, la răcire, generează, de obicei, roci cristalizate fin-granulare. Totuși, suprafața lavei

bazaltice se poate răci suficient de repede pentru a forma o crustă sticloasă subțire. În plus, vulcanii hawaiienigenerează uneori fântâni de lavă, care împrăștie lavă bazaltică la zeci de metri în aer. O astfel de activitate

poate produce fire și picături de sticlă vulcanică numite părul lui Pele și, respectiv, lacrimile lui Pele, dupăzeița hawaiiană a vulcanilor.


16/44

STRUCTURA PIR OCLASTICĂ (FRAGMENTALĂ). Un alt grup de roci magmatice se formează princonsolidarea fragmentelor individuale de roci care sunt expulzate în timpul erupțiilor vulcanice violente.Particulele expulzate pot fi cenușă foarte fină, picături topite sau blocuri mari, angulare rupte din perețiicraterului în timpul erupției. Despre rocile magmatice formate din aceste fragmente se spune că au structură

piroclastică sau structură fragment ală.Un tip comun de rocă piroclastică, numită tuf sudat , este compus din fragmente fine de sticlă care au

rămas suficient de fierbinți în timpul zborului pentru a fuziona unele cu altele la impact. Alte roci piroclasticesunt compuse din fragmente care se solidifică înainte de impact și sunt cimentate împreună mai târziu.Deoarece r ocile piroclastice sunt formate din particule sau fragmente individuale și nu din cristale concrescute,structurile lor par adesea mai asemănătoare cu cele ale rocilor sedimentare, decât cu cele asociate cu rocilemagmatice.

STRUCTURA PEGMATITICĂ. În condiții speciale, se pot forma roci magmatice excepțional de larg-granulare, numite pegmatite. Aceste roci, care sunt compuse din cristale concrescute, toate mai mari de uncentimetru în diametru au structură pegmatitică. Cele mai multe pegmatite apar ca mase mici sau filoanesubțiri situate la marginea corpurilor intrusive mari.

Pegmatitele se formează târziu în cristalizarea magmei, când apa și alte volatile, cum ar fi dioxidul decarbon, clorul și fluorul, reprezintă de obicei un procent ridicat din topitură. Deoarece migrarea ionilor estefavorizată în aceste medii bogate în fluide, cristalele care se formează sunt anormal de mari. Astfel, cristalele

mari din pegmatite nu sunt rezultatul unor istorii mult mai lungi de răcire; ele sunt consecința unui medi u bogat în fluide care favorizează cristalizarea. Compoziția celor mai multe dintre pegmatite este similară celeia unui granit. Astfel, pegmatitele conțin cristale mari de cuarț, feldspat și muscovit. Totuși, unele conțincantități semnificative de elemente rare și, de aceea, valoroase – aur, wolfram, beriliu și terre rare, care suntutilizate de tehnologiile moderne, inclusiv superconductori și mașini hibride.

3.5. Denumirile rocilor magmatice

Rocile magmatice sunt, cel mai adesea, clasificate sau grupate pe baza structurii lor și a compozițieimineralogice.

Diferitele structuri magmatice sunt, în principal, rezultatul unor istorii de răcire diferite, în timp ce

mineralogia unei roci magmatice este consecința compoziției chimice a magmei parentale. Deoarece rocilemagmatice sunt clasificate pe baza compoziției lor mineralogice și a structurii, două roci pot avea constituențiminerali similari, dar structuri diferite și, deci, nume diferite.

Roci magmatice felsice (granitice)

GRANITE. Granitul este, probabil, cea mai cunoscută dintre toate rocile magmatice. Acest fapt sedatorează, parțial, frumuseții sale naturale, care este crescută de lustruire și, parțial, datorită abundenței sale încrusta continentală. Blocuri de granit lustruit sunt adesea folosite pentru pietre funerare sau monumente și ca

piatră de construcție.Granitul este o rocă larg-granulară compusă din circa 25 de procente de cuarț și aproximativ 65 de

procente de feldspat, în special varietățile bogate în potasiu și sodiu.Cristalele de cuarț, care sunt aproximativ sferice, sunt adesea sticloase și incolore până la cenușiu

deschis. Cristalele de feldspat sunt, dimpotrivă, în general albe până la cenușii sau roz și prezintă formerectangulare. Alți constituenți minori ai granitului sunt muscovitul și unii silicați de culoare închisă, în

particular biotit și hornblendă. Deși componenții de culoare închisă reprezintă, de obicei, mai puțin de 10 procente din cele mai multe granite, mineralele de culoare închisă par să fie mai vizibile decât o indică procentele lor.

Cand feldspatul potasic este dominant și de culoare roz, granitul pare roșietic. Această varietate de graniteste popular pentru monumente și ca piatră de construcție. Totuși, granulele de feldspat sunt adesea albe saucenușii, așa încât atunci când sunt amestecate cu cantități mici de silicați de culoare închisă, granitul are culoarecenușiu deschis. În plus, unele granite au structură porfirică. Aceste specimene conțin cristale alungite de

feldspați, cu lungimi de câțiva centimetri, care sunt răspândite printre cristale mai mici de cuarț și amfibol.RIOLITUL. Riolitul este echivalentul extrusiv al granitului și, ca și granitul, este compus în special din

silicați de culoare deschisă. Acest fapt este răspunzător de culoarea sa, care este, de obicei, crem până la rozsau, ocazional, cenușiu foarte deschis. Riolitul este fin- granular și conține frecvent fragmente de sticlă și


17/44

goluri, indicând răcirea rapidă într -un mediu de la suprafață. Când riolitul conține fenocristale, ele sunt miciși sunt reprezentate fie de cuarț, fie de feldspat potasic. Spre deosebire de granit, care este foarte întâlnit camase plutonice mari, depozitele de riolite sunt mai puțin comune și, în general, mai puțin voluminoase.Yellowstone Park este o excepție binecunoscută. Aici, lavele riolitice și depozite le groase de cenuși decompoziție similară ocupă suprafețe mari.

OBSIDIANUL. Obsidianul este o rocă sticloasă de culoare închisă, care se formează, de obicei, când olavă bogată în silice se răcește rapid. Spre deosebire de aranjamentul ordonat al ionilor caracteristicmineralelor, ionii din sticlă sunt neordonați. În consecință, rocile sticloase, ca obsidianul, nu sunt compusedin minerale în același sens în care sunt celelalte roci. Deși, de obicei, de culoare neagră sau maro -roșietic,obsidianul are o compoziție care este mai apropiată de a rocilor magmatice de culoare deschisă, cum estegranitul, decât de cea a rocilor de culoare închisă cum este bazaltul. Culoarea închisă a obsidianului esterezultatul prezenței unei cantități mici de ioni metalici într -o substanță sticloasă, altfel relativ incoloră. Dacăexaminați o margine subțire a unui eșantion de obsidian, el va fi aproape transparent.

PONCIA. Poncia este o rocă vulcanică cu structură sticloasă, care se formează când prin lava bogată însilice ies cantități mari de gaze și generează o masă spumoasă, de culoare cenușie. În unele eșantioane, golurilesunt ușor de observat, în timp ce în altele poncia arată ca cioburi fine, concrescute de sticlă. Datorită

procentului mare de goluri, multe eșantioane de poncie plutesc pe apă. Adeseori, pe poncii sunt vizibile liniifine, care indică faptul că înainte ca solidificarea să fie completă materialul s -a deplasat. În plus, poncia și

obsidianul, pot adesea fi găsite în aceeași masă de rocă, unde apar în strate care alternează. Roci magmatice intermediare (andezitice)

ANDEZITUL. Andezitul este o rocă fin-granulară, cenușie, de origine vulcanică. Numele ei vine de laMunții Anzi, din America de Sud, unde numeroși vulcani sunt formați din acest tip de rocă. Pe lângă vulcaniidin Anzi, multe structuri vulcanice care ocupă marginile continentale din jurul Oceanului Pacific aucompoziție andezitică. Andezitul prezintă, de obicei, structură porfirică. În această situație, fenocristalele suntadesea cristale de feldspat plagioclaz rectangulare, deschise la culoare sau cristale mici, negre de piroxen și,uneori, cristale alungite, negre de amfibol.

DIORITUL. Dioritul este echivalentul plutonic al andezitului. Este o rocă faneritică, întrucâtva similară

cu granitul cenușiu. Totuși, el poate fi distins de gr anit prin absența cristalelor vizibile de cuarț și deoarececonține procente mai ridicate de silicați de culoare închisă. În compoziția mineralogică a dioritului intră , în primul rând, feldspat plagioclaz bogat în sodiu și amfibol, cu cantități mai mici de biotit și piroxeni. Deoarecegranulele de feldspat deschise la culoare și cristalele închise la culoare de amfibol par să aibă aceeașiabundență, dioritul are un aspect sare-și-piper.

Roci magmatice mafice (bazaltice)

BAZALTUL. Bazaltul este o rocă afanitică de culoare verde foarte închis, până la neagră, formată în primul rând din piroxeni și feldspat plagioclaz bogat în calciu, cu cantități mai mici de olivină și amfiboli.Cand este porfiric, bazaltul conține fenocristale de feldspat sau fenocristale sticloase, verzi de olivină, într -o

mezostază închisă la culoare. Bazaltul este roca magmatică extrusivă cea mai comună. Multe insule vulcanice, cum sunt Insulele

Hawaii sau Islanda, sunt compuse în special din bazalt. Pe lângă acestea, stratele superioare ale crusteioceanice sunt formate din bazalt.

GABBROUL. Gabbroul este echivalentul intrusiv al bazaltului. Ca și bazaltul, tinde să fie de culoareverde închis până la negru și este compus, în primul rând, din piroxeni și feldspat plagioclaz bogat în calciu.Deși gabbroul nu este o rocă comună în crusta continentală, el reprezintă un procent semnificativ din crustaoceanică.

ROCI PIROCLASTICE. Rocile piroclastice sunt compuse din fragmente expulzate în timpul erupțiilorvulcanice. Una dintre rocile vulcanice cele mai comune, numită tuf , este compusă, în special, din fragmenteminuscule de cenușă, care ulterior au fost cimentate împreună. În situațiile în care particulele de cenușă rămân

suficient de fierbinți pentru a fuziona, roca este denumită tuf sudat . Deși tuful sudat este format, mai ales, dincioburi mici de sticlă, el poate conține fragmente de poncii de dimensiunea unei nuci și alte fragmente de roci.

Tufurile sudate acoperă porțiuni vaste ale unor arii cândva active din punct de vedere vulcanic din vestulStatelor Unite. Unele dintre aceste depozite de tufuri au sute de metri grosime și se extind la distanțe de zeci


18/44


19/44

SCĂDEREA PRESIUNII: TOPIREA PRIN DECOMPRESIE. Dacă temperatura ar fi singurul factorcare determină dacă roca se topește sau nu, planeta noastră ar fi un bulgăre topit, acoperit cu un înveliș externsolid și subțire. Acesta, evident, nu este cazul. Motivul este că presiunea crește și ea cu adâncimea. Topirea,care este însoțită de o creștere de volum, are loc la temperaturi mai ridicate la adâncime, datorită presiuniilitostatice. În consecință, o creștere a presiunii litostatice duce la o creștere a temperaturii de topire a rocii. Șiinvers, reducând presiunea litostatică, scade și temperatura de topire a unei roci. Când presiunea litostaticăscade suficient de mult, este declanșată topirea prin decompresiune.

Topirea prin decompresiune are loc acolo unde roca solidă, fierbinte din manta urcă în zonele de ridicareconvectivă, mutându-se astfel în zone de presiune mai scăzută. Acest proces este responsabil pentru generareamagmei de-a lungul limitelor divergente de plăci (creste oceanice), unde plăcile se îndepărtează una decealaltă. Sub creste, roca fierbinte din manta se ridică și se topește, înlocuind materialul care s-a deplasat lateralfață de axul crestei. Topirea prin decompresie apare și în penele ascendente de manta.

APORTUL DE VOLATILE. Un alt factor important care afectează temperatura de topire a rocii esteconținutul de apă. Apa și alte volatile acționează în același mod în care sarea acționează asupra gheții. Adicăvolatilele duc la topirea rocii la temperaturi mai scăzute. În plus, efectul volatilelor este amplificat de presiuneacrescută.

Rocile ”umede” adânc îngropate au o temepratură de topire mult mai joasă decât rocile ”uscate” cuaceeași compoziție. De aceea, pe lângă compoziția rocii, temperatura ei, adâncimea (presiunea litostatică), și

conținutul în apă determină dacă roca există ca solid sau ca lichid.Volatilele joacă un rol important în generarea magmelor la limitele de plăci convergente, unde blocurilereci de litosferă oceanică coboară în manta. În timp ce placa coboară în manta, atât căldura, cât și presiuneatransferă apa din rocile crustale care se subduc. Aceste fluide, care sunt foarte mobile, migrează în pana demanta fierbinte care se află direct deasupra planului de subducție. Aportul de apă reduce temperatura de topirea peridotitului suficient de mult pentru a genera o cantitate de topitură. Studiile de laborator au arătat cătemperatura la care peridotitul începe să se topească poate fi scăzută cu până la 100 ºC prin adăugarea de numai0,1 % apă.

Topirea peridotitului generează magmă bazaltică cu o temperatură de 1200 ºC sau mai mare. Când seforme

Date post:	07-Jul-2018
Category:	Documents
Upload:	maryllena-mary
View:	222 times
Download:	0 times

Geologie e

Documents