Минералы бывают. Понятие о минералах и их классификация

Природные и искусственные минералы. Первичные и вторичные минералы.

Минерал (от cp.-век. лат. minera - руда) - это природное тело с определённым химическим составом и кристаллической структурой, образующееся в результате природных физико-химических процессов, протекающих на поверхности и в глубинах Земли, Луны и других планет, и обладающее определёнными физическими, механическими и химическими свойствами; обычно представляет собой составную часть горных пород, руд и метеоритов. Минерал - это обычно природное химическое соединение элементов, или самородный элемент, образовавшийся в определенных физико-химических условиях среды.

Изучением минералов занимается минералогия. Минералогия изучает состав, химические и физические свойства минералов, их происхождение, процессы изменений и превращений в другие минералы, а также взаимоотношения одних минералов с другими в минеральных месторождениях или горных породах.

Понятие «минерал» подразумевает твёрдое природное неорганическое кристаллическое вещество. Но иногда его рассматривают в расширенном контексте, относя к минералам некоторые органические, аморфные и другие природные продукты.

Минералами считаются также некоторые природные вещества, представляющие собой в обычных условиях жидкости (например, самородная ртуть, которая приходит к кристаллическому состоянию при более низкой температуре). Воду, напротив, к минералам не относят, рассматривая её как жидкое состояние (расплав) минерала лёд.

Некоторые органические вещества - нефть, асфальты, битумы - часто ошибочно относят к минералам, либо выделяют их в особый класс «органические минералы», целесообразность чего весьма спорна.

Некоторые минералы находятся в аморфном состоянии и не имеют кристаллической структуры. Минералы, имеющие внешнюю форму кристаллов, но находящиеся в аморфном, стеклоподобном состоянии, называют метамиктными. К явно кристаллическим, например, относится кухонная соль, к аморфным - опал. В минералах с кристаллическим строением элементарные частицы (атомы, молекулы) расположены в определенном направлении и на определенном расстоянии между собой, образуя кристаллическую решетку. В аморфном веществе указанные частицы расположены хаотически. От внутреннего строения минерала (кристаллического или аморфного) зависят его основные физические свойства (твердость, спайность, хрупкость, кристаллографическая внешняя форма и др.). А они в свою очередь относятся к важнейшим диагностическим признакам минералов.

Состав минералов выражается его химической формулой - эмпирической, полуэмпирической, кристаллохимической. Эмпирическая формула отражает лишь отношение между собой отдельных элементов в минералах. В ней элементы располагаются слева направо по мере увеличения номера их групп в периодической системе, а для элементов одной группы - по мере уменьшения их порядковых номеров, т.е. по мере увеличения их силовых характеристик.

В настоящее время в природе найдено и изучено более 3 тыс. минералов, но распространены они неодинаково. Ежегодно открывается около 30 их видов, из них только несколько десятков широко распространены, остальные - редки. Наибольшее распространение получили минералы, содержащие кислород, кремний и алюминий, так как эти элементы преобладают в земной коре - 82,58 %.

Называют минералы по месту первой находки, в честь крупных минерологов, геологов и учёных других специальностей, известных коллекционеров минералов, путешественников, космонавтов, общественных и политических деятелей прошлого и настоящего, по каким-либо характерным физическим свойствам или по химическому составу. Последний химический принцип особенно рекомендован, и большинство минералов, открытых за последние десятилетия, в самом названии несут информацию о своём химическом составе.

Попытки систематизации минералов на различной основе предпринимались уже в античном мире. В современной минералогии имеется много различных вариантов минералогической систематики. Большинство из них построено по структурно-химическому принципу. Наиболее широко используется классификация по химическому составу и кристаллической структуре. Вещества одного химического типа часто имеют близкую структуру, поэтому минералы сначала делятся на классы по химическому составу, а затем на подклассы по структурным признакам.

В зависимости от происхождения различают минералы первичные и вторичные .

К первичным относятся минералы, образовавшиеся впервые в земной коре или на ее поверхности в процессе кристаллизации магмы. К первичным наиболее распространенным минералам относятся кварц, полевой шпат, слюда, из которых состоят гранит или сера в кратерах вулканов.

Вторичные минералы образовались при обычных условиях из продуктов разрушения первичных минералов вследствие выветривания, при осаждении и кристаллизации солей из водных растворов или в результате жизнедеятельности живых организмов. Это - кухонная соль, гипс, сильвин, бурый железняк и другие.

Как бы ни был богат и многообразен мир минералов, далеко не всегда их можно получить в достаточном количестве и требуемого качества. Человеку часто требуются далеко не любые минералы, а только те, которые бы отвечали постоянно растущим запросам металлургической, электро- и радиотехнической, оптико-механической, точного приборостроения и другим отраслям промышленности. Требования, предъявляемые народным хозяйством к минералам, часто весьма велики: высокая степень химической чистоты, прозрачности, совершенство огранки и т. д. И конечно, природа далеко не всегда в состоянии удовлетворить эти запросы. Поэтому, не ограничиваясь добычей природных минералов, человек постоянно изыскивает пути и способы получения искусственных минералов, не только не уступающих, а даже превосходящих по своим свойствам естественные. Развитие науки и техники с каждым годом позволяет все глубже проникать в тайны минерального мира. Человек научился создавать уникальнейшую аппаратуру, позволяющую получать минералы, не только не уступающие по своим качествам рожденным в глубинах Земли, но и производить новые, ранее не известные минералы, часто с весьма ценными и оригинальными свойствами.

Искусственным путем (методом синтеза) можно получать минералы, которые встречаются в природных условиях (алмаз, корунд, кварц и др.), и минералы, которые в природных условиях самостоятельно не встречаются (алит, белит и др.), а входят в состав различных технических продуктов, таких как цементы, огнеупоры и т.д. В настоящие время в промышленных целях получен ряд минералов, которые редко встречаются в природе, но обладают ценными свойствами (флюорит, корунд и др.).

Методы синтеза естественных минералов можно разделить на две группы:

1) синтез проводимый в условиях нормального давления.

2) синтез осуществляемый при повышенных давлениях.

В настоящие время получение искусственных минералов сводится к следующим процессам:

1) кристаллизация расплава;

2) реакции, в которых участвуют газовые компоненты;

3) получение минералов в присутствие водных растворов;

4) получение минералов путем реакции в твердой среде.

Практическое значение синтеза минералов в последние годы резко возросло. Тем не менее значение искусственных минералов пока сравнительно невелико. Основная роль принадлежит природным минералам – главным поставщикам многих металлов для промышленности

Минералы находят широкое применение в современном мире. В технике и промышленности используется около 15% всех известных минеральных видов. Минералы представляют практическую ценность как источники получения всех металлов и других химических элементов (руды чёрных и цветных металлов, редких и рассеянных элементов, агрономические руды, сырьё для химической промышленности). Техническое применение многих минералов базируется на их физических свойствах.

Твёрдые минералы (алмаз, корунд, гранат, агат и др.) используются как абразивы и антиабразивы; минералы с пьезоэлектрическими свойствами (кварц и др.) - в радиоэлектронике; слюды (мусковит, флогопит) - в электро- и радиотехнике (благодаря их электроизоляционным свойствам);

асбесты - как теплоизолятор;

тальк - в медицине и в смазках;

кварц, флюорит, исландский шпат - в оптике;

кварц, каолинит, калиевый полевой шпат, пирофиллит - в керамике;

магнезит, форстерит - как магнезиальные огнеупоры и т.д.

Ряд минералов является драгоценными и поделочными камнями. В практике геологоразведочных работ широко используются минералогические поиски и оценка месторождений полезных ископаемых.

На различиях физических и химических свойств минералов (плотности, магнитных, электрических, поверхностных, радиоактивных, люминесцентных и других свойств), а также на цветовых контрастах основаны методы обогащения руд и сепарации минералов, равно как геофизические и геохимические методы поисков и разведки месторождений минерального сырья.

В широких масштабах осуществляется промышленный синтез монокристаллов искусственных аналогов ряда минералов для радиоэлектроники, оптики, абразивной и ювелирной промышленности.

На сегодняшний день известно более 4 тысяч минералов. Ежегодно открывают несколько десятков новых минеральных видов и несколько «закрывают» - доказывают, что такой минерал не существует.

Четыре тысячи минералов - это очень не много по сравнению с числом известных неорганических соединений (более миллиона).

Все процессы образования минералов и горных пород могут быть разбиты на три группы:

А. Эндогенные (внутренние), или, как их часто называют, гипогенные (глубинные) процессы, происходящие за счет внутренней тепловой энергии земного шара.

Б. Экзогенные (внешние), или гипергенные (поверхностные) процессы, происходящие на поверхности земли главным образом под воздействием солнечной энергии.

В. Метаморфические (метаморфогенные) процессы, связанные с перерождением ранее образовавшихся минеральных ассоциаций (как экзогенных, так и эндогенных) в результате изменяющихся физико-химических условий, среди которых главное место занимают изменения давления и температуры.

11.Физические свойства минералов.

1. Цвет – окраска минералов м. б. нескольких видов:

- идиохроматическая – свойственна минералу (малахит, бирюза);

- аллохроматическая – привнесенная примесями других минералов или газовыми включениями (сердолик, розовый кварц);

-псевдохроматическая – ложная окраска, вызванная интерферен-й световых лучей, (иризация, побежалость);

Иризация – псевдоокраска, к-ая возникает внутри кр-ла. Иризация (от греч. íris - радуга), оптическое явление, заключающееся в появлении радужной игры цветов на гранях и плоскостях спайности некоторых минералов (например, кальцита, лабрадора, опала и др.) при прохождении света.

Побежалость – тонкая радужная пленка на поверхностности минерала, резко отличающаяся от окраски остальной его массы. Причиной П. является наличие на поверхности зёрен минерала тонких плёнок, образовавшихся в результате его изменения (например, под воздействием кислорода) и вызывающих радужный световой эффект (см. Иризация). Характерна для борнита, халькопирита, лимонита и др. На свежей поверхности излома минералов П. не наблюдается.

2. Цвет черты – окраска тонкого порошка минерала, оставляемого им при царапании о не глазурованную фарфоровую пластинку (бисквит). Тв-ть по шкале Маоса (5-6) 6-7. Черта не совпадает: пирит – латунно-желтая окраска, цвет черты черный; гематит – черная окраска, цвет черты красно-коричневый.

3. Прозрачность . Способность минерала пропускать через себя свет. Оценивается на качественном уровне путем просмотра минерала на просвет. По этому признаку:

Прозрачные (кварц, исландский шпат, хрусталь);

Полупрозрачные (гипс);

Просвечивающие в краях (опал);

Не прозрачные (пирит, гематит).

4.Блеск – способность минералов отражать падающий свет, зависит от показателя преломления минерала. Блеск минерала обусловлен отражением от поверхности граней кристалла или излома. Различают Ме и неМе

1. Минералы с металлическим и металловидным блеском (более 3.0). ме-напоминает блеск свежего металла (пирит, галенит), а металловидный(2.6 – 3.0), - потускневшей поверхности металла(графит, сфалерит). Эти блески присущи непрозрачным самородным металлам (золото, серебро, медь и др.), многим сернистым соединениям (галенит, халькопирит и др.) и окислам металлов (магнетит, пиролюзит и др.).

2.немее- блеск. характерен для свелоокрашенных, зачастую прозрачных минералов. Неметаллический блеск различается:

Алмазный . (1.9 – 2.6)Самый сильный блеск, характерен для минералов - с высоким показателем преломления (алмаз, киноварь).

Стеклянный . (1.3 – 1.9) Напоминает блеск от поверхности стекла. Неметаллический блеск присущ прозрачным минералам. Характерен для минералов с невысоким показателем преломления (кальцит, кварц).

Жирный . Блеск, как от поверхности покрытой пленкой жира. Такой блеск обусловлен взаимным гашением отраженных лучей света от неровной поверхности минерала (нефелин, самородная сера).

Перламутровый . Напоминает радужные переливы перламутровой поверхности морской раковины. Характерен для минералов с весьма совершенной и совершенной спайностью (слюда, гипс).

Шелковистый. Присущ минералам с волокнистым строением. (асбест).

Матовый или тусклый . Наблюдается и минералов с очень тонкошероховатой поверхностью излома (кремень, глина).

Блеск зависит от:

Состояния пов-ти мин-ла: если поверхность не гладкая, то наблюд-ся жирный блеск (кварц), восковой блеск;

Формы кристалла: волокнистая форма, то для минерала характерен шелковистый блеск.

У некоторых минералов блеск на гранях кристаллов и на изломе различный. Так, например, у кварца на гранях блеск стеклянный, а на изломе - жирный. Тонкие плёнки на несвежей поверхности и налёты посторонних веществ также резко изменяют блеск минерала.

5. Тв-ть – способ-ть минерала сопротивляться внешним механическим воздействиям, царапанию, шлифованию. является важным диагностическим признаком.

Существует несколько методов определения твердости. В минералогии действует шкала Мооса. Построенная на основе эталонных образцов, расположенных в порядке увеличения твердости:

1 Тальк Mg3(OH)2

2 Гипс Ca*2H2O

3 Кальцит Ca

4 Флюорит CaF2

5 Апатит Ca53(F, Cl)

6 Ортоклаз K

7 Кварц SiO2

8 Топаз Al2(F, OH)2

9 Корунд Al2O3

Значение шкалы Мооса являются относительными и определены условно, методом царапания. Т.е. кварц оставляет царапину на полевых шпатах (ортоклаз), но не может поцарапать топаз. Процесс определения твердости минерала по шкале Мооса происходит так: если, например апатит (тв. = 5) царапает исследуемый минерал, а при этом сам образец может царапать флюорит (тв. = 4), то твердость образца определяем = 4,5.

Эталоны шкалы Мооса могут заменить следующие предметы: лезвие стального ножа - твердость около 5,5, напильник - около 7, простое стекло - 5

6. Спайность – способ-ть мин-лов раскалываться или расщепляться по определенным плоскостям с образованием зеркально-гладкой поверхности.

Спайность связана со структурой кристалла и характером атомных связей. Вдоль плоскостей спайности силы связи оказываются более слабыми, чем вдоль других направлений. Плоскости спайности всегда обладают высокой плотностью атомов и во всех случаях параллельны возможным граням кристалла. Так, спайность пироксенов и амфиболов также непосредственно связана с их структурой, которая содержит цепочки кремнекислородных тетраэдров.

Спайность выявляют, прослеживая регулярные системы трещин в прозрачных минералах, таких как флюорит или кальцит, либо ровные отражающие плоскости, образующиеся при раскалывании кристаллов, что наблюдается у полевых шпатов, пироксенов и слюд. Следы плоскостей спайности играют важную роль определяющих направлений при оптическом изучении ксеноморфных зерен под микроскопом, не имеющих хорошо выраженных граней.

Степень совершенства проявления спайности исследуемого минерала определяется путем ее сопоставления с данными следующей 5-ступенчатой шкалы:

весьма совершенная – минерал расщепляется легко расщепляется на чешуйки, пластинки, листочки (слюда, молибденит).

совершенная - при ударе молотком - выколы, представляющих собой уменьшенное подобие разбиваемого кристалла. Так, при разбивании галита получают мелкие правильные кубики, при дроблении кальцита – правильные ромбоэдры (топаз, хромдиопсид, флюорит, барит). Образуются обломки с ровными гладкими гранями

средняя характеризуется тем, что на обломках кристаллов отчетливо наблюдаются как плоскости спайности, так и неровные изломы по случайным направлениям (полевые шпаты, пироксены)

несовершенная гладкие поверхности обнаруживается с трудом при тщательном осмотре неровной поверхности скола минерала (апатит, касситерит).

Весьма несовершенная - нет гладких поверхностей.

При раскалывании минералов, лишенных спайности или обладающих плохой спайностью, возникают незакономерные поверхности излома, который по внешнему облику характеризуется как: раковистый (опал), неровный (пирит), ровный (вюртцит), занозистый (актинолит), крючковатый (самородное серебро), шероховатый (диопсид), землистый (лимонит).

При обработке камня наличие спайности облегчает получение плоских поверхностей вдоль ее плоскостей, но затрудняет шлифовку и полировку других плоскостей, поскольку при обработке могут возникать трещины спайности. Кроме того, спайность может стать причиной сколов минералов в процессе их использования.

12. Морфология монокристаллов и агрегатов .

Облик кристаллов (габитус);

Двойники;

Штрихованность граней.

В зависимости от условий образования одни и те же минералы м/кристаллизоваться в различных формах, но внутренняя (кристаллическая решетка) структура всегда одинакова. В природе минералы кристаллизуются в виде: отдельных монокристаллов, сростков двойников, агрегатов.

Габитус – внешний облик кристаллов, м/б:

Изометрический – формы одинаково развитые в трех пространственных направлениях: октаэдр, ромбоэдр, куб (октаэдр – алмаз, ромбоэдры – алмаз, кубы – барит, пирит).

Вытянутый - формы, вытянутые в одном пространственном направлении: призматические, столбчатые, шестоватые, игольчатые, волокнистые (турмалин – призматические кристаллы, волластанит – игольчатые кристаллы, асбест - волокнистые).

Плоский - формы, вытянутые в двух пространственных направлениях – таблитчатые, пластинчатые, чешуйчатые (слюда – чешуйчатые кристаллы).

Форма кристаллов м/б скелетная и дендрическая (древовидная разветвленная).

Двойники – закономерные сростки 2-х и более кристаллов часто являющиеся диагностическим признаком минералов.

Двойники: срастания (копьевидные –н-р, ласточкин хвост) и прорастания (ставролит – 2 гексагональные призмы прорастают др. в др.)

Полисинтетическое двойникование – срастание множества кристаллов (н-р, плагиоклазы –K-Na – полевые шпаты, карбонаты)

Агрегаты :

друзы – сростки, хорошо сформированных кристаллов, разных по высоте, различно-ориентированных, объединенных общим основанием;

щетки, корки – агрегаты, различные по высоте;

секреции – минеральные образования, заполняющие пустоты в горных породах. Заполнение происходит от периферии к центру. Если на поверхности пустот возникают щетки, то такие образования называют – жеоды (аметист, кварц);

конкреции – минеральные образования шаровидной формы, в которых заполнение вещества идет от центра к периферии (карбонаты);

оолиты – шаровидные образования, имеющие скорлуповатое строение;

сферолиты – шарообразные минеральные образования, имеющие радиально-лучистое строение (турмалин);

дендриты – кристаллы, имеющие сложное древообразное разветвленное строение (самородное серебро);

натечные агрегаты – когда минералы кристаллизуются из растворов (сталактиты, сталагмиты).

Агрегаты м/б натечные, землистые, древовидные.

Землистые агрегаты, в основном характерны для рыхлых, порошковатых минералов. К таким относятся и часть осадочных горных пород - глины (каолин), бокситы.

Штриховка на гранях - является характерным свойством того или иного минерала. Штриховки бывают:

Поперечная параллельная (у Кварца).

Продольная параллельная (турмалин, эпидот).

Пересекающаяся (магнетит).

13.Генезис горных пород и минералов – общая, классификация процессов .

Процессы минераллообразования:

1)Эндогенные

Магматические

Постмагматические

Пегматитовые

Пневматитовые

Гидротермальные

2)экзогенные

3)метаморфические

Эндогенные процессы происходят внутри Земли и связаны с магматической деят-тью. Для них хар-ны высокие t-ры и давление.

Экзогенные процессы происходят на пов-ти Земли и связаны с переносом, переотложением, выветриванием, механическим разрушением горных пород и минералов.

Метаморфические процессы – процессы глубокого преобразования ранее образовавшихся горных пород и минералов под действием высоких температур и давления.

Магматические процессы – наиболее высокоt-ная стадия эндогенных процессов, связанная с крист-цией мин-лов из магмы в виде агрегатов магматических горных пород (t ≈700˚С).

Магма – многокомпонентная силикатная система, сод-щая 5-10% газовой фазы.

Пегматитовый процесс – процесс крист-ции остаточного магматического расплава обогащенного летучими компонентами, приводящих к образованию специфических горных пород крупнокристаллического строения, которые называют пегматитами. Хар-ны для образования: кварца полевого шпата, образуются пегматитовые жилы.

Пневматитовые процессы образования мин-лов из газовой фазы. На некоторых стадиях крист-ции магмы (возможны выделения P, Cl, F, S). Поднимаясь в верхние слоя → кристаллизация (при резком охлаждении) образуются минералы (сера, нашатырь).

Гидротермальные процессы – горячие горные растворы, выделяющиеся из магмы, проникая по трещинам в более холодные участки Земной коры, пары воды конденсируются вз-ют с боковыми горными породами и образуют гидротермальные жилы. Характерно для образования кварца, кальцита, барита.

Минералы - это природные тела, приблизительно однородные по химическому составу и физическим свойствам, образующиеся в результате физико-химических процессов на поверхности или в глубинах Земли (или других космических тел), главным образом, как составная часть горных пород, руд, метеоритов, без вмеша­тельства человека в эти процессы.

В этом отличие минералов от искусственных продуктов, получаемых в лабораториях, на фабри­ках и заводах.

В природе найдено и изучено более 3 тыс. минералов. В на­стоящее время ежегодно открывается около 30 их видов, из них только несколько десятков широко распространены, остальные - редки.

По физическому состоянию различают минералы твердые (кварц, полевой шпат, слюда), жидкие (вода, нефть, ртуть само­родная) и газообразные (водород, кислород, углекислый газ, се­роводород и др.). Некоторые минералы в зависимости от условий могут быть как в жидком, так и в твердом состоянии (например, вода).

По внутреннему строению минералы делятся на кристалличес­кие (кухонная соль) и аморфные (опал). В минералах с кристал­лическим строением элементарные частицы (атомы, молекулы) расположены в определенном направлении и на определенном расстоянии между собой, образуя кристаллическую решетку. В аморфном веществе указанные частицы расположены хаоти­чески.

От внутреннего строения минерала (кристаллического или аморфного) зависят его основные физические свойства (твер­дость, спайность, кристаллографическая внешняя форма и др.).

В зависимости от происхождения различают минералы первич­ные и вторичные .

К первичным относятся минералы, образовавшиеся впервые в земной коре или на ее поверхности в процессе кристаллизации магмы. К первичным наиболее распространенным минералам относятся кварц, полевой шпат, слюда, из которых состоят гра­нит или сера в кратерах вулканов.

Вторичные минералы образовались при обычных условиях из продуктов разрушения первичных минералов вследствие вывет­ривания, при осаждении и кристаллизации солей из водных рас­творов или в результате жизнедеятельности живых организмов. Это - кухонная соль, гипс, сильвин, бурый железняк и другие.

Процессов, в результате которых образуются минералы, в при­роде наблюдается много . Различают следующие процессы: магма­тические, гипергенные, или климатические, и метаморфические.

Основным процессом является магматический . Он связан с охлаждением, дифференциацией и кристаллизацией расплавлен­ной магмы при различных давлении и температуре. Магма состо­ит преимущественно из таких химических компонентов: Si02, А120з, FeO, CaO, MgO, К2О, содержит она и другие химические соединения, но в меньшем количестве.

Минералы при этом образуются преимущественно при темпе­ратуре 1000-1500°С и давлении в несколько тысяч атмосфер. Из минералов магматического происхождения образуются все пер­вичные кристаллические породы. Минералы, происхождение ко­торых связано с магмой и внутренним теплом Земли, называют первичными. К ним относятся полевые шпаты - ортоклаз, альбит, анортит, из ортосиликатов - оливин и другие.

Минералы образуются также из газов (газовая фаза магмы). Наиболее распространены из них пегматиты, или жильные мине­ралы, ортоклаз с кварцем, микроклин, апатит, мусковит, биотит и многие другие. Такие минералы называются пнеуматогенными.

Из горячей жидкости магмы (жидкая фаза) образуются гидро­термальные минералы - пирит, золото, серебро и много других.

Гипергенные процессы происходят на поверхности Земли при обычных условиях под влиянием воды, температуры и других факторов. В результате этого растворяются и перемещаются раз­ные химические соединения, появляются новые (вторичные) ми­нералы, например сильвин, кварц, кальцит, бурый железняк и каолинит. Минералы гипергенного цикла образуются при давлении до 1 атм и температуре ниже 100°С. Качественный состав этих минералов на поверхности Земли в определенной мере зависит от географи­ческих широт. Следует отметить, что преобразование одного и того же минерала при разных условиях может проходить неоди­наково. Например, гидрослюды образуются не только из слюд, но и искусственным путем.

Основным материалом для образования минералов гиперген­ного происхождения являются выветрившиеся первичные породы или те, которые уже прошли процесс преобразования. В этом про­цессе принимают участие также живые организмы. Минералы ги­пергенного цикла, образующиеся при действии внешних процес­сов, входят в состав осадочных и почвообразующих пород.

Экзогенные процессы минералообразования происходят как на поверхности Земли, так и в коре выветривания. Для образования минералов экзогенного происхождения важное значение имеют процессы физического, химического и биологического выветри­вания.

При метаморфическом процессе минералы образуются на боль­ших глубинах от поверхности Земли при изменении физико-хими­ческих условий (температура, давление, концентрация химически активных компонентов). В этих условиях происходит преобразо­вание ранее образованных многих первичных и вторичных мине­ралов. Среди них наиболее распространенными являются гематит, графит, кварц, роговая обманка, тальк и многие другие.

Возможно, Вас так же заинтересует:

Каждый человек хотя бы раз в жизни видел минералы - продукты естественных химических реакций, происходивших внутри земной коры миллионы лет назад. При этом далеко не все могут рассказать о том, что такое минерал, и для чего он нужен. В нашей статье будет подробно рассказано о типах минеральных отложений, а также о способах их использования.

Что такое минерал?

Минералами называют твердые неорганические вещества природного происхождения. Они обладают кристаллической структурой, что и является основной их отличительной особенностью. Некоторые минералы могут производиться искусственным путем. Независимо от происхождения они будут обладать рядом полезных свойств.

Существуют ли жидкие минералы? Если брать обычные условия жизни, то да. Это, например, естественная ртуть - самородное вещество, обладающее твердостью только при низкой температуре. Некоторые виды льдов ученые также относят к минералам. Однако воду к рассматриваемой группе не причисляют.

Вопрос о том, что такое минерал, не до конца решен и по сей день. Так, немногочисленные специалисты относят нефть, битумы и асфальты к группе минеральных веществ. Целесообразность таких утверждений сомнительна.

Типы минералов

По Бауэру и Ферсману, химикам конца XIX века, все минеральные породы делятся на самоцветы, органогенные камни и цветные вещества. Такая классификация имеет столь своеобразный вид из-за глубокого убеждения прагматичных академиков, что все камни и минералы предназначены для изготовления различных изделий - инструментов и украшений.

Дабы лучше разобраться в вопросе о том, что же представляют собой минеральные вещества, стоит привести наиболее распространенную научную классификацию. Согласно структурно-химическому принципу, минералы делятся на породообразующие - составляющие большинство горных пород, а также редкие, рудные и акцессорные (не слагающие больше 5% от породы).

Самородный класс минералов включает в себя металлы и металлоиды. Рудные вещества образуют большую часть самородной группы. Акцессорные минералы характеризуются особой редкостью.

Химическая классификация

Химическая структура большинства минералов примерно одинаковая. В настоящее время принято деление рассматриваемых веществ на классы. Получается следующая классификация:

• Силикаты. Многочисленный класс, включающий в себя более 800 различных минеральных отложений. Силикаты составляют большинство метаморфических и магматических пород. Некоторые минералы здесь отличаются общностью построения и состава. В качестве примера стоит выделить пироксены, слюды, полевые шпаты, амфиболы, глинистые материалы и многое другое. Состав большинства силикатов именуется алюмосиликатным.
• Карбонаты. В число этого класса входит порядка 80 минеральных пород. Здесь распространены доломиты, кальциты и магниты. Происхождением обязаны отдельным водным растворам. Разрушаемы в кислотах.
• Галоиды - группа из ста различных минералов. Являются легкорастворимыми, образуются из осадочных пород. Самое частое вещество - галит.
• Сульфиды - минералы, разрушаемые в зоне выветривания. Типичным представителем является пирит.
• Сульфаты. Обладают светлой окраской и невысоким уровнем твердости. Наибольшее распространение получил гипс.
• Оксиды и гидроксиды. Составляют порядка 17% от массы земной коры. Основные виды - опалы, лимониты и кварцы.

Таким образом, почти все минералы обладают похожими признаками, хоть и состав у веществ различный.

Разнообразие минералов

Что такое минерал? Ответить на этот вопрос непросто. Следует учитывать, что в сегодняшнем мире существует более 4 тыс. различных типов подземных богатств. Минералы ежегодно открываются и "закрываются". Например, найденное в горных породах вещество одним своим существованием доказывает несостоятельность целой классификации, составленной учеными. Такие случаи - далеко не редкость.

Фото силикатов представлено вашему вниманию ниже.

Следует учитывать, что 4 тыс. минералов - это не такая уж и большая цифра. Если сравнивать ее с общим количеством неорганических соединений, то разница будет очевидна: последних содержится около миллиона видов. Чем объясняют геологи столь небогатое разнообразие минеральных богатств? Во-первых, распространенностью элементов в Солнечной системе. На нашей планете преобладают кремний и кислород. Соединение этих веществ приводит к появлению силикатов - подавляющей минеральной группы на Земле. С другой стороны, минералы так рассеяны, что поиски новых элементов будет делом еще нескольких сотен поколений. Вторая причина ограниченности минералов - это неустойчивость большинства химических соединений.

Происхождение минералов

Ученые называют три основных пути происхождения горных минералов. Первый вариант именуется эндогенным. Подземные раскаленные сплавы, которые принято называть магматическим веществом, внедряются в земную кору, а после застывают там. Сама магма образуется вследствие извержения вулканов. Она проходит три стадии: из раскаленного состояния магма становится твердой - это результат пегматитовых процессов. После она окончательно застывает. Это следствие постмагматических процессов.

Есть также экзогенный вариант происхождения минералов. В данном случае происходит физическое и химическое разложение веществ. Одновременно формируются новые образования, обладающие большой уступчивостью к среде. Простой пример: в результате выветривания эндогенного материала образуются кристаллы.

Последний способ происхождения минералов имеет метаморфический характер. Все вещества будут изменяться под воздействием определенных условий - вне зависимости от вариантов образования горных пород. По сути, меняется первоначальный образец - он приобретает новые свойства и элементы состава.

Свойства минералов

Важнейшим свойством любого минерального образования является наличие кристаллохимической структуры. Все остальные признаки рассматриваемых пород вытекают именно отсюда.

На сегодняшний день разработана единая классификация диагностических признаков, свойственных минеральным веществам. Здесь следует выделить твердость, определяемую по шкале Мооса, а также цвет, блеск, излом, спайность, магнитность, хрупкость и побежалость. Каждое свойство рассматриваемых пород будет подробно изучено далее.

Понятие твердости

Что такое твердость? Существует несколько определений для этого понятия. Наиболее распространенное описание характеризует твердость как уровень сопротивления определенного тела царапающему, сдавливающему или режущему воздействию. Уровень твердости определяется по шкале Мосса. В ней подобраны специальные горные породы, каждая из которых характеризуется способностью царапать поверхности острым концом. Мосс составил десятку из наиболее распространенных элементов. Самым мягким материалом здесь является тальк и гипс. Как известно, гипс, попадая в воду, увеличивается в размере до 30%. Самая твердый тип и порода минерала - это алмаз.

Проведение веществом по стеклу должно оставлять за собой царапины различной глубины. Сам факт существования царапины уже присваивает минералу как минимум пятый класс из десяти. Самые твердые вещества встречаются в группах минералов, обладающих неметаллическим блеском. Именно блеск является вторым важным свойством минералов, и он напрямую взаимосвязан с твердостью.

Блеск

Уровень блеска металлов проверяется за счет отражения от них лучей солнца. Существует два уровня блеска - металлический и неметаллический. К первой группе относятся породы, дающие при резьбе по стеклу черную черту. Такие вещества непрозрачны даже в очень тонких осколках. К видам подземных минералов с неметаллическим блеском относят графит, магнетит, уголь и некоторые другие вещества. Все они плохо отражаются на солнце и дают темную черту. Небольшую часть материалов с металлическим отблеском составляют вещества, дающие цветную черту: зеленую (золото), красную (медь), белую (серебро) и т.д.

Минералы с металлическим блеском лучше отражают солнечный свет. Сами по себе они обладают высокой твердостью. Особое место здесь занимает руда.

Цвет

Цвет, в отличие от твердости и блеска, не является постоянным признаком для большинства минералов. Так, твердость или блеск со временем остаются неизменными. Окраска же меняется в зависимости от условий хранения. В качестве примеров минералов, редко меняющих свой цвет, следует выделить малахит, который никогда не поменяет своего зеленого цвета, и золото, всегда остающееся желтым.

Фото малахита вы можете увидеть ниже.

Цвет меняется и от состояния минерала. Например, в геологии распространено понятие цвета черты. Минерал, поцарапавший стеклянную поверхность, оставляет за собой небольшое количество порошка, который и образует собой черту. Цвет такого порошка часто отличается от природной окраски камня. Все дело в составе минерала: в него может входить кальцит, который меняет окраску в зависимости от количества и способа смешения с другими веществами.

Излом и спайность

Под спайностью понимается свойство минерала расщепляться или раскалываться в определенном направлении. Так, после разлома чаще всего образуется гладкая блестящая поверхность. Чтобы добиться такого результата, нужно расщеплять минерал по строго определенной линии. Существует пять градаций спайности:

Диагностическим признаком для многих минералов является наличие сразу нескольких направлений спайности. По итогу расщепления минерал имеет изломы, который также обладает определенными свойствами. Так, ученые выделяют пять типов излома:

• раковистый - похож на раковину;
• занозистый - для излома характерны волокнистости или материалы волокнистого содержания;
• неровный - наличие несовершенной спайности (например, у апатита);
• ступенчатый - по результатам спайности образуется почти идеально гладкая поверхность (местами может иметь, однако, неровности в виде ступенек);
• ровный - на поверхности минерала по результатам спаивания отсутствуют какие-либо заметные изгибы или неровности.

Существует и ряд других признаков, по которым можно определять минералы. Это, например, побежалость - наличие тонкой цветной пленки, образующейся на веществе по результатам выветривания или окисления. Также следует выделить хрупкость, указывающую на прочность минерала, и магнитность, характеризующуюся содержанием двухвалентного железа.

Минералы в промышленности

В каких сферах общественной деятельности применяются минералы? Это строительство, металлургия, а также химическое производство.

Строительные материалы нередко разбавляются определенными минералами, что позволяет отрегулировать прочность и качество вещества. В химической промышленности присутствие рассматриваемых элементов также не является редкостью. Минеральные компоненты используют в косметической, медицинской и пищевой сферах. Например, в аптеках представлено немало препаратов, включающих в себя витамины и минералы. Эти два компонента отлично взаимодействуют, дополняют друг друга. Они способствуют укреплению здоровья людей и улучшению их внешнего вида.

Добыча и изучение минералов всегда считались важными и актуальными занятиями. Необходимо всячески поддерживать проведение научных изысканий в области геологии, а также активно применять витамины и минералы в повседневной жизни.