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.

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) минералалёд.

Некоторые органические вещества— ,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 имеюткристаллической структуры.

Это относится главным образом к т. Наз.Метамиктным минералам, имеющим внешнюю форму кристаллов, но находящимся в аморфном, стеклоподобном состоянии вследствие разрушения их изначальнойкристаллической решёткипод действием жёсткого радиоактивного излучения входящих в их собственный состав радиоактивных элементов (U). Различают минералы явно кристаллические иметамиктные минералы, имеющие внешнюю форму кристаллов, но находящиеся в аморфном, стеклоподобном состоянии.

«Минерал— это химически и физически индивидуализированный природной физико-химической реакции, находящийся вкристаллическом состоянии» (Годовиков А. А., «Минералогия», М., « », 1983).

По определениюакадемикаН.П.Юшкина(1977), «минералами называются естественные дискретные органически целостные системы взаимодействующихатомов, упорядоченных с трёхмерной неограниченной периодичностью их равновесных положений, являющиеся относительно неделимыми структурными элементамигорных породи дисперсных образований. Вся совокупность минералов составляет минеральный уровень структурной компании неорганической материи, спецификой которого является кристаллическое состояние, определяющее свойства, законы функционирования и методы исследования минеральных систем».

Понятие «минерал» часто употребляется в значении «минеральный вид», то есть как совокупность минеральных тел данного химического состава с даннойкристаллической структурой.

Кристаллическая структураявляется и важнейшей диагностической характеристикой минерала, и носителем заложенной в минерале генетической информации, расшифровкой которой среди прочего занимаетсяминералогия. Вопрос о целесообразности отнесения к минералам в порядке «исключений из правила»некоторыхнекристаллических продуктов является спорным и до сих пор дискутируется учеными. Вместе с тем современные исследования показали, что некоторые аморфные, как считалось ранее, геологические продукты, устроены сложнее, чем считалось ранее и обладают внутренней «структурой дальнего порядка».

Коллоидные фазы существуют лишь как промежуточные в процессах массопереноса и минерал образования и являются одной из физико-химических сред, в которых или из которых происходиткристаллизация минералов.

Минерал (Mineral) - это

Классификация минералов

Попытки систематизации минералов на различной основе предпринимались уже в античном мире. Первоначально (от Аристотеля до Сины и Бируни) их делили по внешним признакам, иногда привлекая и генетические элементы, зачастую самые фантастические. Начиная с позднего Возрождения и вплоть до начала 19 в. доминировали классификации, основанные на внешних признаках и физических свойствах минералов. Во 2-й половине 19 — начале 20 вв. исключительное распространение получили химические классификации минералов (труды П. Грота, В. И. Вернадского и др.). С 20-х гг. 20 в. всё большую роль начинают играть кристаллохимические классификации, в которых за основу принимаются в равной мере химический состав и кристаллическая структура минералов. В современной минералогии имеется много различных вариантов минералогической систематики. В наиболее распространена классификация минералов на типы и классы по химическому составу.

Более мелкие таксоны внутри классов (подклассы, отделы, группы и др.) выделяют по типу структуры (силикаты) и в соответствии со степенью усложнения состава. При выделении дробных таксонов основываются также на группировке близких в геохимическом и кристаллохимическом отношении катионов и анионов. Ведутся специальные исследования в направлении создания естественной генетико-структурной и химико-структурной систематики минералов.

Существует много вариантов классификаций минералов. Большинство из них построено по структурно-химическому принципу.

По распространённости минералы можно разделить на породообразующие — составляющие основу большинства горных пород, акцессорные — часто присутствующие в горных породах , но редко слагающие больше 5 % породы, редкие, случаи, нахождения которых единичны или немногочисленны, и рудные, широко представленные в рудных месторождениях.

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.

Общепринятая в настоящее время кристаллохимическая классификация минералов подразделяет все их на классы и выглядит следующим образом:

Самородные элементы.

Это минералы, состоящие из одного элемента. Хотя они встречаются редко и составляют всего 0,1% от веса земной коры, их значение для человека велико. Достаточно перечислить представителей этой группы:

Height="478" src="/pictures/investments/img778313_5_Serebro_samorodnoe_s_kvartsevyim_mineralom.jpg" title="5. Серебро самородное с кварцевым минералом" width="690">

Минерал (Mineral) - это

Значительно реже в самородном виде встречается , которое более склонно формировать химические соединения. Крайне редки в природе самородки редких металлов: палладия (Pd), осмия (Os), иридия (Ir). Большинство минералов этой группы встречается преимущественно или только в самородном виде (Au, Ag, Pt, Pd, Ir, Os). Происхождение почти всех самородных элементов эндогенное, чаще всего гидротермальное. Исключением является сера , которая может иметь как эндогенное, так и экзогенное происхождение. Отдельно рассматривается самородный углерод, образующий две базовых полиморфных модификации: алмаз и графит. Алмаз образуется в результате магматических процессов ; чаще всего он встречается в кимберлитах.

Графит формируется из богатых органическим веществом осадочных пород в результате процессов метаморфизма.

II. Раздел Сульфиды, сульфосоли и им подобные соединения.

1. Класс Сульфиды и им подобные соединения.

2. Класс Сульфосоли.

К рассматриваемому разделу относятся сернистые, селенистые, теллуристые, мышьяковистые и сурьмянистые соединения металлов . К ним принадлежит весьма значительное количество важных в промышленном отношении минералов, играющих существенную роль в составе многочисленных месторождений металлических полезных ископаемых.

Наибольшее число минералов представлено сернистыми соединениями (сульфидами, сульфосолями). Все они, за исключением сероводорода, в природе распространены в твердом состоянии.

III. Раздел Галоидные соединения (Галогениды).

1. Класс Фториды.

2. Класс Хлориды, бромиды и иодиды.

Начиная с этого типа соединений, мы будем иметь дело с минералами, резко отличающимися по своим свойствам рассмотренных.

В подавляющей массе это будут уже соединения с типичной ионной связью, обусловливающей совсем другие свойства минералов. Наиболее яркими представителями их являются галоидные соединения металлов .

С химической точки зрения, относящиеся сюда минералы, представлены солями кислот: HF, HCl, НВr и HJ; соответственно этому среди этих минералов различают фториды, хлориды, бромиды и иодиды.

IV. Раздел Оксиды и гидроксиды.

1. Класс Оксиды.

2. Класс Гидроксиды.

К этому классу относятся минералы, представляющие собой соединения различных элементов с кислородом, а в гидроксидах присутствует также и вода. По количеству входящих в него минералов он стоит на одном из первых мест, на его долю приходится около 17% массы всей земной коры (из них на долю оксидов кремния - около 12,5 % и оксидов железа - 3,9%). Минералы этого класса образуются как в эндогенных, так и в экзогенных условиях.

Блеск стеклянный, в изломе жирноватый. Твердый. Бесцветный, белый, сероватый, дымчатый черный, розовый, фиолетовый, зеленый. Черты не дает. Спайность отсутствует. Излом неровный. Сплошной плотный, рыхлый (кварцевый песок); кроме того вкрапления, отдельные кристаллы или друзы. Кристаллы имеют форму шестигранной призмы, увенчанной пирамидой. Грани кристаллов покрыты поперечной штриховкой. Сингония тригональная. Кристаллы наросшие или вросшие. В Казахстане найден кристалл горного хрусталя величиной с двухэтажный дом, его вес 70 т.

В районах распространения песков (в пустынях) встречаются кристаллы и друзы гипса (псевдоморфозы кварца по гипсу), пронизанные зернами песка, что сообщает этим образованиям большую твердость, не присущую гипсу.

V. Раздел Кислородные соли (окси соли).

1. Класс Нитраты.

2. Класс Карбонаты.

3. Класс Сульфаты.

4. Класс Хроматы.

5. Класс Вольфрама.

6. Класс Фосфаты, арсенаты и ванадаты.

7. Класс Бораты.

8. Класс Силикаты.

А. Островные силикаты.

Б. Цепочечные силикаты.

В. Ленточные силикаты.

Г. Слоистые силикаты.

Д. Каркасные силикаты.

Среди солей, прежде всего, различают соли безводные и водные (т. Е. содержащие в своем составе молекулы Н2O).

VI. Раздел Органические соединения.

В систематике минералов класс Органические минералы стоит как бы особняком от других, поскольку входящие в него продукты хоть и являются природными химическими веществами с достаточно определённым постоянным составом и свойствами, но лишены кристаллической структуры.

Они не могут быть охарактеризованы с кристаллохимической точки зрения, но традиционно относятся к минералам, имея с ними гораздо больше черт родства, чем различий. Заметим, однако, что такова не вся природная органика, и отнесение в этот раздел каждого конкретного природного органического товара требует вдумчивого и ответственного подхода.

Структура и химический состав минералов

В зависимости от химического состава минералов и физико-химических параметров находится тип химической связи между отдельными элементами и, как следствие, закономерность их пространственного распределения в кристаллической структуре минералов.

Значительное изменение состава вызывает изменение структуры и переход к веществу с новой структурой, т.е. к другому минералу. Обычные отклонения реальной структуры минералов от идеальной — в отдельных узлах кристаллической решётки, связанные с появлением, например, примесей в междоузлиях, изменением валентности части катионов (анионов).

В результате различных дефектов (вакансий, примесных, радиационных и других дефектов, вхождения посторонних ионов или молекул, например воды в каналы и другие полости решётки, изменения заряда катионов и анионов и т.д.) и дислокаций кристаллы минералов могут приобретать блочное строение. Реальные минералы образуют иногда т.н. упорядочивающиеся серии (например, полевые шпаты), когда распределение различных катионов по структурным позициям в той или иной степени отклоняется от правильного порядка, присущего идеальным кристаллам, и с понижением температуры проявляет тенденцию к упорядочению.

Не менее широко распространены явления распада твёрдых растворов (смешанных кристаллов), находящие выражение в специфических структурах минералов.

Для минералов со слоистыми кристаллическими решётками (например, слюд, молибденита, сфалерита, глинистых минералов, хлоритов, графита и др.) характерно явление поли типии, при котором смежные слои (или пакеты слоев) оказываются несколько повёрнутыми один относительно другого.

В результате такого поворота возникают модификации (или политипы), элементарные ячейки которых имеют одинаковые параметры по двум осям и различные — по третьей. Образование политипов объясняется условиями роста кристаллов (в частности, кинетическими факторами и механизмом спирального роста).

В случае изоморфных рядов при выделении минеральных видов руководствуются следующими правилами: в двухкомпонентных (бинарных) твёрдых растворах различают два минеральных вида (с содержанием конечных членов от 0 до 50 и от 50 до 100 молекулярных %), в трёхкомпонентных — три. Ранее и в бинарных изоморфных смесях выделялось по три минеральных вида, названия которых закрепились в минералогической номенклатуре.

Наряду с этим в минералогии бытуют и некоторые другие принципы выделения минеральных видов. Так, если представители данного ряда имеют особое значение по распространённости и отдельные промежуточные члены ряда твёрдых растворов типичны для определённых парагенезисов, выделение минерального вида становится дробным и часто базируется на номерной основе. Примером являются плагиоклазы, среди которых выделяют альбит.

Кристаллы реальных минералов часто обнаруживают зонарное или секторное, блочное или доменное строение; изоморфные примеси могут распределяться в них статистически (беспорядочно), занимать строго определённые структурные позиции или группироваться в кластеры; обнаружено вхождение в минералы примесных компонентов в форме плоских встроек и т.д.

Изучение реального строения и состава кристаллов минералов даёт важную информацию об условиях минерал образования.

Химический состав и , химические и кристаллохимические формулы. В состав минералов входят все стабильные и долгоживущие изотопы элементов периодической системы, кроме инертных газов (гелий и аргон могут накапливаться в структурных каналах и полостях кристаллических решёток минералов как радиогенные продукты или вследствие захвата из атмосферы). Но минералообразующая роль различных элементов неодинакова. Примеси могут входить в минералы не только изоморфно, но и путём сорбции, а также в виде механических минеральных или газово-жидких микровключений. Эти ряды (серии) определяют границы вариаций состава минералов, а тем самым и колебания их физических свойств: плотности, твёрдости, оптических, магнитных и других параметров элементарной ячейки, температуры плавления и т.д.

Около 25% общего числа минеральных видов в земной коре — силикаты и алюмосиликаты; около 18% приходится на фосфаты, арсенаты и их аналоги, около 13% — на сульфиды и их аналоги, около 12% — на оксиды и гидроксиды. Минералы, относящиеся к другим классам химических соединений, составляют около 32%.

По распространённости в земной коре резко доминируют алюмосиликаты (особенно полевые шпаты) и силикаты, за ними следуют оксиды (прежде всего кварц) и гидроксиды и далее карбонаты; в сумме они слагают около 98% верхней части земной коры (до глубины 16 км).

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.

Элементы, образующие изоморфные смеси, приводятся в круглых скобках через запятую, располагаясь в зависимости от их содержания в минералах. После расшифровки кристаллических структур подавляющего большинства минералов и уточнения позиций различных элементов в их кристаллической решётке стало возможным введение в минералогию понятия о основного Закона государства минералов, в которой химический состав минералов тесно увязывается с их структурой. Выражением основного Закона страны минералов служат т.н. структурные, или кристаллохимические формулы, составляемые и записываемые по определённым правилам. В этих формулах элементы, играющие роль нормальных катионов, записываются в их начале в том же порядке, что и в эмпирических формулах.

Быстрая кристаллизация минералов приводит к искажению формы их кристаллов, возникновению скелетных, дендритных, нитевидных форм.

Кристаллы минералов нередко несут на гранях характерную штриховку, фигуры роста и растворения. Массовая кристаллизация (например, при образовании изверженных горных пород ) создаёт обстановку стеснённого роста, и минералы образуют зёрна неправильной формы.

Минеральные индивиды и минеральные агрегаты слагают минеральные тела.

Свойства минералов

Физические свойства минералов обусловлены их внутренним строением и химическим составом. Наблюдаемые у реальных минералов колебания физических свойств вызваны явлениями изоморфизма, структурными дефектами, различной степенью упорядоченности (иногда даже в пределах одного зерна) и другими факторами. Физические свойства минералов наряду с их морфологией — основа их диагностики, поисков, а в ряде случаев и практического использования.

По плотности минералы подразделяют на лёгкие (до 2500 кг/м3), средние (2500-4000 кг/м3), тяжёлые (4000-8000 кг/м3) и весьма тяжёлые (более 8000 кг/м3). Плотность минералов определяется его составом (содержанием тяжёлых катионов) и типом структуры, степенью её совершенства.

Механические свойства включают твёрдость минералов, упругие свойства, излом, спайность минералов и отдельность. Качественное определение упругих свойств минералов производится визуально, по их реакции на механические напряжения (характеру деформаций).

Различают минералы хрупкие (большинство) и ковкие (некоторые самородные металлы и сульфиды), а среди листоватых и чешуйчатых минералов — гибкие упругие (слюды) и неупругие, а также негибкие (хрупкие слюды). Волокнистые минералы бывают ломкими и гибкими (хризотил-асбест).

Излом — важное диагностическое свойство минерала, характеризует поверхность обломков, на которые он раскалывается (не по спайности) при ударе. Предварительная полевая диагностика минералов производится по внешним признакам и простым физическим свойствам: морфологии выделений, относительной твёрдости и плотности, цвету черты, блеску, побежалости, спайности, излому, люминесценции и пр.

Для определения карбонатов используются методы окрашивания, "вскипание" с HCl. Иногда прибегают к простейшим качественным химическим реакциям (например, на фосфор с молибденово-кислым аммонием). Многие распространённые минералы, породообразующие и рудные, уже в полевых условиях удаётся определить достаточно надёжно.

Высокодисперсные минералы, например глинистые, дающие на рентгенограммах нечёткие диффузные линии, уверенно диагностируются лишь под электронным микроскопом, с применением метода электронографии. Тот же метод позволяет точно диагностировать минералы, политипы листоватых и чешуйчатых минералов. Карбонаты и другие минералы, содержащие летучие компоненты, определяются при помощи термического анализа.

Важнейшими характеристиками минералов являются кристаллохимическая структура и состав. Все остальные свойства минералов вытекают из них или с ними взаимосвязаны. Важнейшие свойства минералов, являющиеся диагностическими признаками и позволяющие их определять, следующие:

Габитус кристаллов. Выясняется при визуальном осмотре, для рассматривания мелких образцов используется лупа

Твердость. Определяется по шкале Мооса.

Блеск — световой эффект, вызываемый отражением части светового потока, падающего на минерал. Зависит от отражательной способности минерала.

Спайность — способность минерала раскалываться по определённым кристаллографическим направлениям.

Излом — специфика поверхности минерала на свежем не спайном сколе.

Цвет — признак, с определённостью характеризующий одни минералы (зелёный малахит, синий лазурит, красная киноварь), и очень обманчивый у ряда других минералов, окраска которых может варьировать в широком диапазоне в зависимости от наличия примесей элементов-хромофоров либо специфических дефектов в кристаллической структуре (флюориты, кварцы, турмалины).

Цвет черты — цвет минерала в тонком порошке, обычно определяемый царапанием по шершавой поверхности фарфорового бисквита.

Хрупкость — прочность минеральных зёрен (кристаллов), обнаруживающаяся при механическом раскалывании. Хрупкость иногда увязывают или путают с твёрдостью, что неверно. Иные очень твёрдые минералы могут с лёгкостью раскалываться, то есть быть хрупкими (например, алмаз).

Получение объективных количественных данных о генезисе минералов позволяет реконструировать геологические процессы и историю формирования месторождений полезных ископаемых, т.е. создать научную основу для их поисков, разведки и промышленной оценки.

Применение

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).

Источники

Википедия - Свободная энциклопедия, WikiPedia

geoman.ru - Библиотека о природе и географии

mining-enc.ru - Горная энциклопедия

xumuk.ru - Сайт о химии

agrofak.com - Помощник агронома

iznedr.ru - Из недр Земли

webois.org.ua - Портал о камнях и минералах

catalogmineralov.ru - Каталог минералов

Энциклопедия инвестора . 2013 .

Название «минерал» пошло от позднелатиского слова «minera», что означает «руда». Отсюда следует, что минерал – это, прежде всего, часть горных пород и руд, причем не только не Земле, но и на других объектах Солнечной Системы.

Что такое минерал?

Возникает минерал в процессе изменения химико-физический свойств. В большинстве своем, материалы имеют закристаллизованное тело, но случается, что к ним также относят и аморфные образования, то есть те, которые не имеют кристаллической решетки.

Они носят название – минералоиды . Также к минералам относят твердые углеводородные образования и некоторые ископаемые смолы, которые входят в янтарь. Минерал изучает наука – минералогия.

Также стоит написать о том, какие минералы относятся к породообразующим. Среди всего разнообразия минералов, в образовании горных пород участвуют лишь единицы.

К важнейшим образующим породы минералам относятся:

1. Группа кварца или кремнезем. Самая большая группа по количеству ее в составе Земной коры. Кристаллы кварца имеют форму шестигранника. Сам по себе он чаще всего молочного цвета. Также кремнезем не отличается прозрачностью. Зато может похвастаться своими твердостью и прочностью.
2. или глинозем. Второй по численности минерал в составе Земной коры. Отличаются высокой огнеупорностью, а также не очень высокой твердостью.
3. Железисто-магнезиальные силикаты. Такие минералы имеют очень темную окраску. Также они очень вязкие и имеют высокий удельный вес.
4. Карбонаты. Наиболее ценные из карбонатов – магнезит и доломит. Имеют низкую твердость и небольшой удельный вес. Наиболее часто встречаются они в осадочных горных породах.
5. Сульфаты. К ним относится, например, гипс. Также очень часто их можно встретить в осадочных породах. Удельный вес и твердость также очень низкие.

Все минералы в зависимости от их происхождения можно классифицировать на первичные и вторичные:

1. К первичным минералам относятся те, которые образовывались в горных породах в самую первую очередь. Как было уже сказано выше, первыми кристаллами были силикаты, они получались из-за застывания магмы.
2. Вторичные же минералы образовались вследствие разрушения и рассыпания предыдущих. О , можно узнать здесь.

Как образуются минералы?

Все известные ученым процессы образования минералов можно разбить на три большие группы:

Чем минералы отличаются от других веществ?

Главной отличительной особенностью минералов от других веществ является наличие однородной внутренней структуры. Так, минералом нельзя считать жидкие и газообразные вещества. А также смеси, имеющие неоднородную структуру. Также не являются минералами и искусственно созданные породы.

Простейшим минералов можно считать обычную поваренную соль . Ее кристаллы образованы очень мелкими решетками, в которых присутствуют такие химические элементы, как натрий и хлор, которые связаны между собой прочной ионной связью.

Примечательно, что атомарное соединение кислорода и водорода, имеющее однородную структуру, проще говоря, лед принято считать минералом. Но жидкое агрегатное состояние тех же химических элементов минералов уже не является.

Физические свойства минералов

Для того чтобы определить минерал, ответственные за это люди изучают его вещественный состав и строение кристаллической решетки, то есть его физические свойства.

Итак, физические свойства минералов:

1. Цвет минерала. В отдельных случаях цвет минерала можно определить спектральным методом путем исследования его светового излучения. Некоторые минералы имеют особенность менять окраску в зависимости от падающего на них света. Также отдельные экземпляры имеют различную окраску по всей своей длине. Цвет черты является наиболее точным признаком диагностики. Для определения цвета минерала определяют, как правило, цвет его порошка. Для этого проводят царапину испытуемым по матовой фарфоровой поверхности.
2. Прозрачность. По этому признаку минералы делят на несколько небольших групп: прозрачные (хорошо видно предметы), полупрозрачные (предметы видно довольно плохо), просвечивающие (пропускает только в том случае, когда минерал в виде тонкой пластины), непрозрачные (минерал не пропускает свет вообще).
3. Блеск. Блеском называется способность предмета отражать свет. При диагностике минералов по блеску их делят на две группы: минералы с металлическим блеском и с полуметаллическим (алмаз, стекло, глянец и другие).
4. Спайность. Так, называют способность минерала расщепляться на отдельные частицы. Здесь также различают разные виды спайности: весьма совершенная (минерал без усилия расщепляется на отдельные частицы), совершенная (при легком ударе рассыпается на кусочки, образуя ровные поверхности), средняя (при рассыпании образуются изломы), несовершенная (трудно обнаруживаются спайности в минерале) и весьма несовершенная (спайность отсутствует).
5. Излом. Диагностируют характер излома, разделяя минералы на несколько групп с: ровным изломом, ступенчатым, неровным, зернистым изломом, землистым, раковистым, игольчатым и крючковатым.
6. Твердость. Это способность поверхности сопротивляться проникновению другого вещества. Определяется путем царапанья минерала ногтем, ножом, стеклом или другим минералом. Измеряется по шкале Мооса.
7. Удельный вес. Выделяют следующие классы: легкие (удельный вес составляет до 2,5 грамм на кубический сантиметр), средние (от 2,6 до 4 грамм на кубический сантиметр) и минералы с большим удельным весом (больше 4 грамм на кубический сантиметр).
8. Магнитность. Свойство минералов отклонять магнитную стрелку компаса и притягиваться магнитом.
9. Хрупкость и ковкость. Ковкими минералами считаются те, что способны менять форму при ударе молотком. Хрупкие же при ударе рассыпаются.
10. Электропроводность. Это способность вещества, в данном случае минерала, под действием электрического поля проводить электроток.
11. Запах. При горении, трении, смачивании различные минералы приобретают самые разнообразные запахи. Например, угарный газ или сероводород.
12. Вкус. Вкусовые эффекты присутствуют только у растворяемых в воде минералов.
13. Жирность и шероховатость.
14. Гигроскопичность. Свойство минерала притягивать к себе молекулы воды.

В каком виде находятся минералы в природе?

В природе минералы можно встретить в различном виде. Так, некоторые экземпляры могут находиться в виде одиночных кристаллов. Другие же представляют собой скопления – агрегаты.

Выделяют три вида минеральных агрегатов:

1. Изометрические агрегаты. Их форма одинаково развита по всем направлениям.
2. Удлиненные в одном направлении – игольчатые, столбчатые, лучистые и призматические.
3. Вытянутые в двух направлениях формы. К таким относят пластинчатые, таблитчатые, чешуйчатые и листоватые кристаллы.

Систематика минералов

Для более точной классификации минералов Международная Минералогическая ассоциация утвердила следующую систематику:

• Класс. В самую первую очередь минералы классифицируют по анионам. Существуют три группы: основной анион, анионный комплекс и отсутствие аниона. Таким образом, все минералы делятся на: самородки, органические соединения, окиси и гидроокиси, карбонаты, нитраты, сульфаты и другие.
• Подкласс. Подклассы различают минералы с разными структурами. Так, ММА разделила все минералы на несо-, цикло-, соро-, ино-, фило- и тектосиликаты.
• Семейство. На семейства минералы делятся в зависимости от похожести химического либо структурного состава.
• Надгруппа. Она содержит в себе те минералы, которые не входят в отдельные группы.
• Группа. Объединяет минералы с одинаковыми структурами и химическим составом.
• Подгруппа.

Как используются минералы?

Все минералы планеты нашли себе широкое применение в самых различных отраслях:

1. Первое место, несомненно, занимает промышленность. Например, при переработке глинозема можно получить большое количество цемента. А слюда является хорошим термо- и электроизолятором, кианит широко используется в качестве огнеупорного материала, а кварц для изготовления стекла.
2. Также минералы широко используются в качестве драгоценных и полудрагоценных камней для украшения ювелирных изделий. Те минералы, которые не несут высокой ценности повсеместно используют для ремонта, строительства и даже декора.
3. Не менее часто используются и гипс, апатит и селитра , но уже в качестве удобрений.
   Для изготовления фарфоровых статуэток и посуды применяют криолит, кианит и другие минералы.
4. Отдельно стоит сказать про вольфрам. Его применяют для изготовления стали тугоплавких сортов. А также для изготовления лампы накаливания.
5. Наверняка, всем известны свинцовые пули , которые также изготовлены из минерала. А еще свинец широко применялся для защиты от радиоактивного излучения.
6. Не обошли стороной минерал и художники. Они применяют его в качестве красителя для своих красок. Например, аквамарин дает синий цвет, а изумрудная зелень – зеленый. Киноварь окрашивает в ярко-красные цвета и так далее.
7. Наверняка, нет ни одного человека, который бы ни разу в жизни не сделал хотя бы глоток минеральной воды . Получила она свое название не просто так. Свои полезные компоненты: соли, щелочи и другие, она получает именно от минералов. Вода на глубине взаимодействует с ними и обогащается щелочами.

Какие камни относятся к минералам?

Некоторые люди ошибочно полагают, что все камни можно отнести к минералам. Так, например, называют гидротермальные камни, что в корне неверно. Минералами можно считать только природные камни. Например, янтарь, азурит, танзанит.

Можно насчитать не одну тысячу красивых минеральных камней, но далеко не все будут считаться полудрагоценными, а уж тем более драгоценными. Последними считаются камни необычайной красоты, но встречаются они крайне редко, что вполне оправдывает их высокую стоимость.

Драгоценными камнями, которые относятся к минералам можно считать, например, лабунцовит – силикат со сложным составом. Или осумилит – очень редкий минерал. Черчит – редчайший гипсовый минерал. Хризоберилл – оксид бериллия и алюминия. И конечно же, алмаз, рубин, изумруд и другие.

Полудрагоценные камни встречаются, конечно, не так редко, поэтому цена на них ниже. Но все же встретить их можно не очень часто. Аметист , относящийся к числу полудрагоценных камней, также считается минералом. К ним же относятся и, например, бирюза, аквамарин, топаз и янтарь.

Минералогия – это очень интересная наука, как и сам процесс зарождения минералов и их изучение. Минералы играют немалую роль в жизни людей и всей Земли. Поэтому не стоит их обесценивать. Это такое же богатство планеты, как и все остальное.

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. ?ris - 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.

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.