МИНЕРАЛЫ.

Минералы — природные, физически и химически однородные тела, возникающие в земной коре в результате физикохимических процессов, протекающих без вмешательства человека в эти процессы. В этом отличие природных минералов от искусственных продуктов (в том числе и синтетических минералов), получаемых в лабораториях, на фабриках и заводах.

 

С генетической точки зрения (А. Г. Бетехтин, 1951) минералы— природные химические соединения (реже — самородные элементы), являющиеся естественными продуктами различных физико-химических процессов, совершающихся в земной коре. Подавляющее большинство минералов находится в природе в твердом кристаллическом состоянии, однако встречаются твердые аморфные (опал, лимонит), жидкие (ртуть, вода) и газообразные (горючие газы, углекислый газ) минералы. Состав минералов выражается химическими (эмпирическими и структурными) формулами.

 

В природе известно более 2000 минералов, а число их названий почти втрое больше, так как некоторые минералы имеют несколько названий в зависимости от различия признаков, которые позволяют говорить о разновидностях. Однако лишь немногие из минералов (около 70) имеют широкое распространение в земной коре в составе горных пород. Эти минералы называют породообразующими.

 

Породообразующие минералы — составные части горных пород, отличающиеся друг от друга по химическому составу и физическим свойствам. Они подразделяются на: 1) типоморфные (характерные) минералы, имеющие исключительно магматическое, метаморфическое или осадочное происхождение; 2) минералы, образующиеся при различных геологических процессах и находящиеся в породах любого генезиса. К последним относятся наиболее распространенные породообразующие минералы — полевые шпаты, роговые обманки, кварц и др.

 

Минералы, слагающие основную массу горной породы в количестве проценты — десятки процентов, называются главными породообразующими минералами. Другие, встречающиеся почти в каждой породе, но в количествах не более 1%, называются акцессорными минералами.

 

Самые распространенные породообразующие минералы: полевые шпаты — до 50% общей массы всех горных пород, амфиболы, оливины, пироксены—17%; кварц—12%; слюды — 4%; кальцит— 1,5% и глинистые минералы — 1 %.

 

Современная классификация минералов основана на их химическом составе и кристаллической структуре веществ, т. е. на кристаллохимическом принципе. Крупные единицы классификации — типы и классы — выделяются по химическому принципу (тип химического соединения, характер химической связи); подклассы — по структурному принципу — по характеру структурных мотивов в кристаллических решетках минералов.

Классификация подлежащих изучению минералов в упрощенном виде приведена в табл. 4.

 

Классификация минералов
Тип	Класс	Подкласс	Группа	Минералы
I. Простые вещества (самородные элементы)				Сера,Графит
II. Сернистые соединения	Сульфиды			Галенит, Сфалерит, Киноварь, Антимонит, Молибденит, Пирит, Халькопирит, Арсенопирит, Борнит, Пирротин, Петландит
III. Галогениды	Хлориды, Фториды			Галит, Сильвин, Флюорит
IV. Кислородные соединения	Оксиды и гидроксиды			Магнетит, Гематит, Лимонит, Хромит, Касситерит, Корунд, Гидроксиды аллюминия, Пиролюзит, Псиломелан
Карбонаты			Кальцит, Доломит, Магнезит, Сидерит, Малахит
Сульфаты			Гипс, Барит
Фосфаты			Апатит
Вольфраматы			Вольфрамит, шеелит
Силикаты и аллюмосиликаты	Островные	Гранаты	Оливин, Гранат, Дистен, Эпидот
Кольцевые		Берилл
Цепочные	Пироксены
Ленточные	Амфиболы	Роговая обманка
Слоистые		Слюды, хлорит, тальк, серпентин,
Каркасные	Полевые шпаты	Плагиоклазы; калиевые полевые шпаты:мироклин, ортоклаз, амазонит, кварц, нефелин

 

В природе минералы обычно встречаются в виде скоплений минеральных зерен, называемых минеральными агрегатами, и гораздо реже в виде отдельных кристаллов и их сростков. Формы природных выделений минералов определяются главным образом условиями минералообразования, в связи с чем один и тот же минерал может характеризоваться различными формами выделения. Для кристаллов и их сростков характерны следующие формы: монокристаллы — единичные, хорошо ограненные минералы, образующиеся в условиях свободного роста (в трещинах, пустотах и других полостях). Закономерные сростки — двойники и тройники при срастании двух и трех кристаллов и полисинтетические двойники при срастании большего числа кристаллов по определенным кристаллографическим направлениям. Незакономерные сростки кристаллов: друзы — сростки кристаллов, нарастающих на общее основание; щетки—друзы кристаллов с приблизительно одинаковыми размерами и одинаковой ориентировкой.

 

Зернистые агрегаты — самая распространенная в земной коре форма выделения минералов. Они образуются при одновременной кристаллизации из растворов или расплавов большого количества минеральных зерен. При этом зерна не имеют правильной формы и принимают форму того свободного пространства, которое было в их распоряжении. Большинство горных пород — типичные зернистые агрегаты, различающиеся по форме и размерам зерен.

 

Округлые агрегаты — секреции, конкреции, оолиты. Секреции— заполненные минеральным веществом округлые пустоты в горных породах. При этом минеральное вещество осаждается на стенках полости, постепенно заполняя ее от периферии к центру и образуя концентрически зональное строение. В центре секреции могут оставаться полости. Мелкие секреции (до 10 мм) называют миндалинами, крупные, с полостью в середине, — жеодами. Конкреции — минеральные стяжения округлой формы радиально-лучистого строения. В отличие от секреций рост конкреций идет от центра кристаллизации к периферии. Оолиты — обычно сцементированные агрегаты мелких (до 10 мм) округлых выделений концентрического строения. Все округлые выделения характерны для минералов экзогенного происхождения.

 

Натечные агрегаты — сталактиты, сталагмиты, почки образуются в пустотах (трещинах, полостях, пещерах) при медленной кристаллизации из растворов, обычно коллоидных, или при их испарении и имеют концентрическое внутреннее строение.

 

Тонкие пленки, покрывающие стенки трещин, поверхность горных пород, называют также налетами, примазками, выцветами. Образуются чаще всего при процессах выветривания. Разновидность тонких пленок — дендриты имеют древовидное строение, похожее на отпечатки растений, и образуются при кристаллизации минералов в тонких трещинах.

 

Диагностические свойства минералов. Диагностическими свойствами или признаками минералов называют их простейшие физические и химические свойства, по которым они определяются визуально без применения сложных приборов и трудоемких химических, рентгеновских, оптических и других исследований.

 

К диагностическим относятся следующие свойства: оптические— цвет, цвет черты, блеск, прозрачность; механические— твердость, спайность, излом; прочие—плотность; растворимость (вкус); реакция с НС1; магнитность.

 

Формы выделения и диагностические свойства минералов изучаются на занятиях в музее-горнопромышленной геологии МГТУ и при проведении лабораторных работ с учебными коллекциями в аудиториях, где они характеризуются более подробно.

 

Образование минералов в условиях земной коры происходит несколькими способами, отличающимися друг от друга главным образом характером среды минералообразования.

1. Путем кристаллизации природных, силикатных расплавов — магм — при понижении их температуры ниже точки затвердевания. Именно таким способом образуются породообразующие минералы глубинных магматических горных пород.

2. Посредством отложения минерального вещества из водных растворов, истинных или коллоидных. Такие растворы могут быть горячими, так называемые гидротермальные растворы, из которых образуются многие рудные минералы, или холодноводными, как, например, растворы соляных озер. Таким способом образуются породообразующие минералы ряда осадочных горных пород.

3. Путем различных превращений, протекающих в твердом состоянии благодаря диффузионным процессам. При таких превращениях формируются новые и перекристаллизуются существующие минералы, образующие метаморфические горные породы и некоторые виды полезных ископаемых.

4. Путем кристаллизации минералов из газообразного со¬стояния, т. е. путем возгонки, как например, образование кри¬сталлов самородной серы из вулканических газов на стенках кратеров вулканов.

 

Указанные способы образования минералов реализуются в определенных геологических процессах — эндогенных и экзогенных, где процессы минералообразования являются их неотъемлемой составной частью.

 

Контрольные вопросы

1. Определите понятие минерал.

2. Какое количество минералов в природе?

3. Чем выражается состав минералов?

4. Каково количество породообразующих минералов?

5. Определите понятие типоморфные минералы.

6. На каких 'принципах основана современная классификация минералов?

7. Перечислите важнейшие диагностические свойства минералов.

8. Перечислите формы выделения минералов.

9. Охарактеризуйте способы образования минералов.