Общая классификация минералов в современной практике

Физические свойства минералов

Галенит, PbS имеет высокий показатель удельной плотности

Физические свойства минералов обусловлены их кристаллической структурой и химическим составом. Различают скалярные физические свойства минералов и векторные, значения которых зависят от кристаллографического направления. Примером скалярного свойства может служить плотность, векторными являются твёрдость, кристаллооптические свойства и др. Физические свойства подразделяют на механические, оптические, люминесцентные, магнитные, электрические, термические свойства, радиоактивность.

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

Помимо внешней формы кристаллов и других выделений, важное значение при описании и визуальной диагностике минералов, особенно в полевых условиях, имеют цвет, блеск, спайность и отдельность, твёрдость, хрупкость и излом. При диагностике некоторых минералов имеют значение также ковкость, гибкость (сопротивление излому) и упругость.

• Твёрдость. Определяется по шкале Мооса. По этой шкале, самым твёрдым эталонным минералом является алмаз (10 по шкале Мооса, с абсолютной твёрдостью 1600), а самым мягким является тальк (1 по шкале Мооса, с абсолютной твёрдостью 1, царапается ногтем). Твёрдость минерала не всегда одинакова со всех сторон кристалла, что является производным от его кристаллической структуры — в одних направлениях кристаллическая решётка может быть упакована плотнее, чем в других. Например, кианит имеет твёрдость 5.5 по шкале Мооса в одном направлении и 7 в другом.
• Спайность — способность минерала раскалываться по определённым кристаллографическим направлениям.
• Излом — специфика поверхности минерала на свежем не спайном сколе.
• Побежалость — тонкая цветная или разноцветная плёнка, которая образуется на выветрелой поверхности некоторых минералов за счёт окисления.
• 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)
• Плотность — масса единицы объёма вещества, выражается в г/см3. Прежнее, устаревшее название — удельный вес; его ещё можно встретить в старых минералогических учебниках. Удельная плотность — характеристика, используемая для определения единичной массы минерала, представляет собой отношение плотности (массы на единицу объёма) минерала к плотности воды. Удельная плотность может служить диагностическим признаком для некоторых классов минералов. Среди часто встречающихся минералов более высокую удельную плотность имеют оксиды и сульфиды, поскольку они включают в себя элементы с высокой атомной массой. Наиболее высокой удельной плотностью обладают самородные металлы и интерметаллиды. Камасит (никелистое метеоритное железо) имеет удельную плотность 7.9, а плотность самородного золота достигает 19.3 г/см3.

Оптические свойства

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

  ).

• Преломление, дисперсия и поляризация характеризуют их оптические константы: показатель преломления, угол между оптическими осями, оптический знак кристалла, ориентация оптической индикатрисы и др.

Магнитные свойства

Магнитность зависит от содержания главным образом двухвалентного железа, обнаруживается при помощи обычного магнита.

Список самых распространенных горных пород, используемых человеком

Горные породы в зависимости от состава, способа образования, химических характеристик и структуры делят на классы и группы, в которые входят отдельные минералы. Описать все горные породы сложно. В некоторые классы входят от нескольких десятков до сотни различных элементов.

В таблице приведен список наиболее популярных и распространенных природных ископаемых.

Многие горные породы состоят из элементов, относящихся к разным группам ископаемых.

Наиболее интересные из них:

• Гранит. Содержит слюду, кварц и полевые шпаты.
• Песчаник. Образуется из обломков различных пород, которые сцементированы различными минералами.
• Сланец. Характеризуются слоистой структурой, образованной при спрессовывании нескольких горных пород.

https://kamnemir.ru/articles/geology/#

https://interneturok.ru/lesson/geografy/5-klass/litosfera-tvyordaya-obolochka-zemli/gornye-porody-mineraly-i-poleznye-iskopaemye

https://moykamen.com/galereya/gornye-porody-kamnej.html#i-7

Примечания

1. Словарь иностранных слов. М.: Русский язык, 1979.
2. Минералогия // Малый энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 4 т. — СПб., 1907—1909.
3. Земятченский П. А. Минералогия // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
4. Ожегов С.И. Минера́лог — специалист по минералогии // Словарь русского языка / ред. Л.И. Скворцов, 24-е издание. — М. : Оникс 21 век, Мир и образование, 2003. — 344 с.
5. Минеро́лог // Толковый словарь русского языка / под ред. Д. Н. Ушакова. — М.: Государственное издательство иностранных и национальных словарей, 1938. — Т. 2.
6. Гунтау М., Мюльфридель В. Труды Абраама Готтлоба Вернера по минералогии и геологии // История геологии. Ереван: Изд-во АН Армянской ССР, 1970. С. 327—337.
7. Севергин В. М. Всеобщие рассуждения о минералогии, чит. адъюнктом Василием Севергиным во время открытого прохождения минералогии при Академии наук летом 1792 г. // Новые ежемесячные сочинения. 1792. Ч. 74. С. 70-99; Продолжение всеобщих рассуждений // Там же. 1792. Ч. 75. С. 61-75; Ч. 76. С. 53-71; Продолжение всеобщих примечаний <…> в заключение открытого прохождения минералогии летом 1792 г. // Там же. 1793. Ч. 79. С. 84-93.
8. Севергин В. М. Краткое начертание минералогии, сочиненное в пользу губернских гимназий, коллежским советником и кавалером Вас. Севергиным и напечатанное от главных училищ правления. СПб.: тип. ИАН, 1804. III, 134, VII с.; 2-е изд. 1810. III, 134, VII, с.
9. Бетехтин А. Г. Курс минералогии: учеб. пособие для студ. высш. учеб. завед., направление 130300. Прикладная геология. М.: Кн. дом Университет, 2008. 738 с.; 2-е изд., испр. и доп. 2010. 735 с.; 3-е изд., испр. и доп. 2014. 735 с.

Использование минералов

Минералы, наряду с органическими материалами, находят широкое применение.

Человек использовал минералы с древнейших времён. Долгое время основным полезным ископаемым был кремень — тонкозернистая разновидность кварца, его отщепы с острыми краями первобытные люди использовали ещё в древнем каменном веке. Кроме него применялись и другие минералы, например, вишневый гематит, желто-коричневый гётит и черные оксиды марганца — как краски, а янтарь, нефрит, самородное золото и др. — как материал для украшений и т. п. В доисторическом Египте (5000—3000 до н. э.) из самородной меди, золота и серебра делали украшения. Позже стали использовать бронзу для изготовления оружия и орудий труда. Сейчас из минералов получают металлы и другие химические элементы и соединения, они являются сырьём для производства строительных материалов (цемент, стекло и др.) и для химической промышленности. Минералы могут использоваться в качестве красителей, абразивных и огнеупорных материалов, они находят применение в керамике, оптике, радиоэлектронике, электротехнике и радиотехнике. Драгоценные камни тоже являются минералами.

Минералы используются в пищу, как источник сырья, в качестве валюты, как предметы искусства и роскоши и как компоненты высоких технологий. Одним из видов шарлатанства является литотерапия — лечение минералами путём их ношения, прикладывания, вступления в астральные контакты с якобы заключёнными в камнях и кристаллах сверхъестественными энергиями и магическими силами. Приверженцы литотерапии утверждают, что каждый кристаллический объект обладает свойствами излучения и поглощения неведомых энергий и полей, которые при «правильном» приложении к биологическому телу способны восстанавливать нарушенный энергетический баланс организма. Литотерапия не имеет под собой клинически доказанных обоснований и научной базы.

Горные породы

Горные породы – это природные соединения, состоящие из одного или нескольких минералов. Большинство пород называются так же, как и слагающие их минералы: нефть, слюда, гипс, глина. Минералы, образующие горные породы, а также их комбинации, могут быть самыми различными.

По своему происхождению все породы делят на 3 класса:

Магматические

Формируются в результате застывания магмы, вышедшей на поверхность земной коры. Под воздействием различных внешних факторов и сильных температурных колебаний образуются соединения с различным строением и свойствами. Магматические породы, в свою очередь, бывают излившимися и глубинными. Для последних характерна плотная кристаллическая решетка и высокая прочность (гранит, базальт).

Рис. 3. Гранит

Осадочные

Формируются под влиянием солнечного света, атмосферных газов и осадков, температуры, растительных и животных остатков. Осадочные породы могут быть обломочными (гравий, галька, песок, камни), химическими (гипс, каменная соль), органическими (известняк, мел).

Метаморфические

Образуются под действием тектонических колебаний, давления, химически активных компонентов и высокой температуры. Метаморфиты появляются при сдвигах земной коры. При этом происходит смешивание различных пород и слоев.

К первичным горным породам относятся только магматические, в то время как оставшиеся 2 класса образуются за счет их видоизменения и разрушения.

Главным отличием любой горной породы от минерала является неоднородность, поскольку в ее составе уже содержится один или несколько минералов. И если основе строения минерала лежит кристаллическая решетка, то горная порода состоит из минеральных микрочастиц, соединенных между собой в хаотическом беспорядке, без единой структуры.

Что мы узнали?

Поверхность земного шара состоит из минералов и горных пород. Мы узнали, какие по происхождению бывают породы и чем отличаются горные породы от минералов, каковы особенности их строения и свойства.

Нахождение минералов в природе

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 минералы — находки которых единичны или немногочисленны;
• рудные — содержащие в своём составе промышленно ценные компоненты и образующие значительные скопления в рудных месторождениях.

По форме нахождения минералов различают

• Минеральные индивиды — составные части минеральных агрегатов. Это отдельные кристаллы, зерна и сферические или близкие к сферическим выделения минералов, отделенные друг от друга физическими поверхностями раздела и представляющие собой форму нахождения минеральных видов в природе. Минеральный индивид — исходное понятие минералогии, означающее зерна и идиоморфные кристаллы, в виде которых в природе представлены минеральные виды; индивиды могут быть зернами — «монокристаллами» или сферокристаллами, из которых строятся простые минеральные агрегаты (Ю. М. Дымков, 1966)
• Минеральные агрегаты — срастания минеральных индивидов одного и того же или разных минералов. Они могут быть одно- и многоэтапными. Минеральный агрегат — исходное понятие минералогии. На уровне организации вещества, следующем за понятием «индивид», агрегат — это скопление индивидов, не обладающее при идеальном развитии чёткими признаками симметричных фигур (это принципиальное отличие от индивидов — по Ю. М. Дымкову, 1966).
• Минеральные тела — скопления минеральных агрегатов, обладающие естественными границами. Размеры их варьируют от микроскопических до очень крупных, соизмеримых с масштабом геологических объектов.

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. Алюмосиликаты 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:

• 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.
• Вторичные же минералы образовались вследствие разрушения и рассыпания предыдущих. О происхождении гранита, можно узнать здесь.

Физические свойства минералов

Для определения минерала люди изучают строение его кристаллической решетки, вещественный состав и физические свойства, среди которых:

1. Цвет минерала. Определяется путем исследования светового излучения спектральным методом. Некоторые минералы меняют окраску в зависимости от падающегосвета. Для того, чтобы определить цвет минерала, по фарфоровой матовой поверхности проводят царапину испытуемым камнем, дабы увидеть, каким будет цвет его порошка.
2. Прозрачность. Минералы делят на несколько групп: прозрачные (сквозь них хорошо видно предметы), полупрозрачные (плохо просматриваются), просвечивающие (предмет видно только через тонкую пластину из минерала) и непрозрачные (камень вообще не пропускает свет).
3. Блесккак способность отражать свет. Выделят минералы с полуметаллическим (стекло, алмаз, глянец) и металлическим блеском.
4. Спайность. Способность расщепляться на частицы.
5. Твердость как способность сопротивляться проникновению другого вещества. Определяется царапаньем минерала ножом, другим минералом, ногтем или стеклом.
6. Излом. По характеру взлома выделяют минералы с: ровным изломом, зернистым изломом, групп ступенчатым, неровным, игольчатым, землистым, раковистым и крючковатым.
7. Удельный вес. Бывают легкие минералы (до 2,5 грамм на см3),средние (2,6 – 4 грамм на см3), тяжелые (от 4 грамм на см3).
8. Электропроводность.
9. Хрупкость и ковкость.
10. Магнитность. Способность отклонять и притягивать магниты.
11. Запах. При трении,смачивании, горенииминералы могут выделять разнообразные запахи.
12. Жирность и шероховатость.
13. Вкус. Только у тех минералов, которые растворяются в воде.

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.

Как образуются минералы?

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

Гипогенные процессы. Группа минералов, которые относятся к силикатам, образуется за счет застывания вулканической магмы

Такая кристаллизация происходит в три этапа:

• В самом начале магма, которой не удается вырваться на поверхность земли, начинает застывать под толщей уже образовавшихся когда-то пород. Таким образом, образуются минералы, которые содержат кремнезем, то есть силикаты. В таких породах, как правило, находятся граниты, слюды, шпаты и другие.
• На следующем этапе кристаллизации в трещины уже образовавшихся минералов вновь внедряются остатки магмы, но уже с более низкой температурой. Таким образом, появляются пегматиты. Они отличаются очень большим размером кристаллов. Так, образуются кварц, берилл, турмалин и другие породы.

А также пегматиты могут образовываться вследствие проникновения в трещины закристаллизовавшихся минералов летучих соединений и ценных металлов. Таким образом, изменяя состав уже получившихся минералов, они создают грейзены. Они состоят из топаза, кварца, вольфрама, молибдена и других редких руд.

• Заключительным этапом гипогенных процессов является образование гидротермальных растворов за счет выделения воды. Так, образуются месторождения серебра, золота, мышьяка , ртути и других. Представляем вашему вниманию статью о гидротермальном изумруде, здесь.
• Экзогенные процессы. Здесь образование минералов происходит вследствие воздействия различных экзогенных факторов. Руды, которые располагаются на поверхности земной коры, либо на небольшой глубине, подвергаются механическому разрушению из-за перепада температур, воздействия наземных и подземных вод, растений и организма, а также человека.

Под воздействием вышеописанных факторов, уже образовавшиеся породы начинают растрескиваться и разрушаться на составляющие их минералы. Легкие составляющие растворяются, насыщая водоемы солями и образуя новые места образования железорудных, марганцевых, урановых и других пород , уносятся водами и ветром, а тяжелые и прочные образуют месторождения алмазов, золота, платины, граната и так далее.

Метаморфические процессы. Они заключаются в изменении пород в глубинах земного шара под воздействием высоких температур.

Метаморфические процессы делятся еще на две группы:

• Региональные. Они возникают на больших глубинах и затрагивают очень крупные поверхности. При региональном метаморфизме образуются гнейсы и слайсы.
• Контактовый метаморфизм породы происходит вследствие воздействия внедрившейся магмы на известняки. Так, получаются скарны и мраморы.

Радиоактивность

Радиоактивность может служить важным диагностическим признаком. Некоторые минералы, содержащие радиоактивные химические элементы (как уран, торий, тантал, цирконий, торий) нередко обладают значительной радиоактивностью, которую легко обнаружить бытовыми радиометрами. Для проверки радиоактивности сначала измеряют и записывают фоновую величину радиоактивности, затем к детектору прибора подкладывают минерал. Увеличение показаний более чем на 15% говорит о радиоактивности минерала. Радиоактивными минералами являются: абернатиит, баннерит, гадолинит, монацит, ортит, циркон и др.

Свечение

Светящийся флюорит

Некоторые минералы, которые сами по себе не светятся, начинают светиться при различных специальных условиях (нагревание, облучение рентгеновскими, ультрафиолетовыми и катодными лучами; при разламывании и даже царапании ). Различают следующие виды свечения минералов:

1. Фосфоресценция — способность минерала светиться минуты и часы после воздействия на него определенными лучами (виллемит светится после облучения короткими ультрафиолетовыми лучами).
2. Люминесценция — способность светиться в момент облучения некоторыми лучами (шеелит светится синим при облучении ультрафиолетовыми и лучами).
3. Термолюминесценция — свечение при нагревании (флюорит светится фиолетово-розовым цветом).
4. Триболюминесценция — свечение в момент царапания ножом или раскалывания (корунд).

Астеризм

Эффект астеризма или звездчатости

Астеризм или эффект звездчатости, присущ немногим минералам. Он заключается в отражении (дифракции) лучей света от включений в минерале, ориентированных вдоль определенных кристаллографических направлений. Лучшими представителями этого свойства являются звездчатый сапфир и звездчатый рубин.

В минералах с волокнистым строением (кошачий глаз), наблюдается тонкая полоска света, способная менять свое направление при повороте камня (переливчатость). Играющий свет на поверхности опала или сияющие павлиньи цвета лабрадора объясняются интерференцией света — смешением лучей света при их отражении от слоев упакованных шариков кремнезема (в опале) или от тончайших пластинчатых кристаллических вростков (лабрадор, лунный камень).

Минералы

Минералы – это самородные, устойчивые химические элементы, с уникальными физическими и химическими признаками. Они формируются в результате сложных природных процессов, но в настоящее время человечество научилось выращивать их в лабораториях, на морских фермах и заводах. Минералы образуют горные породы.

Одним из примеров, как человек использует знания о минералах для собственных нужд, является искусственное производство жемчуга. На специальных морских фермах создаются условия, максимально приближенные к естественным. Полученный таким образом жемчуг ни в чем не уступает натуральному, и обладает аналогичными характеристиками.

Рис. 1. Необработанный алмаз

В природе встречается несколько форм минералов:

• твердые (золото, алмаз);
• жидкие (ртуть, нефть);

• газообразные (сероводород, углекислый газ).

Твердые минералы, в свою очередь, могут быть кристаллическими (кварц) и аморфными (все разновидности смол, опал). В основе кристаллических минералов лежат многочисленные кристаллы, в то время как аморфные минералы не имеют их в своем составе.

Свойства минералов во многом зависят от их строения. Так, один и тот же элемент способен образовывать различные формы минералов. К примеру, углерод может создавать два совершенно разных соединения, с противоположными свойствами: мягкий и пластичный графит и самый твердый в минерал – алмаз.

Рис. 2. Алмаз – самый твердый в мире минерал