Мінерал

мінерали

Мінерал ( фр. minral , Від позднелат. minera - руда) - природне тіло з певним хімічним складом і кристалічною структурою, що утворюється в результаті природних фізико-хімічних процесів і володіє певними фізичними, механічними і хімічними властивостями. Є складовою частиною земної кори, гірських порід, руд, метеоритів. Вивченням мінералів займається наука мінералогія. В даний час встановлено близько 3500 мінеральних видів. Проте лише кілька десятків мінералів (близько 70) користуються широким поширенням. Вони входять до складу гірських порід і називаються породообразующими. Останнім часом зусиллями рекламодавців мінералами стали помилково називати також біологічно значущі елементи (мікро-та макроелементи), що входять до складу біодобавок, що вносить плутанину в термінологію і дезорієнтує покупця.

1. Що таке мінерал?

Поняття "мінерал" має на увазі тверде природне неорганічне кристалічна речовина. Але іноді його розглядають в невиправдано розширеному контексті, відносячи до мінералів деякі органічні, аморфні та інші природні продукти, зокрема деякі гірські породи, які в строгому сенсі не можуть бути віднесені до мінералів.

• Мінералами вважаються також деякі природні речовини, які становлять в звичайних умовах рідини (наприклад, самородна ртуть, яка приходить до кристалічного стану при більш низькій температурі). Воду, навпаки, до мінералів не відносять, розглядаючи її як рідкий стан (розплав) мінералу лід.
• Деякі органічні речовини - нафта, асфальти, бітуми - часто помилково відносять до мінералів, або виділяють їх в особливий клас " органічні мінерали ", доцільність чого вельми спірна.
• Деякі мінерали знаходяться в аморфному стані і не мають кристалічної структури. Це стосується головним чином до т. зв. метаміктним мінералам, які мають зовнішню форму кристалів, але які у аморфному, склоподібних стані внаслідок руйнування їх початкової кристалічної решітки під дією жорсткого радіоактивного випромінювання входять до їх власний склад радіоактивних елементів (U, Th, і тд.). Розрізняють мінерали явно кристалічні, аморфні - метаколлоіди (наприклад, опал, лешательеріт тощо) і метаміктние мінерали, що мають зовнішню форму кристалів, але знаходяться в аморфному, склоподібних стані.

"Мінерал - це хімічно і фізично індивідуалізований продукт природного фізико-хімічної реакції, що знаходиться в кристалічному стані "(Годовиков А. А.," Мінералогія ", М.," Недра ", 1983).

За визначенням академіка Н. П. Юшкіна (1977), "мінералами називаються природні дискретні органічно цілісні системи взаємодіючих атомів, упорядкованих з тривимірною необмеженої періодичністю їх рівноважних положень, які є відносно неподільними структурними елементами гірських порід і дисперсних фазовогетерогенних утворень. Вся сукупність мінералів становить мінеральний рівень структурної організації неорганічної матерії, специфікою якого є кристалічний стан, що визначає властивості, закони функціонування і методи дослідження мінеральних систем ".

Поняття "мінерал" часто вживається у значенні "мінеральний вид", тобто як сукупність мінеральних тел даного хімічного складу з даною кристалічною структурою.

Кристалічна структура є і найважливішою характеристикою діагностичної мінералу, і носієм закладеної в мінералі генетичної інформації, розшифровкою якій серед іншого займається мінералогія. Питання про доцільність віднесення до мінералів в порядку "винятків із правила" деяких некристалічних (рідких або рентгеноаморфних) продуктів є спірним і до цих пір дискутується науковцями. Разом з тим сучасні дослідження показали, що деякі аморфні, як вважалося раніше, геологічні продукти, наприклад опал, влаштовані складніше, ніж вважалося раніше і мають внутрішньої "структурою далекого порядку".

Деякі різновиди лімоніта, описані в свій час як "метаколлоіди", виявилися при детальному вивченні скритокрісталліческіе або волокнисто- сферолітовие агрегатами гол. чином гетит, іноді з домішкою лепідокрокіта, гематиту і ярозіта. Уявлення про "колломорфная" походження деяких мінеральних форм (лімоніта, "скляні голови" гетит, гематиту, настурана та ін) були спростовані після їх більш поглибленого вивчення та аналізу в роботах Д. П. Григор 'єва, Ю. М. Димкова та ін Колоїдні фази існують лише як проміжні в процесах масопереносу і мінералоутворення і є однією з фізико-хімічних середовищ, в яких або з яких відбувається кристалізація мінералів.

2. Класифікація мінералів

Існує багато варіантів класифікацій мінералів. Більшість з них побудовано за структурно-хімічним принципом.

За поширеністю мінерали можна розділити на породообразующие - складові основу більшості гірських порід, акцесорні - часто присутні в гірських породах, але рідко складають більше 5% породи, рідкі, випадки знаходження яких поодинокі або нечисленні, і рудні, широко представлені в рудних родовищах.

Найбільш широко використовується класифікація за хімічним складом і кристалічною структурою. Речовини одного хімічного типу часто мають близьку структуру, тому мінерали спочатку діляться на класи за хімічним складом, а потім на підкласи за структурними ознаками.
Загальноприйнята в даний час Крісталлохимічеськая класифікація мінералів поділяє всі їх на КЛАСИ і виглядає наступним чином:

Наочний поштовий блок "Мінерали", 2009

I. Розділ Самородні елементи і интерметаллические з'єднання

II. Розділ Сульфіди, сульфосолі і їм подібні з'єднання

• 1. клас Сульфіди і їм подібні з'єднання
• 2. клас сульфосолі

III. Розділ галоїдних сполук (Галогеніди)

• 1. клас Фториди
• 2. клас Хлориди, броміди і йодиди

IV. Розділ Окисли (оксиди)

• 1. клас Прості і складні окисли
• 2. клас гідроксиди або оксиди, що містять гідроксил

V. Розділ Кисневі солі (оксісолі)

• 1. клас Нітрати
• 2. клас Карбонати
• 3. клас Сульфати
• 4. клас Хромати
• 5. Клас вольфрамати і молібдати
• 6. Клас Фосфати, арсенати і ванадати
• 7. Клас Борати
• 8. Клас Силікати
  • А. Острівні силікати.
  • Б. цепочечниє силікати.
  • В. Стрічкові силікати.
  • Г. Шаруваті силікати.
  • Д. Каркасні силікати.

VI. Розділ Органічні сполуки

3. Властивості мінералів

Найважливішими характеристиками мінералів є Крісталлохимічеськая структура і склад. Всі інші властивості мінералів випливають з них або з ними взаємопов'язані. Найважливіші властивості мінералів, які є діагностичними ознаками і дозволяють їх визначати, наступні:

• Габітус кристалів. З'ясовується при візуальному огляді, для розглядання дрібних зразків використовується лупа
• Твердість. Визначається за шкалою Мооса
• Блиск - світловий ефект, викликаний віддзеркаленням частини світлового потоку, що падає на мінерал. Залежить від відбивної здатності мінералу.
• Спайність - здатність мінералу розколюватися по певних кристалографічних напрямах.
• Злам - специфіка поверхні мінералу на свіжому НЕ спайном сколе.
• Колір - ознака, з певністю характеризує одні мінерали (зелений малахіт, синій лазурит, червона кіновар), і дуже оманливий у ряду інших мінералів, забарвлення яких може варіювати в широкому діапазоні в залежності від наявності домішок елементів-хромофорів яких специфічних дефектів в кристалічній структурі ( флюорити, кварци, турмаліни).
• Колір риси - колір мінералу в тонкому порошку, зазвичай визначається царапанием по шорсткій поверхні фарфорового бісквіта.
• Магнітно - залежить від змісту головним чином двовалентного заліза, виявляється за допомогою звичайного магніту.
• Мінливість - тонка кольорова або різнобарвна плівка, яка утворюється на виветрелой поверхні деяких мінералів за рахунок окислення.
• Крихкість - міцність мінеральних зерен (кристалів), що виявляється при механічному розколюванні. Крихкість іноді пов'язують або плутають з твердістю, що невірно. Інші дуже тверді мінерали можуть з легкістю розколюватися, тобто бути крихкими (наприклад, алмаз)

Ці властивості мінералів легко визначаються в польових умовах. До інших властивостям мінералів відносяться, наприклад, оптичні властивості: Заломлення, Дисперсія і Поляризація, які характеризуються їх оптичними константами: показник заломлення, кут між оптичними осями, оптичний знак кристала, орієнтація оптичної індикатриси та ін

4. Різноманітність мінералів

На сьогоднішній день відомо більше 4 тисяч мінералів. Щорічно відкривають кілька десятків нових мінеральних видів і трохи "закривають" - доводять, що такий мінерал не існує.

Чотири тисячі мінералів - це дуже не багато в порівнянні з числом відомих неорганічних сполук (більш мільйона). Геологи пояснюють невелику кількість мінералів наступними причинами:

• Поширеність елементів у Сонячній системі. Найбільш широко на Землі поширені кисень і кремній ( кларковое число : O 470000 (Виноградов, 1962), 472500 (Ведеполь, 1967); Si 295000 (Виноградов, 1962), 305400 (Ведеполь, 1967). Відповідно, переважна більшість мінералів є силікатами. З іншого боку, деякі елементи так розсіяні, що ніколи не утворять власних мінералів і лише входять у структуру деяких мінералів у вигляді домішок.
• Нестійкість багатьох хімічних сполук у земних умовах.