Общие сведения о минералах

Природные химические соединения (или отдельные элементы), обладающие определенными физическими и химическими свойствами, называются минералами. Из минералов состоят горные породы или минеральные агрегаты более или менее однородного состава, залегающие в виде самостоятельных тел.

В природе минералы встречаются в твердом, реже в жидком и газообразном состояниях. Названия минералам даются или по месту его нахождения, или по химическому составу, ярко выраженным химическим свойствам, или по фамилии ученого, изучившего или открывшего его. Всего в настоящее время известно около 2000 названий минералов, а вместе с разновидностями — 4000. Минералы рождаются в основном в недрах земной коры и меньше на поверхности Земли. Поэтому по происхождению их делят на эндогенные, (греч. эндон — внутри), что означает изнутри или в недрах земной коры рожденные, и экзогенные — рожденные в условиях поверхности Земли.

Эндогенные процессы минералообразования связаны глазным образом с деятельностью магмы, которая благодаря разности давлений способна внедряться в вышележащие слои. При этом она охлаждается и кристаллизуется, превращается в минералы и горные породы. Экзогенные минералы образуются в осадках морей, рек, озер, поэтому их называют осадочными. Часть из них рождается на суше при процессах окисления. Как магматические, так и осадочные минералы изменяются под воздействием высоких температур и давлений. Изменения выражаются в преобразовании химическо­го состава, структуры, внешнего облика минерала. Такие процессы называются метаморфическими.

Твердые минералы имеют аморфную или кристаллическую структуру. Аморфные минералы образуются при быстрой кристаллизации вещества и состоят из хаотически расположенных частиц (атомов, ионов или молекул). Кристаллические структуры отличаются закономерным расположением частиц (по законам кристаллических решеток). Большинство минералов имеет кристаллическое строение. Условия образования минералов накладывают отпечаток на их внешнюю форму (морфологию).

Рис. 9. Монокристаллы: А — куб каменной соли, Б — гексагональный кристалл кварца, В — октаэдр магнетита, Г — ромбический додекаэдр граната

Минералы могут быть представлены кристаллами, кристаллическими двойниками, натеками, корочками, вкрапленниками, зернистыми, игольчатыми, клееподобными массами.

Кристаллы — это твердые природные тела, имеющие вид многогранников: многогранных призм, пирамид, кубов и более сложных форм (рис. 9). При одновременном развитии на одном основании нескольких кристаллических зародышей формируются группы различно направленных кристаллов, называемых друзами. При быстром росте кристаллов в разных направлениях образуются дендриты — кристаллы (рис. 10) в виде веточек дерева. Пустоты в минерале (горной породе), частично или полностью заполненные другим минеральный веществом называются секрециями. Минеральные стяжения в виде желваков почкообразной или шарообразной формы получили наименование конкреций. Малые конкреции эллипсовидной или шаровидной формы и размером от доли миллиметра до 5—10 мм называют оолитами. Оолитовое сложение имеют некоторые железные руды, известняки. При выпадении вещества из растворов образуются натечные формы в виде сросшихся почек, конусообразных вытянутых форм. Натеки сосулькообразной формы, растущие сверху вниз, именуют сталактитами, растущие снизу вверх — сталагмитами (рис. 11 а, б). В виде нечетных образований встречаются малахит, гипс, арагонит.

Одной из распространенных форм минералов являются вкрапленники — отдельные точечные, включения минералов в породе размером от долей миллиметра до нескольких сантиметров. Не менее распространены минеральные массы порошковатого, землистого, плотного и кристаллического сложения. Крайне разнообразны минеральные агрегаты. В зависимости от формы зерен они бывают зернистыми, игольчатыми, чешуйчатыми и др.

Рис. 10. Морфология минералов: А — друза кристаллов, Б — шарообразные конкреции фосфоритов, В — дендрит самородной меди, Г - секреции кварца и халцедона

Рис. 11. Натечные формы: а — сталактит, б — сталагмит

Физические свойства минералов. К физическим свойствам относят цвет, блеск, цвет черты, плотность, твердость, спайность, магнитность и некоторые другие.

Цвет для многих минералов — важный диагностический признак. По зеленому цвету определяют малахит, красному — киноварь и т. д. Способность минерала отражать свет называется блеском. Различают алмазный, стеклянный, металлический, шелковистый, матовый, жирный и другие виды блеска. Нередко при определении минерала пользуются цветом черты или цветом порошка минерала, остающихся на шероховатой поверхности фарфоровой пластинки. Твердость — степень сопротивления минералов царапанию, резанию. Определяют ее по шкале Мооса (табл. 1).

Каждый последующий минерал шкалы царапает предыдущие. В полевой практике пользуются шкалой заменителей: карандаш — твердость 1, ноготь — 2,5, медная монета — 3, гвоздь —4, стекло — 5, напильник — 6.

Таблица 1 - Шкала твердости Мооса

Минерал	Твердость по шкале Мооса	Абсолютная твердость Н, кг/мм3	Минерал	Твердость по шкале Мооса	Абсолютная твердость Н, кг/мм3
Тальк Гипс Кальцит Флюорит Апатит	1 2 3 4 5	2,4 36 109 189 536	Ортоклаз Кварц Топаз Корунд Алмаз	6 7 8 9 10	795 1120 1427 2060 10060

Плотность минералов колеблется от 1 до 23 г/см³. Способность минералов раскалываться по направлениям возможных граней кристалла с образованием ровных и гладких плоскостей называется спайностью. Выделяют несколько видов спайности. Чаще всего встречаются совершенная, весьма совершенная и несовер­шенная спайности. Способность минералов отклонять магнитную стрелку компаса называют магнитными свойствами.

При определении минералов обычно пользуются не всеми свойствами, а только наиболее ярко выраженными. Их принято называть диагностическими. Так, для магнетита Fе_зО₄ диагностическими являются черный цвет, темная черта, высокая плотность магнитные, свойства.

Минералы объединяют в группы или классы. По наиболее простой классификации выделяют: 1) самородные элементы, 2) сернистые соединения, или сульфиды, 3) окислы (оксиды), 4) галоидные соединения, 5) силикаты, 6) бораты, 7) карбонаты, 8) нитраты, 9) фосфаты, арсенаты, ванадаты, 10) сульфаты, 11) вольфраматы, молибдаты.