Инструкция

Ученые насчитывают около 3000 природных минералов, и каждый год это число пополняется новыми видами. Но только сто из них широко распространены и используются в различных сферах производства. В каменном веке кремниевым орудием труда, а ювелирная промышленность во все времена не была бы столь разнообразной без этого материала.

Аметист, агат, рубин, бирюза, лазурит, гранат, лунный камень, опал, янтарь – небольшой перечень популярных минералов, известных как драгоценные камни.

Алмаз, что в переводе с греческого «непреодолимый, непревзойденный», является самым твердым и прочным среди всех минералов. Он оставляет царапины на любых камнях и , и ничто не может поцарапать его. Благодаря этому свойству, алмаз используется в горнодобывающей промышленности. В ювелирном производстве алмазу придается специальная бриллиантовая огранка, благодаря которой этот минерал начинает максимально раскрывать свои оптические свойства. Бриллиант – самый дорогой драгоценный камень, размер которого исчисляется каратами. Чаще всего алмазы бесцветны и прозрачны, но также могут иметь оттенки различных цветов – от желтого до черного и коричневого. Наиболее крупным алмазам присваиваются имена, и они становятся историческими камнями.

Жемчуг – продукт жизнедеятельности моллюсков, возникающий при отложении слоев арагонита вокруг какого-либо центра в мантии раковины. Таким центром может быть песчинка или другой инородный предмет. Цвет жемчуга варьируется от снежно-белого до черного или зеленоватого. Он зависит от примесей в арагоните и других факторов. В зависимости от размера жемчуг делят на сортовой, бисер и жемчужную пыль. Форма этого минерала также разнообразна. Ценятся крупные бусины правильной шарообразной формы.

Малахит – один из красивейших минералов. Его окраска может содержит всю палитру зеленых тонов – от светло-зеленого или бирюзового до насыщенного темно-зеленого, близкого к черному. Малахит является очень распространенным поделочным камнем. Благодаря своей мягкости, этот минерал служит основой для ваз, статуэток, шкатулок и других сувениров, а также широко используется в ювелирной промышленности. Амулеты и талисманы из малахита были популярны еще в античные времена. Древние греки украшали этим материалом фасады зданий, а египтяне использовали порошок малахита в качестве подводки для глаз.

Горный хрусталь, яшма, кошачий и тигровый глаз, халцедон, цитрин, моховик и другие драгоценные камни являются разновидностью . Этот минерал может иметь различную окраску и плотность цвета. Например, непрозрачная красно-зеленая яшма и сверкающий лимонно-желтый цитрин. Прозрачный кварц широко используется в оптике, радиотехнике, акустике и других сферах производства и ювелирном деле.

Янтарь является ископаемым хвойного дерева, его основным месторождением считается Балтийское побережье. Этот минерал обладает рядом целебных свойств, благодаря чему очень распространен в производстве талисманов, украшений, оберегов. В эпоху Римской империи по своей ценности он приравнивался к золоту.

Твердая оболочка Земли - земная кора - составляет лишь 1,5% от общего объема земного шара. Но, несмотря на это, именно земная кора, а точнее ее верхний слой, представляет для нас наибольший интерес, так как он является источником минерального сырья.
Минералы - это относительно однородные природные тела, имеющие определенные химический состав и физические свойства. Название «минерал» происходит от латинского слова «минера», что в буквальном переводе означает - руда, рудный. Наука, изучающая состав, структуру и свойства минералов, их происхождение и условия залегания, называется минералогией.
Минералы образуются в результате физико-химических процессов, совершающихся в земной коре. Как и вся окружающая нас природа, они состоят из химических элементов. Образно говоря, минерал - это своего рода здание из кирпичиков - химических элементов, построенное по определенным законам природы. И подобно тому, как из примерно одинакового количества кирпичей человеком возведено на Земле множество различных зданий, из сравнительно небольшого числа химических элементов природой создано в земной коре более 3 тыс. разнообразных минералов.

Всего с учетом многочисленных разновидностей насчитывается более 7 тыс. их наименований, которые даются каждому минералу по какому-либо признаку.
В земной коре минералы чаще встречаются не самостоятельно, а в составе . Они во многом определяют физико-механические свойства горных пород и с этой точки зрения представляют наибольший интерес для технологии обработки камня.
Большинство минералов встречается в природе в твердом состоянии. Твердые минералы могут быть кристаллическими или аморфными, различаясь внешне геометрической формой - правильной у кристаллических и неопределенной у аморфных.

Форма минералов зависит от расположения в них атомов. В кристаллических минералах атомы располагаются в строго определенном порядке, образуя пространственную решетку, благодаря которой многие минералы (например, кристалл кварца) имеют вид правильных многогранников. Кристаллические минералы анизотропны, т. е. физические свойства их различны по разным направлениям. В аморфных минералах (обычно они имеют форму натеков) атомы расположены беспорядочно. Такие минералы изотропны, т. е. физические свойства их одинаковы по всем направлениям.

Классификация минералов

В соответствии с общепривятой в настоящее время химической классификацией все минералы могут быть разделены на девять классов:
I. Силикаты - соли кремневых кислот, среди которых выделяют подгруппы минералов, имеющих некоторую общность состава и строения: полевые шпаты, разделяющиеся по химическому составу на плагиоклазы и ортоклазы, пироксены, амфиболы, слюды, оливин, тальк, хлориты и глинистые минералы. Это самый многочисленный класс, насчитывающий до 800 минералов.
II. Карбонаты - соли угольной кислоты, включающие до 80 минералов и в их числе наиболее распространенные кальцит, магнезит н доломит.

III. Окислы и гидроокислы - объединяют около 200 минералов, среди которых наиболее распространены кварц, опал, лимонит, гаматит.
IV. Сульфиды - соединения элементов с серой, насчитывающие до 200 минералов. Типичный представитель - пирит.
V. Сульфаты - соли серной кислоты, включающие около 260 минералов,
среди которых наибольшее распространение получили гипс и ангидрит.
VI. Галоиды - соли галоидных кислот, насчитывающие около 100 мине-
ралов. Типичные представители галоидов - галит (поваренная соль) и
флюорит.
VII. Фосфаты - соли фосфорной кислоты. Типичный представитель -
апатит.
VIII. Вольфраматы - вольфрамокислые соединения.
IX. Самородные элементы - алмаз и сера.

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 .

В состав минералов входит большинство химических элементов периодической системы. Различают видообразующие элементы – Si, O, H, Al, Ca, Na, Mg, Cu, Pb, S, и др. Минералы представлены следующими основными типами химических соединений: простыми веществами или самородными элементами – самородная сера, графит, самородная медь, золото, платина и др.; оксидами и гидрооксидами: корунд Al2O3, рутил TiO2, куприт Cu2O и др.; солями различных кислородсодержащих и бескислородных кислот: галит NaCl, пирит FeS2, кальцит CaCO3, барит BaSO4 и др. Для многих солей характерны комплексные анионы (радикалы): в силикатах 4+, в карбонатах [СО3]2-, в фосфатах [РО4]3- и др. Способность минералов к образованию соединений переменного состава называется изоморфизмом (греч. «изоа» – одинаковый; «морфо» – форма), который состоит во взаимном замещении атомов и ионов в кристаллических решетках минералов без нарушения их строения. Изоморфизм обусловлен близостью свойств атомов и ионов, а также воздействием температуры, давления, концентрацией компонентов. Пример. Изоморфный ряд группы плагиоклазов (кл. силикаты и п / кл. полевые шпаты), крайние члены которых альбит Na и анортит Ca .

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. íris - 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.

Привет всем! Сегодня я вот решила рассказать о том, из чего делают украшения для человека. Это драгоценные камни, которые добывают из недр Земли, в которых находятся минералы. И в этом посте речь будет идти именно и минералах, о том сырье, из которого и делают эти прекрасные драгоценности...

Земная кора (подробнее о земной коре ), в основном, состоит из веществ, которые называются – . Минералы сыграли очень важную роль в развитии человечества и создании цивилизаций.

Люди в каменном веке пользовались кремниевыми орудиями труда. Человек около 10 000 лет назад освоил способ получения меди из руды, а с изобретением бронзы (сплава олова и меди) начался новый век – бронзовый век.

С начала железного века 3300 лет назад, человек осваивал все больше и больше способов использования полезных ископаемы, которые добыты из земной коры. По-прежнему современная промышленность зависит от минеральных ресурсов Земли.

При поиске новых залежей необходимы знания о том, что они собой представляют, умение отличить их друг от друга, и как они оказались там, где мы их нашли.

Около 3000 видов минералов насчитывают ученные, но лишь только 100 из них достаточно широко распространены.

Минералы относятся к неорганическому (неживому) миру. Они чаще всего являются твердыми веществами. Только ртуть является исключением.

Органические и неорганические вещества.

Все, что добывают из земли, многие называют минералами. Также, к этому разряду они относят ископаемое топливо, уголь например.

Минералоги – это люди, которые изучают минералы профессионально. Они считают, что нефть, уголь и природный газ – это органические субстанции, потому что они образовались из остатков когда-то живых животных и растений, а потому не являются минералами.

У минералов определенный химический состав. Они всегда однородны, другими словами, все части минерала одинаковы. Они этим отличаются от горных пород, которые состоят из нескольких минералов.

Минералы состоят из химических элементов, то есть веществ, которые уже нельзя разложить на другие вещества химическим путем. В естественном виде из 107 элементов, которые известны науке, в земной коре встречаются 90.

Некоторые в земной коре пребывают в чистом виде или почти в чистом виде. Их называют самородными элементами.

Существует 22 самородных элемента, среди них – серебро, золото и алмазы (одна из форм углерода).

Земная кора.

74% массы земной коры составляют два элемента: кремний и кислород. Еще 24,27% составляют другие шесть элементов: железо, алюминий, натрий, кальций, магний и калий. Они все вместе формируют почти 99% земной коры.

Самые распространенные минералы – это силикаты, химическое соединение кремния и кислорода, часто с примесью одного или более из остальных шести элементов.

Такие силикаты как слюда, кварц и полевые шпаты встречаются чаще всего. В разных пропорциях все три являются основными компонентами разных типов гранита. Кварц, эродированный из гранита, часто накапливается на побережье и образует песчаные пляжи.

Определение минералов.

Часто встречающиеся минералы, такие как полевые шпаты, кварц и слюда, называются породообразующими. Это их отличает от минералов, которые находят только в небольших количествах.

Еще один породообразующий минерал – кальцит. Он формирует известняковые породы.

Минералов в природе существует очень много. Минералоги выработали целую систему их определения, которая основана химических и физических свойствах.

Распознать минерал иногда помогают очень простые свойства, например твердость или цвет. А иногда для этого требуются сложные лабораторные тесты с применением реагентов.

По цвету можно распознать некоторые минералы, такие как малахит (зеленый) и лазурит (синий). Но цвет часто бывает, обманчив, потому что у многих минералов он довольно широко варьируется.

Различия в цвете зависят от температуры, примесей, радиации, освещения и эрозии.

Черта минерала и твердость.

Черта минерала – это порошок, который получится, если поскрести минерал. Черта – важная характерная особенность: она иногда отличается от цвета минерала в образце и обычно постоянна для одного и того же минерала.

Также минералы еще различаются по твердости, которая оценивается по шкале Мооса (по имени австрийского минеролога) от 1 до 10.

Мягкий минерал тальк на ней соответствует 1, а алмаз, самый твердый из природных минералов, — 10.

Удельный вес.

Удельный вес, или плотность – это соотношение между весом вещества и одинакового количества воды. Эта величина для определения довольно важна.

Если удельный вес воды ми примем за 1, то у большинства минералов он варьируется от 2,2 до 3,2. Удельный вес у некоторых минералов (таких немного) очень высокий или очень низкий.

Например, он у графита ранен 1,9, а у золота от 15 до 20, в зависимости от чистоты. Для определения минералов еще одним показателем является кливаж, т. е. то, как при ударе минерал распадается на части.

Поднеся минерал к свету можно получить о нем информацию. Прозрачные минералы так легко пропускают свет, что сквозь них все видно.

Свет вовсе не пропускают непрозрачные минералы, а наоборот отражают его или поглощают. В процессе определения эти свойства также используются. Часто у минералов бывает радужный или металлический блеск.

Например, у галена (свинцовая руда) – металлический блеск, он блестит почти как металл, а у большинства силикатов – стекловидный, они напоминают блестящее стекло.

Также существуют и другие виды блеска – землистый (тусклый), жемчужный, шелковистый (или атласный), адамантовый (как у алмаза). У некоторых минералов может несколько видов блеска.

Блеск кальцитов варьируется от землистого до стекловидного. У многих минералов есть специфические свойства, по которым их легко узнать. Например, тальк – на ощупь мыльный, а скородит и самородный элемент мышьяк при нагревании пахнут чесноком.

В рентгеновских или ультрафиолетовых лучах некоторые минералы флюоресцируют (меняют цвет или светятся). Другие под давлением или при нагревании электрически заряжаются.

Есть и такие минералы, которые распознать можно только посредством специальных тестов в лабораториях. Одни растворяются только в концентрированных кислотах, но не в разведенных, другие – только в горячих кислотах, а в холодных – нет.

Кристаллы.

У минералов свой определенный состав и химическая формула. У галита (каменная соль) химическая формула NaCl. Это обозначает, что галит – это химическое соединение натрия (Na) и (Cl).

Так у каждого минерала определенный и постоянный состав, атомы его элементов выстраивают правильную трехмерную решетку специфической для него структуры.

Эти кристаллические решетки – геометрические фигуры, их плоские грани располагаются симметрично.

Если в плоской посуде на какое-то время оставить немного соленой воды, то она испарится, и на дне образуются кристаллы соли.

В увеличительное стекло видно, что они представляют собой правильные кубы. Изучения кристаллов важно для определения минералов, так как у кристаллов большинства минералов имеется правильная определенная форма.

Существует семь основных кристаллографических, или изометрических, систем, которые называются сингониями. Например, бирюза принадлежит к триклинной системе, рубин – к гексагональной, алмаз – к кубической.

Каждую систему можно описать в соответствии со спецификой ее симметрии – свойства, которые при вращении кристалла вокруг оси позволяет ему появляться в тождественном виде два или больше раз за один полный оборот.

По количеству осей симметрии можно определить кристалл.

Драгоценные минералы.

Люди еще в каменном веке делали украшения из золота, в бронзовом веке – из серебра. Множество минералов сегодня в распоряжении ювелиров.

Алмаз (особенно бесцветный) – самый дорогой драгоценный камень. Также к самым дорогим камням относятся: рубин, изумруд и сапфир, которые, в первую очередь, ценятся за цвет.

Эти камни настолько дорогие, что их вес измеряют в каратах. Один карат равен 200 миллиграммам.

Алмаз – это разновидность химически чистого угля и по химическому составу не отличается от обыкновенного мягкого минерала графита, который нам знаком по карандашам.

Ценят алмаз за блеск и твердость. Свой блеск он приобретает при огранке и шлифовке. Причина такого отличия графита от алмаза в том, что у них атомы расположены по-разному, у них разная внутренняя структура.

Полиморфоз – это способность вещества существовать в двух и более формах при одинаковом химическом составе.

Например, редкая и зеленая разновидность берилла – это изумруд . В Колумбии находят самые красивые экземпляры. В Мьянме находят самые известные рубины в мире. В Таиланде и на Шри-Ланке добывают прекрасные сапфиры .

Ну вот теперь, думаю, что когда мы будем себе покупать драгоценные камни, то будем знать о их составе и как их добывают. И будем разбираться в каратах, что являет ценность драгоценных камней. А также будем знать, как определяются минералы, какими способами определяется их твердость и т. д...