Минерал

Популярные минералы

Алмаз представляет собой кубическую модификацию углерода. В чистом (прозрачном) виде представлен только данным элементом. Окрашенные варианты включают различные примеси. Синтезируется несколькими способами из углерода. Это наиболее твердый минерал (10 по шкале Мооса). Применяется в стеклорезах, бурильном оборудовании, ювелирных изделиях.Изумруд — модификация берилла с примесью Cr3+ или оксидов V и Fe. Отличается от него зеленой окраской и прозрачностью. Встречается в кристаллах и сростках. Имеет метаморфическое происхождение. Обладает высокой твердостью (7,5 — 8) и кислотоустойчивостью. Искусственные изумруды отличаются меньшими плотностью и показателем преломления. Применяется в основном в ювелирной промышленности.Рубин представлен модификацией корунда с примесью Cr3+, Fe3+, V3+. Отличается от него красным цветом (пурпурным, бурым). Синтетические камни получают путем выращивания из расплава корунда. Характеризуются равномерной окраской в отличие от естественных. Второй по твердости минерал после алмаза (9). Используется в приборостроении, производстве часов и лазерных технологиях, ювелирной промышленности.Сапфир — разновидность корунда, включающая примеси Fe3+, Fe2+, Ti. С минералогической точки зрения сапфиром считают исключительно варианты синего цвета, с ювелирной — любых окрасок, кроме красной. Синтетические разновидности бывают как чистыми (бесцветными), так и с примесями (различных цветов). Используется в офтальмологии, стоматологии, производстве стекол и защитных экранов, ювелирной промышленности.Александрит — разновидность хризоберилла с примесью Cr. Отличается сильным плеохроизмом (меняет окраску от темных сине-зеленых оттенков до пурпурной), встречаются прозрачные варианты. Твердость — 8,5. Имеет магматическое происхождение. Искусственные кристаллы получают двумя методами. Применяется в основном в ювелирной промышленности.Жемчуг — биогенное образование. Формируется в раковинах моллюсков. Не относится к минералам, однако включает в состав арагонит. Представлен телами округлой или неправильной формы твердостью 3 — 4.  Бывает различных цветов (белый, черный, голубой, желтоватый, зеленый, розовый и др.). Существуют имитации из стекла и пластмассы. Используется в основном в ювелирной промышленности.Янтарь — биогенное образование, представленное ископаемой окаменевшей смолой палеогенового и верхнемелового периодов. Встречается в виде аморфных образований твердостью 2 — 2,5. Цвет — от светло-желтого до коричневого, бесцветный, красный, зеленоватый, белый. Существуют имитации из натуральных смол и пластмасс. В основном применяется в ювелирной промышленности, меньше в фармацевтике, электронной, химической, пищевой промышленности, парфюмерии.

Происхождение минералов

Ученые называют три основных пути происхождения горных минералов. Первый вариант именуется эндогенным. Подземные раскаленные сплавы, которые принято называть магматическим веществом, внедряются в земную кору, а после застывают там. Сама магма образуется вследствие извержения вулканов. Она проходит три стадии: из раскаленного состояния магма становится твердой — это результат пегматитовых процессов. После она окончательно застывает. Это следствие постмагматических процессов.

Минерал

Есть также экзогенный вариант происхождения минералов. В данном случае происходит физическое и химическое разложение веществ. Одновременно формируются новые образования, обладающие большой уступчивостью к среде. Простой пример: в результате выветривания эндогенного материала образуются кристаллы.

Последний способ происхождения минералов имеет метаморфический характер. Все вещества будут изменяться под воздействием определенных условий — вне зависимости от вариантов образования горных пород. По сути, меняется первоначальный образец – он приобретает новые свойства и элементы состава.

Чем интересны минералы

Как я уже сказала, это составляющие горных пород. Они характеризуются однородной структурой и появляются в результате геологических процессов. Минерал может быть как химическим элементом (золото, серебро), так и их соединением (большинство веществ). По типу структуры минералы делят на:

  • кристаллические (твёрдые вещества);
  • аморфные (более мягкие, у таких веществ нет чёткой температуры плавления, они просто постепенно превращаются в жидкость от нагрева);
  • метамиктные (внешне выглядят как кристаллы, но химически имеют аморфное состояние).

Минералы часто упоминаются в астрологии. К примеру, для каждого знака зодиака существует свой список камней, которые больше всего подходят людям, рождённым под этим созвездием. Или же делят камни по стихиям. Так, изумруд и опал — водная стихия. Рубин и янтарь — огненная. Аметист, сапфир и горный хрусталь — камни воздуха. Ну а бирюза и малахит — земные минералы.

Литература

  • Земятченский П. А. Минерал // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
  • Минерал //  :  / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
  • // Энциклопедия Кольера (рус.). — 2000.
  • Р.А. Виноградова. Минерал // Химическая энциклопедия / ред.Кнунянц И.Л.. — Большая российская энциклопедия, 1992. — Т. 3. — С. 86-88.
  • Бетехтин А. Г. Курс минералогии. — 3-е, исправленное и дополненное. — М: Кн. дом Университет, 2014.
  • Busbey, A.B.; Coenraads, R.E.; Roots, D.; Willis, P. Rocks and Fossils. — San Francisco: Fog City Press, 2007. — ISBN 978-1-74089-632-0.
  • Chesterman, C.W.; Lowe, K.E. Field guide to North American rocks and minerals (англ.). — Toronto: Random House of Canada (англ.)русск., 2008. — ISBN 0-394-50269-8.
  • Dyar, M.D.; Gunter, M.E. Mineralogy and Optical Mineralogy. — Chantilly, Virginia: Mineralogical Society of America (англ.)русск., 2008. — ISBN 978-0-939950-81-2.

Структура и текстура

Порода в зависимости от состава минералов может иметь различное строение. То или иное ее состояние характеризуется рядом особенностей. Выделяют структуру породы и ее текстуру. Для первого определения имеет значение степень кристалличности зерен минералов, их форма и размер, а также соотношение составных элементов основы и цементного вещества.

Текстура – это больше внешнее проявление видимых признаков: пористость, массивность, сланцеватость или слоистость. В зависимости от совокупности этих особенностей материал породы имеет специфическую расцветку, которая может отличаться декоративностью.

Обломочная осадочная порода (мономинеральная) имеет более однородную текстуру. При «срастании» двух или более различных по характеристикам элементов образуются сложные по химическому составу и свойствам вещества. Такие породы (полиминеральные), как правило, имеют более пеструю окраску.

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.

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.

Происхождение минералов

Генезис это процесс минералообразования. Такие процессы подразделяют на три группы, в зависимости от источника энергии.

1. Магматогенные (гипогенные) процессы

Формирование происходит путем застывания и кристаллизации магмы. Данный раствор-расплав, состоящий преимущественно из силикатов (соединений кремния) и содержащий все химические элементы, либо преодолевает сопротивление вышележащих пород и изливается на поверхность, либо остается в недрах и остывает и кристаллизуется там. В соответствии с этим продукты классифицируют на эффузивные и интрузивные соответственно.

Так как любая магма имеет преимущественно кремнистый состав, там происходит формирование силикатов (кремнистых минералов). Многие из них — породообразующие минералы, которые формируют граниты, сиениты, диориты и прочие кристаллические породы. В значительной степени они представлены полевыми шпатами, гранитами, слюдами, роговыми обманками, оливином и др. В процессе их образования происходит переход Si, Al, Ca, Fe, Mg, Ti, K, Na, H2, O2 из магмы в остаточный расплав.

При внедрении в земную кору температура магмы составляет около 1200°С. К концу кристаллизации она снижается до 500 — 600°С, и при данной температуре в трещины пород внедряется остаточный расплав, формируя пегматитовые жилы.

Часть летучих веществ попадает по трещинам в закристаллизовавшиеся породы. Они воздействуют на слагающие минералы и преобразуют их. Так в гранитах формируются грейзены, вольфрамовые, молибденовые, оловянные и редкометалльные руды.

При дальнейшем снижении температуры выделяются гидротермальные растворы. Из них формируются месторождения золота, цинка, меди, серебра, урана, свинца, сурьмы, ртути, олова, мышьяка.

2. Метаморфические процессы (эндогенные)

Подразумевают изменения минералов в недрах под воздействием давления и температуры. Эти явления происходят в связи со сменой геологической обстановки и изначального залегания пород.

Выделяют региональный и контактовый метаморфизм. Процессы первого типа затрагивают значительные площади и происходят на значительных глубинах. При этом формируются сланцы, гнейсы. Контактовый метаморфизм состоит в воздействии магмы (особенно гранитной) при внедрении в толщи мергеля и известняков. В результате они переходят в мраморы и скарны. С ними иногда связаны месторождения железа, вольфрама, молибдена, олова, кобальта.

3. Экзогенные процессы

Данные явления обусловлены связанными с энергией Солнца внешними факторами. Они происходят при обычном давлении и невысокой температуре у земной поверхности. Состоят в том, что обнажившиеся и залегающие на малых глубинах породы и минералы подвергаются выветриванию (разрушению) под механическим и химическим воздействием воды, солнца, ветра, организмов и др. Часть разрушенных пород и минералов уносится, часть остается на месте, формируя россыпи золота, платины, циркона, алмаза, гранатов, олова, магнетита, производных вольфрама и др. Многие породообразующие минералы разрушаются и растворяются. Их соли разносятся водами, а в засушливых районах они осаждаются, образуя месторождения гипса, натриевой и калиевой солей, мирабилита.

То есть экзогенное минералообразование происходит в результате взаимного действия факторов атмосферы, биосферы, гидросферы на минералы на поверхности Земли. Новые минералы, сформировавшиеся таким путем из исходных, называют гипергенными.

К тому же существует биохимический подтип экзогенного минералообразования. Он состоит в преобразовании остатков организмов и их жизнедеятельности. В результате образуются горючие ископаемые, мел, известняки, самородная сера, некоторые бурые железняки, фосфориты. Очень распространены полевые шпаты, плагиоклазы, роговые обманки и т. д.

Минерал

Какими признаками и свойствами обладают минералы

Во-первых, это тела природного происхождения, однородные по структуре. Они уникальны относительно своих физических и химических качеств, но главный признак — кристаллическая структура, которая либо сохранилась, либо была ранее. В общем, как утверждает наука, каждый кристалл — минерал, однако не всякий минерал — кристалл. В целом, все они — главный компонент горных пород, о которых чуть позже. Они встречаются в таких формах:

  • жидкость — ртуть;
  • газообразное вещество — примеси природного газа и сероводород;
  • твердое тело — самородные платина и золото.

Одними из главных визуальных характеристик являются форма, цвет и спайность — способность разламываться строго по определенным направлениям. Так, например, одни при ударе рассыпаются на небольшие кристаллики, другие расслаиваются, а некоторые образуют нечто вроде осколков стекла.

Физические свойства минералов

Минерал

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.

Минералы как дар природы

В ювелирных магазинах мне трудно не прищурить глаза от блеска драгоценных камней. Такими притягательными и изящными их делает рука человека. Однако, природа порождает их в недрах земли, и они мало кого восхитят своим первоначальным видом. Издавна человек научился определять горные породы, устанавливать их физические свойства и использовать себе на благо, потому и называет горные породы полезными ископаемыми. Они окружают нас повсюду: дома и на работе, в повседневных предметах, в сооружениях и механизмах, во время еды.

С развитием науки и техники горные породы стали применяться во всех сферах деятельности:

  • в химии (кальцит, бура, сера);
  • оптике (кварц);
  • в ювелирном деле (алмаз, изумруд, сапфир, рубин);
  • строительстве (гипс, кальцит);
  • медицине, фармацевтике (гипс, магнезит);
  • ядерной энергетике (целестин, графит);
  • металлургии (доломит).

Редкие минеральные индивиды являют собой эстетическую ценность для коллекционеров.

Сферы применения горных пород и минералов

Сегодня почти все минералы и горные породы Земли используются человеком в большей или меньшей степени. Более того, тысячи геологов ежедневно работают над тем, чтобы открывать все новые и новые месторождения различных полезных ископаемых по всему миру. Итак, как человек использует минералы и горные породы, добытые из недр планеты?

Начнем, пожалуй, с топливных минеральных ресурсов. Природный газ, торф и каменный уголь широко применяется для отопления жилых домов, работы тепловых электростанций, котельных и прочих промышленных предприятий. Однако самой востребованной осадочной породой в современном мире является нефть. Из так называемого «черного золота» получают не только бензин, но и пластмассы, полиэтилен и прочие полезные материалы.

Нельзя не упомянуть и о железистых кварцитах, которые после обогащения рудной массы используются в производстве чугуна и стали. Золото, серебро, платина – ценнейшие металлы, применяемые в ювелирном деле, точном машиностроении и электронике.

Минерал

Целый ряд минералов и горных пород используется в строительной индустрии. Это известняк, песок, глина, мел, гипс, мрамор и прочие. Многие из них также применяются в медицине и косметологии. Из некоторых минералов получают красители. Помимо всего прочего, различные минералы нашли свое применение в радиоэлектронике, оптике, химической промышленности и даже в космической отрасли.

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.
admin
Оцените автора
( Пока оценок нет )
Добавить комментарий