1) Цвет. Определяется красителями – хромофорами. Минералы могут иметь как один цвет, так и несколько

Цвет порошка

Цвет черты

2) Блеск – это способность отражать солнечные лучи. Алмазный, стеклянный, перламутровый, металлический, матовый, жирный, шелковистый

3) Прозрачность – способность пропускать свет (прозрачные, непрозрачные, прозрачные по тонкому краю)

4) Плотность – масса/объем. Легкие – меньше 2,5 г на см 3 , средние от 2,5 до 4, тяжелые от 4 до 6, очень тяжелые больше 6

5) Излом – способность раскалываться при ударе по случайным направлениям. Ровный, раковистый, землистый, занозистый, неровный

6) Спайность – раскол по граням в определенном направлении. Весьма совершенная – на пластинки или чешуйки, совершенная – раскол на геометрические фигуры, несовершенная – по нескольким областям с излом, по другим – без, весьма несовершенная – когда как

7) Твердость – способность противостоять разрушениям. Шкала Мооса 1-тальк, 2-гипс, 3-кальцид, 4-плавиковый шпат, 5-апатит, 6-полевой шпат, 7-кварц, 8-топаз, 9-корунд, 10-алмаз.

Дополнительные свойства : вкус, запах, магнетизм, флюоресценция, фосфоресценция, радиоактивность.

15. Классификация минералов по химическому составу.

1. Самородные минералы . Состоят из одного химического элемента. Известно 45 минералов данного класса. По весу составляют 0,1% земной коры

2. Сульфиды – это соединения металлов с водой, образующих ряд важнейших руд, таких как медь, свинец и цинк. Данный класс объединяет около 200 минералов и составляет по весу 0,25% земной коры

3. Галоиды – соли галоидоводородный кислот. В этот класс входит около 100 минералов

4. Оксиды и гидроксиды – объединения различных химических элементов с кислородом или ОН-группой. Около 200 минералов, по весу 27%

5. Карбонаты – соли угольной кислоты. Около 80 минералов. Вес – 1,7%

6. Сульфаты – соли серной кислоты. Около 260 минералов, 0,1%

7.Фосфаты - соли фосфорной кислоты, 350 минералов

8. Силикаты – соли, образующие химические соединения, имеющие в основе кристаллической решетки кремне-кислородный тетраэдр, соединенный с другими химическими элементами, 800 минералов, самый многочисленный класс 75-85%

16. Общая классификация горных пород.

Это природные агрегаты, состоящие из одного или нескольких минералов или из скопления их обломков. По генезису горные породы делятся на магматические, осадочные и метаморфические.

Магматические г.п. делятся на интрузивные и эффузивные.

Интрузивные делятся на глубинные(>3 км) и подглубинные (<3 км)

В зависимости от содержания окиси кремния магматические породы делятся на: кислые(65-75%), средние(52-65%), основные(40-52%) и ультраосновные(<40%)

Магматич: обломочные, хемогенные, глинистые, органогенные.

Метаморфические г.п. ортопороды (образ из магматич пород) и парапороды (из осадочных пород)

17. Основные свойства горных пород.

К числу основных св-в можно отнести степень однородности сложения породы, её теплопроводность, проницаемость, трещеноватость, растворимость, просадочность.

Горные породы могут иметь однородные сложения (состоять из одного минерала) или неоднородные (из разных минералов). Первые при прочих равных условиях более устойчивы к процессам выветривания.

Важное значение имеет теплопроводность и теплоемкость, при малых значениях теплопроводности в близких частях массы породы будут большие температурные различия, что способствует более интенсивному распаду массы породы. Теплоемкость, а также характер поверхности породы (гладкая или шероховатая) и её окраска в сумме определяют величину поглощения и излучения тепла. Например темно окрашенные породы (базальт, габбро) нагреваются сильнее светлоокрашенных (кварцит, гипс) и поэтому разрушаются неодинаково.

Проницаемость горных пород для дождевых и талых вод. Легко проницаемые породы поглощая воду способствуют быстрому переводу поверхностного стока в подземный. Слабопроницаемые породы создают условия для развития эрозионных форм рельефа. Проницаемость горных пород обусловлена его строением(рыхлым – пески, галечники; пористым – известняки-ракушечники, туфы, пемзы) либо трещеноватостью.

Трещеноватость – характер и степень раздробленности пород трещинами. В результате чего массивная порода может распадаться на части.

Растворимость – насколько порода растворяется в воде. К число легко и относительно легко растворимых относятся каменная соль, гипс, известняки, доломиты.

Просадочность – св-во выражающееся в уменьшении объема породы при её намокании. Обладают лессы и лессовидные суглинки.

По условиям происхождения минералы делят на эндоген­ные и экзогенные (от греч. «эндон» – «внутри», «генос» – «рождение», «экзо» – «вне, внешние»). Выделяют три группы процессов образования минералов и гор­ных пород.

Экзогенные, или гипергенные процессы совершаются в гидросфере и в зоне осадочных пород, особенно активно в слоях, выходящих на поверхность и близко к ней залегающих. Для зоны экзогенных процессов характерны низкие температуры и низкое давление.

Эндогенные минералы образуются в ре­зультате физико-химических процессов, проходящих в магме вблизи поверхности Земли и приурочены к базальтовому слою земной коры. Здесь господствуют высокие температуры и давление.

С эндогенной зоной земной коры связаны магматичес­кие, пегматитовые, пневматолитовые, гидротермальные и вулка­нические процессы образования минералов. Все эти процессы протекают при остывании магмы. В них участвуют, прежде всего, SiO 2 , A1 2 O 3 , Fe 2 O 3 , FeO, CaO, MgO, Na 2 O, K 2 O. В составе магматических очагов находятся раскален­ные газы, пары воды и горячие водные растворы. В раскаленных газах магматических очагов содержатся многие элементы, такие, как В, F, S, Н, О, Р, С, N, As, Sb и др. Часть из них находится в свободном состоянии, а часть - в соединениях, например в виде HF, НО, СО, СО 2 . В горячих водных растворах, находящихся в услови­ях высокого давления, содержатся Si, F, Fe, Mg, S, Cu, Zn и др.

Под магматическими процессами минералообразования понимают образование минералов при остывании основного минерального расплава магмы. В зависимости от тем­пературы и давления выкристаллизовываются разные минералы. К минералам магматического происхождения относятся полевые шпаты (лабрадор, микроклин, ортоклаз), слюда биотит, оливин, магнетит, апатит и др (см. табл. 2.4).

Пегматитовые процессы – процессы кристаллизации минерального расплава в последние моменты его остывания. Образующиеся при этом минералы носят название пегматиты (от греч. «пегма» – камень). для них характерна определенная направлен­ность кристаллов; иногда сочетание минералов создает своеобраз­ный рисунок, например письменный гранит. Среди пегматитов могут быть кварц, микроклин, слюда мусковит, флюорит (табл. 2.4), ряд ред­коземельных минералов, а также содержащих уран и радий.

Пневмалитовые процессы (от греч. «пневматос» – пар, дыхание, газ) – это процессы образования минералов при остывании раскаленных газов магматических очагов. При этом совершается ряд химических реакций, которые приводят к образованию минералов. Процессы пневматолиза оказывают зна­чительное влияние на образование слюд. Часто в процессах пнев­матолиза важную роль играет вода, которая вступает в реакцию с летучими соединениями. При этом может образоваться, напри­мер, кварц:

SiO 2 · SiF 4 + 2H 2 O = 2SiO 2 + 4HF.

Компоненты раскаленных газов магматических очагов также вступают в реакцию с твердой массой ранее образовавшихся мине­ралов. При этом происходят химические реакции, сопровождае­мые изменением химического состава минералов и образованием новых минералов (эндогенный метасоматоз).

При гидротермальных процессах происхо­дит кристаллизация минералов из горячих водных растворов при их остывании: непосредственно из раствора без побочных реакций, в результате реакций в растворе, и за счет реакций растворенных соединений с минералами боковых пород земной коры (эндогенный метасоматоз).

При образовании в земной коре трещин, обычно разветвлен­ных, гидротермальные растворы устремляются в них под влияни­ем высокого давления, быстро остывают, попадая в область низких температур и давления. Такие минералы, как правило, имеют стекловатую или скрытокристаллическую структуру в отличие от хорошо окристаллизованных минералов, образовавшихся при медленном остывании магматических очагов. Минералы, образо­вавшиеся в трещинах земной коры при остывании гидротермаль­ных растворов, называют жильными. Гидротермальные жилы обычно представлены жильным кварцем SiО 2 , халцедоном SiO 2 , кальцитом СаСО 3) флюоритом CaF 2 (табл. 2.4). Реже жильное тело представлено сидеритом FeCO 3 , магнезитом MgCO 3 и другими минералами. Из рудных минералов в гидротермальных жилах встречаются самородные металлы (золото Аи, серебро Ag, медь Си), сульфиды (пирит FeS 2 , халькопирит CuFeS 2 , галенит PbS, сфалерит ZnS) и др.

Вулканический процесс образования минералов происходит при выбросе магмы на поверхность земной коры при ее прорыве из магматического очага. При вулканизме минера­лы образуются из всех трех компонентов магматических очагов: из минерального расплава, из газов и паров и гидротермальных ра­створов. Эти компоненты остывают на поверхности земной коры очень быстро, поэтому образуются минералы и породы пористой, стекловатой и скрытокристаллической структур. Вулканическое стекло – обсидиан, пемза, базальт и др. У минералов и горных по­род вулканического происхождения имеются аналоги полнокрис­таллической структуры, образовавшиеся при медленном остыва­нии глубоких магматических очагов.

Минералы, образовавшиеся из компонентов магмы, называют первичными. В результате тектонических движений земной коры отдельные ее области в течение геологического времени поднима­ются и происходит горообразование.

Первичные минералы, ока­завшись на поверхности Земли, подвергаются воздействию воды, кислорода, диоксида углерода, живых организмов. Совер­шающиеся сложные химические процессы приводят к образова­нию новых минералов, называемых вторичными или эк­ зогенные минералами . Образование экзогенных минералов происходит также в рыхлых приповерхнос­тных слоях земной коры, в гидросфере и атмосфере.

Экзо­генные минералы делят на глинистые , образующиеся при вы­ветривании в мелких соленосных водоемах и при кристаллиза­ции (гипс, сульфит, сильвинит), и биогенные , образующиеся в результате разложения органических остатков (калиевая се­литра, сера, иногда пирит, марказит).

Рисунок 2.4. Классификация кристаллов по происхождению

Физические свойства минералов. При изучении минералов исследуют их химический состав, строение кристаллов. При этом используют современные химические, химические и физические методы исследования. Однако физические свойства минералов можно определять и в полевых условиях, используя восемь внешних при­знаков, основанных на физических свойствах: цвет, цвет черты, прозрачность, блеск, твердость, плотность, спайность и излом.

Цвет зависит от химического состава и строения кристаллической решетки минерала и от микропримесей. У одного и того же минерала цвет чаще всего более или менее постоянный, но оттенки могут варьировать в широких пределах

Цвет черты – цвет минерала в раздробленном состоя­нии – обычно определяют на шероховатой поверхности фарфо­ровой чашки. Он может отличаться от цвета самого минерала.

Прозрачность – способность минерала пропускать свет. Различают прозрачные (хрусталь, кальцит), полупрозрачные, просвечивающие (опал) и непрозрачные (авгит, лимонит, бок­сит) минералы.

Блеск – способность минерала отражать свет. Различают блеск металлический (пирит, железо), стеклянный (кварц, по­левой шпат), жирный (графит, тальк), шелковистый (волокни­стый гипс, асбест), матовый; землистые минералы не имеют блеска.

Твердость – способность противостоять разрушению при царапании одного минерала о другой. Различают десять степеней твердости, для установления которых используют набор минералов шкалы Маоса . Твердость минерала выражается циф­рой, обозначающей принадлежность его к той или иной группе шкалы твердости (табл. 2.3).

Таблица 2.3. Шкала твердости минералов по Маосу.

При определении твердости на невыветренной стороне ми­нерала чертят последовательно каждым образцовым минералом до тех пор, пока не обнаружится царапина. Твердость искомого минерала будет находиться между твердостью двух последних образцовых (из шкалы Маоса) минералов: последнего, не даю­щего царапины, и первого, образующего царапину на испытуе­мом минерале; при равной твердости минералы царапин не об­разуют.

Твердость можно определять предметами, находящимися под рукой, например мягким карандашом, который имеет твер­дость 1, ногтем - 2, бронзовой монетой – 3,5– 4,0, стеклом – 5, перочинным ножом – 6, напильником – 7.

Плотность определяют в лаборатории. При полевом ис­следовании минералы по плотности разделяют на легкие, сред­ние и тяжелые. Легкие (до 2,5 г/см 3) – графит, сера; средние (2,5– 4,0 г/см 3) - кварц, полевой шпат; тяжелые (более 4 г/см 3) – гематит, магнетит и очень тяжелые – свинцовый блеск.

Спайность – свойство минералов колоться по плоскостям, имеющим строго ориентированное направление по осям и гра­ням. При расколе по направлению плоскостей спайности возни­кают ровные блестящие поверхности. Таких поверхностей мо­жет быть от одной до трех. Различают спайность весьма совер­шенную , если минерал расщепляется на тонкие листочки или волокна (асбест, слюды); совершенную – минералы раскалы­ваются на пластинки с блестящими плоскостями в трех направ­лениях и несовершенную – минералы раскалываются с образо­ванием блестящей поверхности в одном направлении, а в других образуют излом. У значительного числа минералов образуется излом, т.е. спайность отсутствует.

Излом – характер поверхности, образующейся при раска­лывании минерала. Различают изломы ровный, неровный, ра­ковистый, занозистый, землистый.

Основные минералы и их свойства. Из 4 тысяч минералов около 20 имеют наибольшее распространение, участвуя в обра­зовании горных пород и почв. Наиболее распространенными по­родообразующими минералами являются полевые шпаты (60% всех минералов), кварц (около 10%), пироксены, оливин, слюды. В почвах наиболее часто встречаются кварц, полевые шпаты, гидроокислы железа, кальцит, монтмориллонит, каолинит и др. Ниже приводится краткое описание минералов, наиболее рас­пространенных в почвах и породах (табл. 2.4).

Таблица 2.4. Основные минералы и их свойства

№	Название, брутто-формула	Физические свойства, происхождение
	Пирит (железный колчедан) FeS 2	сернистое соединение, цвет соломенно-желтый, черта черная, непрозрачный, блеск металлический, плотность 5 г/см 3 , твердость 6 – 6,5, спайность совершенная, излом неровный. Происхождение гидротермальное.
	каменная соль NaCl	Раство­рима в воде. Бесцветна, сероватого, белесоватого, розоватого оттенков, прозрачна, блеск стеклянный, плотность 2,1– 2,2 г/см 3 , твердость 2,5, спай­ность совершенная, излом ровный, образуется в мелководных соленых водо­емах, осадочный минерал химического происхождения.
	Сильвинит КСl	белый, желтый, красноватый, прозрачный, полупрозрачный, блеск стеклянный, плотность 1,97-1,99 г/см 3 , твердость 1,5-2, спайность совершенная, ровный, происхождение, как у каменной соли
	Карналлит KCI, MgCl 2 -6H 2 O, каинит КСl, MgSO 4 ·ЗН 2 О	В форме вторичных минералов они входят в состав засоленных почв. Происхождение то же. Используются в ка­честве удобрений К и Mg и как источник промышленной добычи Mg и К. В состав окислов входят кварц, лимонит, боксит и др.
	Кварц SiО 2	составляет 10% всей массы земной коры. К этой же группе относятся горный хрусталь, аметист, опал. Цвет различный, прозрачный, полупрозрачный, блеск стеклянный, плотность 2,65 г/см 3 , твердость 7, спай­ность отсутствует, излом раковистый. При выветривании кварца образуются песок, пыль.
	Лимонит 2Fe 2 O 3 · ЗН 2 О	часто встречающийся минерал, содер­жащийся в почвах. Цвет ржаво-бурый, черта ржавая, бурая, непрозрачный, излом землистый, плотность 3,4 – 4 г/см 3 , твердость 5. Встречается в виде плотных землистых масс. Имеет осадочное происхождение, образуется при выветривании магнетита и гематита. Используется в качестве железной руды.
	Боксит А1 2 О 3 ·2Н 2 О	красный, розовый, белый в зависимости от при­сутствия железа, часто глиноподобный, плотность 2 г/см 3 , твердость 3. Ли­монит и боксит образуются в почвах в форме полуторных окислов. Имеют осадочное происхождение
	Кальцит, или известковый шпат, СаСО 3	белый, желтый, сероватый, полупрозрачный, матовый, блеск шелковистый или стеклянный в зависимости от степени кристаллизованности, плотность 3 г/см 3 , твердость 3 – 3,5, спай­ность совершенная. Углекислый кальций является основным минералом мно­гих горных пород. К ним относятся известняки, ракушечники, мраморы. Происхождение СаСОз различное. Используется в качестве известкового удобрения, поделочного и строи­тельного камня.
	Доломит CaMg(CO 3) 2	разного цвета (от белого до бурого), полу­прозрачный, блеск матовый, стеклянный, шелковистый, плотность 2,8–2,9 г/см 3 , твердость 2,5– 4,0, спайность совершенная, излом неровный. Встре­чается в виде мраморовидных масс, а в почвах - в форме вторичных мине­ралов. Осадочного происхождения. Используется как удобрение.
	Силикаты и алюмосиликаты	составляют 80% массы земной коры. Наибольшее распространение имеют полевые шпаты: ортоклаз, анор­тит, альбит, микроклин и лабрадор
	Ортоклаз К 2 О·А1 2 О 3 · 6SiO 2	розовый, кремовый, реже серый, полу­прозрачный, блеск стеклянный, плотность 2,6 г/см 3 , твердость 6, спайность совершенная, излом ровный.
	Микроклин	это ортоклаз с примесью рубидия и цезия, всегда имеет зеленоватый цвет.
	Альбит Na 2 O · А1 2 О 3 · 6SiO 2	имеет такие же свойства, как ортоклаз, цвет белый
	Анортит CaO· Al 2 O 3 · 2SiO 2	серый, полупрозрачный, блеск стеклян­ный, плотность 2,7 г/см 3 , твердость 6,0-6,5, спайность совершенная
	Мусковит К 2 О·3А1 2 О 3 ·6SiO 2 · 2Н 2 О	бесцветный, прозрачный, блеск стеклянный, плотность 2,7-3 г/см 3 , твердость 2-3, спайность весьма совер­шенная, распадается на листочки.
	Биотит К 2 О·4(Mg,Fe)·2(Al,Fe) 2 О 3 ·6SiO 2 ·Н 2 О	черная железо-машезиональная, черная или черно-зеленая слюда в толстых пластинках. Непрозрачна, блеск стеклянный или перламутровый, плотность 3 г/см 3 , твер­дость 2,5-3,0, спайность весьма совершенная в одном направлении. Входит в состав горных пород: гранитов, трахитов, гнейсов.
	Оливин 2(Mg,Fe)O·SiO 2	оливково-зеленый, блеск стеклянный, плотность 3,3-3,4 г/см 3 , твердость 6,5-7,0, спайность несовершенная, излом неровный.
	Роговая обманка Ca 3 Na 2 (Mg,Fe) 9 (AI,Fe) 2 Si 15 O 44 (OH) 4	чаще всего черный, темно-зеленый, непрозрачный, блеск шелковистый, игольчатый, плотность 3-3,5 г/см 3 , твердость 5,5-6,0, спайность совершенная, излом занозистый. Входит в состав многих горных пород.
	Авгит Ca(Mg,Fe,Al)·(Al, Si) 2 O 6	черный, зеленовато-черный, кристаллы мелкие, сплошные, плотность 3,2-3,6 г/см 3 , твердость 5,5-6,0.
	Глинистые минералы почв	Образуются из силикатов и алюмосиликатов
	Глауконит SiO 2 ,A1 2 O 3 ,Fe 2 O 3 ,FeO,MgO, K 2 O, H 2 O	от темно-зеле­ного до черного, оливковый, блеск матовый, плотность 2,2-2,8 г/см 3 , твер­дость 2-3. Встречается в песках, глинах, приобретающих вследствие его присутствия зеленую окраску
	Каолинит А1 2 О 3 ·2SiO 2 · 2Н 2 О	белый, непрозрачный, землистый, плотность 2,6 г/см 3 , твердость 1, жирный на ощупь. Кристаллы плоские, чешуйчатые. Образует землистые массы. Плохо поглощает влагу. Используется для изготовления фарфора.
	Фосфорит Са з (РО 4) 2	встречается в форме конкреций, желваков. Образуется по дну мелководных частей моря. Черный, непрозрачный, мато­вый, излом игольчатый, землистый, плотность 2,2-3,2 г/см 3 , твердость 2-6, спайность - от несовершенной у землистых отложений до совершенной у кон­креций, излом неровный. Используется как фосфорное удобрение.
	Вивианит ЗFеОР 2 О 5 · 8Н 2 О	встречается на дне заболачивающихся водоемов в форме землистых скоплений. Зеленоватый, синий, землистый, плотность 2 г/см 3 , твердость 1,5.
	Монтмориллонит MgOAl 2 O 3 · 4SiO 2 · nН 2 О	розоватый, серый, мяг­кий, слюдоподобный, обладает способностью сильно набухать при поглоще­нии влаги. Широко распространен в почвах, глинах, морских осадках. Все эти минералы имеют осадочное происхождение.
	Апатит Ca 5 F(PO 4) 3	бесцветный, зеленый, желтоватый, белый, фиолетовый, желтый (для мелкозернистых масс), блеск стеклянный, плотность 3,2 г/см 3 , твердость 5, излом неровный или раковистый, спайность несовершенная. Используется для приготовления суперфосфата. Магматический минерал гидротермального или контактового происхож­дения.
	Гипс CaSO 4 ·2Н 2 О	бесцветный, прозрачный или полупрозрачный, блеск стеклянный или шелковистый, плотность 2-3 г/см 3 , твердость 2. Наиболее часто обра­зуется в почвах при засушливом климате и в засоленных почвах.

Минералами называются природные химические соединения или отдельные химические элементы, возникшие в результате физико-химических процессов, происходящих в Земле. В земной коре минералы находятся преимущественно в кристаллическом состоянии, и лишь незначительная часть - в аморфном. Свойства кристаллических веществ обусловливаются как их составом, так и внутренним строением, т.е. кристаллической структурой. В кристаллических решетках расстояния между элементарными частицами и характер связей между ними в разных направлениях неодинаковы (рис. 2.1), что обусловливает и различие свойств. Такое явление называется анизотропией или неравносвойственностью кристаллического вещества.Анизотропия кристаллических веществ проявляется во многих их особенностях. Например, в способности кристаллического вещества самоограняться, т.е. образовывать многогранники - кристаллы, форма кристаллов разнообразна и зависит, прежде всего, от внутреннего строения данного соединения.

Проявление анизотропии можно рассмотреть на примере минерала графита, внутренняя структура которого приведена на рис. 2.1,б. Расстояние между атомами углерода в пределах плоских слоев решетки составляет 0,14 нм (1,42 А), между слоями оно больше-0,33 нм (3,39 А). Это объясняет способность графита легко расщепляться (весьма совершенная спайность - см. ниже) на тонкие листочки, параллельные слоям решетки, и с трудом ломаться по неровным поверхностям в других направлениях, где расстояния между частицами и силы сцепления между ними больше.

В аморфных веществах закономерность в расположении частиц отсутствует. Свойства их зависят только от состава и во всех направлениях статистически одинаковы, т.е. аморфные вещества изотропны или равносвойственны. Прежде всего, это выражается в том, что аморфные вещества не образуют кристаллов и не обладают спайностью.

В различных физико-химических условиях вещества одинакового химического состава могут приобретать разное внутреннее строение, а следовательно, и разные физические свойства и создавать таким образом разные минералы. Это явление называется полиморфизмом (греч. "поли" - много). В качестве яркого примера полиморфизма можно назвать две модификации углерода (С): упомянутый минерал графит и минерал алмаз. Внутренняя структура алмаза резко отличается от строения графита (рис. 2.1,а). В структуре алмаза сцепления между атомами углерода однотипны и прочны. Отсюда вытекают и свойства алмаза (С), резко отличные от свойств графита (С): низкие твердость-1 и плотность-2,1-2,3 графита и высокие-алмаза, соответственно 10 и 3,5 и др.

Важным свойством кристаллических веществ, обусловленным внутренним строением, является также его однородность, выражающаяся в том, что любые части кристаллического вещества в одинаковых направлениях обладают одинаковыми свойствами, т.е. если кристалл графита в одном направлении имеет весьма совершенную спайность, то и любой его обломок в том же направлении обладает этим свойством.

Формы нахождения минералов в природе разнообразны и зависят главным образом от условий образования. Это либо отдельные кристаллы или их закономерные сростки (двойники), либо четко обособленные минеральные скопления, либо, чаще, скопления минеральных зерен - минеральные агрегаты.

Отдельные изолированные кристаллы и кристаллические двойники, т.е. закономерные сростки кристаллов, возникают в благоприятных для роста условиях. Форма кристаллов разнообразна и отражает как состав и внутреннюю структуру минерала, так и условия образования. Двойниками называются закономерные сростки кристаллов. Законы двойникования разнообразны, что приводит к формированию морфологически различных двойников.

Среди обособленных минеральных скоплений наиболее часто встречают друзы, представляющие скопления кристаллов, приросших к стенкам пещер или трещин. Секреции - результат постепенного заполнения ограниченных пустот минеральным веществом, отлагающимся на их стенках. Они имеют обычно концентрическое строение, отражающее стадийность формирования. Мелкие секреции называются миндалинами, крупные - жеодами. Конкреции - более или менее округлые образования, возникшие путем осаждения минерального вещества вокруг какого-либо центра кристаллизации. С этим часто связано концентрическое или радиально-лучистое строение конкреций. Мелкие округлые образования обычно концентрического строения называются оолитами. Их возникновение связано с выпадением минерального вещества в подвижной водной среде. Натечные образования, осложняющие поверхности пустот, возникают при кристаллизации минерального вещества из просачивающихся подземных вод. Натеки, свисающие со сводов пустот, называются сталактитами, растущие вверх со дна пещер - сталагмитами. На поверхности трещин могут развиваться плоские минеральные пленки, имеющие разное строение.

Наиболее широко развиты минеральные агрегаты кристаллического, аморфного или скрытокристаллического строения, слагающие толщи пород. Они образуются при более или менее одновременном выпадении из растворов или расплавов множества минеральных частиц. В кристаллических агрегатах минералы находятся в кристаллическом состоянии, но зерна их имеют неправильную форму. Величина зерен зависит от условий кристаллизации и изменяется от крупных до землистых. В жилах кристаллические агрегаты часто имеют массивное (сливное) строение, при котором отдельные зерна на глаз не различимы. Аморфные агрегаты представляют собой однородные плотные или землистые массы, обладающие матовым, восковым или слабожирным блеском. Скрытокристаллические агрегаты внешне напоминают аморфные и отличаются от них только микроскопически.

Они представляют собой коллоидные системы, состоящие из тонкодисперсных кристаллических частиц и заключающей их среды.

Встречаются минеральные образования, состав которых не соответствует форме, которую они слагают,- это так называемые псевдоморфозы (греч. "псевдо" - ложный). Они возникают при химических изменениях ранее существующих минералов или заполнении пустот, образовавшихся при выщелачивании каких-либо минеральных или органических включений. К первым относятся, например, часто встречающиеся псевдоморфозы лимонита по пириту, когда кубические кристаллы пирита (FeS2) превращаются в скрытокристаллический лимонит, ко вторым - псевдоморфозы опала по древесине и др.

Физические свойства минералов. Постоянство химического состава и внутренней структуры минералов обусловливает их свойства. На этом основаны различные методы минералогических исследований и определений минералов. Большинство из них требует специального оборудования и возможно только в стационарных условиях. Однако каждый исследователь, имеющий дело с минералами и горными породами, должен владеть методом их полевого определения, основанного на изучении внешних, видимых невооруженным глазом (макроскопически) свойств.

Морфология кристаллов минералов может явиться важным диагностическим признаком, хотя следует отметить, что в природе один и тот же минерал в разных условиях образует кристаллы различной формы, а разные минералы могут давать одинаковые кристаллы. Отметим лишь некоторые данные кристаллографии, используемые ниже при характеристике минералов. Все разнообразие форм кристаллов минералов удается разделить на шесть крупных подразделений, называемых сингониями. Не останавливаясь на специальных вопросах, рассматриваемых в курсах кристаллографии, отметим только, что сингонии отражают степень симметричности кристаллов. Выделяют сингонии: кубическую, объединяющую наиболее симметричные кристаллы, которые имеют несколько осей симметрии высшего порядка; гексагональную (с тригональной подсингонией), кристаллы которой имеют одну ось шестого или третьего порядка; тетрагональную - кристаллы имеют одну ось четвертого порядка. Наименее симметричные кристаллы принадлежат к ромбической, моноклинальной или триклинной сингониям, в кристаллах которых отсутствуют оси симметрии высшего порядка.

Классификация минералов и их описание.

Количество известных в настоящее время минералов превышает 2000. Их можно группировать по разным признакам. В основе принятой в настоящее время классификации минералов лежат химический состав и структура. Большое внимание уделяется также генезису (греч. "генезис" - происхождение), что позволяет познавать закономерности распространения минералов в земной коре. Роль различных минералов в строении последней неодинакова: одни встречаются редко и представляют собой лишь незначительные и необязательные включения в горные породы; другие слагают основную массу пород, определяя их свойства; третьи, образующие локальные скопления или рассеянные в породах, представляют интерес как полезные ископаемые. Ниже рассматриваются лишь наиболее широко распространенные минералы, принадлежащие к классам самородных элементов, сульфидов, галоидных соединений, оксидов и гидроксидов, карбонатов, сульфатов, фосфатов и силикатов.

Классы самородных элементов и сульфидов. Минералы этих классов не относятся к породообразующим, но многие из них являются ценными полезными ископаемыми.

Из наиболее распространенных минералов первого класса можно назвать серу S, возникающую в процессе возгонки паров при вулканических извержениях, а также в поверхностных условиях при химических изменениях минералов классов сульфидов и сульфатов и биогенным путем. Используется в химической промышленности для получения серной кислоты, в сельском хозяйстве и в ряде других отраслей.

Графит С связан преимущественно с процессами метаморфизма. Широко применяется в металлургии, для производства электродов и др. К этому же классу относятся такие ценные минералы, как алмаз, золото, платина и др.

К классу сульфидов принадлежат многочисленные минералы - руды металлов.

Галенит, или свинцовый блеск PbS,- встречается в виде кристаллических агрегатов, реже - отдельных кристаллов и их сростков. Сингония кубическая. Цвет свинцово-серый; черта серовато-черная, блестящая; блеск металлический; непрозрачный; спайность совершенная в трех взаимно перпендикулярных направлениях, т.е. параллельно граням куба; твердость 2,5; плотность 7,5.

Сфалерит, или цинковая обманка ZnS, - встречается в виде кристаллических агрегатов, реже сростков кристаллов кубической сингонии. Цвет бурый, редко бесцветный, примесями железа бывает окрашен в черный; черта желтая, бурая; блеск алмазный, металловидный; просвечивает; спайность совершенная в шести направлениях параллельно граням ромбического додекаэдра; твердость 3,5-4; плотность около 4.

Месторождения галенита и сфалерита, руд свинца и цинка в СССР многочисленны, например, на Северном Кавказе, в Средней Азии, Забайкалье.

Одним из наиболее распространенных минералов класса сульфидов является пирит FeS2. Образует агрегаты разной зернистости, часто встречаются вкрапленные в породы кубические кристаллы, несущие на гранях штриховку. Цвет золотисто-желтый; черта черная, зеленовато-черная; блеск металлический; излом неровный; спайность весьма несовершенная; твердость 6-6,5; плотность около 5. Используется для изготовления серной кислоты.

Происхождение минералов класса сульфидов связано главным образом с горячеводными растворами (гидротермальными). Они часто встречаются в кварцевых жилах вместе со многими минералами класса самородных элементов.

Класс галоидных соединений. К нему относятся минералы, представляющие соли фтористо-, бромисто-, хлористо-, йодистоводородных кислот. Наиболее распространенными минералами этого класса являются хлориды, образующиеся главным образом при испарении вод поверхностных бассейнов. Известны выделения хлоридов и из вулканических газов.

Галит NaCI - образует плотные кристаллические агрегаты, реже кристаллы кубической формы. Чистый галит бесцветный или белый, чаще окрашен в различные светлые цвета; блеск стеклянный; прозрачный или просвечивает; спайность совершенная в трех взаимно перпендикулярных направлениях, т.е. параллельно граням куба; твердость 2; плотность около 2. Гигроскопичен, соленый на вкус. Используется в пищевой промышленности, в химической для получения хлора, натрия и их производных. Основные месторождения СССР находятся на Украине, на Урале, в Донбассе и во многих других местах.

Сильвин КСl - близок по происхождению и по физическим свойствам к галиту, с которым часто образует единые агрегаты. Отличительный признак - горько-соленый вкус. Применяется в основном как сырье для калийных удобрений, в химической промышленности.

Фториды связаны преимущественно с гидротермальными, а также с магматическими и пневматолитовыми процессами (греч. "пневма" - дух, газ). В экзогенных условиях образуются редко. К ним относится флюорит, или плавиковый шпат - CaF2, встречающийся в виде зернистых скоплений, отдельных кристаллов и их сростков. Сингония кубическая. Цвет разнообразный, часто меняющийся в одном кристалле от бесцветного к желтому, зеленому, голубому, фиолетовому; блеск стеклянный; спайность совершенная в четырех направлениях параллельно граням октаэдра; твердость 4; плотность 3,18. Используется в металлургической, химической, керамической промышленности, прозрачные разновидности- в оптике. Основные месторождения СССР в Забайкалье и в Средней Азии.

Класс оксидов и гидроксидов. По количеству входящих в него минералов занимает одно из первых мест: на его долю приходится около 17% всей массы земной коры. Из них около 12,5% составляют оксиды кремния и 3,9% - оксиды железа. Минералы этого класса образуются как в эндогенных, так и в экзогенных условиях.

Кварц Si02 - широко распространенный в земной коре породообразующий минерал. Основой его структуры является кремнекислородный тетраэдр ,- один из наиболее распространенных в земной коре минералов, участвующих в строении как осадочных, так и метаморфических пород. Встречается в виде кристаллических и скрытокристаллических агрегатов различной плотности, в пустотах в виде разнообразных натечных форм, кристаллов и их сростков. Цвет разнообразный - от бесцветного и белого, изредка до черного; (бесцветные прозрачные кристаллы кальцита, обладающие двулучепреломлением, называются исландским шпатом); бурно реагирует ("вскипает") с соляной кислотой. Применение разнообразно: в строительстве, в металлургической и химической промышленностях, как поделочный камень, исландский шпат - в оптике.

Доломит CaMg[СO 3 ] 2 - распространенный минерал, образующий кристаллические и землистые агрегаты. От кальцита отличается несколько большей твердостью и плотностью, а главное, реакцией с соляной кислотой, которая идет только с порошком доломита. Используется в металлургии и строительстве.

Минералы класса сульфатов осаждаются в поверхностных водоемах, образуются при окислении сульфидов и серы в зонах выветривания, реже связаны с вулканической деятельностью.

Ангидрит Ca- образует плотные мелкокристаллические скопления. Цвет белый, часто с голубым или серым оттенком; блеск стеклянный, перламутровый; прозрачен, чаще просвечивает; спайность совершенная в одном направлении и средняя в двух. Используется для производства цемента, для поделок.

Наиболее распространенным минералом класса сульфатов является гипс Ca 2 H 2 O , встречающийся в виде мелкокристаллических и землистых агрегатов, отдельных кристаллов и их сростков. Обычно белый, бывает окрашен в светлые тона; блеск стеклянный, перламутровый, шелковистый; прозрачный или просвечивает; спайность в одном направлении весьма совершенная, в другом средняя. Используется в строительстве, в химической промышленности, медицине и др.

Класс фосфатов . Наиболее распространенным минералом является апатит Са 5 [РO 4 ] 3 (F,ОН,Cl) (содержание фтора, хлора и гидроксильной группы колеблется). Встречается в виде кристаллических агрегатов и отдельных кристаллов. Цвет бесцветный, чаще бледно-зеленый и зеленовато-голубой. Происхождение магматическое. Широко используется для производства удобрения и в химической промышленности.

Класс силикатов . Минералы этого класса широко распространены в земной коре (свыше 78%). Они образуются преимущественно в эндогенных условиях, будучи связаны с различными проявлениями магматизма и с метаморфическими процессами. Лишь немногие из них возникают в экзогенных условиях. Многие минералы этого класса являются породообразующими магматических и метаморфических горных пород, реже осадочных.

Силикаты характеризуются сложным химическим составом и внутренним строением. Минералы содержащие ионы алюминия называются алюмосиликатами.

Внутренняя структура силикатов и алюмосиликатов в значительной степени обусловливает их свойства: минералы с островной структурой, характеризующейся плотной упаковкой ионов, часто образуют изометричные кристаллы, обладают большой твердостью, плотностью и несовершенной спайностью. Минералы с линейно вытянутыми структурами (цепочечными и ленточными) образуют призматические кристаллы, обладающие хорошо выраженной спайностью в двух направлениях вдоль длинной оси структуры. Минералы с слоевой структурой образуют таблитчатые кристаллы с весьма совершенной спайностью, параллельной "слоям" структуры.

Островные силикаты . Оливин, или перидот, (Mg,Fe) 2 , форстерит (бесцветный) Mg 2 и фаялит (черный) Fe 2 . Встречается обычно в виде зернистых агрегатов или отдельных зерен, вкрапленных в породы.

Цвет желто-зеленый, оливковый до черного. Разновидности, содержащие мало железа, употребляются для изготовления огнеупорного кирпича, хризолит (желто-зеленая разновидность) - драгоценный камень.

Цепочечные и ленточные силикаты и алюмосиликаты . Цепочечной структурой обладают минералы группы пироксенов, а ленточной - амфиболов. Минералам группы амфиболов свойственны длинностолбчатые, игольчатые или волокнистые шестигранные кристаллы.

Авгит (Ca,Na) (Mg,Fe 2+ ,AlFe 3+) [(Si,Al) 2 O 6 ] встречается в кристаллических агрегатах. Цвет зеленовато- черный и черный; блеск стеклянный.

Одним из наиболее распространенных минералов группы амфиболов является роговая обманка (Ca,Na) 2 (Mg,Fe 2+) 4(Al,Fe 3+) (OH) 2 [(Si,Al) 4 O 11 ] 2 . По свойствам близка к авгиту, отличаясь формой кристаллов и взаимным расположением плоскостей спайности, а также несколько меньшей плотностью.

К листовым (слоевым) силикатам и алюмосиликатам относится большое количество минералов, из которых многие являются породообразующими магматических, метаморфических и глинистых осадочных горных пород. Обладают весьма совершенной спайностью в одном направлении, параллельном "листам" кристаллической структуры, и небольшой твердостью.

Наиболее распространенными минералами этой структурной группы являются слюды, зерна которых встречаются во многих магматических и метаморфических породах; в жилах отдельные кристаллы слюд достигают в сечении нескольких квадратных метров. Происхождение магматическое, гидротермальное, метаморфическое.

Биотит K(Mg,Fe) 3 (OH,F) 2 . Цвет черный, бурый, иногда зеленоватый; блеск стеклянный, местами перламутровый; как у всех слюд, листочки, отделяющиеся по спайности, упругие.

Мусковит 3KAl 2 (OH) 2 по многим свойствам близок к биотиту, но имеет почти бесцветную окраску со светло-розовым или серым оттенком, прозрачен в тонких листочках. Используется в электропромышленности, радиотехнике, приборостроении, для изготовления огнестойких строительных материалов, красок, смазочных материалов и др.

Тальк Mg 3 (OH) 2 образует кристаллические агрегаты, реже отдельные крупные кристаллы и их сростки. Цвет белый, светло-зеленый; блеск стеклянный, перламутровый, у плотных мелкозернистых агрегатов матовый; листочки, отделенные по спайности, гибкие, неупругие (на ощупь жирный). Широко используется как огнеупорный материал, при изготовлении изоляторов, в парфюмерии и пр.

Серпентин (змеевик) Mg 6 (OH) 8 встречается обычно в виде плотных скрытокристаллических разностей. Тонковолокнистая разновидность называется хризо-асбестом. Цвет светло-зеленый, желто-зеленый до черного, часто пятнистый, у хризо-асбеста золотистый, отдельные волокна белые; блеск стеклянный, жирный, у хризо-асбеста шелковистый. Хризо-асбест используется для изготовления огнестойких и теплоизоляционных материалов.

К листовым силикатам относится ряд минералов осадочного происхождения, образующихся при выветривании преимущественно магматических и метаморфических пород. Составляют основную часть глинистых пород. Из этих минералов наибольшим распространением пользуется каолинит Al 4 (OH) 8 , образующий землистые агрегаты. Цвет белый; блеск агрегатов матовый; излом землистый; (на ощупь жирный); легко поглощает влагу, намокая, становится пластичным. Употребляется в керамическом производстве, строительном деле, бумажной промышленности и др.

Из каркасных алюмосиликатов рассмотрим минералы группы полевых шпатов.

Минералы группы полевых шпатов пользуются широким распространением в земной коре, составляя в ней около 50 %. Являются породообразующими многих магматических и метаморфических горных пород. В трещинах образуют крупные кристаллы. Для всех полевых шпатов характерна спайность совершенная или средняя в двух направлениях. По химическому составу полевые пшаты делятся на две подгруппы: 1) калиевые (калинатровые, или щелочные) полевые шпаты; 2) известково- натровые (кальциево-натровые) полевые шпаты, или плагиоклазы, представляющие непрерывный изоморфный ряд Na и Са .

Из первой подгруппы наиболее распространен ортоклаз К[А1Si 3 О 8 ] . Цвет от бесцветного, белого, светло-серого до разных оттенков розового и красно-желтого; спайность в двух направлениях. Минерал того же состава, но кристаллизующийся другому, называется микроклином. По внешним признакам микроклин неотличим от ортоклаза, и только его голубовато-зеленая разновидность - амазонит - по цвету легко отличается от других полевых шпатов.

Калиевые полевые шпаты (особенно микроклин) из пегматитовых жил используются в керамической и стекольной промышленности.

В подгруппу плагиоклазов входят минералы, представляющие изоморфный ряд, Среди плагиоклазов по количеству оксида кремния выделяют кислые, средние и основные минералы (табл. 1).

Плагиоклазы по свойствам близки друг к другу и макроскопически обычно не разделяются. Исключение составляет лабрадор, у которого на сером фоне хорошо видны синие и зеленые переливы - иризация.

Плагиоклазы макроскопически мало отличаются и от калиевых полевых шпатов. Иногда их можно различить по окраске: плагиоклазы преимущественно белые, серые, зеленовато-серые, калиевые полевые шпаты белые, светло-серые, розовые и желтые разных оттенков. Существует также различие в угле между плоскостями спайности.

Таблица 1

Таблица минералов изоморфного ряда плагиоклазов

К концу XIX века перечень минералов достигал 750 наименований. Сейчас в природе известно более 4000 минералов и открытие новых продолжается. Но лишь малая их часть, а это всего 40-50 видов, сравнительно обычна: кварц, полевые шпаты, слюды, оливин, пироксены, амфиболы . Эти минералы составляют основную часть многих горных пород и поэтому они называются породообразующими.

Различают минералы первичные (выделившиеся непосредственно из магмы при её застывании или при кристаллизации водных растворов либо сформировавшиеся в результате метаморфизма –рекристаллизации в твёрдом состоянии) и вторичные (появившиеся в результате видоизменений уже сформировавшихся минералов, например окисления или восстановления при низких температурах и давлении вблизи земной поверхности).

Классификация минералов

Основой классификации минералов является их химический состав, а также симметрия их кристаллической решётки. В настоящее время все минералы подразделяют на девять классов это:

Самородные элементы

Слиток сросшихся кристаллов сульфида железа FeS2

Сульфиды состоят из серы в соединении с металлом или с металловидным веществом.

К ним относятся такие металлические руды, как галенит, халькопирит, киноварь.

Обычно сульфиды тяжёлые и хрупкие.

Они являются первичными минералами и после вступления в контакт с атмосферой, многие быстро превращаются в оксиды.

Галогениды

Оксиды – это соединения металлов с кислородом. Они являются наиболее разнообразной по физическим характеристикам группой. Здесь и тусклые земли (боксит) и ювелирные камни (сапфиры, рубины). Твердые первичные оксиды обычно образуются глубоко в земных недрах, более мягкие – ближе к поверхности вследствии контакта с воздухом.

Карбонаты (с нитратами и боратами)

Ангидрит - это безводный сульфат кальция.

Сульфаты – минералы, образующиеся в результате соединения металлов с сульфатной группой (сера и кислород).

Они мягкие, прозрачные или просвечивающие, ненасыщенного цвета.

Широко распространены гипс, ангидрит, барит.

Фосфаты (с арсенатами и ванадатами)

Силикаты – металлы соединённые с силикатной группой (кремний и кислород), это самые рапространённые минералы в природе (поти треть всех минералов – силикаты). Все они делятся на подгруппы в зависимости от своей внутренней структуры (незосиликаты, соросиликаты, иносиликаты, циклосиликаты, филосиликаты и тектосиликаты). Представители этого класса – кварц, полевые шпаты.

Органические соединения

В эту группу входят твёрдые тела, встречающиеся в природе и возникшие благодаря жизни и деятельности живых организмов. Из-за этого их не всегда относят к минералам. Представлена группа такими минералами, как янтарь, гагат, жемчуг, вевеллит.