Минералы

Минералы — понятие очень широкое. Минералами называют однородные по составу и строению части горных пород и руд. Они представляют собой природные химические соединения, возникшие в результате различных геологических процессов. Минералов в природе великое множество. Для изучения и поиска их объединяют в однородные группы по химическому составу и физическим свойствам.

Большинство минералов встречается в земной коре в твердом состоянии. Однако есть жидкие (самородная ртуть) и даже газообразные минералы (углекислый газ, сероводород). Поразительно разнообразны внешние признаки, по которым минералы отличаются друг от друга. Одни из них прозрачны, другие мутны, полупрозрачны или совершенно не пропускают свет.

Шкала твердости минералов: 1—10.

Важной особенностью многих минералов является их окраска. Так, киноварь всегда карминно-красная, а малахит ярко-зеленый, по металлически-золотистому цвету легко узнаются кубические кристаллики пирита. Очень важный внешний признак минералов — их форма. Чаще она кристаллическая, но для одних это форма куба (пирит), для других — шестигранной призмы (берилл), для третьих — многогранника (гранат) и т. д. Многие минералы образуют натечные массы причудливой формы, ничего общего не имеющие с кристаллами. Таковы, например, почковидные выделения малахита и сталактитоподобные наросты лимонита.

Одни минералы тверды настолько, что легко оставляют царапины на стекле (кварц, полевые шпаты, гранат). Другие сами царапаются обломками стекла или острием ножа (кальцит). Третьи мягки, и на них можно прочертить след ногтем (графит).

В минералогии применяется наиболее простой способ определения твердости — царапанием одного минерала другим. Для оценки твердости используется так называемая шкала Мооса, представленная десятью минералами. Их порядковый номер и соответствует условной единице твердости. Вот они: 1. Тальк. 2. Гипс. 3. Кальцит. 4. Флюорит. 5. Апатит. 6. Ортоклаз. 7. Кварц. 8. Топаз. 9. Корунд. 10. Алмаз. Каждый последующий в шкале Мооса минерал царапает своим острым концом все предыдущие.

Чтобы определить твердость неизвестного минерала, устанавливают, какой из эталонов минералов он царапает последним. Например, неизвестный минерал царапает апатит, а сам царапается ортоклазом, то его твердость заключена между 5 и 6.

По-разному ведут себя минералы и при раскалывании. Одни из них легко расщепляются по определенным плоскостям, образуя обломки правильной формы, похожие на кристаллы (галенит, кальцит); другие дают в изломе кривые «раковистые» поверхности (кварц). Свойство минералов раскалываться по определенным направлениям называется спайностью. Различают спайность весьма совершенную, при которой кристалл способен расщепляться на тонкие листочки (слюды); совершенную, когда при ударе образуются обломки, внешне напоминающие настоящие кристаллы (кальцит, галенит); среднюю — на обломках минералов наблюдаются геометрически правильные плоскости и неровные изломы (роговые обманки); несовершенную — изломы, как правило, представлены неровными поверхностями (оливин, апатит); весьма несовершенную, когда спайность практически отсутствует и обломки имеют «раковистый» (как у стекол) излом.

Отличаются минералы и по цвету черты, т. е. цвету тонкого порошка, который оставляет минерал на матовой (неглазурованной) поверхности фарфоровой пластинки. Иногда цвет черты совпадает с цветом самого минерала, как, например, у киновари. Но в ряде случаев цвет минерала и цвет его черты резко различны. Так, минерал гематит серо-стального цвета, а черта его красная, пирит латунно-желтый, а оставляет черную черту.

Удельный вес, магнитность, радиоактивность и ряд Других свойств также являются важными признаками, по которым геологи определяют, или диагностируют, минералы. Свойства минералов зависят от их химического состава, кристаллической структуры, т. е. той пространственной фигуры, которую образуют слагающие минерал атомы и ионы, и от характера и сил сцепления между ними.

По химическому составу и структуре все минералы подразделяются на большие группы, или разделы. Здесь мы упомянем лишь некоторые минералы, наиболее часто встречающиеся в земной коре и входящие в состав широкораспространенных горных пород.

Кальцит (или известковый шпат) принадлежит к числу наиболее распространенных минералов. В природе встречаются целые горы, сложенные известняками или мраморами, которые состоят из одного почти чистого кальцита.

По химическому составу кальцит представляет собой углекальциевую соль — СаСО₃. Бесцветные прозрачные разновидности его называются исландским шпатом. Очень красивы так называемые друзы кальцита, представляющие собой скопление хорошо образованных кристаллов, возникших в пустотах горных пород.

Большей частью кальцит бесцветен или обладает молочно-белым цветом. Но встречается и окрашенный в различные оттенки серого, желтого, красного, бурого и черного цвета. Твердость кальцита 3 (легко царапается острием ножа или иглы), спайность совершенная (легко раскалывается на обломки правильной формы). Важный диагностический признак кальцита — его реакция на соляную кислоту: от одной ее капли, попавшей на минерал, начинается бурное «вскипание» — выделение углекислого газа.

Огромные массы кальцита образуются в морских бассейнах в виде известковых илов, отмерших морских растений и беспозвоночных животных с известковым скелетом. Позднее эти вещества превращаются в горную породу — известняк или мрамор.

Кварц, так же как и кальцит, относится к числу наиболее широкораспространенных минералов. Состав его прост — это окись кремния SiO₂. Встречаются кристаллы кварца очень крупных размеров, весом до 40 т. Формы кристаллов весьма разнообразны, но для них характерны грани призмы, на которых заметна горизонтальная штриховка.

Чаще всего цвет кварца молочно-белый или серый. Бесцветные водяно-прозрачные кристаллы кварца называются горным хрусталем, фиолетовые разновидности — аметистом, дымчатые — раухто-пазом, а черные — морионом.

Твердость кварца 7, спайность весьма несовершенная (при раскалывании обломки отличаются «раковистым» изломом). Кварц чаще всего входит в состав кислых магматических горных пород — гранитов, липаритов, гранитных пегматитов и т. д.

Полевые шпаты представляют собой алюмосиликаты натрия, калия и кальция. Из всех известных в природе силикатов (солей кремниевой кислоты) на долю полевых шпатов приходится около 50% по весу. По химическому составу различаются извест-ково-натриевые и кали-натриевые полевые шпаты.

Более распространены известково-натриевые полевые шпаты, или плагиоклазы, состоящие из двух существенно различных молекул — NaAlSi₃O₈ и CaAl₂Si₂O₈. Количественное соотношение между этими молекулами в минерале может быть различно. Чистонатриевый полевой шпат (NaAlSi₃O₈) называется альбитом, чистокальциевый (CaAl₂Si₂O₈) анортитом. Плагиоклазы представляют собой все разновидности непрерывно меняющегося состава, от альбита до анортита (их различают по номерам, соответствующим проценту содержания анортита).

Хорошо образованные кристаллы плагиоклазов довольно редки, облик их таблитчатый или таблит-чато-призматический. Цвет плагиоклазов белый или серовато-белый, иногда с зеленоватым, синеватым, реже красноватым оттенком. Блеск стеклянный, твердость 6—6,5. Спайность .совершенная по двум направлениям.

Плагиоклазы главным образом входят в состав магматических горных пород. Кали-натриевые полевые шпаты встречаются в земной коре реже, чем плагиоклазы. Состав их выражается формулой KAlSi₃O₈ (чистокалиевый полевой шпат). Обычно к калиевой составляющей минерала примешано некоторое количество альбитовой молекулы (NaAlSi₃O₈). По структуре среди калинатриевых полевых шпатов различают ортоклаз и микроклин. Облик кристаллов кали-натриевых полевых шпатов чаще всего призматический, цвет

светло-розовый, буровато-желтый, красновато-белый, иногда мясо-красный. Блеск стеклянный. Твердость 6—6,5. Спайность совершенная по двум направлениям. Кали-натриевые полевые шпаты входят в состав магматических горных пород кислого состава.

Слюды. В эту группу объединены минералы достаточно сложного и изменчивого состава. Здесь мы остановимся лишь на магнезиально-железистой темной слюде — биотите и алюминиевой светлой — мусковите. В состав слюд входят легколетучие соединения.

Химическая формула биотита достаточно сложна K(Mg₁Fe)₃ [Si₃A1O₁₀][OH₁F₂]; он состоит из калия, магния, железа, алюминия, кремния и кислорода. В качестве легколетучих веществ в биотите присутствуют вода (точнее, группа гидроксила — ОН) и фтор. Цвет биотита черный, бурый, иногда с оранжевым, красноватым или зеленоватым оттенком. Блеск стеклянный, на плоскостях спайности с перламутровым отливом. Твердость 2—3, спайность весьма совершенная (кристалл биотита легко расщепить на отдельные тончайшие листочки), облик кристаллов таблитчатый, нередко столбчатый или пирамидальный. Большей частью встречается в сплошных пластинчато- или чешуйчато-зернистых массах. Биотит встречается во многих магматических и метаморфических горных породах.

Светлая слюда — мусковит — получила свое название по старинному итальянскому наименованию города Москвы — Муска. В древние времена из Москвы в Западную Европу вывозились большие листы мусковита под названием «московское стекло», которое вставляли в оконные рамы домов.

Мусковит — KAl₂[AlSi₃O₁₀][OH]₂ — состоит из калия, алюминия, кремния и кислорода. Из легколетучих соединений присутствует вода (группа гидроксила). Облик кристаллов обычно таблитчатый или пластинчатый. Боковые грани сильно исштрихованы в горизонтальных направлениях. Как и биотит, мусковит чаще всего встречается в сплошных листовато-зернистых или чешуйчатых массах.

В тонких спайных листочках мусковит бесцветен. Блеск стеклянный, на плоскостях спайности перламутровый и серебристый. Твердость 2—3. Листочки мусковита, как у всех слюд, гибки и при сгибании упруги. Спайность совершенная (легко расщепляется на тонкие прозрачные листочки). Мусковит встречается в земной коре чаще других слюд. Он входит в состав многих магматических и метаморфических горных пород.

Полевые шпаты — одна из наиболее распространенных групп минералов. Они составляют примерно 50% по весу от всех силикатов, входящих в состав земной коры, и являются главной составной частью большинства изверженных горных пород, многих метаморфических и некоторых осадочных.

Из большой группы минералов, объединенных под общим названием амфиболы, упомянем лишь наиболее часто встречающуюся роговую обманку. Состоит она из кальция, натрия, магния, железа, алюминия, кремния и кислорода. Обязательной составной частью роговой обманки является вода. Химический состав ее не постоянен, и количественные соотношения между магнием и железом, железом, алюминием и калием меняются в широких пределах. Облик кристаллов призматический или столбчатый. Обыкновенные роговые обманки окрашены в зеленый или бурый цвет разных оттенков. Блеск стеклянный, твердость 5,5—6. Спайность совершенная только по одному направлению и несовершенная по другим.

Роговая обманка — минерал, типичный для ряда магматических и многих метаморфических горных пород. Большая группа минералов, представляющих собой магнезиально-железистые, известково-магнези-альные и известково-железистые силикаты, объединена под общим названием пироксены. По кристаллографическим признакам различают ромбические и моноклинные пироксены.

К ромбическим пироксенам относится энста-тит — Mg₂[Si₂O₆]. Разновидности его, в которых присутствуют заметные количества окислов железа, называются бронзитом. Чаще всего встречается в виде зерен неправильной удлиненной формы. Энстатит бесцветен или серовато-белый с зеленоватым оттенком, реже буровато-зеленый. Блеск его стеклянный, на плоскостях спайности с перламутровым отливом. Твердость 5,5, спайность средняя.

Энстатит — типичный минерал изверженных горных пород, образовавшихся из магматических расплавов, обогащенных магнием (магмы основного состава). Совместно с оливином, о котором мы скажем дальше, энстатит входит в состав таких магматических горных пород, как габбро и базальты. Примером моноклинных пироксенов служит авгит — известково-магнезиально-железистый алюмосиликат.

Химический состав его гораздо сложнее, чем у других пироксенов. Облик кристаллов его короткостолбчатый. Для разрезов характерны очертания восьмиугольника с более или менее развитыми сторонами. Чаще всего встречается в виде зернистых агрегатов. Цвет черный, зеленовато- и буровато-черный, реже темно-зеленый или бурый. Блеск стеклянный. Твердость 5—6. Спайность средняя.

Авгит чаще всего встречается в магматических горных породах основного и среднего состава — базальтах, габбро, андезитах, диоритах. Наконец, весьма распространен оливин — магнезиально-железистый силикат (Mg₁Fe)₂SiO₄. Иногда его называют еще хризолитом.

Обычно оливин встречается в виде зернистых агрегатов. Цвет его желтый с зеленоватым оттенком, но часты бесцветные разновидности. Блеск стеклянный, жирный. Твердость 6,5—7. Спайность несовершенная (при раскалывании дает неровный излом). Оливин — минерал магматического происхождения. Он характерен для изверженных горных пород, образовавшихся из бедного кремнием и богатого магнием и железом магматического расплава основного состава, — дунитов, габбро и базальтов.

В кварцсодержащих изверженных горных породах, возникших из богатого кремнекислотой кислого магматического расплава (граниты, липариты), оливин, как правило, не встречается.

перейти к началу страницы