Химическая классификация

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.

I. Раздел Самородные элементы и интерметаллические соединения

II. Раздел Сульфиды, сульфосоли и им подобные соединения

  • 1. класс Сульфиды и им подобные соединения
  • 2. класс Сульфосоли

III. Раздел Галоидные соединения (Галогениды)

  • 1. класс Фториды
  • 2. класс Хлориды, бромиды и иодиды

IV. Раздел Окислы (оксиды)

  • 1. класс Простые и сложные окислы
  • 2. класс Гидроокислы или окислы, содержащие гидроксил

V. Раздел Кислородные соли (оксисоли)

  • 1. класс Нитраты
  • 2. класс Карбонаты
  • 3. класс Сульфаты
  • 4. класс Хроматы
  • 5. Класс Вольфраматы и молибдаты
  • 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.

VI. Раздел Органические соединения

Химическая структура большинства минералов примерно одинаковая. В настоящее время принято деление рассматриваемых веществ на классы. Получается следующая классификация:

  • Силикаты. Многочисленный класс, включающий в себя более 800 различных минеральных отложений. Силикаты составляют большинство метаморфических и магматических пород. Некоторые минералы здесь отличаются общностью построения и состава. В качестве примера стоит выделить пироксены, слюды, полевые шпаты, амфиболы, глинистые материалы и многое другое. Состав большинства силикатов именуется алюмосиликатным.
  • Карбонаты. В число этого класса входит порядка 80 минеральных пород. Здесь распространены доломиты, кальциты и магниты. Происхождением обязаны отдельным водным растворам. Разрушаемы в кислотах.
  • Галоиды – группа из ста различных минералов. Являются легкорастворимыми, образуются из осадочных пород. Самое частое вещество – галит.
  • Сульфиды – минералы, разрушаемые в зоне выветривания. Типичным представителем является пирит.
  • Сульфаты. Обладают светлой окраской и невысоким уровнем твердости. Наибольшее распространение получил гипс.
  • Оксиды и гидроксиды. Составляют порядка 17% от массы земной коры. Основные виды – опалы, лимониты и кварцы.

Таким образом, почти все минералы обладают похожими признаками, хоть и состав у веществ различный.

Разнообразие минералов

Что такое минерал? Ответить на этот вопрос непросто. Следует учитывать, что в сегодняшнем мире существует более 4 тыс. различных типов подземных богатств. Минералы ежегодно открываются и “закрываются”. Например, найденное в горных породах вещество одним своим существованием доказывает несостоятельность целой классификации, составленной учеными. Такие случаи – далеко не редкость.

Фото силикатов представлено вашему вниманию ниже.

Следует учитывать, что 4 тыс. минералов – это не такая уж и большая цифра. Если сравнивать ее с общим количеством неорганических соединений, то разница будет очевидна: последних содержится около миллиона видов. Чем объясняют геологи столь небогатое разнообразие минеральных богатств? Во-первых, распространенностью элементов в Солнечной системе.

На нашей планете преобладают кремний и кислород. Соединение этих веществ приводит к появлению силикатов – подавляющей минеральной группы на Земле. С другой стороны, минералы так рассеяны, что поиски новых элементов будет делом еще нескольких сотен поколений. Вторая причина ограниченности минералов – это неустойчивость большинства химических соединений.

Предлагаем ознакомиться  Прозрачный минерал голубого цвета

На сегодняшний день известно более 4 тысяч минералов. Ежегодно открывают несколько десятков новых минеральных видов и несколько «закрывают» — доказывают, что такой минерал не существует.

Доказано что минерал

Четыре тысячи минералов — это очень не много по сравнению с числом известных неорганических соединений (более миллиона). Геологи объясняют небольшое количество минералов следующими причинами:

  • распространенность элементов в Солнечной системе. Наиболее широко на Земле распространены кислород и кремний (кларковое число: O 470000 (Виноградов, 1962), 472500 (Ведеполь, 1967); Si 295000 (Виноградов, 1962), 305400 (Ведеполь, 1967). Соответственно, подавляющее большинство минералов является силикатами. С другой стороны, некоторые элементы так рассеяны, что никогда не образуют собственных минералов и лишь входят в структуру некоторых минералов в виде примесей.
  • неустойчивость многих химических соединений в земных условиях.

Свойства минералов

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 определенным кристалографическим 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.
  • Магнитность — зависит от содержания главным образом двухвалентного железа, обнаруживается при помощи обычного магнита.
  • 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, т.е. быть хрупкими (например, алмаз)

Эти свойства минералов легко определяются в полевых условиях.

Важнейшим свойством любого минерального образования является наличие кристаллохимической структуры. Все остальные признаки рассматриваемых пород вытекают именно отсюда.

На сегодняшний день разработана единая классификация диагностических признаков, свойственных минеральным веществам. Здесь следует выделить твердость, определяемую по шкале Мооса, а также цвет, блеск, излом, спайность, магнитность, хрупкость и побежалость. Каждое свойство рассматриваемых пород будет подробно изучено далее.

Магматическое происхождение

Магма (от греческого «месиво», «огненно-жидкий расплав») — имеет температуру около 1500 градусов Цельсия. В процессе остывания магмы образуются породы и минералы. Если остывание происходит на глубине, то говорят о плутонических (от Плутона – Бога земных недр), а если на поверхности земной коры – о вулканитах (от Вулкана – Бога огня и кузнечного искусства).

Лавы и магмы могут быть различными по химическому составу и вязкости, что также влияет на создание (кристаллизацию) минералов и их классификацию в дальнейшем – по времени образования, по глубине, по «кислоте» магмы и т.д.

Кристаллы различных минералов образуются не в самом процессе остывания (разные минералы «мешали» бы друг другу), а в ходе так называемых постмагматических процессов. В пустотах пород растут кристаллы и тогда образуются изумруды, сапфиры, топазы, кварцы, рубины, александриты – типичные представители постмагматического процесса минерализации.

Если у поверхности температуры низкие, то образуются не прозрачные, а «узорчатые» минералы, такие, как опал, агат, малахит, например.

Халцедон (на фото представлена его разновидность – агат) формируется в приповерхностных условиях.

Особняком от всех стоит «царь» алмаз. Он может быть ровесником Земли. У него особые условия образования – в мантии на глубине более 100 км при высочайших давлении и температуре. На поверхность земли он «доставляется» кимберлитовыми трубками.

Осадочное происхождение – это другой длительный процесс образования горных пород и минералов. В его основе – внешние воздействия атмосферы и вод. Осадками или реками породы переносятся с поверхности, при этом происходит их выветривание и вымывание. Непосредственно осадочное происхождение имеют янтарь, гагаты, коралл и жемчуг.

Аммолит, гагат, жемчуг, коралл, окаменелое дерево, перламутр, чертов палец, янтарь – все это камни, причина возникновения которых – окаменелости различных видов органики: смолы деревьев, моллюсков, морских беспозвоночных.

Аммолит – часть окаменелости слоя раковины (в отличие от аммонита – окаменевшего моллюска).

Гагат – разновидность твердого черного угля, из частей древних растений.

Жемчуг – образуется в раковине как перламутровые слои, покрывающие инородные тела, попавшие в моллюск.

Коралл – древовидные образования, имеющие известковую структуру, обитают в теплых морях.

Окаменелое дерево.

Перламутр – радужный слой некоторых видов моллюсков, название означает «мать  жемчуга» в переводе с немецкого.

Чертов палец – это раковины древних головоногих моллюсков белемнитов, которые существовали примерно 185 миллионов лет назад.

Фото камня чертов палец необработанный

Чертов палец

Янтарь – окаменелая смола деревьев, росших более 40 млн. лет назад.

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.

Понятие твердости

Что такое твердость? Существует несколько определений для этого понятия. Наиболее распространенное описание характеризует твердость как уровень сопротивления определенного тела царапающему, сдавливающему или режущему воздействию. Уровень твердости определяется по шкале Мосса. В ней подобраны специальные горные породы, каждая из которых характеризуется способностью царапать поверхности острым концом.

Доказано что минерал

Проведение веществом по стеклу должно оставлять за собой царапины различной глубины. Сам факт существования царапины уже присваивает минералу как минимум пятый класс из десяти. Самые твердые вещества встречаются в группах минералов, обладающих неметаллическим блеском. Именно блеск является вторым важным свойством минералов, и он напрямую взаимосвязан с твердостью.

Блеск

Уровень блеска металлов проверяется за счет отражения от них лучей солнца. Существует два уровня блеска – металлический и неметаллический. К первой группе относятся породы, дающие при резьбе по стеклу черную черту. Такие вещества непрозрачны даже в очень тонких осколках. К видам подземных минералов с неметаллическим блеском относят графит, магнетит, уголь и некоторые другие вещества.

Предлагаем ознакомиться  Добыча минералов на урале

Минералы с металлическим блеском лучше отражают солнечный свет. Сами по себе они обладают высокой твердостью. Особое место здесь занимает руда.

Цвет

Цвет, в отличие от твердости и блеска, не является постоянным признаком для большинства минералов. Так, твердость или блеск со временем остаются неизменными. Окраска же меняется в зависимости от условий хранения. В качестве примеров минералов, редко меняющих свой цвет, следует выделить малахит, который никогда не поменяет своего зеленого цвета, и золото, всегда остающееся желтым.

Фото малахита вы можете увидеть ниже.

Цвет меняется и от состояния минерала. Например, в геологии распространено понятие цвета черты. Минерал, поцарапавший стеклянную поверхность, оставляет за собой небольшое количество порошка, который и образует собой черту. Цвет такого порошка часто отличается от природной окраски камня. Все дело в составе минерала: в него может входить кальцит, который меняет окраску в зависимости от количества и способа смешения с другими веществами.

Излом и спайность

Под спайностью понимается свойство минерала расщепляться или раскалываться в определенном направлении. Так, после разлома чаще всего образуется гладкая блестящая поверхность. Чтобы добиться такого результата, нужно расщеплять минерал по строго определенной линии. Существует пять градаций спайности:

  • весьма несовершенная – когда спайность почти отсутствует;
  • несовершенная – расщепление с некоторыми затруднениями;
  • средняя или ясная – раскалывание материала с обломками или неровностями;
  • совершенная – при ударе молотком материал будет оставлять обломки с удовлетворительной спайностью.
  • весьма совершенная – минерал подлежит спаиванию на небольшие пластины без всяких затруднений.
    классы минералов

Диагностическим признаком для многих минералов является наличие сразу нескольких направлений спайности. По итогу расщепления минерал имеет изломы, который также обладает определенными свойствами. Так, ученые выделяют пять типов излома:

  • раковистый – похож на раковину;
  • занозистый – для излома характерны волокнистости или материалы волокнистого содержания;
  • неровный – наличие несовершенной спайности (например, у апатита);
  • ступенчатый – по результатам спайности образуется почти идеально гладкая поверхность (местами может иметь, однако, неровности в виде ступенек);
  • ровный – на поверхности минерала по результатам спаивания отсутствуют какие-либо заметные изгибы или неровности.

Существует и ряд других признаков, по которым можно определять минералы. Это, например, побежалость – наличие тонкой цветной пленки, образующейся на веществе по результатам выветривания или окисления. Также следует выделить хрупкость, указывающую на прочность минерала, и магнитность, характеризующуюся содержанием двухвалентного железа.

Минералы в промышленности

Доказано что минерал

В каких сферах общественной деятельности применяются минералы? Это строительство, металлургия, а также химическое производство.

Строительные материалы нередко разбавляются определенными минералами, что позволяет отрегулировать прочность и качество вещества. В химической промышленности присутствие рассматриваемых элементов также не является редкостью. Минеральные компоненты используют в косметической, медицинской и пищевой сферах.

Добыча и изучение минералов всегда считались важными и актуальными занятиями. Необходимо всячески поддерживать проведение научных изысканий в области геологии, а также активно применять витамины и минералы в повседневной жизни.