Глава V минералы земной коры

§ 1, Понятие о минералах

Минералами называются природные химические соединения или самородные элементы, образовавшиеся в результате различ­ных физико-химических процессов в недрах Земли или на ее поверхности.

Изучением химического состава минералов, их физических свойств и условий происхождения занимается минералогия. Кри­сталлические формы минералов рассматриваются в кристаллогра­фии.

В природе известно свыше 2000 минералов. По физическому состоянию они подразделены на жидкие, газообразные и твердые. К жидким относят воду, нефть, ртуть; к газообразным — природ­ные газы, например метан и сероводород. Однако подавляющая часть минералов — твердые.

В зависимости от расположения молекул и атомов твердые минералы бывают кристаллические и аморфные. У минералов, находящихся в кристаллическом состоянии, молекулы и атомы располагаются в строго определенном для данного вещества по­рядке, образуя структурную решетку. Физические свойства та­ких минералов постоянны в любых параллельных направлениях и меняются в непараллельных. Другими словами, кристалличе­ские тела разносвойственны, или анизотропны. Аморфные мине­ралы характеризуются беспорядочным расположением молекул и атомов. Их физические свойства развиваются во всех направ­лениях одинаково, в связи с чем эти тела равносвойственны, или изотропны.

Минералы, находящиеся в кристаллическом состоянии, встре­чаются в природе чаще всего в виде агрегатов (скоплений зерен) и реже в виде кристаллов правильной формы.

Наиболее распространены следующие агрегаты: 1) зернистые, представляющие собой скопление сросшихся минеральных зерен;

61

2) друзы — несколько минералов, сросшихся у основания;

3) конкреции — образования шарообразной формы, имеющие концентрическое или радиально-лучистое строение; 4) жеоды — пустоты в горной породе, частично заполненные минеральным ве­ществом; 5) секреции — выполненные минеральным веществом пустоты; 6) оолиты — образования шаровидной и эллипсоидаль­ной формы, имеющие концентрически-скорлуповатое и иногда радиально-лучистое строение; характеризуются наличием в цен­тре минеральных обломков, органических остатков или пузырь­ков газа; часто встречаются в известняках, железных рудах, бок­ситах, кремнистых породах; 7) дендриты — древовидные обра­зования, состоящие из отдельных сросшихся друг с другом кри­сталлов ветвеобразной формы, возникающие вследствие быстрой кристаллизации минералов; 8) натечные формы — образуются в результате выделения минерального вещества из растворов — это сталактиты, сталагмиты, почковидные агрегаты и др.

Форма кристаллов может быть самой различной: октаэдр (восьмигранник^, додекаэдр (двенадцатигранник), трех-, четырех-и шестигранные призмы и пирамиды.

§ 2. Физические свойства минералов

К основным физическим свойствам минералов относят кри­сталлическую форму, цвет в образце и цвет тонкого порошка (черты), побежалость, прозрачность, блеск, твердость, спайность, излом, плотность и др. На основании этих свойств можно опре­делить большинство минералов, не прибегая к химическому ана­лизу.

Кристаллическая форма является, пожалуй, самым точным внешним признаком для определения минералов. Однако в природе минералы встречаются главным образом в виде зерен неправильной формы, не имеющих четко выраженных кри­сталлических граней, и установить их кристаллическую форму невооруженным глазом очень трудно. Для этой цели применяются оптические методы исследования шлифов.

Иногда минералы образуют кристаллические формы, несвой­ственные им. Это обусловлено замещением ранее существовавших минералов с сохранением их внешней формы. Такое явление на­зывается псевдоморфизмом. Например, встречающиеся в природе кубы лимонита, никогда не образующего кристаллы, представ­ляют псевдоморфозу по пириту, кристаллы которого имеют форму куба.

Цвет минералов — бржный признак для их характеристики и диагнсстики. Различают цвет минерала в образце и цвет тонкого порошка — черты. Цвет минералов может быть обусловлен вну­тренними их свойствами, незначительными изоморфными при­месями и включениями посторонних минералов, различными све­товыми эффектами (преимущественно с явлениями интерферен-

62

ции). Поэтому цвет одного и того же минерала может иметь различ­ные оттенки.

Цвет черты — цвет тонкого порошка минерала, который образуется, если минералом провести черту на неглазурованной поверхности фарфоровой пластинки. Цвет черты может отличаться от цвета образца.

Побежалость — окраска минералов, связанная с по­явлением на них тончайшей пленочки других минералов. Чаще побежалость бывает радужной, переливающейся различными цветами, напоминающими окраску тонких пленок нефти, иногда одноцветной.

Блеск минералов обусловлен их способностью отражать свет и зависит в основном от показателя преломления света. Различают блеск металлический и полуметаллический для не­прозрачных минералов, стеклянный, алмазный, перламутровый, смолистый, восковой и др.

Твердость минераллов — сопротивление механическому воздействию другого, более прочного тела. Точное определение твердости минерала производится специальными приборами — микротвердомерами. Приближенно она оценивается по эталонным минералам шкалы Мооса, которую составляют 10 минералов в по­рядке увеличения твердости на единицу: 1 — тальк, 2 — гипс, 3 — кальцит, 4 — флюорит, 5 — апатит, 6 — ортоклаз, 7 — кварц, 8 — топаз, 9 — корунд, 10 — алмаз.

Если один из минералов царапает другой, то он считается более твердым. Для определения твердости какого-либо минерала его сравнивают с парой смежных эталонных минералов.

Спайность минералов — свойство кристаллов колоться по плоскостям, параллельным действительным и возможным гра­ням. Эти плоскости называются плоскостями спайности. Явление спайности объясняется особенностями внутреннего строения кри­сталлов. Различают несколько степеней спайности. При весьма совершенной спайности минерал легко расщепляется пальцами на отдельные пластинки (слюда, гипс). Совершенная спайность про­является в том, что при ударе молотком минерал раскалывается по ровным плоскостям (кальцит). Для средней степени спайности характерно образование при раскалывании минерала ступенча­тых поверхностей с параллельными ступеньками (полевой шпат). При несовершенной спайности на обломках расколотого мине­рала лишь изредка можно обнаружить остатки плоскостей (бе­рилл). У минералов с весьма несовершенной спайностью на из­ломе практически нельзя обнаружить ровных, параллельных друг другу поверхностей (кварц).

Излом — это форма поверхности раскола, на которой нельзя обнаружить элементов спайности. Различают формы из­лома: раковистый, напоминающий волнистую поверхность ра­ковины (сера); занозистый, напоминающий неструганую доску /роговая обманка); землистый, имеющий матовую поверхность,

63

как бы покрытую мелкой пылью (мел, лимонит); зернистый, характерный для минералов с зернистым строением (мрамор, антрацит).

Относительная плотность минералов изме­няется от долей единицы (газы, нефть, лед) до 23 (осмистый ири­дий). В соответствии с этим различают минералы легкие с относи­тельной плотностью до 2,5; средние — 2,5—4 и тяжелые — свыше 4.

Наряду с перечисленными общими для всех минералов свой­ствами ряд минералов обладает характерными только для них физическими свойствами, являющимися иногда их основными диагностическими признаками. К таким свойствам следует от­нести прозрачность минералов, их ковкость, плавкость, магнит­ные свойства, реакции с кислотами и т. п.