§ 1.3. Метаморфические процессы минералообразования
Данные процессы связаны с изменениями магматических и осадочных пород либо на значительной глубине, под воздействием высоких температур и давлений – так называемый региональный метаморфизм, когда сравнительно большие участки земной коры испытывают опускание, либо под влиянием газов и паров воды, отделяющихся от магматических очагов – так называемый гидротермальный метаморфизм, либо на контакте магматического высокотемпературного очага с вмещающей породой – контактовый метаморфизм. Возникающие в этих условиях преобразованные горные породы называются метаморфическими. Им свойственны характерные минералы.
Все процессы образования и преобразования минералов и горных пород можно отобразить на следующей схеме (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Схема образования и преобразования минералов и горных пород.
§ 2. Строение минералов
Минералы – это вещества, главным образом кристаллические и, значительно реже, некристаллические (аморфные).
Кристаллические вещества (кристаллы) имеют определенный порядок в пространственном расположении составляющих их частиц: атомы, ионы и молекулы, составляющие кристалл какого-либо минерала имеют определенное упорядоченное расположение.
Вообще кристаллы, природные и искусственные, изучает геологическая наука кристаллография (их форму, внутреннее строение, происхождение и свойства). "Кристаллос" по-гречески – лед. Так в древности называли и лед, и горный хрусталь (разновидность минерала кварца), полагая, что он, как и лед, образуется при низкой температуре. Впоследствии кристаллами стали называть любые твердые тела (в том числе и искусственные), имеющие многогранную форму.
Кристаллическим веществам присущи следующие важнейшие свойства:
анизотропность (неравно свойственность). Физические свойства таких веществ одинаковы в параллельных направлениях и неодинаковы в непараллельных: это теплопроводность, твердость, упругость, светопреломление и другие свойства.
способность самоограняться. При свободном росте кристаллы ограничиваются плоскими гранями и прямыми ребрами, принимая форму многогранников.
симметрия (закономерная повторяемость в расположении предметов и их частей на плоскости и в пространстве).
Закономерное расположение атомов внутри минерала образует кристаллическую пространственную решетку и характеризует структуру кристалла (см. рис. 2.2).
Внешним признаком кристалла является его правильная геометрическая (симметричная) форма, ограниченная плоскостями – гранями, прямыми ребрами и точками пересечения ребер – вершинами.
Ребра кристаллов представляют собой ряды кристаллической решетки, грани – ее плоские сетки.
Эти грани, ребра, и углы при вершинах образуют всевозможные, иногда довольно сложные многогранники. Их количество велико, но не бесконечно: существует тридцать две так называемые простые формы кристаллов; с комбинациями простых форм многогранников значительно больше (несколько сотен).
Рис. 2.2. Пространственная решетка кристалла: а) ряд; б) плоская сетка.
Закон постоянства гранных углов: каждому кристаллу присуще совершенно определенное количество вершин, ребер и граней, к тому же углы между гранями всегда остаются постоянными.
Таким образом, все кристаллы какого-либо минерала, независимо от величины кристаллов, способов их образования, формы и размеров граней будут иметь одинаковый угол между гранями.
Нередко только по беглому взгляду на кристалл можно сразу назвать минерал. Некоторые минералы образуют кристаллы простой формы, но чаще встречаются комбинации нескольких форм. При этом закон постоянства гранных углов сохраняется.
Аморфные вещества характеризуются беспорядочным расположением составляющих их элементарных частиц. В этом отношении аморфные вещества аналогичны жидкостям, расплавам или так называемым «твердым жидкостям» (стекло).
В природе аморфны, главным образом, минералы экзогенного происхождения, хотя встречаются и эндогенные и метаморфические.
В аморфных минералах физические свойства во всех направлениях одинаковы, то есть эти минералы изотропные. Аморфное состояние минералов является неустойчивым и, с течением времени, они переходят в кристаллическое состояние (например, вулканическое стекло раскристаллизовывается).
В зависимости от условий, процесс образования кристаллов не всегда происходит равномерно. Чаще, одни грани развиты хорошо, другие значительно отстают в развитии или не развиваются вообще. Так образуются таблитчатые, пластинчатые, игольчатые, призматические и другие формы кристаллов.
Одиночные кристаллы минералов в природе сравнительно редки, распространены обычно различные сростки кристаллов, причем, иногда, это сросшиеся вместе индивидуумы различных минералов. В зависимости от внешней формы среди них различают зернистые массы, друзы, щетки, секреции, конкреции и другие формы.