2.3.3. Минералы

Однородные по составу и строению природные химические соединения или однородные элементы, возникающие в результате разнообразных физико-химических процессов, называются минералами. В настоящее время известно около 3000 различных минералов и их разновидностей. Каждый из их характеризуется какими-либо особыми постоянными физическими и химическими свойствами или признаками. Основными отличительными признаками минерала являются:

а) природное происхождение;

б) однородность состава;

в) индивидуальность.

В природе минералы встречаются в твердом, жидком и газообразном состоянии. Основную массу составляют твердые минералы. Большинство твердых минералов встречается в природе в кристаллическом состоянии. Их элементарные частицы – атомы, ионы располагаются для данного минерала в определенном порядке – в постоянных для данного минерала точках (узлах) кристаллической решетки (рис. 2.7).

Форма кристаллической решетки определяет свойства минералов.

Одним из факторов, определяющих разнообразный состав минералов, является изоморфизм – способность одних элементов замещать другие в структуре минералов без изменения самой структуры. Замещение может быть изовалентным, если элементы одинаковой валентности замещают друг друга (Mg⁺² ↔ Fe⁺² , Mn⁺² ↔ Fe⁺² ) или гетеровалентным, когда замещающие ионы имеют различную валентность (Na⁺ ↔ Ca⁺² , K⁺ ↔Al⁺³ ).

Важную роль в составе минералов играет вода и гидроксильные группы. В зависимости от их положения в кристаллической структуре различают воду:

1) конституционную – связана со структурой минералов теснее всего и входит в состав многих силикатов, окислов и кислородных солей в виде ОН^- ;

2) кристаллизационную – занимает крупные полости в структуре алюмосиликатов и при нагревании постепенно отделяется;

3) адсорбционную – отделяется от минералов при нагревании до 110°С и является самой распространенной разновидностью.

Минералы чаще всего образуют срастания или агрегаты, в каждом из которых отдельные минералы характеризуются внешним обликом – размером и формой выделения. Если минерал хорошо огранен, он называется идиоморфным, а если обладает направленными очертаниями – ксеноморфным.

Постоянство химического состава и внутренней структуры минералов обусловливает постоянство их свойств. К основным физическим свойствам минералов, позволяющим определять их по внешним признакам, относятся: цвет в образце, цвет черты, блеск, прозрачность, спайность, излом, твердость, плотность, магнитность. Диагностическое значение имеют и такие физические свойства, как хрупкость, ковкость, упругость, радиоактивность, люминесценция (способность светиться при облучении ультрафиолетовыми лучами, нагревании или давлении).

Морфология кристаллов может явиться важным диагностическим признаком. Следует учитывать, что в природе один и тот же минерал в разных условиях образует кристаллы различной формы, а разные минералы могут давать одинаковые кристаллы.

Таблица 2.4 – Симметрия и формы кристаллов некоторых минералов

Категория	Сингония	Форма кристаллов	Минералы
Низшая (отсутствуют оси высшего порядка, кристаллы удлиненные в двух направлениях: таблитчатые, чешуйчатые, листоватые)	Триклинная (нет ни осей ни плоскостей симметрии, может быть только центр симметрии С)	Пары граней (пинакоиды), моноэдры	Плагиоклазы, дистен
	Моноклинная (оси и плоскости симметрии в единственном числе L2P или L2PC)	Призмы и наклонные концевые грани (пинакоиды или моноэдры)	Гипс, полевые шпаты, слюды, пироксены
	Ромбическая (сумма осей и плоскостей симметрии равна 3 или 6: 3L2, L22P, 3L23PC)	Ромбические призмы и пирамиды	Оливин, барит, сера, топаз
Средняя (наличие одной оси симметрии высшего порядка тригональной, тетрагональной, гексагональной: кристаллы удлиненные, призматические, слолбчатые, игольчатые)	Тригональная L3	Трехгранные (тригональные) призмы и пирамиды	Киноварь, кальцит, кварц, турмалин
	Тетрагональная L4	Квадратные (тетрагональные) призмы и пирамиды	Халькопирит, касситерит, рутил, циркон
	Гексагональная L6	Шестигранные (гексагональные) призмы и пирамиды	Молибденит, графит, апатит, берилл, нефелин
Высшая (кристаллы изометричные, одинаково развитие в трех направлениях)	Кубическая (наличие нескольких осей симметрии высшего порядка)	Куб, октаэдр, тетраэдр и их производные	Алмаз, пирит, галит, флюорит