Описание минералов

Минералы классифицируют по химическому составу и кристаллической структуре. Все известные минералы подразделяют на несколько классов, важнейшими из которых являются: самородные, сульфиды, окислы, галоиды, соли кислородных кислот.

САМОРОДНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Минералы, принадлежащие к классу самородных, состоят из одного элемента, преимущественно химически инертного (золото, платина, медь, графит, сера, алмаз). Роль их в общем составе земной коры незначительна, но многие из них являются важными полезными ископаемыми. Минералы этого класса отличаются некоторыми общими свойствами. Для металлов характерны высокие электро- и теплопроводность, сильный металлический блеск, высокая отражательная способность и наибольшая плотность. Многим минералам свойствен полиморфизм (несколько структурных разновидностей), например углерод встречается в виде графита и алмаза, сера — в ромбической и моноклинной сингонии и аморфная. Из неметаллических самородных минералов наиболее часто встречаются в природе графит и сера.

Графит, С. Название минерала происходит от греческого слова «графо» — пишу. Твердость 1. Плотность 2,2. Блеск металловидный. Цвет серый, черта серая, черно-серая, блестящая. Жирный на ощупь, пачкает руки. Спайность, весьма совершенная в одном направлении. Образует тонкочешуйчатые агрегаты, кристаллы графита очень редки. Происхождение метаморфическое, реже магматическое. Разновидностью графита является шунгит— аморфная разность твердостью 3,5. Графит применяется в литейном деле, для изготовления электродов, смазок, красок, карандашей.

Сера, S. Твердость 1—2. Плотность 2,1. Блеск жирный, на поверхности кристалла стеклянный и даже алмазный. Цвет желтый, зеленоватый. Черта белая с желтоватым оттенком. Спайность несовершенная. Образует землистые плотные агрегаты, натечные формы, налеты, корочки. Очень хрупкая. Горит, выделяя удушливый сернистый газ. Происхождение гипергенное (возникшие у поверхности Земли под воздействием экзогенных процессов) и вулканогенное. Сера используется для производства серной кислоты, в резиновой и красильной промышленности, в сельском хозяйстве.

СУЛЬФИДЫ

Минералы класса сульфидов представляют собой сернистые соединения металлов и являются породообразующими минералами многих месторождений цветных металлов. Для минералов этого класса характерно образование хорошо ограненных кристаллов, диагностическое значение цвета, непрозрачность (прозрачные встречаются значительно реже — сфалерит, киноварь), металлический, реже алмазный блеск, небольшая твердость —от 2 до 4, высокая плотность. Образуются они при эндогенных, реже экзогенных процессах.

Пирит, FeS₂ (серный колчедан). Название происходит от греческого слова «пирос» — огонь. Твердость 6—6,5 (единственный минерал из сульфидов, который царапает стекло). Плотность 4,9–5,2. Блеск металлический. Цвет латунно-желтый. Черта черная с зеленоватым оттенком. Спайность весьма несовершенная (или отсутствует). Часто образует кристаллы кубической, реже октаэдрической формы. Кристаллы имеют характерную штриховку на гранях. Встречается в виде вкраплений отдельных кристаллов, широко распространены плотные агрегатные массы, иногда наблюдаются конкреции.

Образуется пирит в самых различных геологических условиях: в гидротермальных жилах совместно с другими сульфидами, в осадочных породах, при разложении органического вещества без доступа свободного кислорода, в глубоких участках бассейна, в метаморфических породах, в магматических горных породах в виде вкраплений. В зоне окисления пирит неустойчив, постепенно переходит в лимонит.

Используется как сырье для получения серной кислоты; побочно получают медь, цинк, селен и другие элементы. Руды, содержащие кобальт-пирит (0,5—1%), служат источником получения кобальта.

Халькопирит, GuFeS₂ (медный колчедан). Название происходит от греческих слов «халькос» — медь и «пирос» — огонь. Твердость 3—4. Плотность 4,1. Блеск металлический. Цвет — латунно-ярко-желтый с пестрой побежалостью. Черта черная с зеленоватым оттенком. Спайность несовершенная. Довольно хрупкий. Встречается обычно в сплошных массах и в виде вкраплений неправильной формы, кристаллы редки. Происхождение метаморфическое (гидротермальное), магматическое, редко осадочное. Применяется как руда на медь (промышленное содержание меди 2–2,5%).

Галенит, PbS (свинцовый блеск). Название происходит от латинского слова «галена» — «свинцовая руда». Твердость 2—3. Плотность 7,4—7,6. Блеск металлический. Цвет свинцово-серый. Черта серовато-черная. Хрупкий. Спайность, совершенная по кубу. Встречается в виде зернистых масс или вкраплений неправильной формы. Кристаллы галенита редки и встречаются в друзовых пустотах. Происхождение магматическое (гидротермальное). Основная руда на свинец, попутно получают серебро, реже висмут. Промышленное содержание свинца в рудах 5—6%. Используется также для получения свинцовых препаратов (красок, глазури и т. д.).

ОКИСЛЫ

К классу окислов и гидроокислов относятся простейшие соединения металлов и металлоидов с кислородом и гидрооксилов. Большое количество минералов этого класса (около 150) составляет около 17% земной коры и имеет важное практическое значение. Все минералы класса устойчивы в условиях земной коры и слабо поддаются выветриванию. Они имеют повышенную твердость, высокий показатель преломления. Содержание воды в гидроокислах всегда значительно, но непостоянно. Основная часть окислов и гидроокислов сосредоточена в верхних слоях земной коры, где содержится свободный кислород.

Кварц, SiO_2. Один из наиболее распространенных в земной коре минералов. Твердость 7. Плотность 2,5—2,8. Блеск стеклянный. Цвет может быть самый различный, но обычно встречаются бесцветные, молочно-белые и серые разности. Прозрачные или полупрозрачные окрашенные разности носят особые названия: горный хрусталь — прозрачный кварц, аметист — фиолетовый, раухтопаз — дымчатый; морион — черный, цитрон — золотисто-желтый. Черты кварц не дает. Спайность отсутствует, излом раковистый. Образует хорошо ограненные кристаллы часто с поперечной штриховкой на гранях призмы. Встречается в виде плотных зернистых масс, вкраплений отдельных кристаллов и друз.

Разновидностью кварца является халцедон — скрытокристаллическая форма кварца. Халцедон имеет те же, что и кварц, твердость и плотность. Блеск восковой или матовый. Цвет может быть самый разнообразный, чаще голубоватый, сероватый, светло-коричневый, розовый, желтый, черный. Полосчатая разновидность халцедона называется агатом, желтовато-розовая — сердоликом. Иногда слабо просвечивает. Черты не дает. Спайность отсутствует. Встречается в виде жеод, миндалин, плотных масс, натеков.

Разновидность халцедона, загрязненная глинистыми примесями, называется кремнем. Чаще всего встречаются кремни бурого, серого и черного цвета. Кварц является основной составной частью многих магматических, метаморфических и осадочных горных пород. Хорошо ограненные кристаллы кварца образуются в гидротермальных жилах, где часто встречается и халцедон. Кремни, как правило, осадочные образования.

Разновидности кварца и халцедона используются в оптике и радиотехнике (горный хрусталь), в точной механике для изготовления опорных призм (халцедон), в стекольно-керамической промышленности, для изготовления химической посуды, как поделочные камни (аметист, раухтопаз, горный хрусталь, сердолик и др.).

Опал, SiO₂ nH₂O. Аморфная разность кремнезема с непостоянным химическим составом. Содержание воды меняется от 1—13 до 34%, часто вода теряется при обычной температуре. Твердость 5—5,5. Плотность 1,9—2,5. Блеск восковой, стеклянный, в пористых разностях матовый. Цвет очень разнообразен: белый, бурый, желтый, красный, голубой, радужный. Полупрозрачный, опалесцирующий опал является благородным камнем. Цвет опала зависит от примесей и содержания воды. Черты не дает. Спайность отсутствует. Образует натечные формы, желваки, ноздреватые накипи, плотные агрегаты. Некоторые разности опала используют как поделочные камни.

Корунд, Аl₂ O₃. Твердость 9. Плотность 3,9—4,1. Блеск стеклянный. Цвет обычно синевато- или желтовато-серый (для полупрозрачных разностей). Встречаются прозрачные разновидности корунда различной окраски: бесцветный, синий (сапфир), зеленый («восточный изумруд»), красный (рубин), желтый («восточный топаз»). Спайность отсутствует. Образует кристаллы боченковидной столбчатой формы, достигающие иногда больших размеров (до 10 см в поперечнике). Минеральные агрегаты в виде сплошных пестроокрашенных зернистых масс называются наждаком. Корунд используют как абразив, а прозрачные разности как драгоценные камни.

Гематит, Fе₂ О₃ (железный блеск или красный железняк). Название происходит от греческого слова «гематинос» — кровавый. Твердость 5,5—6. Плотность 5—5,3. Блеск полуметаллический. Цвет железно-черный; землистые разности красноватые и даже ярко-красные. Черта вишнево-красная. Хрупкий. Спайность отсутствует. Часто образует кристаллы пластинчатой и таблитчатой формы. Обычно встречается в виде сплошных плотных масс (крупнокристаллических, листоватых и чешуйчатых). Происхождение метаморфическое (региональный и гидротермальный метаморфизм), реже осадочное.

Применяется как руда для получения чугуна и стали. Промышленными считаются руды с содержанием железа 50—65%. Чистые порошкообразные разности гематита используют для получения красок.

Магнетит, Fе₃ О₄ (FeО  Fе₂О₃) (магнитный железняк). Твердость 5,5—6. Плотность 4,9—5,2. Блеск полуметаллический. Цвет черный, железно-черный. Черта черная. Хрупкий. Сильно магнитен. Спайность отсутствует. Образует кристаллы октаэдрической формы, которые часто встречаются в пустотах в виде друз.

Происхождение магматическое, реже метаморфическое. Магнетит — важнейшая руда для выплавки чугуна и стали (содержание железа 60%).

Лимонит, Fe₂ O₃ nH₂O (болотная руда, бурый железняк). Твердость от 4,5—5 до 1 в зависимости от физического состояния. Плотность 3,3—4. Блеск от полуметаллического до матового. Цветист бурого до почти черного. Цвет черты бурый. Образует натечные почковидные формы, сплошные плотные массы, оолиты, конкреции, жеоды. Происхождение осадочное или в результате окисления сульфидных месторождений. Применяется как сырье для металлургической промышленности (при содержании железа 35—40%).

Боксит, Al₂O₃ nH₂O. Твердость 1—3. Плотность 2,3—3,5. Блеск стеклянный. Цвет от белого до красного в зависимости от содержания примесей железа. Встречается в виде землистых агрегатов и бобово-зернистых масс. Происхождение гипергенное, образуется в коре выветривания пород, содержащих каолин и полевые шпаты, в областях тропического климата. Боксит является важнейшим сырьем для получения алюминия.

ГАЛОИДЫ

Класс галоидов объединяет соли галоидных кислот HF, НС1 и HJ, водород которых замещен щелочными или щелочноземельными металлами, а также Си, Ag и др. Наиболее распространены из них хлориды и фториды (в водах морей и океанов, нефтяных месторождений и т. п.). Большинство минералов кристаллизуется в высшей сингонии. Хлориды хорошо растворимы в воде, имеют горько-соленый вкус, небольшие плотность и твердость. Фториды отличаются большей твердостью (флюорит — твердость 4). Галоиды имеют важное практическое значение, многие из них являются важным сырьем для химической, металлургической, стекольной промышленности.

Галит, NaCI (каменная соль). Название происходит от греческого слова «галос» — море, соль. Твердость 2. Плотность 2,1—2,2. Блеск стеклянный. Минерал бесцветный или различно окрашенный в зависимости от примесей. Кристаллы его прозрачны. Черта белая. Спайность, совершенная по кубу. Соленый на вкус, пластичный, хорошо растворяется в воде, хрупкий. Образует кристаллы кубической формы. Самосадная соль наблюдается в виде рыхлых плотных кристаллически зернистых масс. Происхождение осадочное. Образуется из насыщенных растворов в усыхающих водоемах и лагунах. Галит используется как пищевой продукт, а также для получения металлического натрия, который, в свою очередь, широко применяется в химии и электротехнике.

Флюорит, CaF₂ (плавиковый шпат). Название происходит от латинского названия элемента фтора — «флюорум». Твердость 4. Плотность 3,18. Блеск стеклянный. Минерал редко бесцветный, чаще окрашен в желтый, зеленый, голубой, фиолетовый, розовый, иногда фиолетово-черный цвета (в ассоциации с окислами урана). Хрупкий. Черта белая. Спайность совершенная по граням октаэдра. Образует кристаллы кубической, реже октаэдрической формы. Агрегаты зернистые, реже землистые. Происхождение метаморфическое (гидротермальное) и осадочное. Применяется для получения легкоплавких сплавов, плавиковой кислоты, а прозрачные разности — в оптике.

СУЛЬФАТЫ

Класс сульфатов составляют соли серной кислоты. Минералы этого класса широко распространены в природе. Для них характерны светлая окраска, небольшая твердость (ниже 4), большинство минералов легкие (кроме барита), кристаллизуются главным образом в моноклинной и ромбической сингониях. По происхождению сульфаты являются преимущественно экзогенными образованиями.

Гипс, СаS0₄  2Н₂О (легкий шпат). Твердость 1,5—2. Плотность 1,3. Блеск стеклянный у кристаллических разностей, шелковистый у волокнистых (селенит). Бесцветный, белый, серый, розовый, синий. В кристаллах бывает прозрачный. Черта белая. Спайность, совершенная в одном направлении. Весьма хрупкий. Образует кристаллы таблитчатой формы, часто двойники (ласточкин хвост). Встречается в виде сплошных зернистых или тонкокристаллических масс (алебастр), тонковолокнистых масс (селенит), многочисленны друзы. Происхождение гипергенное, образуется в результате выпадения из растворов морей и озер, при гидратации ангидрита под влиянием вадозных вод. Применяется в строительстве, в цементной промышленности, для получения отливок, гипсовых слепков, в хирургии, в бумажной промышленности.

Ангидрит, CaSO₄ (безводный гипс). Твердость 3—3,5. Плотность 2,8—3. Блеск стеклянный. Цвет белый, голубой, розоватый, серый. Черта белая. Спайность средняя, наблюдается у кристаллических разностей. Излом зернистый. Образует кристаллы призматической формы, хорошо ограненные кристаллы редки. Наблюдается обычно в сплошных зернистых массах. Происхождение осадочное — в результате выпадения из растворов морей и озер. Совместно с гипсом образует мощные пласты. Редко образуется в гидротермах. Используется для получения цементов.

КАРБОНАТЫ

Минералы класса карбонатов представляют собой соли угольной кислоты, многие из них являются породообразующими и широко развиты в природе (особенно кальцит).

Карбонаты часто образуют хорошо ограненные кристаллы, характеризуются невысокой твердостью, повышенной растворимостью в разбавленных кислотах, хорошей спайностью, слабой окраской.

По происхождению большинство карбонатов являются экзогенными образованиями.

Кальцит, CaCO₃ (известковый шпат). Твердость 3. Плотность 2,6—2,8. Блеск стеклянный, перламутровый. Цвет белый, но благодаря примесям часто с различными оттенками серого, желтого, розового, бурого цвета. Черта белая. Спайность совершенная по ромбоэдру. Минерал хрупкий. Бурно реагирует с соляной кислотой. Образует кристаллы призматической, ромбоэдрической формы. Встречается в виде плотных скрытокристаллических и кристаллических масс, друз, натеков. Прозрачный кальцит, у которого резко выражено двойное лучепреломление, называется исландским шпатом.

Происхождение осадочное (осаждение кальцита в морях и образование кристаллических и оолитовых известняков, в виде новообразований в трещинах и пустотах) и гидротермальное (обычно крупнокристаллические образования). Используется в химической промышленности, в сельском хозяйстве, в металлургии, прозрачные разности — в оптике.

Доломит, CaMg(C0₃)₂. Назван по имени Доломье — французского минералога, открывшего доломит. Твердость 3,5—4. Плотность 1,8—2,9. Блеск стеклянный. Цвет белый, желтоватый, бурый, серый, розоватый и др. Черта белая. Реагирует с соляной кислотой в порошке. Образует кристаллы ромбоэдрической формы. В природе встречается в виде сплошных зернистых (кристаллических) масс, реже натеков. Происхождение осадочное, метаморфическое (гидротермальное); образуются крупнокристаллические массы в ассоциации с магнезитом. Применяется как строительный материал, для получения цементов, как огнеупорный материал и флюс в металлургии, в химической промышленности.

Магнезит, MgCO₃ (магнезиальный шпат). Твердость 4—4,5. Плотность 1,9—3,1. Блеск стеклянный, у землистых разностей матовый. Цвет белый с желтоватым и сероватым оттенком. Черта белая. Хрупкий. Слабо реагирует с соляной кислотой в порошке и хорошо при нагревании. Образует кристаллы ромбоэдрической формы; чаще распространен в виде крупнозернистых агрегатов, землистых фарфоровидных масс, которые характерны для месторождений выветривания. Происхождение гипергенное (возникшие на поверхности Земли) и метаморфическое (гидротермальное), образует кристаллические агрегаты. Обожженный магнезит используется для получения огнеупорных кирпичей, выдерживающих температуру до 3000° С.

Сидерит, FеСО₃ (железный шпат). «Сидерос» — по-гречески железо.

Твердость 4. Плотность 3,9. Блеск стеклянный. Цвет буровато-серый. Черта белая, иногда буроватая. Спайность совершенная. Хрупкий. Реагирует с соляной кислотой при нагревании. Агрегаты обычно кристаллическизернистые; наблюдаются шаровидные конкреции с радиально-лучистым строением. Происхождение осадочное и метаморфическое (гидротермальное). Сидерит без примесей (фосфора и серы) — хорошее сырье для выплавки железа.

Малахит Cu₂[CO₃](OH)₂. Цвет ярко-зеленый, темно-зеленый, травяно-зеленый. Черта бледно-зеленая. Твердость 3,5–4, спайность совершенная. Блеск кристаллов алмазный, стеклянный, волокнистых агрегатов – шелковистый, бархатный. Плотность 3,6–4,0. Реагирует с холодной HCl. Хорошо образованные кристаллы весьма редки. Наиболее характерны и общеизвестны сферолитовые тонковолокнистые концентрически-зональные почковидные формы агрегатов, дающие на полированном срезе причудливый красивый рисунок. Образуется в близповерхностных зон окисления меднорудных и полиметаллических гидротермальных месторождений, образуется при гипергенных процессах. Он постоянно сопровождает различные медные руды, являясь продуктом их выветривания. Вследствие лёгкости своего образования малахит покрывает старинные бронзовые вещи, находимые при археологических раскопках. Используется для поделок, раньше — для добычи меди.

ФОСФАТЫ

Минералы, принадлежащие к классу фосфатов, представляют собой соли фосфорной кислоты. Физические свойства этой группы минералов варьируют в широких пределах, твердость их обычно невысока, минералы легко растворяются в кислотах. По происхождению могут быть экзогенными и эндогенными.

Апатит, Са₅ [РО₄]₃ (С1, F.). Название происходит от греческого слова «апатио» — обманывает. Апатит часто принимали за другие минералы — диопсид, турмалин. Твердость 5. Плотность 3,2. Блеск стеклянный, жирный. Цвет белый, чаще зеленоватый. Черта белая. Спайность несовершенная. Излом неровный, раковистый. Очень хрупкий. Образует кристаллы в виде шестигранных призм. Встречается в виде сплошных зернистых масс, вкраплений и друз. Происхождение магматическое (в сравнительно редких случаях образует крупные скопления зернистых масс среди нефелиновых сиенитов) и гидротермальное. Фосфорит близок апатиту по химическому составу и физическим свойствам (скопления апатита в осадочных породах). Встречается в виде конкреций радиально-лучистого строения и псевдоморфоз по костям животных. Образуется в морских осадочных породах биохимическим путем. Апатит и фосфорит являются сырьем для получения фосфатных удобрений.

СИЛИКАТЫ

К классу силикатов относятся соли различных кислот кремния. В отличие от минералов всех других классов силикаты имеют сложное строение кристаллических решеток и очень разнообразны. Поэтому этот класс подразделяется на несколько подклассов. Нередко часть ионов кремния бывает замещена другими ионами (Al, Ti, Zr, Be и др.). Силикаты — самый распространенный в природе класс минералов. На долю их приходится третья часть всех минеральных видов. По подсчетам А. Е. Ферсмана, силикаты составляют 75% земной коры. Если прибавить к ним еще 12% свободного кремнезема (главным образом в виде кварца и опала), то станет ясна исключительная роль, которую играют силикаты в составе литосферы. Многие из них являются породообразующими минералами и входят в состав почти всех магматических, метаморфических и осадочных пород. По своему происхождению силикаты связаны с эндогенными и особенно с магматическими процессами.