Практикум по геологии Группы минералов

Минерал – это однородное природное тело, обладающее определенными физическими свойствами и относительно постоянным химическим составом, образовавшееся в результате геологических процессов.

В настоящее время известно более 3 тысяч минералов, однако большинство из них встречается крайне редко. Широкое распространение имеет всего несколько сотен минералов.

Минералы бывают аморфные и кристаллические. В аморфных минералах элементарные частицы (атомы, ионы, молекулы) расположены беспорядочно, а в кристаллических они соединены закономерно в кристаллическую решетку. Форма кристаллов зависит от закономерного расположения в пространстве элементарных частиц. Примерами кристаллических минералов являются галит, или поваренная соль (кристалл в виде куба), горный хрусталь – разновидность кварца (кристалл в виде призмы), кальцит (кристалл в виде ромбоэдра). Абсолютное большинство минералов имеет кристаллическую структуру (рис. 1). Следует учитывать, однако, что далеко не всегда кристаллы можно различить макроскопически, и форма их очень редко соответствует идеальной. Для того, чтобы сформировался идеальный кристалл, на него не должны действовать внешние силы. В большинстве же случаев в горной породе минерал сжат со всех сторон своими соседями.

а б в

Рис. 1. Схематическое изображение строения кристаллических решёток некоторых минералов: а ‑ поваренной соли, б ‑ кварца, в ‑ магнетита

Иногда при одинаковом химическом составе минерала кристаллическая решетка может быть разной, при этом физические свойства минерала могут существенно меняться. Примером такого явления являются алмаз и графит, имеющие идентичный химический состав, но различные по кристаллическому строению: алмаз имеет кристаллическую решётку с кубической симметрией, а графит ‑ с гексагональной (кристаллы в виде шестиугольных призм). Способность твердых веществ образовывать при одинаковом химическом составе различные по строению кристаллические решетки называется полиморфизмом. Следует учитывать, что даже одна полиморфная модификация минерала может иметь разные формы кристаллов. Если кристаллы имеют один и тот же тип симметрии, например, формируют тетрагональные (четырёхугольные) призмы или пирамиды, то минерал имеет те же физические свойства, и этот случай не рассматривается как полиморфизм. Если же соединение существует в виде аморфного и кристаллического, либо симметрия кристаллов различается (как, например, у куба и ромбической призмы), то физические свойства у минералов разные, и говорят о существовании полиморфизма.

По происхождению минералы разделяются на эндогенные (образовавшиеся в глубинах Земли или из магмы, изверженной из глубин земли) и экзогенные, или гипергенные (образовавшиеся на поверхности Земли). Это разделение не строгое, поскольку один и тот же минерал может образовываться в разных условиях.

Самая удобная группировка минералов – по их химическому составу. Эта система была предложена В XIX в. шведским учёным И. Берцелиусом и используется до сих пор с незначительными изменениями. Наибольшее распространение имеет 10 классов минералов:

1. Самородные элементы

2. Сульфиды

3. Галоидные соединения

4. Оксиды и гидроксиды

5. Карбонаты

6. Фосфаты

7. Сульфаты

8. Нитраты

9. Силикаты и алюмосиликаты

10. Углеводородные соединения

Нетрудно заметить, что более половины классов – соли минеральных кислот. Таким образом, химическая классификация минералов производится по анионной части. В зависимости от типа сцепения атомов и основных радикалов выделяются подклассы минералов. Подклассы делятся на группы по сходности структуры и близости химического состава.

Помимо десяти перечисленных классов иногда выделяются дополнительно классы селенидов, хроматов, молибдатов и т. д. Поскольку эти классы включают малое количество крайне редких минералов, в большинстве работ их объединяют с классами, соответствующими им по структуре: теллуриды, селениды и арсениды объединяются с сульфидами, хроматы, молибдаты и вольфраматы ‑ с сульфатами, а арсенаты и ванадаты ‑ с фосфатами. Мы в дальнейшем не будем рассматривать представителей перечисленных классов.

Дадим краткую характеристику каждого класса и его основных представителей.