Минералы их происхождение и распространение.
Минералами называют однородные по составу и строению вещества, образовавшиеся в результате природных физико-химических процессов и являющихся составными частями горных пород и полезных ископаемых.
Наука о составе, строении, свойствах и происхождении минералов называется минералогией. В настоящее время известно около 3000 минералов, а вместе с разновидностями более 4000.
У каждого минерала своя биография. Они рождаются внутри Земли (эндогенные процессы минералообразования) и на ее поверхности (экзогенные процессы минералообразования), в морях и океанах.
Эндогенные процессы. К эндогенным процессам минералообразования, протекающим в недрах Земли, относятся магматический, пегматитовый, пневматолитовы, гидротермальный и метаморфический.
Магматический процесс обусловлен кристаллизацией минералов непосредственно из расплавленной магмы при ее остывании на глубине или во время ее движения к поверхности Земли при излиянии вулканов. При медленном остывании магмы из нее в первую очередь выделяются плагиоклазы, пироксены, оливин, позже слюды, полевые шпаты, амфиболы и, в последнюю очередь, кварц и многочисленные химические элементы.
Пегматитовый процесс наблюдается в последнюю стадию остывания силикатной магмы, насыщенной щелочами и газами. Силикатный расплав, обогащенный соединениями редких и рассеянных элементов, внедряется в трещины, линзы и полости, и по мере его охлаждения кристаллизуется в крупные пегматитовые тела.
Пегматит – источник многочисленных минералов: плагиоклазов, микроклина, кварца, биотита, мусковита, турмалина, берилла, топаза и многих других.
Пневматолитовый процесс имеет место при кристаллизации расплава, насыщенного летучими компонентами, в условиях пониженного внешнего давления. Из газов и паров воды, по трещинам и по стенкам жерл вулканов осаждаются самородная сера, флюорит, нашатырь и разнообразные рудные минералы: вольфрам, молибден, висмут и другие.
Вместе с горячими водными растворами из магмы выносятся многочисленные химические элементы. Процесс кристаллизации минералов при остывании горячего водного раствора носит название гидротермального. Таким путем образовались кварц, флюорит, галенит, халькопирит и многие другие минералы.
Воздействие горячих гидротермальных растворов на вмещающие горные породы часто приводит к замещению в этих породах одних минералов другими. Такое явление называется метасоматозом. Иными словами метасоматоз это метаморфизм с изменением химического состава пород.
Контактово-метасоматический процесс часто называют скарновым. Например, в контактовых зонах известняки и доломиты превращаются в скарны – крупнозернистые породы, состоящие в основном из силикатов Са, Fe, и Al.
Экзогенные процессы. В поверхностной зоне земной коры, в гидросфере и на поверхности Земли постоянно происходит разрушение гонных пород и минералов и образование новых. Процессы образования новых минералов в поверхностных условиях называются экзогенными. Причем активную роль в этих процессах играет энергия солнца, ветра и воды. Минералы образовавшиеся в экзогенный этап, подразделяются на минералы осадочного, химического и органического генезиса. Осадочные минералы и горные породы формируются в момент осадконакопления и изменения осадка; химические минералы, выделившиеся из перенасыщенного водного раствора в основном под влиянием энергии Солнца (галит, карналлит, ангидрит и другие) и органические или биогенные (самородная сера, фосфориты, руды марганца и железа, каустбиолиты и другие.
Метаморфические процессы. Есть и еще очень распространенный путь образования минералов – изменение уже существующих минералов и горных пород под действием высоких температур и давления в земной коре. Эти процессы получили название метаморфических, а возникшие при этом минералы – МЕТАМОРФОГЕННЫХ. Так на небольших глубинах возникает хлорит, тальк, серицит, а глубже 10-12 км минералы сильно разогреваются и порода приобретает свойство текучести. В таких условиях образуются биотит, мусковит, гранат, графит и др.
ИЗОМОРФИЗМ. Это свойство элементов замещать друг друга в кристаллических решетках минералов не нарушая их строения. Изоморфизм в большей степени характерен для минералов группы силикатов. В экзогенных условиях ванадий всегда содержит примеси Р и As, в то же время минерал айатит никогда не содержит примеси фосфора, мышьяка, ванадия.
Изморфизм имеет практическое значение. Например, сфалерит является единственным минералом для получения индия и кадмия.
ПОЛИМОРФИЗМ – способность двух или нескольких веществ одинакового состава кристаллизоваться в разных формах, иначе – изменение кристаллической решетки минералов под действием температуры и давления. Ярким примером являются алмаз и графит. Состав у этих минералов одинаковый – углерод, а кристаллизуются они в разные структуры: у алмаза – кубическая, у графита – гексагональная. Алмаз – самый твердый из всех минералов, а графит – самый мягкий. Физические свойства у этих минералов разные.
ПСЕВДОМОРФИЗМ. Так называют процесс замещения одного минерала другим при сохранении внешней формы замещаемых кристаллов. Псевдоморфизм в буквальном смысле означает ложные формы. Различают псевдоморфозы превращения, вытеснения и выполнения.
Псевдоморфозы превращения одного минерала в другой с сохранением части входивших в них элементов. Например, кубические формы лимонита по пириту.
Псевдоморфозы вытеснения выделяют в случае полного замещения первоначального вещества новым. Например, псевдоморфозы кварца или халцедона по кристаллам кальцита или гипса.
Псевдоморфозы выполнения образуются в случае заполнения новым веществом пустот, образовавшихся при выщелачивании первичного минерального вещества. При таком псевдоморфизме сохраняется только внешняя форма первичных тел.