Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Курс лекций исправленный.DOC
Скачиваний:
48
Добавлен:
03.03.2016
Размер:
980.99 Кб
Скачать

Часть вторая минералогия

  1. Предмет и задачи современной минералогии, как науки

Минералогия принадлежит к числу наук, изучающих земную кору. Название науки происходит от латинского термина "минера" (руд­ный штуф, образец руды) и греческого "логос" (слово), т.е. в точном переводе означает - "описание образцов руды".

Минералом называется фазовая составляющая земной коры с фиксированным или варьирующимся в определенных пределах хими­ческим составом. Отметим, прежде всего, что к минералам принято относить только природные образования. В силу этого многочислен­ные искусственные химические соединения, полученные в лабора­ториях или на заводах относятся к области химии и не входят в но­менклатуру минералов.

До недавнего времени минералогия ограничивалась лишь изуче­нием фазового состава земной коры. Однако в 1969 г., когда авто­матическими устройствами и космонавтами на землю были достав­лены первые пробы лунного грунта, в этой науке открылось новое направление исследований - минералогия Луны. Вероятно, в будущем в сферу минералогии постепенно войдет и информация о фазовом составе всех планет солнечной системы и их спутников.

Совершенно чистые от примесей минералы встречаются в природе крайне редко. В приведенном выше определении понятия минерала это обстоятельство учтено. Примеси могут несколько менять свойства минерала при сохранении его характерной кристаллической ре­шетки, что расширяет гамму многочисленных разновидностей мине­ралов. Так, прозрачный бесцветный корунд (А12О3) окрашивается Сr в красный цвет (рубин), а примеси Ti и Fe дают интенсивную синюю окраску (сапфир). Небольшая примесь Мn окрашивает прозрачный бесцветный кварц в фиолетовый цвет (аметист) и т.д.

При одинаковом химическом составе разновидности минерала мо­гут отличаться также типом кристаллической решетки, обликом кристаллов, цветом и многими другими свойствами, что соответст­вует разнообразным условиям существования минералов в земной коре, т.е. температуре, давлению, составу химических реагентов, взаимодействие которых приводит к образованию минерала. Значи­тельное разнообразие условий образования минералов приводит к появлению многочисленных разновидностей минералов, общее число которых приближается в наше время к 3500. Ежегодно открывают от 50 до 100 новых еще не известных науке минералов, но это уже самые редкие фазы земной коры, распространенность которых от­носительно невелика.

Земная кора сложена из разнообразных минеральных тел. К числу минеральных тел можно отнести все то, что является составной частью земной коры, независимо от физического состояния и способов происхождения. Минеральные тела в самом широком понимании могут быть твердыми, жидкими и газообразными. С этой точки зрения, например, такие вещества, как вода, нефть, являются минеральными телами. Точно так же и многие вещества, находящиеся в газообразном состоянии, представляют тела минеральные. К числу таких газов относятся, например, кислород, наблюдаемый иногда среди твердых минералов, угольный ангидрид, азот и др.

Конечно, нельзя не отметить, что в соответствии с термодинамическими условиями Земли и ее поверхности подавляющие большинство минеральных тел находится в твердом состоянии. Весь минеральный мир, везде и всюду нас окружающий, почти нацело представлен твердыми веществами.

В представлении о минеральных телах необходимо также более, широко подходить к вопросу их образования в земной коре. Минеральные тела могут быть неорганогенного и органогенного происхождения. В первом случае образование минерального вещества связано только с процессами геохимического порядка, во втором — имели место процессы биохимические. В первом случае минеральное вещество образовалось из материалов, непосредственно связанных с земной корой (расплавленные массы, водные растворы, пары и газы и пр.). Во втором случае это вещество явилось следствием процессов, обусловленных жизнедеятельностью организмов (растительных и животных).

Сам организм или какая-либо его часть еще не могут быть названы минеральными телами, но остатки организмов, сложенные в земной коре и претерпевшие те или иные видоизменения, уже могут повести к образованию минеральных тел.

Так, например, кусочек древесины или целый ствол дерева мы не можем причислить к разряду минеральных тел, тогда как образовавшийся из древесины каменный уголь уже представляет собой тело минеральное, имеющее связь с земной корой в своем залегании и уча­ствующее в строении некоторых ее частей.

Точно так же, скелетные остатки различных животных организ­мов — раковины беспозвоночных, скелетные части кораллов, кости и пр. — могут обусловить образование ряда минеральных тел.

Минеральные тела органогенного происхождения обычно име­нуются биолитами (от “биос” — жизнь и “литос” — камень).

Необходимо также отметить, что к минеральным телам относятся еще тела космогенного происхождения, т. е. косми­ческие, или метеорные, вещества (так называемые метеориты). Эти вещества по своей природе чужды Земле и вступили в сферу притяже­ния Земли из неведомых далеких глубин межпланетного пространства.

В понятии о минеральных веществах обычно различают две группы тел: минералы и горные породы.

Принципиальное и основное отличие минерала от горной породы заключается в том, что минерал как в отношении химического состава, так и по своим физическим свойствам есть тело отно­сительно однородное, тогда как горные породы представляют агрегаты минералов, состоящие из ряда мине­ральных компонентов.

Минерал на основании соответствующей однородности можно сопо­ставить с тем или иным химическим соединением; химический состав большинства минералов можно выразить химической формулой, горные же породы скорее рассматриваются как физические смеси, состоящие из тех или иных минералов.

Таким образом, под минералом мы можем понимать некоторый продукт, образующийся в земной коре и являющийся более или менее однородным химически и физически, тогда как горная порода есть закономерный агрегат минералов, образующая какое-либо геологическое тело.

Если в составе горной породы принимает участие какой-нибудь один минеральный вид, то такую породу обычно называют моно­минеральной. Примером в этом случае может служить мрамор, состоящий из большого числа кристаллических зерен кальцита СаСОз, Если же порода составлена из нескольких видов минералов, ее называют полиминеральной, как, например, гранит, который в основном сложен из кварца, полевого шпата и слюды.

При характеристике минералов и горных пород в некоторых слу­чаях еще принимают во внимание элементы распространенности их в земной коре. Обычно горные породы занимают большие простран­ства, нежели отдельные минералы. Минералы в своем залегании подчинены горным породам и находятся среди них, входя в состав самих пород или образуя в них отдельные самостоятельные скопления.

В настоящее время огромное большинство минеральных тел пред­ставляет собой полезные ископаемые. Полезные ископаемые распре­деляются по различным группам в зависимости от их практического использования. Среди многообразных полезных ископаемых обычно в особую группу выделяют руды. В горном деле рудами принято на­зывать все те минеральные вещества, из которых в экономически выгодном количестве и состоянии можно извлечь металлы или их соединения.

В настоящее время с понятием “руда” связывают более широкое представление о полезных ископаемых. Рудой можно считать не только вещества, представляющие источники добычи металлов, но и те, из которых извлекают и неметаллические продукты. Такими “неметаллическими рудами” будут, например, руды серные, квасцовые, селитренные, фосфатовые и пр.

Руда может состоять из одного минерала или из целого агрегата минеральных тел.

При оценке руд большое и решающее значение имеют количе­ственные и качественные соотношения того элемента (металла или металлоида), который входит в данное минеральное вещество, осо­бенно в связи с ценностью самого элемента. Так, например, железный блеск — гематит Fe2O3, содержащий около 70% же­леза, представляет собой железную руду, тогда как минерал оли­вин (Mg,Fe)2 SiO4в котором железа только 7—10%, не может считаться железной рудой. Точно так же минерал данаит (Fe,Co)AsS, содержащий от 7 до 9% кобальта, есть кобальтовая руда, но не железная, ибо для такого дорогого и редкостного элемента, как кобальт, предел процентности гораздо ниже, чем для железа.

Кроме того, ценность и хозяйственно-экономическое значение руд определяются еще состоянием техники в каждый данный момент. Каждый новый поступательный шаг в деле усовершенствования технической переработки руд ослабляет прежние условия требований по отношению к полезному ископаемому и переводит в разряд руд но­вые и новые залежи минеральных тел.