Классификация минералов по происхождению кратко

Обновлено: 02.07.2024

Минералогия [позднелатинское minera — руда) — наука о минералах, одна из древнейших отраслей геологических знаний. Зародилась еще в каменном веке, когда люди научились отличать и отыскивать камни, пригодные для выделки оружия и утвари — нефрит, кремень и др. Первые попытки классификации минералов имеются у Аристотеля.

Развитие минералогии тесно связано с развитием горного дела. Минералогические исследования опираются на химию, кристаллографию, физику и геологию.

В России крупнейшие успехи минералогии связаны с именами Ломоносова, Севергина, Кокшарова, Еремеева, Федорова и др., выполнивших огромную работу по изучению м-лов нашей страны, а также и в области общих вопросов минералогии. Так, например, академиком Севергиным еще в 1798 г. были опубликованы первая сводка по минералогии и сведения о минералах и полезных ископаемых России - “Первые основания минералогии или естественной истории ископаемых тел”. Большое значение в области теоретической мысли и для накопления новых фактов имели идеи Вернадского, заложившего основы минералогии как “химии земной коры”. Из зарубежных минералогов XVIII—XIX вв. наибольший вклад в минералогию сделали Чермак, Грот, Дана и др.

В современном виде минералогия оформилась в конце XIX — начале XX в. Это связано с двумя событиями:

с открытием в химии Менделеевым периодического закона,
с применением рентгеноструктурного метода в кристаллографии, ставшим возможным благодаря предшествующей работе ряда кристаллографов, особенно Федорова, разработавшего полную теорию правильных систем точек и впервые показавшего всю важность связи между свойствами кристаллов и их структурой.

С бурным ростом промышленности и науки в советский период связаны также большие успехи минералогии, региональной и теоретической. Вернадский, Ферсман, С. Смирнов, Болдырев, Лодочников, Заварицкий, Коржинский, Белянкин, Бетехтин, Д. Григорьев и многие др. сделали существенный вклад в минералогию. (Н. М. Успенский)

Разделы нашего минералогического портала:

Классификации минералов
Порталы по минералогии
Лечебные и магические свойства минералов
Научные центры и общества минералогов

I. Группы минералов по их образованию (всего - 320):

(40) (41) (27) (самороды, сульфиды, оксиды - 100) (112)

( 62) (55) (36) (40) (39)

Структура описания минералов:

История применения минерала

Происхождение и варианты названия
Из истории
Известные камни

Химический состав
Характеристика кристалла
Тип и разновидности
Физические свойства
Химические свойства

Особенности образования
Месторождения

Лечебное назначение минерала
Мистические свойства минерала
Зодиакальное соответствие минерала

Для быстрого поиска минералов предназначен их алфавитный список вверху страницы.

Классификации минералов

Все природные образования, составляющие предмет минералогии, также как и все искусственные вещества в химии, необходимо делить прежде всего на две большие самостоятельные группы:

неорганические минералы, к которым, кроме редко встречающихся самородных элементов, относятся природные соединения (за исключением органических) всех элементов;
органические минералы, представленные разнообразнейшими соединениями углерода (исключение составляют лишь карбонаты и карбиды, относимые к неорганическим соединениям [а, может быть, они всё-таки органические?]).

Более подробной общепринятой классификации минералов нет. Но есть рвзные способы их группировки, например, по образованию или назначению (приведены на сайте). Тем не менее, объективно, такая классификация должна основываться, прежде всего, на химическом составе минералов с учетом их кристаллической решетки и связанными с этим свойствами.

Сетевые ресурсы с классификациями минералов

Сетевые источники по минералосистематике:

Кристаллохимические классификации минералов

Хотя химический состав служил основой классификации минералов с середины 19 в., минералоги не всегда придерживались единого мнения о том, каким должен быть порядок расположения в ней минералов. Согласно одному из методов построения классификации, минералы группировали по одинаковому главному металлу или катиону. При этом минералы железа попадали в одну группу, минералы свинца – в другую, минералы цинка – в третью и т.д.

Однако по мере развития науки выяснилось, что минералы, содержащие один и тот же неметалл (анион или анионную группу), имеют сходные свойства и похожи между собой гораздо больше, чем минералы с общим металлом. К тому же минералы с общим анионом встречаются в одинаковой геологической обстановке и имеют близкое происхождение. В результате в современной систематике минералы объединяются в классы по признаку общего аниона или анионной группы. Единственное исключение составляют самородные элементы, которые встречаются в природе сами по себе, не образуя соединений с другими элементами.

Таким образом, в основе современной классификации минералов лежат химические и структурные признаки. Все известные минералы группируются в несколько классов, главнейшими из которых являются:

самородные элементы и интерметаллические соединения,
сульфиды и их аналоги,
галогениды,
оксиды и гидроксиды,
соли кислородных кислот (карбонаты, сульфаты, фосфаты, силикаты, вольфраматы).

В пределах классов минералов выделяют подклассы, а внутри последних - группы.

Классификация Бетехтина

А. Г. Бетехтин в своём "Курсе минералогии" также считает, что rлассификация минералов должна быть кристаллохимической и основываться на данных изучения взаимосвязи всех свойств природных химических соединений с их химическим составом и кристаллической структурой.

Для неорганических минералов Бетехтин предлагает такую классификацию:

Раздел I. Самородные элементы и интерметаллические соединения.
Раздел II. Карбиды, нитриды и фосфиды.

Раздел III. Сульфиды, сульфосоли и им подобные соединения.

Класс 1. Простые и двойные сернистые и им подобные соединения (селениды, теллуриды, арсениды и др.).
Класс 2. Сульфосоли.

Класс 1. Фториды и алюмофториды.
Класс 2. Хлориды, бромиды и иодиды.

Класс 1. Простые и сложные окислы.
Класс 2. Гидроокислы (гидроксиды).

Класс 1. Иодаты.
Класс 2. Нитраты.
Класс 3. Карбонаты.
Класс 4. Сульфаты и селенаты.
Класс 5. Хроматы.
Класс 6. Молибдаты и вольфраматы.
Класс 7. Фосфаты, арсенаты и ванадаты.
Класс 8. Арсениты, селениты и теллуриты.
Класс 9. Бораты.

Класс 10. Силикаты и алюмосиликаты (бериллосиликаты, боросиликаты).

А. Силикаты с изолированными тетраэдрами аниона SiO₄.
Б. Силикаты с изолированными группами тетраэдров SiO₄.
В. Силикаты с непрерывными цепочками и лентами тетраэдров SiO₄.
Г. Силикаты с непрерывными слоями тетраэдров SiO₄.
Д. Силикаты с непрерывными трехмерными каркасами тетраэдров SiO₄ и АlО₄.

Из них наиболее широко распространены минералы, принадлежащие к классам а) самородных элементов, б) сульфидов, в) галоидных соединений, г) оксидов и гидроксидов, д) карбонатов, е) сульфатов, ж) фосфатов и з) силикатов. [Здесь нет только вольфраматы - они, видимо, самые редкие.]

Что касается органических минералов, то к ним относятся встречающиеся в природе твёрдые тела, возникшие благодаря жизни и деятельности живых организмов. Поэтому их не всегда относят к минералам. Представлена группа такими минералами, как янтарь, гагат, жемчуг, вевеллит.

Минералы представляют собой продукты искусственных или естественных химических реакций, которые происходят как внутри земной коры, так и на ее поверхности, и при этом являются однородными химически и физически.

Классификация

генетические (в зависимости от происхождения);
практические (сырье, руда, драгоценные камни, горючее и т. п.);
химические.

Химическая

На данный момент наиболее распространенной является классификация минералов по химическому составу, которая применяется современными минералогами и геологами. Она базируется на характере соединений, типах химических связей между различными структурами элементами, типах упаковки и еще множестве других особенностей, которые может иметь минерал. Классификация минералов такого рода предусматривает разделение их на пять типов, каждый из которых характеризуется преобладанием определенного характера связи между определенными структурными единицами.

самородные элементы;
сульфиды;
окислы и гидроокислы;
соли кислородных кислот;
галогениды.

Далее по характеру анионов они разделяются на несколько классов (в каждом типе свое деление), внутри которых уже разбиваются на подклассы, из которых можно выделить: каркасный, цепочечный, островной, координационный и слоистый минерал. Классификация минералов, которые близки между собой по составу и имеют сходную структуру, предусматривает их объединение в различные группы.

Характеристика типов минералов

Самородные элементы. Сюда входят самородные металлоиды и металлы, такие как железо, платина или золото, а также неметаллы наподобие алмаза, серы и графита.
Сульфиты, а также различные их аналоги. Химическая классификация минералов включает в эту группу соли сероводородной кислоты, такие как пирит, галенит и другие.
Окислы, гидроокислы и другие их аналоги, представляющие собой соединение металла с кислородом. Магнетит, хромит, гематит, гетит – это основные представители данной категории, которые выделяет химическая классификация минералов.
Соли кислородных кислот.
Галогениды.

Также стоит отметить, что в группе "соли кислородных кислот" существует еще и классификация минералов по классам:

карбонаты;
сульфаты;
вольфраматы и молибдаты;
фосфаты;
силикаты.

Также бывают породообразующие минералы, разделяющиеся на три группы:

магматические;
осадочные;
метаморфические.

По происхождению

Классификация минералов по происхождению включает в себя три основные группы:

Эндогенные. Такие процессы минералообразования в преимущественном большинстве случаев предусматривают внедрение в кору земли и последующее застывание подземных раскаленных сплавов, которые принято называть магмами. При этом само образование минералов осуществляется в три шага: магматический, пегматитовый и постмагматический.
Экзогенные. В данном случае образование минералов осуществляется совершенно в других условиях по сравнению с эндогенным. Экзогенное минералообразование предусматривает химическое и физическое разложение веществ и одновременное формирование новообразований, имеющих устойчивость к другой среде. Кристаллы образуются в результате выветривания эндогенных минералов.
Метаморфические. Вне зависимости от путей образования горных пород, их прочности или устойчивости, они всегда будут изменяться под воздействием определенных условий. Породы, которые формируются по причине изменения свойств или состава первоначальных образцов, принято называть метаморфическими.

По Ферсману и Бауэру

Классификация минералов по Ферсману и Бауэру включает в себя несколько пород, предназначенных в основном для изготовления различных изделий. В нее входят:

самоцветы;
цветные камни;
органогенные камни.

Физические свойства

Классификация минералов и горных пород по происхождению и составу включает в себя множество наименований, и при этом каждый элемент имеет уникальные физические свойства. В зависимости от этих параметров определяется ценность той или иной породы, а также возможность его применения в различных сферах деятельности человека.

Твердость

Данная характеристика представляет собой сопротивление определенного твердого тела царапающему воздействию другого. Таким образом, если рассматриваемый минерал мягче того, которым царапают его поверхность, на нем будут оставаться следы.

Принципы классификации минералов по твердости основываются на использовании шкалы Мооса, которая представлена специально подобранными породами, каждая из которых способна царапать своим острым концом предыдущие наименования. Она включает в себя список из десяти наименований, который начинается с талька и гипса, а заканчивается, как многим известно, алмазом – наиболее твердым веществом.

Изначально породой принято проводить по стеклу. Если на нем будет оставаться царапина, то в таком случае классификация минералов по твердости уже предусматривает присваивание ему более 5-го класса. После этого твердость уже уточняется по шкале Мооса. Соответственно, если на стекле осталась царапина, то в таком случае далее берется образец из 6-го класса (полевой шпат), после чего пробуют чертить им по нужному минералу. Таким образом, если, к примеру, полевой шпат оставил на образце царапину, а апатит, который находится под номером 5, не оставил, ему присваивается класс 5.5.

Не стоит забывать о том, что в зависимости от значения кристаллографического направления у некоторых минералов может различаться твердость. К примеру, у дистена на плоскости спайности твердость вдоль длинной оси кристалла имеет значение 4, в то время как поперек на этой же плоскости оно увеличивается до 6. Очень твердые минералы можно встретить исключительно в группе с неметаллическим блеском.

Блеск

Формирование блеска у минералов осуществляется за счет отражения от их поверхности лучей света. В любом пособии о минералах классификация предусматривает деление на две крупные группы:

с металлическим блеском;
с неметаллическим блеском.

К первым относятся те породы, которые дают черную черту и являются непрозрачными даже в достаточно тонких осколках. Сюда относится магнетит, графит и уголь. В качестве исключения здесь рассматриваются также минералы с неметаллическим блеском, имеющие цветную черту. Это касается золота с зеленоватой чертой, меди со своеобразной красной, серебра с серебряно-белой, а также ряда других.

Металлический по своей природе схож с блеском свежего излома различных металлов, и его достаточно хорошо можно увидеть на свежей поверхности образца, даже если рассматриваются породообразующие минералы. Классификация изделий с таким блеском также включает в себя непрозрачные образцы, которые являются более тяжелыми в сравнению с первой категорией.

Металлический блеск является характерным для минералов, которые представляют собой руду различных металлов.

Стоит отметить, что цвет является постоянным признаком только для некоторых минералов. Таким образом, малахит всегда остается зеленым, золото не теряет своего золотисто-желтого цвета и т. д., в то время как для множества других он является непостоянным. Для определения цвета нужно предварительно получить свежий скол.

Отдельное внимание следует уделить тому, что классификация свойств минералов предусматривает также такое понятие, как цвет черты (молотого порошка), который зачастую не отличается от стандартного. Но при этом существуют и такие породы, у которых цвет порошка значительно отличается от их собственного. К примеру, в их число входит кальцит, который может быть желтым, белым, голубым, синим и еще во множестве других вариаций, но при этом порошок в любом случае будет оставаться белым.

Спайность

Данное понятие подразумевает свойство минерала раскалываться или же расщепляться в некотором направлении, оставляя при этом блестящую гладкую поверхность. Стоит отметить тот факт, что Эразм Бартолин, который открыл данное свойство, отправил результаты проведенных исследований довольно авторитетной комиссии, включающей в себя таких известных ученых, как Бойль, Гук, Ньютон и еще множество других, но они признали обнаруженные явления случайными, а законы недействительными, хотя уже буквально через столетие оказалось, что все результаты были верны.

Таким образом, предусматривается пять основных градаций спайности:

весьма совершенная – минерал можно легко расщепить на небольшие пластинки;
совершенная – при любых ударах молотком образец будет раскалываться на обломки, которые ограничиваются плоскостями спайности;
ясная или средняя – при попытке раскалывания минерала формируются обломками, которые ограничиваются не только плоскостями спайности, но и неровными поверхностями в случайных направлениях;
несовершенная – обнаруживается с определенными сложностями;
весьма несовершенная – спайность практически отсутствует.

Определенные минералы имеют сразу несколько направлений спайности, что зачастую становится для них основным диагностическим признаком.

Излом

Под этим понятием подразумевается поверхность раскола, которая прошла в минерале не по спайности. На сегодняшний день принято различать основные пять типов изломов:

ровный – на поверхности отсутствуют какие-либо заметные изгибы, но при этом она не зеркально ровная, как в случае со спайностью;
ступенчатый – характерен для кристаллов, имеющих более-менее ясную и совершенную спайность;
неровный – проявляется, к примеру, у апатита, а также ряда других минералов, имеющих несовершенную спайность;
занозистый – характерен для минералов волокнистого сложения и чем-то схож с изломом древесины поперек волокнистости;
раковистый – по форме своей поверхности схож с раковиной;

Другие свойства

Достаточно большое количество минералов имеет такой диагностический или отличительный признак, как магнитность. Для ее определения принято использовать стандартный компас или специальный намагниченный нож. Проведение испытаний в данном случае осуществляется следующим образом: берется небольшой кусочек или же малое количество порошка испытуемого материала, после чего к нему притрагиваются намагниченным ножом или подковкой. Если после этой процедуры частички минерала начинают притягиваться, это говорит о наличии у него определенной магнитности. При использовании компаса его кладут на какую-нибудь ровную поверхность, после чего дожидаются выравнивания стрелки и подносят к ней минерал, не прикасаясь при этом к самому устройству. Если стрелка начинает смещаться, это говорит о том, что он магнитный.

Также некоторые вещества можно хорошо растворять в воде. Такую способность минералов несложно определить на вкус, и в частности, это касается каменной соли, а также калийных солей и других.

Если требуется проведение исследований минералов на плавкость и горение, то нужно предварительно отколоть небольшой кусочек от образца, после чего с помощью пинцета внести его непосредственно в пламя от газовой горелки, спиртовки или же свечи.

Формы их нахождения в природе

В преимущественном большинстве случаев в природе различные минералы встречаются в виде сростков или одиночных кристаллов, а также могут показываться в виде скоплений. Последние состоят из большого количества зерен, имеющих внутреннее кристаллическое строение. Таким образом, выделяется три основных группы, имеющих характерный внешний вид:

изометрические, одинаково развитые во всех трех направлениях;
удлиненные, имеющие более вытянутые формы в одном из направлений;
вытянутые в двух направлениях при сохранении третьего в коротком виде.

При этом стоит отметить, что некоторые минералы могут собой образовывать закономерно сросшиеся кристаллы, которые потом называют двойниками, тройниками и другими наименованиями. Такие образцы зачастую являют собой результат срастания или же взаимного прорастания кристаллов.

Помимо всего прочего, многие кристаллические минералы отличаются достаточно сложными неправильными формами, что приводит к образованию дендритов, натечных форм и других. Формирование дендритов осуществляется по причине слишком быстрой кристаллизации минералов, расположенных в тонких трещинах и порах, причем породы в данном случае начинают напоминать довольно причудливые ветви растений.

Нередко бывают и такие ситуации, когда минералы практически полностью заполняют небольшое пустое пространство, что приводит к образованию секреции. У них используется концентрическое строение, а минеральное вещество заполняет его к центру от периферии. Достаточно крупные секреции, у которых внутри остается пустое пространство, принято называть жеодами, в то время как небольшие образования именуются миндалинами.

Конкреции – это стяжения некорректной округлой или шарообразной формы, формирование которых возникает по причине активного отложения минеральных веществ вокруг определенного центра. Довольно часто для них характерна радиально-лучистая внутренняя конструкция, а в отличие от секреций рост осуществляется, наоборот, к периферии от центра.

Минералы представляют собой химические природные соединения с кристаллической структурой. Они образовались на земле в результате геохимических и геологических процессов. С античных времён было обнаружено большое количество их разновидностей. И уже тогда начала свой длительный путь формирования современная, общепринятая классификация минералов по видам и разновидностям.

Минеральный вид – это любая минеральная целостность, которую можно выделить в отдельную категорию по следующим признакам:

Структурно-групповой;
Химический состав, который может меняться в зависимости от термодинамических условий его нахождения. Многолетние геологические исследования современности показали, что в земной коре расположилось до 4 тысяч типов минеральных пород.

Разновидности минералов одного типа с неизменной структурой могут иметь кристалломорфологические, химические и физические отличительные признаки. По этим критериям, например, различны между собой минералы одного вида типа сапфира, рубина и корунда, аметиста и кварца, цитрина и горного хрусталя.

Наиболее распространённой в современной практике считается классификация минералов по химическому принципу, включая такие характеристики минералов, как:

Тип химического соединения;
Химический состав;
Разновидность химических связей.

Базовая классификация

1. Минералы с гомоатомарной структурой

Общее содержание в почве (3,7%). Это самородные кристаллические формации (серебро, золото, платина), а также интерметаллиды (графит, алмаз, сера).

В природе обнаружено порядка сорока кристаллических целостностей с различной химической структурой. Однако большая их часть встречается в естественных условиях крайне редко.

В природе самородные металлы можно встретить в виде Al, Zn, Hg, Sn, Pb, Fe, Cu, Ag, Pt, Au – причём, типичными и распространёнными считаются соединения нескольких металлических единиц (Pt+Fe+Ni).

Существуют и самородные полуметаллы (интерметаллиды), среди которых наиболее распространены Te, Se, Sb и As. Из самородных неметаллических пород можно выделить С-модификации типа алмаза и графита, а также S-целостности. Сера и графит, как правило, участвуют в формировании особо крупных природных месторождений.

2. Сульфиды

Общее содержание в почве (16%). Халькогениды или, как их ещё называют, сернистые соединения. По сути, это формации катионов с сульфидами (с серой). На сегодняшний день выделено более двухсот соединений сернистой природы. Однако лишь 10 % из них обнаружены в существенных количествах. Самые яркие их представители, сульфидные соединения с Hg, Sb, Zn, Pb, Cu, Fe.

Сульфиды различаются цветовой гаммой и представлены в природе чёрным, свинцово-серым, жёлто-латунным, оранжевым, жёлто-медным, красным и жёлтым оттенками. Твёрдость таких разностей по шкале Мооса составляет 1-6,5, а плотность варьируется в пределах средних и высоких значений.

Большая часть сульфидов образована в ходе геотермальных процессов, однако встречаются и разновидности с метаморфическим магматическим генезисом. Ещё реже можно встретить сульфидные минеральные соединения, образованные в результате экзогенных процессов.

Наиболее востребованы в рудной промышленности, а также в качестве сырья для получения тяжёлых, цветных, рассеянных и отдельных, редких металлов и металлических сплавов.

3. Соединения с кислородной основой

Общее содержание в почве (75%). Оксиды и гидрооксиды относятся к классу минералов с кислородными соединениями. В гидрооксидах помимо кислорода присутствует вода. В земной коре обнаружено немногим менее 20% таких соединений от общего количества известных минералов. Из них 12 % занимает кремнезём, а гидроксиды и оксиды – почти 4%. Наиболее распространённые минералы этой категории – гидроокислы и окислы титана, марганца и алюминия.

По своим физическим свойствам представленные минералы различны между собой. Большая их часть имеет высокий показатель твёрдости. По природе происхождения это гидротермальные, пегматитовые и магматические породы. Однако большая часть окислов образована под действием экзогенизации в верхних литосферных слоях.

Эндогенные разности в процессе выветривания подвержены химическому разрушению с переходом в гидроокислы и окислы – эти соединения более устойчивы к поверхностным условиям. По своей химической и физической структуре многие типы окислов весьма устойчивы, вследствие чего происходит их постепенное накопление в россыпях.

Также таблица минералов, классифицирующая эту категорию, включает в себя сульфаты, силикаты, фосфаты и карбонаты.

Сульфатные минералы – класс, представленный солями серной кислоты природного происхождения. Сегодня выделено более 190 типов минералов, представляющих собой простейшие соли безводного типа, а также сложные соли с кристаллизационной и конституционной структурой H₂O в составе. Все они имеют общую структурную единицу [SO₄] 2 . Катионы представлены соединениями на основе Mg 2+ , Ba 2+ , Ca 2+ .

Для этих минералов характерен низкий показатель твёрдости, порядка 2 – 35 единиц по шкале Мооса, а также гигроскопичность и хорошая водная растворимость. Сульфатные соединения формируют в условиях окисления в местах скопления сульфидных руд, в коре, где происходит активное выветривание пород.

Сульфаты эндогенного типа обнаруживаются в низкотемпературных и среднетемпературных гидротермальных жилах. Намного реже их встречаются в виде продуктов вулканической активности.

Фосфаты представлены ортофосфорно-кислотными солями и в природе обнаружены в виде 230 сложных и простых соединений на водной и безводной основе. Анионный радикал – это главная структурная единица фосфатов. Формирование различных видов фосфатов происходит при их смешивании с типообразующими катионами TR 3+ , Mg 2+ , Fe 2+ , Ca 2+ и прочих.

В геологических слоях фосфатные соединения можно встретить в форме листовых таблитчатых и уплощённых кристаллических образцов, а также чешуеобразных агрегатов. По своим оптическим свойствам это бесцветные либо сильно окрашенные кристаллы синих оттенков.

Также для фосфатных кристаллов характерна люминисценция и средняя твёрдость от 3 до 5 единиц по Моосу. Их плотность составляет порядка 1,5-7 граммов на кубический сантиметр. По своему природному происхождению это экзогенные, гидротермальные и магматические минеральные породы.

Карбонаты природно сформированы солями угольной кислоты при участии ведущих катионов. В эту группу минералов входит до 120 видов, большинство из которых широко распространены в своём роде. В природе карбонатные минеральные соединения можно встретить в форме крупных огранённых кристаллов, а также зернистой массы, формирующей плотные слои мономинералов. Также можно встретить почковые, игольчатые, лучистые и натечные, агрегированные формы и тонкие смеси с другими минеральными породами.

В большинстве своём угольно-кислотные минеральные соли имеют бесцветный вид или белый окрас. Карбонаты приобретают цветовую характеристику ха счёт примесей, включая механические, тонкодисперсные формы битума и гематита, а также ионы хроморфного типа.

Показатель твёрдости составляет не более 3-4,5 единиц по шкале Мооса. Карбонаты, за исключением Ba, Pb и Zn –формаций обладают невысокой плотностью. Они вступают в реакцию с кислотами HNO₃, HC, вскипая и выделяя углекислый газ.

Карбонаты сформированы в виде химических и биохимических осадков, а также осадочно-метаморфических минеральных целостностей. Для окисленных зон характерно формирование поверхностных форм. Также встречаются среднетемпературные, метасоматические и гидротермальные разности, периодически кристаллизующиеся на основе содовых и кальцитовых магма-вулканических лав.

Среди неметаллических ископаемых карбо-минералы представляют особую ценность, как и в составе Cu, Fe, Zn и Pb – металлических руд. Присутствуют горные породы практически мономинеральной структуры, сформированные карбонатами (мрамор, доломит, известняк).

Последняя подкатегория – силикаты или кремне-кислотные соли. Эти минеральные соединения составляют порядка 75% от массы всей земной коры и 25% от общего количества минеральных разностей. Силикаты природного происхождения представлены более чем 700 разновидностями, к числу которых можно отнести слюду, амфиболы, пироксены и полевые шпаты, являющиеся важными породообразующими минералами.

Основополагающей составляющей всех силикатов принято считать радикалы тетраэдрического типа [SiO₄] 4- с рядом ведущих катионов Мn 2+ , К + , Fe 2,3+ , Ca 2+ , Al 3+ , Mg 2 и Na + . Структура кремнекислородных радикалов определяют структурное разнообразие этих минеральных разностей. По этому признаку можно выделить каркасные, листовые, ленточные, цепочечные и островные силикаты.

Островной тип представлен минералами с тетраэдрами изолированного типа и их группами. Каждый из 4-х атомов кислорода в составе тетраэдров [SiO₄] 4- обладает свободной валентностью. Непосредственной связи между отдельными тетраэдрами нет. Их сочленение происходит при участии катионов Zr, Al, Fe и Mg. Островные силикаты отличаются высокой плотностью и твердостью и представлены изометрическими минеральными образцами типа оливина.

Силикаты цепочечной структуры состоят из тетраэдров со сдвоенными цепочками, поясами, лентами. Зачастую имеют включения ионов (OH) ‾ ₂, а также амфиболы. Ленточные и цепочечные силикаты, как правило, имеют вытянутую форму и характерную столбчатую кристаллическую структуру, наряду с агрегатами волокнистого, а также игольчатого типа.

Силикаты листового типа представлены разностями непрерывных слоёв тетраэдров с кремнекислородной структуры. Радикал имеет следующую форму – [Si₂O₅] 2- . Такие минералы имеют разделённые между собой тетраэдрические непрерывные слои, которые сочленены друг с другом при помощи катионных связей Ni + , Al 3+ , Fe 3+ и Mg 2+ . В их составе присутствуют ионы (OH, F)₂ и (OH)₂, включая хлориты, слюду, минералы глинистого типа, серпентин и тальк.

Совершенная спайность – одна из ключевых характеристик листовых силикатов. Основной внешний признак – листоватый облик минеральных формаций, за счёт высокой прочности кремнекислотных тетраэдрических слоёв с менее прочными катионными межслойными связями.

Каркасный тип силикатов имеют трёхмерную каркасную структуру непрерывного типа на основе кремнекислородных и алюминиевых тетраэдров. При этом кислородные составляющие – общие для всех тетраэдров, а валентности распределяются с образованием связи с катионами. При этом сами каркасы нейтральны, а радикал имеет вид [SiO₂] , в полной мере отвечающий кварцевой структуре. Именно по этой причине кварц относят к каркасным силикатам.

В большинстве своём силикаты представлены белыми или бесцветными минеральными образцами. Характерный окрас придают такие сопутствующие элементы, как Zr, Ni, Mn и Fe. Породы имеют алмазный либо стеклянный блеск, совершенную спайность по 2-3 направлениям, плотность порядка 2-6,5 грамм на кубический сантиметр. По шкале Мооса имеют довольно разнообразный показатель твёрдости от 1 до 8.

Все силикатные минералы имеют полигенную природу, кристаллизуясь из магматических пород и образуясь при метаморфических процессах в местах окисленных рудных месторождений.

4. Галогениды (соединения галоидного типа)

В эту категорию входят хлориды и фториды. Первые представляют собой соляно-кислотные соли. В природе обнаружено примерно 100 минеральных разностей. Хлориды имеют белый природный окрас. Их кристаллы в чистом виде прозрачны и не имеют цвета.

Благодаря механическим примесям, включая органические вещества и железистые гидроокислы, кристаллы получают красный, серый, бурый жёлтый и др. окрас. Твёрдость хлоридов невысока и варьируется в пределах 1-3,5 по шкале Мооса. Плотность составляет 1,5 – 8 г/см 3 . Эти формации отличаются гигроскопичности и хорошо растворимы в воде.

Вторая подкатегория – фториды представлены природными соединениями на основе Mg, Ca, K, Na и прочих элементов в сочетании с фтором, откуда, собственно, и произошло их название. Среди фторидов наиболее ценными образцами считаются флюриты, которые можно встретить в составе грейзеновых, пневматолитовых и гидротермальных месторождений.

Другие типы классификации камней

По форме происхождения:

Натуральные – органические (жемчуг, янтарь и коралл) и минеральные (топаз, известняк, хрусталь горный, мрамор, яшма и гранит).
Искусственные – органические (искусственный жемчуг) и минеральные (алмаз, сапфир и рубин).

По предназначению:

Поделочные
Декоративные
Камни ювелирные
Строительные

По степени твёрдости:

Твёрдые камни (7-10), включая аметист, алмаз, агат, авантюрин, жадеит, гранит, бирюзу, аметист, амазонит, базальт, яшму, топаз, родонит, обсидиан, лазурит, ортоклаз, опал, лазурит, кремень и корунд.
Средне-твёрдые (4-6) – флюорит, нефрит, мрамор, малахит, известняк мраморовидный, доломит и азурит.
Мягкие (не более 3 баллов по шкале Мооса) – янтарь, тальк, сланец, серпентин, селенит, песчаник, мергель, кальцит, обыкновенный известняк, гагат и алебастр.

Основные классы ювелирных камней

Ювелирные камни представляют собой минеральные агрегаты и природные минералы, которые используются в производстве ювелирных украшений. Как правило, это редко встречающиеся в природе, высокодекоративные камни с хорошей износостойкостью. Современное ювелирное производство работает более чем с 300 разновидностями природных минеральных разностей.

Ювелирные минералы делятся по основному признаку – традиционности:

Традиционные – те камни, которые с давних времён принято использовать в производстве ювелирных украшений, включая гелиодор, сапфир, аквамарин, александрит, изумруд, рубин, алмаз, опал, гранатовые минералы, топазы, шпинель, полевые шпаты и кварц (циркон, диопсид, хризолит, лазурит, бирюза, малахит, родонит, нефрит, жадеит, яшма, серпентин, обсидиан).
Нетрадиционные – те камни, которые стали применять для дизайна ювелирных изделий в последнее время. К таковым можно отнести дианит, танзанит и чароит.

7. Силикаты: оливин, пироксены (авгит), амфиболы (роговая обманка), каолинит, слюды (мусковит, биотит), полевые шпаты (альбит, ортоклаз, микроклин, лабрадор).

Каждый минерал обладает присущими только ему физическими свойствами. Большинство минералов имеют кристаллическое строение, т.е. элементы их слагающие, расположены в пространстве строго упорядочено, образуя кристаллическую решетку.

Аморфные минералы в отличие от кристаллических не имеют закономерного внутреннего строения (опал, магнезит аморфный), представляют из себя однородную массу, похожую на пластилин, кость.

Изучение минералов можно вести макроскопическим методом. Для более точного изучения применяются микроскопические исследования.

Макроскопический метод основан на изучении внешних признаков минералов. К таким признакам относятся морфологический облик и физические свойства минералов.

Внешний облик минералов:

1. Иногда минералы встречаются в виде одиночных правильных многогранников. Их называют кристаллами (кварц, гипс, кальцит).

2. Семейства кристаллов, сросшихся основаниями, образуют друзы и щетки (кальцит, кварц).

3. Чаще всего минералы встречаются в виде зернистых агрегатов, масса которых состоит из мелких зерен неправильной формы.

4. Если зерна имеют определенную геометрическую форму, то образуются: а) игольчатые, шестоватые, призматические; зерна вытянутые в одном направлении (роговая обманка); б) пластинчатые, листоватые – вытянутые в двух направлениях (слюда, гипс).

5. Конкреции – сферические сростки зерен со скорлуповатым или радиально-лучистым строением.

6. Жеоды – скопление зерен на стенках пустот в горных породах. Рост минералов происходит от стенок к центру пустоты.

Физические свойства минералов

Изучение физических свойств позволяет распознавать минералы. Наиболее характерные свойства для каждого минерала называются диагностическими.

Цвет минералов очень разнообразен. Некоторые минералы могут быть разных цветов (кварц – молочный, водяно-прозрачный, дымчатый). Для других минералов цвет – постоянное свойство и может служить диагностикой (сера – желтая). Есть минералы, которые меняют свой цвет в зависимости от освещения. Например, лабрадор при повороте на свету отсвечивает синим, зеленым цветом. Это свойство называют ирризацией.

Цвет черты – это цвет минерала в порошке. Некоторые минералы имеют в порошке другой цвет, чем в куске (пирит – соломенно-желтый, черта – буровато-черная).

Блеск может быть металлическим (пирит), полуметаллическим (блеск потускневшего металла – графит) и неметаллическим (стеклянный, жирный перламутровый, матовый – кварц, сера, слюда, каолин).

Спайность – способность минералов раскалываться по определенным направлениям с образованием ровных полированных плоскостей. Бывает весьма совершенная спайность – минерал легко расщепляется на листочки (слюда); совершенная спайность – минерал раскалывается при слабом ударе молотком на геометрические правильные формы (кальцит); средняя спайность – при расколе образуются плоскости, как ровные, так и неровные поверхности (полевые шпаты); несовершенная спайность – плоскости спайности практически не обнаруживаются (кварц, сера). Излом минералов, обладающих несовершенной спайностью всегда или неровный, или раковистый (кварц).

Твердость – это степень сопротивления минерала внешним механическим воздействиям. Для определения твердости принята шкала Мооса, в которой используются минералы с известной и постоянной твердостью (таблица 1).

Тальк	Ортоклаз
Гипс	Кварц
Кальцит	Топаз
Флюорит	Корунд
Апатит	Алмаз

Последовательность действий при определении твердости минералов: минералом чертят по стеклу (тв. 5). Если остается царапина на стекле, то твердость минерала равна или больше 5. Тогда используют эталонные минералы с твердостью больше 5. Например, если испытуемый минерал оставляет царапину на эталоне с твердостью 6, а при царапании его кварцем получается глубокая царапина, то его твердость 6,5.

Галоиды обладают характерным вкусом (галит – соленый).

Минералы характеризуются различной устойчивостью к выветриванию. Одни минералы разрушаются физически, образуя обломки, другие минералы испытывают химические превращения, преобразуясь в другие соединения (таблица 2).

Устойчивость минералов к выветриванию

Группа по степени устойчивости	Наименование минералов	Характер изменений
Наиболее устойчивые, нерастворимые	Кварц Мусковит Лимонит	Физическое размельчение без изменения химического состава
Среднеустойчивые, нерастворимые	Ортоклаз Альбит Авгит Роговая обманка	Физическое разрушение и гидролиз: образуются вторичные минералы: каолинит, лимонит, опал
Менее устойчивые, нерастворимые	Лабрадор Биотит	То же, но процесс протекает интенсивнее
Слабоустойчивые, нерастворимые	Пирит Оливин	Окисление: образуется лимонит и серная кислота Окисление: образуется серпентин, хлорит, магнезит
Слаборастворимые	Доломит Кальцит	Физическое размельчение и растворение
Среднерастворимые	Ангидрит Гипс	Растворение, гидратация, дегидратация
Сильнорастворимые	Галит	Интенсивное растворение, пластическое течение при длительном действии одностороннего воздействия

Методика определения минералов.

Для выполнения практической работы необходимо пользоваться определителем минералов.

Последовательность выполнения работы:

1. Определить облик зерен агрегата минерала.

2. Определить цвет минерала, если минерал темного цвета, то провести минералом по фарфоровой пластинке для определения цвета черты (порошка).

3. Определить блеск минерала.

4. Для определения интервала твердости провести минералом по стеклу.

5. Минералы средней твердости (3-3,5) надо проверить на реакцию с 10 %-ным раствором соляной кислоты.

6. Попытаться найти на образце ровные полированные грани – т.е. определить спайность.

7. По набору признаков в определителе найти название и состав минерала.

8. Отметить в состав каких горных пород входит данный минерал.

Данные по минералам внести в таблицу 3.

Характеристика породообразующих минералов

Класс

Название минерала, формула

Облик

Цвет, цвет черты

Блеск

Спайность

Твердость

Другие свойства

Устойчивость к выветриванию

В состав каких пород входят

Задание

Список минералов для изучения:

1. Самородные элементы: графит, сера.

2. Сульфиды: пирит.

3. Оксиды и гидроксиды: кварц, халцедон, опал, лимонит.

4. Галогениды: галит, сильвин.

5. Карбонаты: кальцит, доломит, магнезит.

6. Сульфаты: гипс, ангидрит.

7. Силикаты: оливин, гранат, авгит, роговая обманка, тальк, серпентин, каолин, слюды, хлорит, ортоклаз, микроклин, альбит, нефелин.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Павлинов В.Н. и др. Пособие к лабораторным занятиям по общей геологии. – М.: Недра, 1988. c. 5-7, 11-49.

Изучение магматических горных пород

Цель работы: приобрести навыки в определении магматических горных пород. Изучить инженерно-строительные характеристики магматических горных пород и их применение в строительстве.

Оборудование: учебная коллекция магматических пород, лупы, шкала Мооса.

Общие сведения о горных породах

Горными породами называют самостоятельные геологические тела, состоящие из одного или нескольких минералов более или менее постоянного состава и строения.

По способу и условиям образования все породы делятся на магматические, осадочные и метаморфические.

Минералогический состав горных пород различен. Они могут состоять из одного (мономинеральные) или нескольких минералов (полиминеральные).

Внутреннее строение горных пород, характеризуется их структурой и текстурой.

Структура – это строение породы, обусловленное формой, размерами и взаимоотношениями ее составных частей.

Текстура породы определяет распределение ее составных частей в пространстве.

Все горные породы классифицируются по условиям образования на магматические, осадочные и метаморфические породы.

Условия образования магматических горных пород

Магматические горные породы образуются в результате остывания магмы. Магма – это каменный расплав силикатного состава, образующийся на больших глубинах в недрах Земли. Магма может остывать в глубине земной коры под покровом вышележащих пород и на поверхности или близ поверхности Земли. В первом случае процесс остывания протекает медленно, и вся магма успевает раскристаллизоваться. Структуры таких глубинных пород полнокристаллические, зернистые.

При быстром поднятии магмы на поверхность земли температура ее падает быстро, от магмы отделяются газы и пары воды. В этом случае породы или полностью не раскристаллизованы (стекловатая структура), или раскристаллизованы частично (полукристаллическая структура).

Глубинные породы называют интрузивными. Их структуры могут быть: мелкозернистая (зерна 5 мм), неравномернозернистая (порфировидная).

Излившиеся породы называют эффузивными. Их структуры – порфировая (в скрытокристаллической массе выделяются отдельные крупные кристаллы), афанитовая (плотная скрытозернистая масса), стекловатая (порода почти целиком состоит из нераскристаллизовавшейся массы – стекла).

Текстуры магматических пород: интрузивные породы почти всегда массивные. В эффузивных породах наряду с массивной текстурой встречаются пористые и пузырчатые.

Физико-химические условия образования пород на глубине и на поверхности резко различны. По этой причине из магмы одного и того же состава в глубинных и поверхностных условиях образуются разные породы. Каждой интрузивной породе соответствует определенная излившаяся порода.

Наряду с классификацией магматических пород по условиям залегания, их классифицируют по химическому составу в зависимости от содержания кремнекислоты SiO₂ (таблица 4).

Классификация магматических пород

Минералы – это природные тела естественного происхождения. Они образуются в результате разнообразных физико-химических процессов на поверхности или в недрах Земли. Все минералы находятся в данный момент или некогда находились в кристаллическом состоянии. Они могут пребывать как в твердом, так и в жидком (вода, ртуть) или газообразном (метан, углекислый газ) состоянии.

Образование минералов

Минералы образуются либо в земной коре, либо на поверхности. Процессыобразования бывают одного из трех видов:

Эндогенные (глубинные). При этом образование минералов происходит глубоко под землей. Расплавленные силикатные породы (магма), протекая в толщу земной коры из нижележащих слоев, застывают. Выделяющиеся при этом газы и водные растворы собираются в пустотах и трещинах. Так появляются новые минералы.
Экзогенные (поверхностные). Этот вид процессов характерен тем, что образование новых минералов происходит на земной поверхности: в местах соприкосновения литосферы с гидросферой, биосферой и атмосферой. Здесь происходят такие процессы, как выветривание, образование горных пород вследствие жизнедеятельности организмов (например, образование ракушечника из минерализованных останков морских животных).
Метаморфические. В земной коре постоянно протекают геологические процессы, которые вызывают образование новых минералов. Например, осадочные горные пород биогенного происхождения могут оказаться в толще литосферы. Там они подвергаются действию высокой температуры и давления. Так из известняка получается мрамор. Или наоборот, при извержении вулкана магма достигает поверхности, изливается, застывает и подвергается выветриванию и прочим экзогенным изменениям.

Классы минералов

Мировая общепринятая классификация минералов разработана IMA (Международным Минералогическим обществом). Основная единица классификации – класс. В классы входят семейства, подклассы, группы и надгруппы. В основном, классификация составлена по химическим свойствам и включает классы:

Сульфиды (арсениды, антимониды, селениды, висмутиды, телуриды, а также семейство пирита-марказита). Это группа сернистых соединений из 250 минералов. Примеры: киноварь, медный и железный колчедан.
Сульфаты, производные серной кислоты с низкой твердостью и неметаллическим блеском: глауберова соль, гипс, ангидрит.
Сульфосоли,
Галогениды. Больше 100 минералов, фтористых, хлористых и прочих галогеновых соединений: флюорит, хлорид натрия, сильвин.
Окислы (включает надгруппы шпинели и хегмобитов) и гидроокислы. Эти два класса составляют до 17 % всей земной коры. Из них 12% приходится на долю кварца. Кроме него окислы и гидроокислы кремния и металлов объединяют множество минералов малой и большой плотности: боксит, корунд, магнетит, гематит и пр.
Карбонаты. Соли угольной кислоты в литосфере представлены более чем 80 минералами. Это магнезит, сидерит, доломит, кальцит и пр.
Арсенитов (антимониты, селениты, висмутиты, телуриты и собственно арсениты),
Нитраты,
Бораты,
Хроматы,
Молибдаты,
Фосфаты, т.е. соли фосфорной кислоты. В классе около 200 минералов малой твердости и плотности: фосфат кальция, апатиты.
Вольфраматы,
Силикаты, алюмосиликаты. Это более 800 минералов с большим породообразующим потенциалом: 80% от всей земной коры. Если отнести к силикатам и кварц, то их доля составт больше 90%. Силикаты характерны кристаллической решеткой, в основе которой находится кремний-кислородный тетраэдр: авгит, оливин, слюды, берилл и пр.
Арсенаты,
Ванадаты.

Также классификация включает несколько особых надгрупп (апатиты, лауэиты, алуниты, гранаты, майэниты).

В отдельный класс согласно международной классификации выделены самородные элементы. Он включает самородки золота, платины, мышьяка, ртути, железа, никеля, серы и углерода (такие как графит или алмаз).

Класс органических минералов также существует и включает в себя некоторые минералы естественного происхождения (ацетаты, меллитаты, оксалаты и пр.). Следует различать биогенные минеральные образования и органические минералы. К первым относятся натуральные битумы, смолы (янтарь), жемчуг, копал, озокерит, шунгит. Все эти вещества не относятся к минералам, поскольку не имеют и никогда не имели кристаллической структуры. Несмотря на это, их часто по ошибке называют органическими минералами.

Таблица минералов

СВОЙСТВА МИНЕРАЛОВ (отмеченные звездочкой только у кристаллических разностей)

Читайте также: