Минералы, их основные свойства и классификация

 Чтобы охарактеризовать спайность  определяют:

• степень её совершенства;
• простую форму, по которой кристалл раскалывается;
• в некоторых случаях указывают угол между плоскостями спайности.

 

 

Степень совершенства проявления спайности исследуемого минерала определяется путем ее сопоставления, с данными следующей 5-ступенчатой шкалы:

1. Спайность весьма совершенная проявляется в способности кристалла расщепляться на тонкие пластинки. Получить излом иначе, чем по спайности в этих кристаллах чрезвычайно трудно (слюда, молибденит).  
2. Спайность совершенная проявляется при ударе молотком в виде выколов, представляющих собой уменьшенное подобие разбиваемого кристалла. Так, при разбивании галита получают мелкие правильные кубики, при дроблении кальцита – правильные ромбоэдры (топаз, хромдиопсид, флюорит, барит).  
3. Спайность средняя  (ясная) характеризуется тем, что на обломках кристаллов отчетливо наблюдаются как плоскости спайности, так и неровные изломы по случайным направлениям (полевые шпаты, пироксены).
4. Спайность несовершенная обнаруживается с трудом при тщательном осмотре неровной поверхности скола минерала (апатит, касситерит).  
5. Весьма несовершенная, т.е. практически отсутствует.(кварц, пирит, гранат)

Ряд минералов не имеет спайности (магнетит и т.д.).

 

Излом

При раскалывании минералов, лишенных спайности или обладающих плохой спайностью, возникают незакономерные поверхности излома, который по внешнему облику характеризуется как:

• раковистый (опал),
• неровный (пирит),
• ровный (вюрцит),
• занозистый (актинолит),
• крючковатый (самородное серебро),
• шероховатый (диопсид),
• землистый (лимонит).
• сахаровидный(апатит)
• ступенчатый излом (галенит, галит)

Для минералов с весьма совершенной и совершенной спайностью  чаще наблюдается ровный и ступенчатый изломы.

 

Плотность ( удельный вес) минералов

 

 

   Плотность минералов измеряется в граммах на см3 (г/см3) и в значениях, у разных минералов, колеблется от 1 (жидкие битумы) до 23 (осмистый иридий). Основная масса минералов имеет плотность от 2,5 до 3,5, что определяет среднюю плотность земной коры в 2,7 - 2,8 г/см3.

Удельные веса (плотность) минералов определяются в основном двумя способами:

• Методом вытеснения жидкости, т. е. путем взвешивания образца и измерения объема вытесненной им воды в сосуде. Так называемый весовой метод.
• Путем определения потери в весе минерала, погруженного в воду (абсолютный вес образца делят на потерю им веса в воде), т.е согласно закону Архимеда.

Минералы по плотности условно можно разделить на три группы:

• Легкие, плотность до 3,0 г/см3
• Средние, от 3,0 до 4,0 г/см3
• Тяжелые, плотность более  4.0 г/см3

 

 

 

Агрегаты

Агрегатами называют естественные скопления минералов.

 Выделяют:

1.Зернистые – сросшиеся зерна минералов;

2.Плотные- контуры отдельных зерен неразличимы;

3.Землистые- внешним видом напоминают почву;

4.Игольчатые, призматические –кристаллы имеют удлиненную форму;

5.Листовые, пластинчатые;

6.Чешуйчатые- состоящие из легко отделяемых чешуек;

7.Натечные формы- образуются в результате выделения минералов в твердом виде из раствора в пещерах, пустотах;

8.Конкреция- характеризуется шарообразной формой и имеет радиально-лучистое внутреннее строение;

9.Оолиты- шарики небольших размеров, имеющие  концентрически-скорлуповатое строение;

10. Друзы-  кристаллы, прикрепленные одним  концом к общему основанию;

11.Дендриты- стеклянное образование, древовидной  формы;

 

Механические свойства

 

Магнитность. Это свойство характерно для немногих минералов. Наиболее сильными магнитными свойствами обладает магнетит. Минералы обладающие сильным полярным магнетизмом, называются ферромагнитными. Магнитность  зависит от содержания главным образом двухвалентного железа, обнаруживается при помощи обычного магнита.

Хрупкость — это  способность минерала разрушаться при механическом воздействии, прочность минеральных зёрен (кристаллов), обнаруживающаяся при механическом раскалывании.

 

 

Ковкость

Ковкость минералов заключается  в том, что они могут быть легко расплющены на тонкие пластинки. Пример: самородное золото, медь и т.п.

Гибкость

Гибкость- это свойство изгибаться, характерное для многих минералов.

        

 

Прочие свойства минералов

 

К прочим свойствам минералов относят:

• Пьезо- и пироэлектрические свойства минералов- это явление, когда под действием давления, вдоль полярной оси кристалла на её концах концентрируются положительные и отрицательные заряды.
• Растворимость и вкус
• Запах минералов

                                                               

 

 

КЛАССИФИКАЦИЯ МИНЕРАЛОВ

 

Существует много вариантов классификаций минералов. Большинство из них построено по структурно-химическому принципу. По распространённости минералы можно разделить на: породообразующие — составляющие основу большинства горных пород, акцессорные — часто присутствующие в горных породах, но редко слагающие больше 5 % породы, редкие, случаи нахождения которых единичны или немногочисленны, и рудные, широко представленные в рудных месторождениях.

Наиболее широко используется классификация по химическому составу и кристаллической структуре. Вещества одного химического типа часто имеют близкую структуру, поэтому минералы сначала делятся на классы по химическому составу, а затем на подклассы по структурным признакам. 
Общепринятая в настоящее время кристаллохимическая классификация минералов подразделяет все их на классы и выглядит следующим образом:

 

Класс 1.Самородные элементы

Самородные минералы представляют элементы в химическом свободном  состоянии.  Сюда относятся металлы- золото, серебро, платина, медь;

полуметаллы- мышьяк, сурьма, висмут; неметаллы- сера, алмаз, графит (углерод) и пр., а также природные сплавы и амальгамы. Самородные элементы слагают ничтожную часть земной коры и, за исключением углерода и серы, не играют заметной роли в её жизни. Однако для человечества многие из них имеют важное значение.

 

Класс 2. Сульфиды

К этому классу принадлежит свыше трехсот минералов, являющихся главным образом солями сероводородной кислоты H2S. Образование сульфидов в общем связано с процессом остывания под землей расплавленной магмы, в массе которой рассеяны в ничтожной концентрации металлы. Многие металлы в форме летучих и растворенных соединений вместе с водяными парами отделяются от остывающих магм и поднимаются из глубин в верхние зоны земной коры. Благодаря своему сродству с серой эти металлы в виде сернистых соединений(сульфидов) выпадают из горячих водных растворов в разных условиях глубины, температуры и давления, образуя рудные жилы и другие минеральные залежи, и в таком виде становятся доступными человеку.

Количество месторождений, несущих сульфиды, огромно; они известны на всех континентах и в большинстве стран, но весовое количество их по отношению к весу земной коры ничтожно. Однако в промышленности сульфиды играют большую роль, являясь рудами для получения таких ценных металлов, как ртуть, кобальт, никель, молибден, свинец, медь, цинк, мышьяк, сурьма, висмут и др.

Сульфиды в присутствии воды и кислорода, т.е. в условия поверхности Земли, окисляются и разлагаются. Серная кислота и некоторые сульфаты, оказывают сильное растворяющее действие на многие рудные минералы и горные породы и этим вызывают перемещение (миграцию) элементов в виде различных кислот и солей с образованием новых минералов. Таким образом возникает зона окисления в верхней, близкой к поверхности части сульфидных рудных тел. Другая часть новых минералов легкорастворима и, вымываясь из руд и пород, частью переносится в реки и моря, частью, мигрируя в почвах, вовлекается в биологический цикл, входит в пищу растений и животных.

Ниже зоны окисления за счет принесенных сверху растворенных веществ в сульфидных месторождениях может возникнуть зона вторичного обогащения, повышающая экономическую ценность месторождений, в особенности медных.

 

Класс3. Окислы и гидроокислы

К этому классу принадлежат простейшие соединения металлов и других элементов с кислородом, гидроокислом, и водой. Кислород- самый распространенный элемент земной коры, широко представленный также в гидросфере, атмосфере и биосфере. В насыщенной кислородом среде интенсивно протекают процессы образования окислов, и в верхних оболочках Земли, биосфере. Развивается жизнь.

Главные минералы класса окислов: кварц, магнетит, гематит, лимонит, окислы марганца, хромит, корунд, касситерит, уранинит.

 

 

 

 

Класс4. Галоиды

Сюда относят минералы, являющиеся солями галоидоводородных кислот. В большинстве галоиды легко растворимы, широко рассеяны, обладают невысокой твердостью и светлой окраской.

Первоисточником их являются магматические эманации, выносящие в виде галогенных соединений огромные количества различных металлов. Главные минералы класса галоидов: флюорит, галит, сильвин, карналлит.

 

Класс 5. Карбонаты

Карбонаты играют очень большую роль в составе и геологической жизни земной коры. Наиболее распространенными являются минерал кальцит. Будучи сравнительно легкорастворимым, кальций переносится в моря, где усваивается организмами и после их гибели накапливается на дне морей в виде кальцита, образуя мощные толщи известняков, широко распространенных пород осадочного генезиса. Карбонаты- обычные компоненты разнообразных минеральных ассоциаций, характерных для поверхностных зон земной коры.

 

Класс 6. Сульфаты

В условиях поверхности Земли, т.е. при обилии кислорода и воды, сульфиды неустойчивы, разлагаются и переходят в соли серной кислоты- сульфаты.

Многие сульфаты являются растворимыми и только некоторые, как например англезит и барит трудно растворимыми.

Растворяясь в поверхностных водах, сульфаты переносятся в моря. При высыхании морских лагун сульфатные соли вместе с карбонатами, галоидами и прочими образуют мощные толщи гипсов и ангидритов, ценных для промышленности пород.

 

 

Класс7. Вольфраматы

В жизни земной коры соли вольфрамовой кислоты не играют значительной роли, однако в технике их значение очень велико. Прибавка вольфрама вызвала переворот в производстве качественных сталей. Кроме того, вольфрам входит в состав особо твердых сплавов.

 

Класс8. Фосфаты

Фосфаты-соли и эфиры фосфорных кислот, основное применение — фосфорные удобрения. Фосфаты широко используются в синтетических моющих средствах для связывания ионов кальция и магния. Важное место фосфаты занимают и в биохимии, а именно в синтезе множества биологически активных веществ, а также в энергетике всех живых организмов.

 

Класс 9. Бораты

Относятся соли борных и полиборных кислот. Соединения бора легко подвижны, они отделяются от магматических расплавов и далеко продвигаются в толщи пород кровли. Бор используется в металлургии для получения сверхтвердых сплавов, в химии, медицине.

 

Класс 10. Силикаты

 Этот класс включает наибольшее  количество минеральных видов; их насчитывается свыше тысячи. Силикаты составляют 75-80% веса земной коры. Многие силикаты являются породообразующими минералами, многие сами по себе являются полезными ископаемыми (асбест, каолин, полевые шпаты и др.) или драгоценными и поделочными камнями( изумруд, топаз, нефрит и др.).

Химический состав и структура силикатов обычно сложны.  Силикаты довольно устойчивы на поверхности земли, но, постепенно разрушаясь механически, они изменяются химически: теряют отдельные компоненты, вступают в соединения с водой, переходят в минералы группы глин и в виде этих минералов являются более устойчивыми в условиях поверхности.

Продукты разрушения силикатных горных пород в виде глин и песка сносятся в моря, на дне которых они отлагаются, образуя слои рыхлых осадков. Эти осадки опускаются иногда на значительные глубины- 5-20км, в других же случаях, даже на малых глубинах, подвергаются действию тепловых потоков, идущих с больших глубин Земли. И в условиях повышенной температуры и давления уплотняются, перекристаллизовываются и превращаются снова в породы с составом минералов, устойчивым в условиях большой глубины.