УВАГА! Нам це потрібно
Стань справжнім українцем. Спілкуйся українською!
Ми б'ємося за незалежність!

• Не кажи гоп, поки не перескочиш.
• Ми не можемо спланувати життя. Все, що ми можемо, так це бути відкритими до нього. (Лаурін Хіл)

Дайте, будь-ласка, відповідь, до якої вікової категорії ви належите.

Cторінка публікації «Мінерали. Їх види та властивості» з категорії 6 «Ми і природа»

Мінерали. Їх види та властивості

Мінерал — природна тверда речовина, що утворилась внаслідок прояву геологічних процесів в земній корі чи інших космічних тілах. З 1958 факт відкриття нового мінералу та його назву затверджує Комісія з питань нових мінералів і їхніх назв Міжнародної мінералогічної асоціації.

У перекладі з середньовічного латинської мови minera означає руда. Мінерал - це хімічно і фізично самостійне тверде тіло, яке має відносно однорідний склад. Він виник в результаті фізико-хімічних процесів природного походження, що протікають в надрах Землі та інших планет. Зазвичай він відноситься до складової частини гірських порід, метеоритів або руд. Свої назви більшість широко відомих каменів отримало ще в давнину - в ті часи, коли науки мінералогії, ще не існувало, але люди вже активно використовували багато видів мінералів.

різноманітність мінералів

Історія використання мінеральної сировини налічує багато століть: кам'яний вік настав задовго до бронзового і залізного. У цей час основні господарські знаряддя і зброя виготовлялися саме з каменю. Так, люди використовували ще дерево і кістку, але вік все одно назвали кам'яним і це не випадково, саме він дозволив зробити, так необхідний, стрибок у розвитку.
З найдавніших часів людей притягували мінерали, їх чарівна краса і таємнича сила нікого не залишають байдужим і зараз. Різноманітність форм і кольорів, пишність відтінків, створених природою, заворожує. Стародавні люди схилялися перед дорогоцінними каменями, вважаючи їх символами безсмертя. І це не дивно, адже людські покоління відходять у небуття одне за одним, все тече і змінюється, лише каміння залишаються вічно. Ці речі для сучасної людини - це не тільки предмети розкоші і відмінний спосіб вкладення капіталу. Вони - джерело натхнення для поетів і прикраса для жінок, предмет дослідження для вчених і робочий матеріал для ювелірів.
Люди вірять в магічну силу, яку приховують у собі мінерали. Вчені знають, як багато нерозкритих наукою таємниць приховано в товщах гірських порід і в глибинах земної кори. Для одних це джерело зцілення і внутрішньої сили, для інших - предмет милування і захоплення. Але байдужими вони не залишають нікого. Пориньте у світ цих сліпуче прекрасних дарів природи, настільки різноманітних і чудових, що милуватися ними можна нескінченно. Дізнайтеся більше про тих скарби, що лежать прямо у нас під ногами!

Так що ж таке мінерал?

Мінералами називають однорідні природні тіла, що представляють собою хімічні сполуки визначеного складу, які мають кристалічну структуру і утворилися в результаті геологічних процесів. Є компонентами гірських порід. Гірські породи - маси або агрегати з одного або декількох мінеральних видів або органічної речовини, що сформувалися в результаті природних процесів. Це матеріали, що складають земну кору. Бувають тверді, пухкі, м'які і консолідовані породи. Існують і деякі інші поняття, пов'язані з наведеними вище. Мінеральним різновидом називають групу мінералів, що мають невеликі відмінності в хімічному складі і фізичних властивостях. Під мінеральним індивідом розуміють мінеральне тіло, відокремлене поверхнею розділу.

Походження мінералів

Генезис це процес мінералоутворення. Такі процеси поділяють на три групи, в залежності від джерела енергії.

1. Магматогенні (гіпогенні) процеси

Формування відбувається шляхом застигання і кристалізації магми.
Розчин-розплав, що складається переважно з силікатів (сполук кремнію) і містить всі хімічні елементи, долає опір верхніх порід і виливається на поверхню, або залишається в надрах, остигає і кристалізується там. Відповідно до цього продукти класифікують на еффузивні і інторузивні відповідно.
Так як будь-яка магма має переважно кремнистий склад, там відбувається формування силікатів (кременистих мінералів). Багато з них - породообразующие мінерали, які формують граніти, сиеніти, діорити та інші кристалічні породи. Значною мірою вони представлені польового шпату, гранітами, слюдами, роговими обманками, олівіном і ін. В процесі їх освіти відбувається перехід Si, Al, Ca, Fe, Mg, Ti, K, Na,

H₂, O₂ з магми в залишковий розплав.
При впровадженні в земну кору температура магми становить близько 1200 °С. До кінця кристалізації вона знижується до 500 - 600 °С, і при даній температурі в тріщини порід впроваджується залишковий розплав, формуючи пегматитові жили. Частина летючих речовин потрапляє по тріщинах в закристалізовані породи. Вони впливають на складові мінерали і перетворюють їх. Так в гранітах формуються грейзени, вольфрамові, молібденові, олов'яні і рідкометалеві руди.
При подальшому зниженні температури виділяються гідротермальні розчини. З них формуються родовища золота, цинку, міді, срібла, урану, свинцю, сурми, ртуті, олова, миш'яку.

2. Метаморфічні процеси (ендогенні)

Припускають зміни мінералів в надрах під впливом тиску і температури. Ці явища відбуваються в зв'язку зі зміною геологічною обстановки і початкового залягання порід. Виділяють регіональний і контактовий метаморфізм. Процеси першого типу зачіпають значні площі і відбуваються на значних глибинах. При цьому формуються сланці, гнейси. Контактовий метаморфизм полягає у впливі магми (особливо гранітної) при впровадженні в товщі мергелю і вапняків. В результаті вони переходять в мармури і скарни. З ними іноді пов'язані родовища заліза, вольфраму, молібдену, олова, кобальту.

3. Екзогенні процеси

Дані явища обумовлені пов'язаними з енергією Сонця зовнішніми факторами. Вони відбуваються при нормальному тиску і низькій температурі у земної поверхні. Полягають у тому, що оголилися і залягають на малих глибинах породи і мінерали піддаються вивітрюванню (руйнування) під механічним і хімічним впливом води, сонця, вітру, організмів і ін. Частина зруйнованих порід і мінералів несеться, частина залишається на місці, формуючи розсипи золота, платини, циркону, алмазу, гранатів, олова, магнетиту, похідних вольфраму і ін. Багато породоутворюючих мінералів руйнуються і розчиняються. Їх солі розносяться водами, а в посушливих районах вони осідають, утворюючи родовища гіпсу, натрієвої і калієвої солей, мірабіліту.

Тобто екзогенне мінералоутворення відбувається в результаті взаємної дії факторів атмосфери, біосфери, гідросфери на мінерали на поверхні Землі. Нові мінерали, що сформувалися таким шляхом з вихідних, називають гіпергенними.

До того ж існує біохімічний підтип екзогенного мінералоутворення. Він складається в перетворенні залишків організмів і їх життєдіяльності. В результаті утворюються горючі копалини, крейда, вапняки, самородна сірка, деякі бурі залізняки, фосфорити. Дуже поширені польові шпати, плагіоклази, рогові обманки і т. д.

мінерали Чи знаєте Ви, що ... Деякі з мінералів колись були органічною речовиною. Так, наприклад, бурштин - скам'яніла смола древніх хвойних дерев.

Класифікація

Основною, як правило, вважають структурно-хімічну класифікацію.

Так, кристалохімічна класифікація включає 9 типів:

Силікати. Солі кремнієвих кислот. Представлені найбільш поширеними в земній корі породообразующими мінералами (більше 90% її маси), що входять до складу всіх типів гірських порід. Включають близько 800 видів, розділених на основі структури кристалічної решітки на 6 підтипів: острівні, кільцеві, ланцюгові, стрічкові, шарові, каркасні. Це польові шпати, плагіоклази, рогові обманки і т. д.
Карбонати. Близько 80 найменувань, представлених солями вугільної кислоти. Найбільш поширені серед них магнезит, кальцит, доломіт.
Оксиди і гідроксиди. Сюди входить близько 200 мінералів-з'єднань з киснем і гідроксильною групою. Поділяються на з'єднання з кремнієм (кварц і ін.) і з'єднання з металами (гематит, лимон і ін.). Складають близько 17% маси земної кори.
Сульфіди. Близько 200 з'єднань із сіркою (пірит, борніт, кіновар і ін.).
Сульфати. Приблизно 260 мінеральних видів, представлених солями сірчаної кислоти (гіпс, барит, ангідрит і ін.).
Галоїди. Солі галоїдних кислот. Включають близько 100 найменувань (галіт, сильвін, флюорит і ін.).
Фосфати. Солі фосфорної кислоти, в тому числі апатит і фосфорит.
Вольфрамати. Солі вольфрамової кислоти (вольфраміт, шеєліт і ін.).
Самородні елементи.Включають 45 найменувань, що складаються з одного елемента (золото, сірка, алмаз і ін.).

Структурно-хімічна

Також існує близько до цієї структурно-хімічна класифікація. Відповідно до неї існує два типи: неорганічні і органічні мінерали.

Перші включають такі класи:

самородні елементи і інтерметалічні з'єднання;
нітриди, карбіди, фосфіди;
сульфіди, сульфосолі і подібні;
галоїдні з'єднання і галогеносолі;
окисли;
кислотні солі.

За поширеністю мінерали поділяють на чотири типи:

1. Породоутворюючі. Складають більшість гірських порід.
2. Акцесорні. Часто присутні в породах, але зазвичай складають до 5%.
3. Рудні. Утворюють значні скупчення у вигляді рудних родовищ і містять промислово цінні компоненти.
4. Рідкісні. Нечисленні або поодинокі.

Існує три форми знаходження в природі:

Мінеральні індивіди. Це складові частини агрегатів, представлені кристалами, зернами і іншими виділеннями, відокремлені поверхнями розділу.
Мінеральні агрегати. Зрощення індивідів одного або різних мінералів, які не мають чітких ознак симетричних фігур. Бувають одно- і багатоетапними.
Мінеральні тіла — скупчення агрегатів з природними межами. За розмірами можуть бути від мікроскопічних до порівнянних з геологічними об'єктами.

Крім того, використовується генетична класифікація, розглянута вище.

Мінерали вторинні

Так називаються мінерали, що утворилися при метасоматізмі, при вивітрюванні інших мінералів і гірських порід, тобто при процесах, що перетворюють вже сформувані породи. Ескален (фінляндський петрограф) називав ці мінерали постеріорними (по-латині - подальшими). До них в вивержених породах відносяться мінерали: епідот, цоизит, змійовик, мусковіт, турмалін, тальк, кальцит ... Іншими словами, всі гідрокіслі і карбонатні сполуки, які не можуть виділитися з вогненно-рідкої магми. Але багато мінералів, взагалі утворюються безпосередньо при застиганні магми, можуть бути присутніми в тій чи іншій породі і як вторинний мінерал (наприклад, кварц, рудні мінерали та інші). Розмежування вторинних від первинних утворень має істотне значення в петрографії. Первинні складові частини висвітлюють умови генезису гірської породи, а вторинні мінерали дають можливість простежити хід тих чи інших змін та перетворень, яких зазнала гірська порода.

Властивості

Властивості поділяють на хімічні, фізичні, оптичні, магнітні.

Хімічні властивості визначаються елементами, що входять до складу: хімічною формулою мінералу. Так само саме ці властивості визначають розчинність мінералів і кислотах.

Фізичні властивості визначаються хімічним складом і їх кристалічною структурою. Деякі з них виявляються в залежності від кристалографічного напрямку. На основі цього параметра їх підрозділяють на скалярні і векторні (перші залежать, другі - ні). До скалярних властивостей належить щільність, до векторних - твердість і кристалографічні особливості. Також фізичні властивості класифікують на механічні, оптичні, магнітні, люмінесцентні, термічні, електричні, радіоактивність. Багато параметрів використовують для визначення мінералів в польових умовах (діагностичні властивості). Крім основних зовнішніх характеристик, таких як форма і колір, для цього застосовують твердість, окремість, спайність, крихкість, блиск, злам. Деякі мінерали діагностують по гнучкості, ковкості і пружності.

За механічними властивостями можна зустріти:

хрупкі (основна частина);
ковкі;
негнучкі (серед листоватих і лускатих);
ломкі і гнучкі (волокнисті мінерали).

Хрупкість — міцність мінеральних зерен, що виявляється при механічному розколюванні.

Серед фізичних властивостей дуже важливим показником мінералів є твердість. На її основі створена 10-значна шкала Мооса. У ній кожному значенню відповідає мінерал (від тальку до алмазу). При цьому потрібно враховувати, що для деяких мінеральних видів даний параметр відрізняється для різних сторін (наприклад, для кіаніту 5,5 і 7). Це пояснюється неоднаковою щільністю кристалічної решітки.

Спайність це здатність розколюватися по кристалографічних напрямах.

Мінливість — наявність тонкої кольорової або різнобарвної плівки на поверхні. Є результатом окислення.

Злам це важлива діагностична властивість. Завдяки їй характеризується поверхня уламків, що утворюються при ударі, утворюючи особливості поверхні на неспайному свіжому сколі.

Густина це маса одиниці об'єму речовини. Також її називають питомою вагою. За своєю щільності мінерали можу бути:

легкими - до 2500 кг/м³;
середніми - від 2500 до 4000 кг/м³;
важкими – від 4000 до 8000 кг/м³;
дуже важкими від 8000 кг/м³ і більше.

Густина мінералу безпосередньо залежить від його складу, типу структури, кількості мікровключень і їх характеру, а також від таких явищ, як метаміктність і гідратація.

Питома густина це відношення щільності мінералу до щільності води. Застосовується для визначення одиничної маси і служить діагностичним ознакою для деяких класів. Так, найбільші значення даного параметра мають самородні метали і інтерметаліди (так, для золота вона становить 19,3 г/см³), серед поширених мінералів — оксиди і сульфіди, завдяки наявності в складі елементів з високою атомною масою.

Оптичні властивості

Колір. У одних мінералів він визначений, у інших досить мінливий. Останнє може пояснюватися наявністю безлічі модифікацій або поліхроізмом. У першому випадку, завдяки включенню домішок в хімічний склад, мінерал отримує інший колір. У другому кристали змінюють забарвлення залежно від напрямку потрапляння світла.

Білий камінь
Камені чорного кольору
Червоні кольори і дорогоцінні камені
Оранжевий камінь
Жевтий камінь
Зелений камінь
Голубий камінь
Синій камінь
Фіолетовий камінь
Бузковий камінь
Розовий камінь
Коричневий камеіь
Прозорі камені

Колір риски. Виявляється при дряпанні. Те ж, що колір мінералу в порошку. Блиск - світловий ефект, створюваний відображенням частини світлового потоку. Визначається відбивною здатністю. Переломлення, поляризація, дисперсія характеризують оптичні константи.

Магнітні властивості визначаються вмістом двовалентного заліза.

Родовища

Великі скупчення мінеральних речовин називають родовищами. Існує кілька їх класифікацій.

По агрегатному стані мінеральних речовин їх підрозділяють на газові, рідкі, тверді.
За промисловим використанням: рудні, горючі, нерудні, гідромінеральні.
За складністю геологічної будови: прості (1 група), складні (2 група), дуже складні (3 група), з дрібними тілами, порушеним заляганням, мінливістю потужності і будови або нерівномірною якістю (4 група).
По знаходженню щодо земної поверхні: відкриті, приховані.
За умовами утворення: ендогенні, метаморфічні, екзогенні.

мінерали

Застосування

Близько 15 відсотків відомих сьогодні мінералів використовується в промисловості. Деякі мінерали використовуються для виготовлення різних видів металів і деяких інших хімічних елементів.

Застосування деяких видів мінералів для технічних цілей основаних на їх фізичні властивості:

такі тверді мінерали, як алмаз, гранат або агат застосовуються для виготовлення абразивних і антиабразивним матеріалів;
такі камені, що володіють п'єзоелектричними властивостями, як кварц використовуються в радіоелектронної промисловості;
мусковит або флогопит, що відносяться до слюди, через наявність іншого електричного властивостей, застосовуються в радіо і електротехніки;
кварц або пірофілліт – при виготовленні керамічної продукції;
тальк – для виробництва мастил і в медичній промисловості;
азбест використовується як утеплювач;
ісландський шпат або флюорит застосовується при виробництві оптики.

Мінеральну сировину використовують у всіх галузях промисловості. По можливості застосування мінерали поділяють на рудні і нерудні. З перших добувають металеві елементи, а з других - неметалеву сировину для виробництва будівельної, медичної, хімічної та ін. продукції.

Окремо слід відзначити естетичне значення мінералів. Загальновідомі камені, використовують в ювелірних виробах. Ще більше їх застосовують як виробну сировину і в первісному вигляді в якості експонатів музеїв і колекцій. Існують класифікації на основі цінності. Відповідно їх поділяють на ювелірні (алмаз, пірит, перли і ін.), ювелірно-виробні (фіброліт, авантюрин, азурит і ін.) і вироби (обсидіани, онікс, алебастр і ін.) . Більш відома аналогічна класифікація, по якій мінерали поділені на дорогоцінні, напівкоштовні. Такі класифікації досить умовні, так як в них використовується перш за все естетичні норми і кілька параметрів (твердість, хімічний склад, колір і т. д.) І по жодному з них немає чітких меж.

Найпоширеніший на нашій планеті мінерал довго не мав офіційної назви. Частка мінералу (Mg,Fe)SiO₃ становить 38 % від загальної маси Землі. З огляду на те, що він присутній лише в нижніх шарах мантії Землі, мінерал – недосяжний для дослідників. Але учені отримали сліди цього мінерала з метеорита і детально описали його структуру. При цьому речовині присвоїли ім’я – Бріджманіт, на честь піонера геологічних експериментів з високим тиском Персі Бріджмена.