Название «минерал» пошло от позднелатиского слова «minera», что означает «руда». Отсюда следует, что минерал – это, прежде всего, часть горных пород и руд, причем не только не Земле, но и на других объектах Солнечной Системы.
Что такое минерал?
Возникает минерал в процессе изменения химико-физический свойств. В большинстве своем, материалы имеют закристаллизованное тело, но случается, что к ним также относят и аморфные образования, то есть те, которые не имеют кристаллической решетки.
Они носят название – минералоиды . Также к минералам относят твердые углеводородные образования и некоторые ископаемые смолы, которые входят в янтарь. Минерал изучает наука – минералогия.
Также стоит написать о том, какие минералы относятся к породообразующим. Среди всего разнообразия минералов, в образовании горных пород участвуют лишь единицы.
К важнейшим образующим породы минералам относятся:
- Группа кварца или кремнезем. Самая большая группа по количеству ее в составе Земной коры. Кристаллы кварца имеют форму шестигранника. Сам по себе он чаще всего молочного цвета. Также кремнезем не отличается прозрачностью. Зато может похвастаться своими твердостью и прочностью.
- или глинозем. Второй по численности минерал в составе Земной коры. Отличаются высокой огнеупорностью, а также не очень высокой твердостью.
- Железисто-магнезиальные силикаты. Такие минералы имеют очень темную окраску. Также они очень вязкие и имеют высокий удельный вес.
- Карбонаты. Наиболее ценные из карбонатов – магнезит и доломит. Имеют низкую твердость и небольшой удельный вес. Наиболее часто встречаются они в осадочных горных породах.
- Сульфаты. К ним относится, например, гипс. Также очень часто их можно встретить в осадочных породах. Удельный вес и твердость также очень низкие.
Все минералы в зависимости от их происхождения можно классифицировать на первичные и вторичные:
- К первичным минералам относятся те, которые образовывались в горных породах в самую первую очередь. Как было уже сказано выше, первыми кристаллами были силикаты, они получались из-за застывания магмы.
- Вторичные же минералы образовались вследствие разрушения и рассыпания предыдущих. О , можно узнать здесь.
Как образуются минералы?
Все известные ученым процессы образования минералов можно разбить на три большие группы:
Чем минералы отличаются от других веществ?
Главной отличительной особенностью минералов от других веществ является наличие однородной внутренней структуры. Так, минералом нельзя считать жидкие и газообразные вещества. А также смеси, имеющие неоднородную структуру. Также не являются минералами и искусственно созданные породы.
Простейшим минералов можно считать обычную поваренную соль . Ее кристаллы образованы очень мелкими решетками, в которых присутствуют такие химические элементы, как натрий и хлор, которые связаны между собой прочной ионной связью.
Примечательно, что атомарное соединение кислорода и водорода, имеющее однородную структуру, проще говоря, лед принято считать минералом. Но жидкое агрегатное состояние тех же химических элементов минералов уже не является.
Физические свойства минералов
Для того чтобы определить минерал, ответственные за это люди изучают его вещественный состав и строение кристаллической решетки, то есть его физические свойства.
Итак, физические свойства минералов:
- Цвет минерала. В отдельных случаях цвет минерала можно определить спектральным методом путем исследования его светового излучения. Некоторые минералы имеют особенность менять окраску в зависимости от падающего на них света. Также отдельные экземпляры имеют различную окраску по всей своей длине. Цвет черты является наиболее точным признаком диагностики. Для определения цвета минерала определяют, как правило, цвет его порошка. Для этого проводят царапину испытуемым по матовой фарфоровой поверхности.
- Прозрачность. По этому признаку минералы делят на несколько небольших групп: прозрачные (хорошо видно предметы), полупрозрачные (предметы видно довольно плохо), просвечивающие (пропускает только в том случае, когда минерал в виде тонкой пластины), непрозрачные (минерал не пропускает свет вообще).
- Блеск. Блеском называется способность предмета отражать свет. При диагностике минералов по блеску их делят на две группы: минералы с металлическим блеском и с полуметаллическим (алмаз, стекло, глянец и другие).
- Спайность. Так, называют способность минерала расщепляться на отдельные частицы. Здесь также различают разные виды спайности: весьма совершенная (минерал без усилия расщепляется на отдельные частицы), совершенная (при легком ударе рассыпается на кусочки, образуя ровные поверхности), средняя (при рассыпании образуются изломы), несовершенная (трудно обнаруживаются спайности в минерале) и весьма несовершенная (спайность отсутствует).
- Излом. Диагностируют характер излома, разделяя минералы на несколько групп с: ровным изломом, ступенчатым, неровным, зернистым изломом, землистым, раковистым, игольчатым и крючковатым.
- Твердость. Это способность поверхности сопротивляться проникновению другого вещества. Определяется путем царапанья минерала ногтем, ножом, стеклом или другим минералом. Измеряется по шкале Мооса.
- Удельный вес. Выделяют следующие классы: легкие (удельный вес составляет до 2,5 грамм на кубический сантиметр), средние (от 2,6 до 4 грамм на кубический сантиметр) и минералы с большим удельным весом (больше 4 грамм на кубический сантиметр).
- Магнитность. Свойство минералов отклонять магнитную стрелку компаса и притягиваться магнитом.
- Хрупкость и ковкость. Ковкими минералами считаются те, что способны менять форму при ударе молотком. Хрупкие же при ударе рассыпаются.
- Электропроводность. Это способность вещества, в данном случае минерала, под действием электрического поля проводить электроток.
- Запах. При горении, трении, смачивании различные минералы приобретают самые разнообразные запахи. Например, угарный газ или сероводород.
- Вкус. Вкусовые эффекты присутствуют только у растворяемых в воде минералов.
- Жирность и шероховатость.
- Гигроскопичность. Свойство минерала притягивать к себе молекулы воды.
В каком виде находятся минералы в природе?
В природе минералы можно встретить в различном виде. Так, некоторые экземпляры могут находиться в виде одиночных кристаллов. Другие же представляют собой скопления – агрегаты.
Выделяют три вида минеральных агрегатов:
- Изометрические агрегаты. Их форма одинаково развита по всем направлениям.
- Удлиненные в одном направлении – игольчатые, столбчатые, лучистые и призматические.
- Вытянутые в двух направлениях формы. К таким относят пластинчатые, таблитчатые, чешуйчатые и листоватые кристаллы.
Систематика минералов
Для более точной классификации минералов Международная Минералогическая ассоциация утвердила следующую систематику:
- Класс. В самую первую очередь минералы классифицируют по анионам. Существуют три группы: основной анион, анионный комплекс и отсутствие аниона. Таким образом, все минералы делятся на: самородки, органические соединения, окиси и гидроокиси, карбонаты, нитраты, сульфаты и другие.
- Подкласс. Подклассы различают минералы с разными структурами. Так, ММА разделила все минералы на несо-, цикло-, соро-, ино-, фило- и тектосиликаты.
- Семейство. На семейства минералы делятся в зависимости от похожести химического либо структурного состава.
- Надгруппа. Она содержит в себе те минералы, которые не входят в отдельные группы.
- Группа. Объединяет минералы с одинаковыми структурами и химическим составом.
- Подгруппа.
Как используются минералы?
Все минералы планеты нашли себе широкое применение в самых различных отраслях:
- Первое место, несомненно, занимает промышленность. Например, при переработке глинозема можно получить большое количество цемента. А слюда является хорошим термо- и электроизолятором, кианит широко используется в качестве огнеупорного материала, а кварц для изготовления стекла.
- Также минералы широко используются в качестве драгоценных и полудрагоценных камней для украшения ювелирных изделий. Те минералы, которые не несут высокой ценности повсеместно используют для ремонта, строительства и даже декора.
- Не менее часто используются и гипс, апатит и селитра
, но уже в качестве удобрений.
Для изготовления фарфоровых статуэток и посуды применяют криолит, кианит и другие минералы. - Отдельно стоит сказать про вольфрам. Его применяют для изготовления стали тугоплавких сортов. А также для изготовления лампы накаливания.
- Наверняка, всем известны свинцовые пули , которые также изготовлены из минерала. А еще свинец широко применялся для защиты от радиоактивного излучения.
- Не обошли стороной минерал и художники. Они применяют его в качестве красителя для своих красок. Например, аквамарин дает синий цвет, а изумрудная зелень – зеленый. Киноварь окрашивает в ярко-красные цвета и так далее.
- Наверняка, нет ни одного человека, который бы ни разу в жизни не сделал хотя бы глоток минеральной воды . Получила она свое название не просто так. Свои полезные компоненты: соли, щелочи и другие, она получает именно от минералов. Вода на глубине взаимодействует с ними и обогащается щелочами.
Какие камни относятся к минералам?
Некоторые люди ошибочно полагают, что все камни можно отнести к минералам. Так, например, называют гидротермальные камни, что в корне неверно. Минералами можно считать только природные камни. Например, янтарь, азурит, танзанит.
Можно насчитать не одну тысячу красивых минеральных камней, но далеко не все будут считаться полудрагоценными, а уж тем более драгоценными. Последними считаются камни необычайной красоты, но встречаются они крайне редко, что вполне оправдывает их высокую стоимость.
Драгоценными камнями, которые относятся к минералам можно считать, например, лабунцовит – силикат со сложным составом. Или осумилит – очень редкий минерал. Черчит – редчайший гипсовый минерал. Хризоберилл – оксид бериллия и алюминия. И конечно же, алмаз, рубин, изумруд и другие.
Полудрагоценные камни встречаются, конечно, не так редко, поэтому цена на них ниже. Но все же встретить их можно не очень часто. Аметист , относящийся к числу полудрагоценных камней, также считается минералом. К ним же относятся и, например, бирюза, аквамарин, топаз и янтарь.
Минералогия – это очень интересная наука, как и сам процесс зарождения минералов и их изучение. Минералы играют немалую роль в жизни людей и всей Земли. Поэтому не стоит их обесценивать. Это такое же богатство планеты, как и все остальное.
Природа дает человеку возможность пользоваться производимыми ею благами. Поэтому люди живут вполне комфортно и имеют все необходимое. Ведь вода, соль, металлы, топливо, электричество и много другое - все создается естественным путем и в дальнейшем преобразуется в нужную для человека форму.
То же самое касается и таких продуктов природы, как минералы. Эти многочисленные разнообразные кристаллические структуры являются важным сырьем для огромного количества самых разнообразных промышленных процессов в хозяйственной деятельности людей. Поэтому рассмотрим, какие бывают виды минералов и что вообще представляют собой эти соединения.
Минералы: общая характеристика
В общепринятом в минералогии смысле под термином "минерал" понимается твердое тело, состоящее из химических элементов и обладающее рядом индивидуальных физико-химических свойств. Кроме того, образовано оно должно быть только естественным путем, под влиянием тех или иных природных процессов.
Минералы могут быть образованы как простыми веществами (самородные), так и сложными. Пути их формирования также различны. Существуют такие процессы, способствующие их образованию:
Крупные агрегаты минералов, собранные в единые системы, называются горными породами. Поэтому путать эти два понятия не следует. Горные минералы добываются именно путем дробления и обработки целых кусков пород.
Химический состав рассматриваемых соединений может быть разным и содержать большое количество разных веществ-примесей. Однако всегда есть одно главное, которое доминирует в составе. Поэтому именно оно и является определяющим, а примеси не учитываются.
Строение минералов
Структура минералов - кристаллическая. Существуют несколько вариантов решеток, которыми она может быть представлена:
- кубическая;
- гексагональная;
- ромбическая;
- тетрагональная;
- моноклинная;
- тригональная;
- триклинная.
Классифицируют эти соединения по химическому составу определяющего вещества.
Виды минералов
Можно привести следующую классификацию, которая отражает основную часть состава минерала.
Помимо выше обозначенных групп, встречаются также органические соединения, формирующие целые природные залежи. Например, торф, уголь, уркит, оксолаты кальция, железа и прочие. А также несколько карбидов, силицидов, фосфидов, нитридов.
Самородные элементы
Это такие минералы (фото можно увидеть ниже), которые образованы простыми веществами. Например:
Часто эти вещества встречаются в виде крупных агрегаций с другими минералами, кусками горных пород и рудами. Добыча и их использование в промышленности имеют важное значение для человека. Они - основа, сырье для получения материалов, из которых впоследствии изготавливают самые разные предметы быта, конструкции, украшения, приборы и прочее.
Фосфаты, арсенаты, ванадаты
В эту группу входят породы и минералы, которые имеют преимущественно экзогенное происхождение, то есть встречаются в наружных слоях земной коры. Внутри формируются только фосфаты. Солей фосфорной, мышьяковой и ванадиевой кислот на самом деле достаточно много. Однако, если рассматривать общую картину, то в целом процентное их содержание в коре небольшое.
Можно выделить несколько самых распространенных кристаллов, которые относятся к этой группе:
- апатит;
- вивианит;
- линдакерит;
- розенит;
- карнотит;
- паскоит.
Как уже отмечалось, данные минералы формируют горные породы достаточно внушительной величины.
Оксиды и гидроксиды
В данную группу минералов входят все оксиды, и простые, и сложные, которые образованы металлами, неметаллами, интерметаллидами и переходными элементами. Общее процентное содержание данных веществ в земной коре - 5%. Единственное исключение, которое относится к силикатам, а не к рассматриваемой группе, - это оксид кремния SiO 2 со всеми его разновидностями.
Можно привести огромное количество примеров подобных минералов, однако обозначим самые распространенные:
- Гранит.
- Магнетит.
- Гематит.
- Ильменит.
- Колумбит.
- Шпинель.
- Известь.
- Гиббсит.
- Романешит.
- Холфертит.
- Корунд (рубин, сапфир).
- Боксит.
Карбонаты
Данный класс минералов включает в свой состав достаточно большое разнообразие представителей, которые также имеют важное практическое значение для человека. Так, существуют следующие подклассы или группы:
- кальцит;
- доломит;
- арагонит;
- малахит;
- содовые минералы;
- бастнезит.
Каждый подкласс включает в свой состав от нескольких единиц до десятков представителей. Всего насчитывается около ста разнообразных минеральных карбонатов. Самые распространенные из них:
- мрамор;
- известняк;
- малахит;
- апатит;
- сидерит;
- смитсонит;
- магнезит;
- карбонатит и прочие.
Некоторые ценятся как очень распространенный и важный строительный материал, другие используются для создания ювелирных изделий, третьи находят применение в технике. Однако все являются важными, и добыча их ведется очень активно.
Силикаты
Самая многообразная по внешним формам и количеству представителей группа минералов. Такое варьирование обусловлено тем, что атомы кремния, лежащие в основе их химического строения, способны соединяться в разного вида структуры, координируя вокруг себя несколько атомов кислорода. Так, могут формироваться следующие типы конструкций:
- островные;
- цепочечные;
- ленточные;
- листовые.
Данные минералы, фото которых можно видеть в статье, известны каждому. По крайней мере некоторые из них. Ведь к ним относятся такие как:
- топаз;
- гранат;
- хризопраз;
- горный хрусталь;
- опал;
- халцедон и прочие.
Они находят применение в ювелирном деле, ценятся как прочные конструкции для использования в технике.
Можно также привести в пример минералы, названия которых не так известны для простых людей, не связанных с минералогией, но тем не менее они очень важны в промышленности:
- Датонит.
- Оливин.
- Мурманит.
- Хризокол.
- Эвдиалит.
- Берилл.
Много сокровищ хранит в своих недрах Земля. Их выявляют геологи. Вся наша жизнь тесно связана с использованием природных богатств. Взгляните вокруг: дом, в котором мы живем, сложен из камней, кирпичей и бетона, а сырье для них получено из земли. Машины, необходимые на производстве и в быту, сделаны из , руды которых добывают в земных недрах. А уголь, нефть? Если вспомнить об энергетическом кризисе, поразившем многие страны, то станет особенно ясной зависимость жизни человечества от горючих ископаемых, запасы которых ограничены и распределены неравномерно. , которые содержатся в земной коре?
Рано начали добывать свинец и использовать его для пуль, теперь же он крайне нужен и для экранов, защищающих от радиоактивных излучений. Но вот постоянный спутник свинца – цинк долгое время не использовался, да и сейчас он вроде пасынка в цветной металлургии – не очень-то вроде он и нужен, разве что для оцинкования детских ванночек, ведер, производства цинковых белил. Однако стоимость содержащихся в сульфиде цинка примесей редких элементов – индия и кадмия – сопоставима со стоимостью самого цинка! Так что и цинковые руды представляют большую ценность.
Известно, что открытие радиоактивных, редкоземельных и редких элементов произвело большую революцию в технике. И сейчас практически все элементы из таблицы Менделеева используются человеком.
Минералы как красители
Минералы издавна употреблялись как красители . Самые древние художники каменного века рисовали на скалах охрой диких животных – носорогов, мамонтов, а также сцены жизни – охоту, войны. Задолго до нашей эры (в третьем тысячелетии) развивалась совершенная по технике живопись Северной Африки, достигшая расцвета в фаюмских портретах (Египет, I–III век нашей эры), удивляющих реалистичностью и чистотой красок. И сейчас минеральные краски самые яркие и стойкие, чистые, например синий аквамарин , зеленая изумрудная зелень и волконекоит , ярко-красная киноварь , оранжевый аурипегмент и др.
Пресная вода
Пресная вода – это тоже дар Земли, наша ценность, которую нужно беречь и всячески охранять. С годами, особенно при энергичной промышленной деятельности человечества, происходит загрязнение водоемов и рек. Порубка лесов вызывает обмеление рек, а сооружение некоторых водохранилищ – наоборот, заболачивание обширных площадей некогда плодородных земель. Проблема сохранения ресурсов пресной воды и выявления запасов пресных вод, которые можно было бы получить путем бурения глубоких скважин для водоснабжения населения, сейчас является очень острой. Встает также задача кругооборота воды при промышленном использовании с возвратом ее снова в употребление.
Большое значение имеют как средство лечения людей. Ресурсы минеральных вод огромны. Производятся разведки дополнительных запасов этих вод. Минеральные воды получают свои с компоненты – соли кислот, щелочи и т. д. – при взаимодействии их на глубине с горными породами и выщелачивании из них элементов. образуются за счет вод, поступающих с больших глубин, и особенно часто встречаются в областях недавней вулканической деятельности. Горячие (термальные) воды и пар этих источников используются для создания электростанций, обогрева домов и теплиц (Камчатка, Исландия и др.).
Нерудные полезные ископаемые
Нерудные полезные ископаемые тоже очень разнообразные и значение этих минеральных образований ничуть не меньше, чем металлов.
Интереснейшим является асбест . Особенностью асбеста – водного силиката магния – являются его длиннопризматические трубчатые кристаллы, которые можно расщеплять на тончайшие «каменные нити». Толщина «асбестовых нитей» иногда менее 0,0001 миллиметра! Эти нити можно прясть. Асбест – жаростойкий материал . Эти его особенности были известны еще в древности.
Самые длинноволокнистые разновидности этого минерала (длина волокна больше 8 сантиметров) используются для производства тканей в сочетании с хлопковой пряжей. Особенно идет пряжа с асбестовой нитью для производства блестящих, а также тяжелых тканей, например для занавесей в театры.
Асбест присоединяют к хлопку для придания тканям не только красивого блеска, но и большей прочности. Асбест используют в производстве трансмиссионных ремней. Коротковолокнистый асбест идет на производство теплоизоляционных материалов. Некоторые разновидности имеют кислотоупорные свойства, их применяют для изоляции подводных кабелей , для изготовления асбестоцементных труб и плит.
Важны для техники кристаллы разных минералов из гидротермальных жил: кварца, кальцита, плавикового шпата . Прозрачные разновидности этих кристаллов используются при производстве оптических приборов .
Кальцитовые прозрачные кристаллы (исландский шпат) обладают сильным двойным светопреломлением. Эту особенность легко проверить. Рассматривая через прозрачный кальцитовый кристалл какое-нибудь пятно или букву на бумаге, можно увидеть вместо одного пятна два, их создали два отклоняющихся под углом луча, обладающие различной скоростью прохождения света. Это свойство кальцита, его двойное лучепреломление , используется в производстве специальных пластин для поляризационных микроскопов.
В кристаллах кварца, также применяемых в оптическом производстве, наоборот, ценится низкое двупреломление света: их используют для производства кварцевых клиньев, употребляемых для определения оптических свойств минералов. Из прозрачных кристаллов кварца изготовляют оптические линзы .
Очень большое значение имеет пьезоэлектрический эффект кварцевых кристаллов : при ориентированном давлении в них возбуждаются электрические заряды. Идеальные и хорошо сохранившиеся кристаллы прозрачного кварца употребляются для изготовления пьезокварцевых пластинок, стабилизаторов радиоволн, резонаторов эхолотов. Кварцевое стекло пропускает ультрафиолетовые лучи .
Красивые разновидности прозрачных кварцевых кристаллов применяются как поделочные камни и для украшений. Агаты – тоже минералы кремнезема – употребляются для подставок к точным приборам, для изготовления агатовых ступок и т. д. Словом, здесь используются разные свойства минерала: твердость, прозрачность, пьезоэлектрические свойства, особенности оптических свойств .
Третий минерал этой группы – плавиковый шпат , или флюорит , имеет уже более разнообразные сферы применения: в металлургии – для понижения температуры плавления металла, в химии – в производстве плавиковой кислоты, в оптической промышленности редкие в природе бесцветные и прозрачные кристаллы флюорита используются при производстве особо качественных оптических линз .
Кристаллы технически ценных оптических минералов выращиваются в специальных лабораториях и заводах, где люди создают очень совершенные и крупные кристаллы. Это техническое производство минералов позволяет лучше понять и условия их природного образования.
Строительные материалы
Большое значение имеют разнообразные традиционные строительные материалы , в основном горные породы: песчаники, граниты, туфы, известняки .
Горючие ископаемые
Горючие ископаемые – уголь, нефть, горючие сланцы используются не только в энергетике, но и для получения ценных органических соединений, широко используются в производстве синтетических материалов – тканей, а также пластмасс, которые во
Природные и искусственные минералы. Первичные и вторичные минералы.
Минерал (от cp.-век. лат. minera - руда) - это природное тело с определённым химическим составом и кристаллической структурой, образующееся в результате природных физико-химических процессов, протекающих на поверхности и в глубинах Земли, Луны и других планет, и обладающее определёнными физическими, механическими и химическими свойствами; обычно представляет собой составную часть горных пород, руд и метеоритов. Минерал - это обычно природное химическое соединение элементов, или самородный элемент, образовавшийся в определенных физико-химических условиях среды.
Изучением минералов занимается минералогия. Минералогия изучает состав, химические и физические свойства минералов, их происхождение, процессы изменений и превращений в другие минералы, а также взаимоотношения одних минералов с другими в минеральных месторождениях или горных породах.
Понятие «минерал» подразумевает твёрдое природное неорганическое кристаллическое вещество. Но иногда его рассматривают в расширенном контексте, относя к минералам некоторые органические, аморфные и другие природные продукты.
Минералами считаются также некоторые природные вещества, представляющие собой в обычных условиях жидкости (например, самородная ртуть, которая приходит к кристаллическому состоянию при более низкой температуре). Воду, напротив, к минералам не относят, рассматривая её как жидкое состояние (расплав) минерала лёд.
Некоторые органические вещества - нефть, асфальты, битумы - часто ошибочно относят к минералам, либо выделяют их в особый класс «органические минералы», целесообразность чего весьма спорна.
Некоторые минералы находятся в аморфном состоянии и не имеют кристаллической структуры. Минералы, имеющие внешнюю форму кристаллов, но находящиеся в аморфном, стеклоподобном состоянии, называют метамиктными. К явно кристаллическим, например, относится кухонная соль, к аморфным - опал. В минералах с кристаллическим строением элементарные частицы (атомы, молекулы) расположены в определенном направлении и на определенном расстоянии между собой, образуя кристаллическую решетку. В аморфном веществе указанные частицы расположены хаотически. От внутреннего строения минерала (кристаллического или аморфного) зависят его основные физические свойства (твердость, спайность, хрупкость, кристаллографическая внешняя форма и др.). А они в свою очередь относятся к важнейшим диагностическим признакам минералов.
Состав минералов выражается его химической формулой - эмпирической, полуэмпирической, кристаллохимической. Эмпирическая формула отражает лишь отношение между собой отдельных элементов в минералах. В ней элементы располагаются слева направо по мере увеличения номера их групп в периодической системе, а для элементов одной группы - по мере уменьшения их порядковых номеров, т.е. по мере увеличения их силовых характеристик.
В настоящее время в природе найдено и изучено более 3 тыс. минералов, но распространены они неодинаково. Ежегодно открывается около 30 их видов, из них только несколько десятков широко распространены, остальные - редки. Наибольшее распространение получили минералы, содержащие кислород, кремний и алюминий, так как эти элементы преобладают в земной коре - 82,58 %.
Называют минералы по месту первой находки, в честь крупных минерологов, геологов и учёных других специальностей, известных коллекционеров минералов, путешественников, космонавтов, общественных и политических деятелей прошлого и настоящего, по каким-либо характерным физическим свойствам или по химическому составу. Последний химический принцип особенно рекомендован, и большинство минералов, открытых за последние десятилетия, в самом названии несут информацию о своём химическом составе.
Попытки систематизации минералов на различной основе предпринимались уже в античном мире. В современной минералогии имеется много различных вариантов минералогической систематики. Большинство из них построено по структурно-химическому принципу. 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.
В зависимости от происхождения различают минералы первичные и вторичные .
К первичным относятся минералы, образовавшиеся впервые в земной коре или на ее поверхности в процессе кристаллизации магмы. К первичным наиболее распространенным минералам относятся кварц, полевой шпат, слюда, из которых состоят гранит или сера в кратерах вулканов.
Вторичные минералы образовались при обычных условиях из продуктов разрушения первичных минералов вследствие выветривания, при осаждении и кристаллизации солей из водных растворов или в результате жизнедеятельности живых организмов. Это - кухонная соль, гипс, сильвин, бурый железняк и другие.
Как бы ни был богат и многообразен мир минералов, далеко не всегда их можно получить в достаточном количестве и требуемого качества. Человеку часто требуются далеко не любые минералы, а только те, которые бы отвечали постоянно растущим запросам металлургической, электро- и радиотехнической, оптико-механической, точного приборостроения и другим отраслям промышленности. Требования, предъявляемые народным хозяйством к минералам, часто весьма велики: высокая степень химической чистоты, прозрачности, совершенство огранки и т. д. И конечно, природа далеко не всегда в состоянии удовлетворить эти запросы. Поэтому, не ограничиваясь добычей природных минералов, человек постоянно изыскивает пути и способы получения искусственных минералов, не только не уступающих, а даже превосходящих по своим свойствам естественные. Развитие науки и техники с каждым годом позволяет все глубже проникать в тайны минерального мира. Человек научился создавать уникальнейшую аппаратуру, позволяющую получать минералы, не только не уступающие по своим качествам рожденным в глубинах Земли, но и производить новые, ранее не известные минералы, часто с весьма ценными и оригинальными свойствами.
Искусственным путем (методом синтеза) можно получать минералы, которые встречаются в природных условиях (алмаз, корунд, кварц и др.), и минералы, которые в природных условиях самостоятельно не встречаются (алит, белит и др.), а входят в состав различных технических продуктов, таких как цементы, огнеупоры и т.д. В настоящие время в промышленных целях получен ряд минералов, которые редко встречаются в природе, но обладают ценными свойствами (флюорит, корунд и др.).
Методы синтеза естественных минералов можно разделить на две группы:
1) синтез проводимый в условиях нормального давления.
2) синтез осуществляемый при повышенных давлениях.
В настоящие время получение искусственных минералов сводится к следующим процессам:
1) кристаллизация расплава;
2) реакции, в которых участвуют газовые компоненты;
3) получение минералов в присутствие водных растворов;
4) получение минералов путем реакции в твердой среде.
Практическое значение синтеза минералов в последние годы резко возросло. Тем не менее значение искусственных минералов пока сравнительно невелико. Основная роль принадлежит природным минералам – главным поставщикам многих металлов для промышленности
Минералы находят широкое применение в современном мире. В технике и промышленности используется около 15% всех известных минеральных видов. Минералы представляют практическую ценность как источники получения всех металлов и других химических элементов (руды чёрных и цветных металлов, редких и рассеянных элементов, агрономические руды, сырьё для химической промышленности). Техническое применение многих минералов базируется на их физических свойствах.
Твёрдые минералы (алмаз, корунд, гранат, агат и др.) используются как абразивы и антиабразивы; минералы с пьезоэлектрическими свойствами (кварц и др.) - в радиоэлектронике; слюды (мусковит, флогопит) - в электро- и радиотехнике (благодаря их электроизоляционным свойствам);
асбесты - как теплоизолятор;
тальк - в медицине и в смазках;
кварц, флюорит, исландский шпат - в оптике;
кварц, каолинит, калиевый полевой шпат, пирофиллит - в керамике;
магнезит, форстерит - как магнезиальные огнеупоры и т.д.
Ряд минералов является драгоценными и поделочными камнями. В практике геологоразведочных работ широко используются минералогические поиски и оценка месторождений полезных ископаемых.
На различиях физических и химических свойств минералов (плотности, магнитных, электрических, поверхностных, радиоактивных, люминесцентных и других свойств), а также на цветовых контрастах основаны методы обогащения руд и сепарации минералов, равно как геофизические и геохимические методы поисков и разведки месторождений минерального сырья.
В широких масштабах осуществляется промышленный синтез монокристаллов искусственных аналогов ряда минералов для радиоэлектроники, оптики, абразивной и ювелирной промышленности.
На сегодняшний день известно более 4 тысяч минералов. Ежегодно открывают несколько десятков новых минеральных видов и несколько «закрывают» - доказывают, что такой минерал не существует.
Четыре тысячи минералов - это очень не много по сравнению с числом известных неорганических соединений (более миллиона).
Все процессы образования минералов и горных пород могут быть разбиты на три группы:
А. Эндогенные (внутренние), или, как их часто называют, гипогенные (глубинные) процессы, происходящие за счет внутренней тепловой энергии земного шара.
Б. Экзогенные (внешние), или гипергенные (поверхностные) процессы, происходящие на поверхности земли главным образом под воздействием солнечной энергии.
В. Метаморфические (метаморфогенные) процессы, связанные с перерождением ранее образовавшихся минеральных ассоциаций (как экзогенных, так и эндогенных) в результате изменяющихся физико-химических условий, среди которых главное место занимают изменения давления и температуры.
Чем минералы отличаются от горных пород и как они используются человеком? В нашей статье вы найдете ответы на все эти вопросы.
Минерал и горная порода: в чем разница?
Внешняя оболочка нашей планеты (земная кора) состоит из множества пород и минералов. Каждый из них - предмет детальнейшего изучения для особой касты ученых - геологов, минерологов и петрографов. Что представляют собой эти природные образования? И чем отличаются минералы от горных пород? Попробуем ответить на эти вопросы максимально просто.
Минералы и горные породы отличаются друг от друга настолько, насколько продукты питания различны с уже готовыми блюдами. Если у вас есть яйца, молоко, сахар и мука, то вы сможете приготовить из этих ингредиентов либо блины, либо ароматные пампушки к супу. Все будет зависеть от пропорций и технологии приготовления.
Какой бы грубой не была эта аналогия, но практически то же самое происходит с минералами и горными породами. Пример - кварц, один из самых распространенных минералов на нашей планете. В сочетании с одними веществами он образует гранит, а в сочетании с другими - базальт.
Однако вернемся к главному вопросу: чем минералы отличаются от горных пород? Ключевое различие состоит в следующем: горные породы состоят из различных минералов. Те, в свою очередь, являются более однородными по своему составу химическими соединениями. Интересно отметить, что вплоть до начала XIX века ученые еще не делали различий между минералами и горными породами. Это разделение появилось в науке относительно недавно.
Минерал и горная порода: определение понятий
Минерал - это природное химическое соединение с определенным составом, имеющее, как правило, кристаллическую структуру. Термин происходит от позднелатинского слова minerale, что значит «руда». Минералы в земной коре чаще всего представлены в твердом агрегатном состоянии. Тем не менее встречаются жидкие (самородная ртуть) и газообразные минералы (например, сероводород).
В природе минералы образуются в результате самых разных геологических процессов. Их изучением занимается отдельная научная дисциплина - минералогия. К основным физико-оптическим свойствам минералов относят твердость, хрупкость, плотность, спайность, излом, цвет и блеск.
Горная порода - это природный агрегат, состоящий из одного или нескольких минералов. Она может быть твердой или же мягкой, рыхлой. Каждая из существующих горных пород отличается определенным составом, текстурой, окрасом и прочими характеристиками. Их комплексным изучением занимается наука петрография. Впервые термин «горная порода» был употреблен еще в 1798 году русским геологом Василием Севергиным.
Теперь вы знаете, чем отличаются минералы от горных пород. А вот какие их виды известны современной науке? Об этом - далее.
Типы и примеры горных пород и минералов
Что такое кварц? Полевой шпат - это минерал или горная порода? А как насчет гранита и базальта? Попробуем разобраться в этом вопросе.
Минералов в природе - огромное множество! В настоящее время человечеству известно о 6 тысячах минералов. Но лишь 150 из них широко распространены в природе. Существует несколько разных классификаций минералов. Так, по степени распространенности в земной коре выделяют:
- Градообразующие (те, которые составляют основу большей части горных пород).
- Акцессорные (присутствующие в составе пород, но составляющие не более 5 % от их общей массы).
- Редкие минералы (их проявления в природе крайне малочисленны).
Генетическая классификация делит все минералы на ряд классов (карбиды, сульфиды, силикаты, селениды, фториды, хроматы и прочие).
Все горные породы Земли принято делить на три большие группы (исходя из их генезиса):
- Магматические (образуются из расплавленной магмы в результате ее остывания и дальнейшего затвердевания).
- Осадочные (формируются вследствие переотложения продуктов выветривания на поверхности земной коры).
- Метаморфические (породы, сформировавшиеся в толще земной коры под воздействием очень высокого давления и температуры).
Известные примеры минералов: кварц, полевой шпат, слюда, оливин, пироксен, плагиоклаз, кальцит.
Самые распространенные горные породы: гранит, базальт, глина, каменная соль, мел, лабрадорит.
Кварц
Кварц - самый распространенный минерал в природе. Он входит в состав многих горных пород. Доля кварца в общей массе земной коры составляет около 60 %. Химическая формула минерала: SiO 2 .
Название «кварц» произошло от немецкого слова и переводится как «твердый». В чистом виде это достаточно твердый, бесцветный (или белесый) минерал. Примеси других веществ могут придавать ему самую разнообразную окраску. Существует несколько десятков разновидностей кварца (кремень, аметист, халцедон, оникс и другие).
Полевые шпаты
Полевой шпат - это минерал или горная порода? Многие уверены, что второе. На самом деле, это минерал, причем один из самых распространенных. Принадлежит он к классу силикатов.
Полевые шпаты - главные градообразующие минералы многих пород магматического происхождения (например, гранитов). Сегодня они достаточно широко применяются человеком: в стекольной, керамической, химической промышленности. Их также используют в качестве флюсов в металлургии и как наполнители в зубных пастах.
Гранит
Гранит - горная порода магматического происхождения. В ее минеральный состав входит кварц, полевой шпат и слюда. Граниты чрезвычайно распространены в земной коре континентального типа. В природе чаще всего встречаются красные, розовые и серые граниты.
Данная порода, благодаря своей исключительной плотности, прочности и морозоустойчивости, широко применяется в строительстве. Ее нередко можно встретить в отделке стен, облицовке лестниц, каминов и уличных фонтанов. Из гранита также изготовлена большая часть городских памятников, монументов и стел.
Сферы применения горных пород и минералов
Сегодня почти все минералы и горные породы Земли используются человеком в большей или меньшей степени. Более того, тысячи геологов ежедневно работают над тем, чтобы открывать все новые и новые месторождения различных полезных ископаемых по всему миру. Итак, как человек использует минералы и горные породы, добытые из недр планеты?
Начнем, пожалуй, с топливных минеральных ресурсов. Природный газ, торф и каменный уголь широко применяется для отопления жилых домов, работы тепловых электростанций, котельных и прочих промышленных предприятий. Однако самой востребованной осадочной породой в современном мире является нефть. Из так называемого «черного золота» получают не только бензин, но и пластмассы, полиэтилен и прочие полезные материалы.
Нельзя не упомянуть и о железистых кварцитах, которые после обогащения рудной массы используются в производстве чугуна и стали. Золото, серебро, платина - ценнейшие металлы, применяемые в ювелирном деле, точном машиностроении и электронике.
Целый ряд минералов и горных пород используется в строительной индустрии. Это известняк, песок, глина, мел, гипс, мрамор и прочие. Многие из них также применяются в медицине и косметологии. Из некоторых минералов получают красители. Помимо всего прочего, различные минералы нашли свое применение в радиоэлектронике, оптике, химической промышленности и даже в космической отрасли.