На какие две группы разделяются минералы. Минералы. Принципы классификации, формы нахождения в природе. Горные породы и их виды

Твердая оболочка Земли - земная кора - составляет лишь 1,5% от общего объема земного шара. Но, несмотря на это, именно земная кора, а точнее ее верхний слой, представляет для нас наибольший интерес, так как он является источником минерального сырья.
Минералы - это относительно однородные природные тела, имеющие определенные химический состав и физические свойства. Название «минерал» происходит от латинского слова «минера», что в буквальном переводе означает - руда, рудный. Наука, изучающая состав, структуру и свойства минералов, их происхождение и условия залегания, называется минералогией.
Минералы образуются в результате физико-химических процессов, совершающихся в земной коре. Как и вся окружающая нас природа, они состоят из химических элементов. Образно говоря, минерал - это своего рода здание из кирпичиков - химических элементов, построенное по определенным законам природы. И подобно тому, как из примерно одинакового количества кирпичей человеком возведено на Земле множество различных зданий, из сравнительно небольшого числа химических элементов природой создано в земной коре более 3 тыс. разнообразных минералов.

Всего с учетом многочисленных разновидностей насчитывается более 7 тыс. их наименований, которые даются каждому минералу по какому-либо признаку.
В земной коре минералы чаще встречаются не самостоятельно, а в составе горных пород. Они во многом определяют физико-механические свойства горных пород и с этой точки зрения представляют наибольший интерес для технологии обработки камня.
Большинство минералов встречается в природе в твердом состоянии. Твердые минералы могут быть кристаллическими или аморфными, различаясь внешне геометрической формой - правильной у кристаллических и неопределенной у аморфных.

Форма минералов зависит от расположения в них атомов. В кристаллических минералах атомы располагаются в строго определенном порядке, образуя пространственную решетку, благодаря которой многие минералы (например, кристалл кварца) имеют вид правильных многогранников. Кристаллические минералы анизотропны, т. е. физические свойства их различны по разным направлениям. В аморфных минералах (обычно они имеют форму натеков) атомы расположены беспорядочно. Такие минералы изотропны, т. е. физические свойства их одинаковы по всем направлениям.

Классификация минералов
В соответствии с общепривятой в настоящее время химической классификацией все минералы могут быть разделены на девять классов:
I. Силикаты - соли кремневых кислот, среди которых выделяют подгруппы минералов, имеющих некоторую общность состава и строения: полевые шпаты, разделяющиеся по химическому составу на плагиоклазы и ортоклазы, пироксены, амфиболы, слюды, оливин, тальк, хлориты и глинистые минералы. Это самый многочисленный класс, насчитывающий до 800 минералов.
II. Карбонаты - соли угольной кислоты, включающие до 80 минералов и в их числе наиболее распространенные кальцит, магнезит н доломит.

III. Окислы и гидроокислы - объединяют около 200 минералов, среди которых наиболее распространены кварц, опал, лимонит, гаматит.
IV. Сульфиды - соединения элементов с серой, насчитывающие до 200 минералов. Типичный представитель - пирит.
V. Сульфаты - соли серной кислоты, включающие около 260 минералов,
среди которых наибольшее распространение получили гипс и ангидрит.
VI. Галоиды - соли галоидных кислот, насчитывающие около 100 мине-
ралов. Типичные представители галоидов - галит (поваренная соль) и
флюорит.

Горные породы. Структура и текстура горных пород.

Горные породы. Структуры и текстуры пород.

Горные породы. Структуры и текстуры пород. - раздел Геология, Предмет и методы геологии. Принцип актуализма: униформизм и актуалистический подход. Предмет и методы геологии. Специфика геологии. Разделы современной геологии. Специфика геологии: Структура – Способы Расположения В Пространстве Зерен Ми...

Структура – способы расположения в пространстве зерен минералов в горной породе. Характеристика объемного строения ГП, обусловленная формой, размером и способом соединения минеральных индивидов. Зависит от условий образования ГП и является их главной характеристикой. Различаются по степени кристалличности породы, абсолютным и относительным размерам кристаллов.

Текстура - взаимное расположение минеральных зерен и их агрегатов в пространстве, общий облик породы (рисунок.)

Структура магматических пород:

1) Полнокристаллическая – все в-во породы представлено в виде кристаллов

2) Неполнокристаллическая- часть в-ва породы затвердела в виде вулканического стекла, другая

3) Стекловатая- в-во породы представлено вулканическим стеклом

4) Скрытокристаллическая (афанитовая) – размер зерен менее 0,1мм

5) Мелкокристаллическая (мелкозернистая) – размер крист. 0,1-1 мм

6) Среднекристаллические- 1-5 мм

7) Крупнокристаллические – 5-10 мм

8) Грубо- или гигантокристаллические- более 1 см

9) Равномернокристаллические, равномернозернистые, неравномернозернистые

10) Порфировая- неравномернозернистые струк., в которых кристаллы отдельных минералов выделяются крупными размерами на фоне стекловатой или скрытокристаллической основной массы

11) Порфировидная- крупные кристаллы погружены в основную массу с ясно различимыми зернами меньшего размера

12) Пегматитовая- прорастание КПШ кварцем

Текстура магматических пород:

1) Плотные(компактные)- зерна плотно прилегают друг к другу (вулканические стекла)

2) Пористая- наличие полостей, пор

3) Пузырчатые, пенистые (шлаки, пемза)

4) Миндалекаменная- если пустоты в пористой породе заполнены вторичным минералом (опал, халцедон и т.д.)

5) Массивная –однородная

6) Полосчатая- чередование полос различного цвета или различного минерального состава

7) Флюидальная- следы струй течения магматического материала

8) Пятнистая- пятнистое, неравномерное распределение цветных минералов.

Структура метаморфических ГП:

1) Микрокристаллическая- не различимая вооруженным глазом 2) Катокластическая (Обломочная)- разновеликие угловатые обломки (структура брекчии) 3) Полнокристаллическая (микрокристаллическая – 0,01- 0,1 мм, мелкокристаллические 0,1-1 мм, среднекристаллические 1-5 мм, крупнокристаллические 5-10мм, гигантокристаллические >10мм)

Текстура метаморфических ГП:

1) Полосчатая 2) Массивная 3) Очковая(округлые агрегаты в сланцеватой массе) 4) Плойчатая (мелкие складки) 5) Сланцеватая (порода разделяется на пластинки) 6) Пятнистая

Магматические горные породы

Происхождение и классификация. Магматическими (или извер­женными) горными породами называют горные породы, которые образовались в результате кристаллизации магмы при ее остыва­нии в недрах Земли или на ее поверхности. Магма (или ла­ва) - это сложный силикатный расплав примерно следующего со­става: кислород - 46,7 %, кремний - 27,7 %, алюминий - 8,1 %, железо - 5,1 %, кальций - 3,6 %, магний - 2,1 %, натрий - 2,7 %, калий - 2,6 %, другие элементы обычно не превышают в среднем 1,4 %. Температура магмы различна, но обычно 100 - 1300 °С.

История формирования магматических горных пород берет начало с образования магмы, которая затем последовательно из­менялась под воздействием слабо изученных сложнейших взаи­мосвязанных физических, химических, физико-химических про­цессов. Процессы эти во многом завершаются при охлаждении или кристаллизации магмы с образованием агрегатов силикатных минералов. В зависимости от условий, в которых происходит ох­лаждение и застывание (потеря подвижности) магмы, горные по­роды делят на интрузивные (глубинные) и эффузивные (излившие­ся) (рис. 16).

Эффузивные породы образуются из той же магмы, что и глу­бинные, поэтому их называют аналогами глубинных пород. Разно­видностями этих пород соответственно будут жильные и вулканиче­ские. При формировании вулканических пород на поверхности земли магму называют лавой.

Некоторые геологи считают, что в основе зарождения магмы лежит единая первичная магма базальтового состава, дальнейшая же дифференциация ее привела к образованию различных по со­ставу магматических пород.

Осадочные горные породы.

Сейчас известно ~ 3000 минералов и каждый год их число увеличивается. Как ориентироваться в этом многочисленном и разнообразном мире минералов? Для этого ученые группируют или систематизируют их на основе каких-то признаков. То есть проводят классификацию. В минералогии были попытки создать классификацию на основе разных признаков: например по твердости, блеску или спайности; по условиям образования или генезису. Но есть минералы, которые могут образоваться совершенно в разных условиях. С середины прошлого столетия минералы стали классифицировать по химическому составу - по доминирующему аниону или анионной группе. Но только после появления рентгеноструктурного анализа и определения с его помощью внутреннего строения минералов стало возможным установить тесную связь между химическим составом минерала и его кристаллической решеткой. Это открытие положило начало принципу кристаллохимической классификации минералов. Впервые это сделали ученые Брэгг и Гольдшмидт для силикатов.

За основную единицу при такой классификации принят минеральный вид, обладающий определенной кристаллической структурой и определенным стабильным химическим составом. Минеральный вид может иметь разновидности. Под разновидностью понимают минералы одного вида, отличающиеся друг от друга по какому-то физическому признаку, например по цвету минерал кварц многочисленными разновидностями (черный - морион, прозрачный - горный хрусталь, фиолетовый - аметист).

В процессе минералообразования минералы одного минерального вида могут отличаться друг от друга внешним обликом - размерами кристаллов или формой. В этом случае каждый минерал одного минерального вида называют минеральный индивид.

Существующие классификации объединяют минеральные виды в классы или группы. Их количество у разных авторов колеблется, по мере усовершенствования классификации и получения новых данных о минеральных видах. Мы рассмотрим восемь классов:

Характеристика минералов по классам

1. Самородные

2. Сульфиды

3. Оксиды и гидрооксиды

4. Галоиды

5. Карбонаты

6. Сульфаты

7. Фосфаты

8. Силикаты

1. Самородные элементы (минералы).

К этому классу относятся минералы, состоящие их одного химического элемента и называемых по этому элементу. Например: самородное золото сера и т.д. Все они подразделяются на две группы: металлы и неметаллы. В первую группу входят самородные Au, Ag, Cu, Pt, Fe и некоторые др., во вторую - As, Bi, S и С (алмаз и графит).

Генезис - в основном, образуются при эндогенных процессах в интрузивных породах и кварцевых жилах, S - при вулканизме. При экзогенных процессах происходит разрушение пород, высвобождение самородных минералов (в силу их устойчивости к физическому и химическому воздействию) и их концентрация в благоприятных для этого местах. Таким образом, могут формироваться россыпи золота, платины и алмаза.

Применение в народном хозяйстве:

1 - ювелирное производство и валютные запасы (Au, Pt, Ag, алмазы);

2 - культовые предметы и утварь (Au, Ag),

3 - радиоэлектроника (Au, Ag, Cu), атомная, химическая промышленность, медицина, режущие инструменты - алмаз;

4 - сельское хозяйство - сера.

II. Сульфиды - соли сероводородной кислоты.

Подразделяются на простые с общей формулой А m X p и сульфосоли - А m B n X p, где -

А - атом металлов, В-атомы металлов и металлоидов, Х - атомы серы.

(Pb, Cu, Fe и т.д.) (Bi, Sb, As, Sn)

Сульфиды кристаллизуются в разных сингониях - кубической, гексагональной, ромбической и т.д. По сравнению с самородными, у них более широкий состав элементо-катионов. Отсюда большее разнообразие минеральных видов и более широкий диапазон одного и того же свойства.

Общими свойствами для сульфидов являются металлический блеск, невысокая твердость (до 4), серые и темные цвета, средняя плотность.

В то же время, среди сульфидов отмечаются различия по таким свойствам как спайность, твердость, плотность. Например:

Сульфиды являются основным источником руд цветных металлов, а за счет примесей редких и благородных металлов ценность их использования повышается.

Генезис - различные эндогенные и экзогенные процессы.

III. Оксиды и гидроксиды - представляют один из наиболее распространенных классов с более 150 минеральными видами, в которых атомы или катионы металлов образуют соединения с кислородом или гидроксильной группой (ОН). Это выражается общей формулой АХ или АВХ - где Х-атомы кислорода или гидроксильная группа. Наиболее широко представлены оксиды Si, Fe, Al, Ti, Sn. Некоторые из них образуют и гидрооксидную форму. Особенность большинства гидрооксидов - снижение значений свойств по сравнению с оксидной формой того же атома металла. Яркий приме р - оксидная и гидрооксидная форма Al.

Оксиды по химическому составу и блеску можно разделить на: металлические и неметаллические. Для первой группы характерны средняя твердость, темные цвета (черный, серый, бурый), средняя плотность. Пример - минералы гематит и касситерит. Вторая группа характеризуется низкой плотностью, высокой твердостью 7-9, прозрачностью, широкой гаммой цветов, отсутствием спайности. Приме р - минералы кварц, корунд.

В народном хозяйстве наиболее широко используются оксиды и гидрооксиды для получения Fe, Mn, Al, Sn. Прозрачные, кристаллические разновидности корунда (сапфир и рубин) и кварца (аметист, горный хрусталь и др.) используются как драгоценные и полудрагоценные камни.

Генезис - при эндогенных и экзогенных процессах.

IV. Галоиды. Наиболее широко распространены фториды и хлориды - соединения катионов металлов с одновалентным фтором и хлором.

Фториды - минералы светлые, средней плотности и твердости. Представитель - флюорит CaF2. Хлоридами являются минералы галит и сельвин (NaCl и KCl).

Для галоидов общими являютс я - низкая твердость, кристаллизация в кубической сингонии, совершенная спайность, широкая цветовая гамма, прозрачность. Особыми свойствами обладают галит и сильвин - соленый и горько-соленый вкус.

По генезису фториды и хлориды отличаются. Флюорит - продукт эндогенных процессов (гидротермальный), а галит и сильви н - образуются в экзогенных условиях за счет осаждения при испарении в водоемах.

В народном хозяйстве флюорит используется в оптике, металлургии, для получения плавиковой кислоты. Галит и сильвин находят применение в химической и пищевой промышленности, в медицине и сельском хозяйстве, фотоделе.

V. Карбонаты - соли угольной кислоты, общая формула АСО3 - где А - Са, Мg, Fe и др.

Общие свойств а - кристаллизуются в ромбической и тригональной сингониях (хорошие кристаллические формы и спайность по ромбу); низкая твердость 3-4, преимущественно светлая окраска, реакция с кислотами (HCl и HNO3) с выделением углекислого газа.

Наиболее распространенными являются: кальцит СаСО3, магнезит Mg СО3, доломит СаМg (СО3) 2, сидерит Fe СО3.

Карбонаты с гидроксильной группой (ОН):

Малахит Cu2 CO3 (OH) 2 - зеленый цвет и реакция с НС l,

Азурит Cu3 (CO3) 2 (OH) 2 - синий цвет, прозрачен в кристаллах.

Генезис карбонатов разнообразен - осадочный (химический и биогенный), гидротермальный, метаморфический.

Это породообразующие минералы осадочных пород (известняки, доломиты и др.) и метаморфических - мрамор, скарны. Используются в строительстве, оптике, металлургии, как удобрения. Малахит используется как поделочный камень. Большие скопления магнезита и сидерита - источник получения железа и магния.

VI. Сульфаты - соли серной кислоты, т.е. имеют радикал SO4. Наиболее распространенные и известные сульфаты Ca, Ba, Sr, Pb. Общими свойствами для них являютс я - кристаллизация в моноклинной и ромбической сингониях, светлая окраска, низкая твердость, стеклянный блеск, совершенная спайность.

Минералы: гипс CaSO4 *2H2O, ангидрит CaSO4, барит BaSO4 (высокая плотность), целестин SrSO4.

Образуются в экзогенных условиях, часто совместно с галоидами. Некоторые сульфаты (барит, целестин) имеют гидротермальный генезис.

Применение - строительство, сельское хозяйство, медицина, химическая промышленность.

IIV. Фосфаты - соли фосфорной кислоты, т.е. содержащие PO4.

Количество минеральных видов мало, мы рассмотрим минерал апатит Ca(PO4) 3 (F, Cl, OH). Он образует кристаллические и зернистые агрегаты, твердость 5, сингония гексагональная, спайность несовершенная, цвет зелено-голубой. Содержит примеси стронция, иттрия, редкоземельные элементы.

Генезис - магматический и осадочный, где он в смеси с глинистыми частицами образует фосфорит.

Применение - агросырье, химическое производство и в керамических изделиях.

VIII. Силикаты - наиболее распространенный и разнообразный класс минералов (до 800 видов). В основе систематики силикатов - кремнекислородный тетраэдр -4. В зависимости от структуры, которую они образуют, соединяясь друг с другом, все силикаты делятся на:

островные, слоевые, ленточные, цепочечные и каркасные.

Островные силикаты - в них связь между обособленными тетраэдрами осуществляется через катионы. В эту группу входят минералы: оливин, топаз, гранаты, берилл, турмалин.

Слоевые силикаты - представляют непрерывные слои, где тетраэдры связаны ионами кислорода, а между слоями связь осуществляется через катионы. Поэтому у них общий радикал в формуле 4- Эта группа объединяет минералы-слюды: биотит, тальк, мусковит, серпентин.

Цепочечные и ленточные - тетраэдры образуют цепочки одинарные или сдвоенные (ленты). Цепочечные - имеют общий радикал 4- и включают группу пироксенов.

Ленточные силикаты с радикалом 6 - объединяют минералы группы амфиболов.

Каркасные силикаты - в них тетраэдры соединяются между собой всеми атомами кислорода, образуя каркас с радикалом . В эту группу входят - полевые шпаты и плагиоклазы. Полевые шпаты объединяют минералы с катионами Na и K. Это минералы микроклин и ортоклаз. В плагиоклазах в качестве катионов - Са и Na, при этом соотношение между этими элементами не постоянно. Поэтому плагиоклазы представляют собой изоморфный ряд минералов:

альбит - олигоклаз - андезин - лабрадор - битовнит - анортит. От альбита к анортиту увеличивается содержание Са.

В составе катионов в силикатах наиболее часто присутствуют: Mg, Fe, Mn, Al, Ti, Ca, K, Na, Be, реже Zr, Cr, B, Zn редкие и радиоактивные элементы. Необходимо отметить, что часть кремния в тетраэдрах может замещаться Al и тогда мы относим минералы к алюмосиликатам.

Сложный химический состав и разнообразие кристаллической структуры в сочетании дают большой разброс показателей физических свойств. Даже на примере шкалы Мооса видно, что твердость у силикатов от 1 до 9.

Спайность от весьма совершенной до несовершенной. Об окраске и говорить нечего - широчайший спе ктр цв етов и оттенков.

В тоже время, внутри каждой структурной группы свойства близки и всегда есть какой-то один или два признака, по которым можно определить минерал. Например, слюды определяют по спайности и низкой твердости.

Часто силикаты группируются по окраске - темноокрашенные, светлоокрашенные. Особенно широко это применяется к силикатам - породообразующим минералам.

Силикаты образуются в основном при формировании магматических и метаморфических пород в эндогенных процессах. Большая группа глинистых минералов (каолин и др.) образуется в экзогенных условиях при выветривании силикатных горных пород.

Многие силикаты являются полезными ископаемыми и применяются в народном хозяйстве. Это строительные материалы, облицовочные, поделочные и драгоценные камни (топаз, гранаты, изумруд, турмалин и др.), руды металлов (Ве, Zr, Al) и неметаллов (В), редких элементов. Они находят применение в резиновой, бумажной промышленности, как огнеупоры и керамическое сырье.

Минералы представляют собой природные химические соединения, имеющие определенные физические свойства, форму и характеризующиеся своеобразными условиями образования, или генезисом.

Пример: сера – самородный элемент, широко применяется в сельском хозяйстве, галит-NaCl – каменная соль – используется в пищевой промышленности, кварц – SiO 2 , горный хрусталь – разновидность кварца, слюды (мусковит – светлый, биотит – черный) – разновидность кварца и др.

Минералы образуются в разнообразных физико-химических и термодинамических обстановках. Но каждый конкретный минерал образуется только при определенной температуре, давлении, концентрации минерального вещества, поэтому и устойчив он только в определенных условиях, близких к тем, в которых он образовался. В другой обстановке минералы постепенно разрушаются, перерождаются, образуют разновидности или даже совершенно новые минеральные образования, устойчивые в новых условиях.

Известно 2000 минералов, с разновидностями их более 4000. Но из этого огромного количества немногие минералы имеют широкое распространение в природе. Эти минералы, а их всего около 50, входят в состав важнейших известных науке горных пород, многие из них содержатся в почве, оказывают влияние на ее физико-химические свойства и на плодородие. Эти минералы называют минералами почвенного скелета. Из 64 породообразующих минерала, мы должны знать не меньше 20-22, а именно те, которые входят в состав рыхлых осадочных пород, т.е. в состав глины, песка и пр. Но мы должны знать и другие минералы, поскольку и на них (горы) растут деревья (лес).

Большинство минералов являются твердыми (кварц, полевой шпат др.), но есть жидкие минералы (ртуть, вода, нефть) и газообразные (углекислота, сероводород и др.). По условиям происхождения все минералы подразделяют на три группы : магматические, осадочные и метаморфические.

Образование магматических минералов происходит при высокой температуре и обычно большом давлении. Вследствие расплавления пород в небольших обособленных очагах на различных глубинах образуется магма – тестообразный расплав сложного силикатного состава, содержащий различные газы, пары воды и горячие водные растворы.

Осадочное происхождение минералов в самой общей схеме выглядит примерно так; выветривание > перенос > отложение (образование осадка) > диагенез (образование горной породы). Образовавшиеся таким путем минералы, горные породы и полезные ископаемые называют осадочными. Осадконакопление (седиментация) происходит в поверхностных частях земной коры (как в морях, так и на суше) и на самой поверхности при невысоких температурах и давлении, близком к атмосферному, под влиянием физико-химических агентов атмосферы, гидросферы, земной коры и жизнедеятельности организмов. Осадки могут быть обломочного, химического и биологического происхождения.

Сложный физико-химический процесс изменения, перерождения и перекристаллизации уже готовых минералов и горных пород с сохранением их твердого состояния без заметного расплавления называется метаморфизмом. Процессы метаморфизма происходят на глубине, где существуют высокие (от 100-200 до 800° С) температуры и большое давление (до 152 103 кПа) – кальцит, известняк – в мрамор.

Формы нахождения минералов в природе различны. Встречаются налеты, выцветы, примазки кристаллов, чешуйчатые (тальк), плотные (хальцедон), землистые (каолин, охра), листоватые (слюда), игольчатые, призматические (гипс, роговая обманка) и т.д.

Классификация минералов. Наиболее объективной классификацией минералов является кристаллохимическая, учитывающая химический состав и строение (кристаллическое, аморфное) минералов.

Выделяются следующие семь (7) классов минералов: - самородные; - сульфиды (сернистые соединения); - галоидные соединения (галоиды); - окислы и гидроокислы; - соли кислородных кислот; - силикаты; - углеводородные соединения.

I класс – самородные элементы . К этому классу относятся химические элементы, находящиеся в природе в свободном состоянии. Это минералы, состоящие из одного элемента (золото, серебро, алмаз, медь, платина и др.). Известно 90 минералов этого класса, составляют они около 0,1% массы земной коры. Породообразующего значения не имеют, но народно - хозяйственное значение огромное.

II класс – сульфиды – производные сернистого водорода H 2 S или, реже многосернистых водородов. Известно около 200 минералов, составляющих 0.15-0.25% массы земной коры, или около 10% всех минералов. Сульфиды – непородообразующие минералы, но являются рудами многих важных металлов: меди, серебра, цинка, свинца и др., вследствие чего их значение в экономике страны очень велико.

Минералы в зоне выветривания неустойчивы: они разрушаются и переходят в различные кислородные соединения. Наиболее распространенными минералами этой группы являются:

Пирит – FeS 2 (серный колчедан, железный колчедан) – является основным видом сырья для получения H 2 SО 4 , халькопирит CuFeS 2 (медный колчедан) – главная руда на медь, в зоне выветривания он легко окисляется, образуя сульфиды Сu и Fe, применяющиеся широко в сельском хозяйстве, киноварь – HgS – единственная руда для получения ртути.

Ш Класс – галоидные соединения (галоиды ). Минералы этого класса (~ 120 видов) представляют соли хлористоводородной (хлориды) и фтористоводородной (фториды) кислот. Хлориды широко распространены в природе. Хлориды осадочного происхождения, образуются в результате отложения из водных бассейнов (соли натрия и калия).

Галоиды могут быть безводные и водные. К ним относятся такие важные в жизни человека и растений минералы, как галит (каменная соль) - NaCI, сильвин – KCI (желтый и синий), карналит – МgCl 2 КСl 6Н 2 О (красный). Галоиды залегают вместе с калийными солями в соляных месторождениях и используются для производства калийных удобрений. Кроме этого широко применяются они в консервной, химической промышленности, рыбном производстве.

IV Класс – окислы, соединения различных элементов с кислородом. Они очень распространены в природе, играют огромную роль в образовании земной коры. Наиболее распространены кварц – SiO 2 , опал – (SiO 2 nH 2 O), корунд (Al 2 O 3), гематит (красный железняк)– Fe 2 O 3 , магнетит – Fe 3 О 4 и др.

V Класс – Соли кислородных кислот – H 2 SO 4 , HNO 3 , Н 3 РО 4 , H 2 CO 3 , кремневой и др. Они имеют большое значение в почвообразовании и изготовлении удобрений.

Например – соли HNO 3 всегда считались важнейшим видом удобрений (NH 4 NO 3 , Ca(NO 3) 2 и др.), соли угольной и серной кислоты – СаСО 3 , CaSO 4 2Н 2 О применяют для улучшения физико – химических свойств почвы и улучшения произрастания растений. В тоже время сода (Na 2 CO 3) является одной из наиболее токсичных (вредных) кислородных солей для растений юга страны.

Главнейшие минералы этого класса следующие:

а) сульфаты – соли серной кислоты. Гипс -СаSО 4 2H 2 O, мирабилит-(Na 2 SO 4 10Н 2 О) – для получения соды, в медицине – как слабительное.

б) карбонаты – соли угольной кислоты. Кальцит – СаСО 3 , магнезит - MgCO 3 , доломит – СаСО 3 MgCO 3 , сидерит – железный шпат (FeCO 3) - желтовато-белый, для получения Fe, сода – Na 2 СО 3 10Н 2 О.

в) фосфаты – соли фосфорной кислоты.

– апатит-Са 5 (РО 4) 3 F, хлор-апатит Са 5 (РО 4) 3 С1– для получения Н 3 РО 4 , суперфосфата, фосфориты – Са 3 (РО 4) 2 , вивианит - Fe 3 (PO 4) 2 8H 2 O– белого цвета - фосфорное удобрение синеет на воздухе, сидерит – FeCO 3 .

VI класс – класс силикатов - минералы кремневых и алюмокремневых кислот. В эту группу входит огромное количество минералов, встречающихся в природе. Силикаты составляют 75% земной коры, а если прибавить 12% свободного кремнезема, то будет понятна ведущая роль этих минералов в геохимии. В почвообразовательных процессах силикаты являются одной из важнейших частей ППК, т.е. наиболее активной части почвы, от которой зависят физические, «химические, биологические и агрономические ее свойства.

К простым силикатам относятся следующие минералы:

- оливин [(MgFe) 2 SiO 4 ] -темная или зеленовато-желтая окраска, драгоценный камень, огнеупорный кирпич.

- роговая обманка – в зоне магмы она является породообразующим минералом гранитов, диоритов, сиенитов и др. известных пород. Имеет сложный и непостоянный химический состав, бурого цвета с различными оттенками. При выветривании дает гидроокислы металлов - карбонаты и глинные минералы.

– полевые шпаты – составляют около 50% массы земной коры. Встречаются они в изверженных породах, а также в сланцах и песчаниках. При выветривании полевые шпаты образуют углекислые соли,глинистые минералы и кремневую кислоту. К важнейшим представителям полевых шпатов: относятся ортоклаз – разная окраска, альбит 1- (в гидроокислах). Характерные представители: кварц, корунд, магнетит, гематит– окислы; лимонит, боксит– гидроокислы.

Таблица-2. Средняя распространенность для первых десяти химических элементов в земной коре, % по массе и их минеральная продуктивность.

Таблица-3. Средний состав Земли и земной коры, % по массе (по Беусу А.А,1972 г.)

5.Сульфиды. Сернистых и аналогичных им минералов насчитывается более 200 видов, но общее их содержание в земной коре не велико, около 1%. С химической точки зрения они являются производными сероводорода H2S. Происхождение сульфидов главным образом гидротермальное, а также магматическое, редко – экзогенное. Минералы класса сульфидов образуются, как правило, на глубине, ниже границы проникновения в земную кору кислорода атмосферы.

Попадая в приповерхностную область, сульфиды разрушаются, кроме того, реагируя с водой и кислородом, они образуют серную кислоту, которая агрессивно воздействует на горные породы. Таким образом, сульфиды являются вредной примесью в природных строительных материалах. Наибольшее распространение имеют сульфиды железа– пирит, халькопирит; другие представители
–галенит, сфалерит, киноварь.

6.Сульфаты. Сульфаты – соли серной кислоты. Многие из них растворимы в воде, поскольку являются осадками морских или озерных соленых водоемов. Некоторые сульфаты являются продуктами зоны окисления; известны сульфаты и как продукты вулканической деятельности. На долю сульфатов приходится 0,5% массы земной коры. Различают сульфаты безводные и водные, содержащие кроме общего для всех анионного комплекса2- также добавочные анионы(ОН)1-.Представители: барит, ангидрит – безводные, гипс, мирабилит – водные.

7.Галоиды. К этому классу относятся фтористые, хлористые и очень редкие бромистые и йодистые соединения. Фтористые соединения, большей частью, связаны с магматической деятельностью, они являются возгонамивулкановили продуктами гидротермальных процессов, иногда имеют осадочное происхождение. Хлористые соединения Na, K и Mg преимущественно являются химическими осадками морей и озер и главными минералами соляных месторождений. Галоиды составляют около 0,5% массы земной коры. Типичные представители: флюорит (плавиковый шпат), галит (каменная соль), сильвин, карналлит.

8.Фосфаты. Минералы этого класса представляют собой соли фосфорной кислоты; кристаллическая структура этих минералов характеризуется наличием анионных комплексов [РО4]3-.Преимущественно это редкие минералы; наиболее широко распространены минерал-магматического происхождения апатит и имеющие тот же химический состав осадочные биогенные фосфориты.

9. Вольфраматы и молибдаты. Этот класс содержит небольшое количество минеральных видов; по составу минералы отвечают солям
33 вольфрамовой и молибденовой кислот. Главные представители вольфрамит и шеелит.

10. Самородные элементы. В самородном состоянии в природе известно около 40 химических элементов, но большинство из них встречается очень редко; вообще самородные элементы составляют около 0,1% массы земной коры. В самородном состоянии встречаются металлы– Au, Ag, Cu, Pt, Sn, Hg; полуметаллы – As, Sb, Bi и неметаллы – S, C (алмаз и графит).

РЕКОМЕНДУЕМ выполнить перепост статьи в соцсетях!

В зависимости от химического состава все минералы разде­ляются на несколько классов, важнейшими из которых являются: самородные элементы, сульфиды, галоиды, окислы и гидроокислы, карбонаты, фосфаты, сульфаты, силикаты, а также природные органические соединения.

Самородные элементы. Это класс минералов, со­стоящих из какого-либо одного элемента. Они мало распростра­нены в земной коре. К ним относятся золото, серебро, медь, платина, алмазы, графит, сера и др.

Сера - S. Встречается в виде кристаллов и землистых агре­гатов, желваков, налетов; цвет соломенно-желтый до бурого; черта бесцветная; блеск жирный; твердость 1,5-2,5; спайность несовершенная; относительная плотность 2; образуется при химическом разложении гипса и сернистых соединений, при вул­канических извержениях.

Сульфиды (сернистые соединения). Класс сульфидов объединяет свыше 250 минералов. В химическом отно­шении сульфиды представляют собой соединения различных эле­ментов с серой (производные H 2 S). Наиболее распространены галенит, сфалерит, халькопирит, пирит, борнит, киноварь, молиб­денит и др.

Галенит (свинцовый блеск) - PbS. Кристаллы кубической формы; цвет свинцово-серый; черта серовато-черная, блестящая; непрозрачен; блеск металлический; твердость 2,5; спайность совершенная по кубу; относительная плотность 7,5; часто встре­чается с пиритом и сфалеритом; нередко содержит примеси се­ребра; происхождение гидротермальное. Применяется как руда на свинец и серебро.

Сфалерит (цинковая обманка) - ZnS. Встречается в виде кристаллов тетраэдрической формы; цвет бурый, коричневый, черный, реже желтый, зеленоватый; красный, иногда бесцвет-64

ный; черта желтая; блеск жирный, алмазный; прозрачен или полупрозрачен; изотропен; твердость 3-4; спайность весьма совершенная; относительная плотность 3,5-4,2; образуется при гидротермальных процессах. Применяется как цинковая руда.

Халькопирит (медный колчедан) - CuFeS 2 . Встречается в виде неправильных зерен и сплошных масс; кристаллы тетраэдриче­ской и октаэдрической формы; цвет латунно-желтый, нередко с пестрой побежалостью; черта черная с зеленоватым оттенком; блеск металлический; твердость 3-4; спайность несовершенная; относительная плотность 4,1-4,3; непрозрачен; слабо анизотро­пен; происхождение различное. Применяется как медная руда.

Пирит (серный колчедан) - FeS 2 . Самый распространенный сульфид; встречается в виде кристаллов кубической формы, сплошных масс, конкреций и т. п.; цвет светло-желтый, часто с побежалостью латунно-желтого, бурого и пестрого цвета; не­прозрачен; изотропен; твердость 6,65; спайность весьма несовер­шенная; относительная плотность 4,9-5,2; происхождение раз­личное. Применяется как сырье для получения серной кислоты.

Галоиды. Минералы этого класса представляют собой соли галоидно-водородных кислот: НС1, HF, НВг, HI. Наиболее распространены соли хлористой кислоты - галит и сильвин.

Галит (каменные соли) - NaCl. Встречается в виде кристал­лических агрегатов, реже - отдельных кристаллов кубической формы; бесцветный или белого цвета, встречаются разности крас­ного, серого, синего, желтого цветов; прозрачен и просвечивает; твердость 2; спайность совершенная в трех направлениях; отно­сительная плотность 2,15; хрупкий; легкорастворим в воде; вкус соленый; образуется в процессе осадконакопления, осаж­дается на дне соленых озер и залегает в виде пластов.

Окислы и гидроокислы. Минералы этого класса составляют около 17 % массы литосферы. Класс делится на две группы: 1) окислы и гидроокислы кремния (кварц, халцедон, опал и др.), 2) окислы и гидроокислы металлов (гематит, магне­тит, лимонит, касситерит, корунд и др.).

Кварц - SiO 2 . Один из наиболее распространенных в природе минералов, на его долю приходится более 12 % массы литосферы; встречается в виде зернистых агрегатов, хорошо образует кри­сталлы в форме шестигранной призмы, оканчивающейся с одной или двух сторон шестигранной пирамидой; грани часто покрыты тонкой поперечной штриховкой; цвет кварца различный; его бес­цветная прозрачная разновидность - горный хрусталь, серо­ватая- дымчатый кварц, фиолетовая - аметист, черная - ма-рион; блеск на гранях стеклянный, на изломе - жирный; твер­дость 7; спайность весьма несовершенная; излом раковистый, неровный; относительная плотность 2,7; происхождение кварца различное.

Скрытокристаллическая разновидность кварца называется хал­цедоном. Он образует плотные массы, натечные образования,

3 Абрикосов И. X. и др. 65

желваки молочно-ceporo, желтого и других цветов; полосчатая разновидность халцедона называется агатом, а загрязненная песком и глиной - кремнем.

Опал - SiO 2 -nH 2 O. Аморфный минерал, встречающийся в виде плотных натечных масс; цвет желтоватый, оранжевый, красно­ватый, черный; блеск слабостеклянный, слабожирный; излом раковистый, неровный; твердость 5,5; относительная плотность 1,9-2,3; при нагревании кусочков опала в пробирке выделяется вода, этим опал отличается от халцедона.

Гематит (железный блеск) - Fe 2 O 3 . Встречается в виде листовых, чешуйчатых, зернистых и землистых агрегатов, редко в виде кристаллов ромбоэдрического строения; цвет в кристаллах серо-стальной до черного, в чешуйках просвечивает тёмнокрас­ным, землистые агрегаты - красные; черта вишнево-красная; блеск металлический; твердость 5-6; спайность несовершенная; излом раковистый; непрозрачный; относительная плотность 5,2; обладает магнитными свойствами; образуется при метаморфиче­ских и гидротермальных процессах. Гематит является важнейшей железной рудой.

Магнетит (магнитный железняк) - FeO-Fe 2 O 3 . Встречается в виде зернистых масс, вкраплений, кристаллов; цвет железо-черный с синеватым оттенком; черта черная; блеск металличе­ский; непрозрачный; твердость 5,5-6,5; спайность несовер­шенная; относительная плотность 4,9-5,2; обладает сильными магнитными свойствами; наиболее крупные месторождения имеют метаморфическое происхождение.

Карбонаты. Класс карбонатов объединяет минералы, являющиеся солями угольной кислоты Н 2 СО 3 . Для всех карбона­тов характерна способность вступать в реакцию с соляной кисло­той НС1. На их долю приходится около 2 % массы земной коры. Некоторые карбонаты являются рудами металлов: железа, мар­ганца, меди, цинка, свинца и др.

Кальцит (известковый шпат) - СаСО 3 . Самый распростра­ненный минерал этого класса, он целиком слагает такие породы, как известняк, мел и мрамор; бесцветный, белый, из-за примесей иногда имеет желтые, розоватые, сероватые и голубоватые тона; черта белая; блеск стеклянный, иногда перламутровый; прозрач­ный или просвечивает, прозрачные кристаллы кальцита называются исландским шпатом; твердость 3; спайность совершенная; отно­сительная плотность 2,6; бурно реагирует с соляной кислотой; происхождение осадочное, гидротермальное, биогенное, может быть также продуктом метаморфизма. Применяется в строитель­ной, химической, металлургической, оптической и других отрас­лях промышленности.

Доломит - MgCa(CO 3) 2 . Встречается в виде зернокристалли-ческих масс, почвовидных, шаровидных и других агрегатов; цвет белый, сероватый, красноватый, зеленоватый; блеск стеклянный; твердость 3,5-4, спайность совершенная; относительная плот-

ность 2,8-2,9; реагирует с НС1 в порошке или при нагревании; происхождение гидротермальное и осадочное. Применяется в строи­тельной, металлургической и других отраслях промышленности.

Фосфаты. Фосфаты относительно слабо распространены. Их масса не превышает 0,1 % массы литосферы. Из многочислен­ных минералов этого класса, в основном солей ортофосфорной кислоты, наибольшее практическое значение имеют апатит и фосфорит.

Апатит - Са 5 (F или С1) (РО 4) 3 . Встречается в виде мелко­зернистых масс, реже в виде отдельных кристаллов в форме шестигранной призмы, достигающих огромных размеров; цвет белый, зеленый, фиолетовый, бурый; черта светлая; блеск стек­лянный, на изломе жирный; твердость 5; спайность несовершен­ная; излом неровный; относительная плотность 3,2; образуется чаще магматическим путем при внедрении щелочных магм. Слу­жит сырьем для получения фосфора и фосфорных удобрений.

Фосфориты имеют такой "же состав, что и апатиты, но обра­зуются в результате экзогенных процессов; генезис - осадочный, химический и биогенный; легко растворяются при нагревании в соляной и азотной кислотах. Применяются для получения су­перфосфата.

Сульфаты. Минералы этого класса - соли серной кис­лоты. Образуются они в основном в результате осаждения солей серной кислоты в лагунах и озерах и при окислении сульфидов. Наиболее распространены гипс и ангидрит.

Гипс -CaSO 4 -2H 2 O. Встречается в виде толсто- и тонко-таблитчатых кристаллов; цвет белый, бесцветный, примеси обус­ловливают различные цветные тона; черта белая; блеск стеклян­ный; твердость 2; спайность весьма совершенная; относительная плотность 2,3. При обезвоживании гипс переходит в ангидрит.

Ангидрит - CaSO 4 . Встречается в виде плотных мелкозер­нистых масс; цвет белый; блеск стеклянный; просвечивает; твер­дость 3-3,5; спайность совершенная; относительная плотность 3.

Силикаты. Самый многочисленный класс минералов. На их долю приходится до 33 % всех минералов. Силикаты составляют до 75 % массы земной коры (без кварца, сходного с ними по внутренней структуре). Участвуют в образовании пород, некоторые представляют собой ценные полезные ископаемые: драгоценные камни, слюды, керамическое сырье, руды. Силикаты- соли кремниевых и алюмокремниевых кислот. Наиболее распро­странены полевые шпаты. На их долю приходится до 50 % массы земной коры. В свою очередь, полевые шпаты делятся на калиевые полевые шпаты и плагиоклазы.

Из калиевых полевых шпатов наиболее представителен орто­клаз.

Ортоклаз - KAlSi 3 O 8 . Является составной частью осадочных,
пзверженных и метаморфических пород; встречается в виде зер­
нистых масс и кристаллов таблитчатой формы; цвет белый, светло-
3* 67

серый, розовый, мясо-красный; блеск стеклянный; твердость 6; спайность совершенная; относительная плотность 2,6; разно­видность ортоклаза - микроклин.

Плагиоклазы объединяют группу минералов, состоящих из смеси двух конечных минералов этой группы: альбита - NaAlSi 3 O 8 и анортита - CaAl. 2 Si 2 O 8 , имеющих одинаковую кристалличе­скую решетку. Такая смесь минералов называется изоморфной. Группу плагиоклазов составляют следующие минералы: альбит, олигоклаз, андезин, Лабрадор, битовнит и анортит.

Альбит. Встречается в виде плотных зернистых масс; образует кристаллы в виде мелких пластинок, сросшихся в щетки; цвет обычно белый; черта белая или бесцветная; блеск часто перла­мутровый; твердость 5,5-6,0; спайность совершенная по двум направлениям; относительная плотность 2,6.

Одну из групп силикатов составляют пироксены.

Авгит - Ca(Mg, Fe, Al) (Si, A1) 2 O 6 . Наиболее яркий пред­ставитель группы пироксенов; чаще встречается в виде зернистых агрегатов; кристаллы имеют форму восьмигранных столбиков; цвет зеленовато-черный и черный; блеск стеклянный; твердость 5-6; спайность средняя; относительная плотность 3,5.

В отличие от пироксенов минералы группы амфиболов имеют иное строение кристаллов. Типичным минералом этой группы является роговая обманка.

Роговая обманка. Характеризуется очень сложным и непо­стоянным химическим составом; кристаллы представляют собой удлиненные четырех- и шестигранные призмы; встречаются в виде волокнистых и плотных масс и отдельных кристаллов; цвет темно-зеленый, черный; черта зеленая; твердость 5,5; спайность совер­шенная в двух направлениях, в третьем направлении - занози­стый излом; блеск стеклянный; относительная плотность 3,1-3,3.

Большую группу минералов образуют листовые силикаты, к которым относят слюды (мусковит и биотит), тальк, серпентин, каолинит, глауконит и др.

Мусковит (белая слюда). Бесцветный минерал; блеск стеклян­ный, перламутровый; твердость 2-3; спайность весьма совер­шенная, раскалывается на очень тонкие пластинки по плоскостям спайности; относительная плотность 2,7; образуется при магма­тических и метаморфических процессах. Применяется в электро-и радиотехнике и др.

Каолинит (фарфоровая глина) - Al 2 (OH) 8 . Встре­чается в виде плотных порошковидных и землистых масс; цвет белый, серовато-белый, желтоватый; твердость 1; излом земли­стый; прилипает к языку; относительная плотность 2,6; образуется при выветривании главным образом полевых шпатов, слюд и содержащих их пород. Применяется на строительстве, при про­изводстве керамики, бурении скважин, для получения алюминия.

Природные органические соединения. Среди природных органических соединений особая роль отводится 68

углеводородам. Это твердые, жидкие и газообразные химические соединения углерода (С) и водорода (Н), называемые битумами и получающиеся в результате распада органических веществ.

К жидким битумам относится нефть. Подробно о нефти ска­зано во втором разделе учебника.

К твердым битумам относятся асфальты, кериты, антраксолиты и др. Все твердые битумы (за исключением озокерита) являются продуктами изменения тяжелых смолистых нефтей нафтеново-ароматического типа.

Асфальты (горные смолы). Это хрупкий (иногда вязкий) смо­листый минерал темно-бурого, почти черного цвета; представляет собой смесь окисленных углеводородов с содержанием С от 67 до 88 %, Н от 7 до 10 % и О + N + S от 2 до 23 %; твердость 2; относительная плотность 1,0-1,2; является продуктом измене­ния нефтей с нафтеновым основанием; легкорастворим в скипи­даре, хлороформе и сероуглероде; часто пропитывает пески и известняки, а также встречается в виде жил, заполняет пустоты, образуя озера. Асфальты широко применяются в промышлен­ности.

Асфальтиты. Так называется группа твердых и более чистых, чем асфальты, ископаемых битумов - альберита, гремита, гра-хемита. Элементарный состав асфальтов и асфальтитов прибли­зительно одинаков; цвет асфальтитов черный; хрупкие; поверх­ность излома блестящая; относительная плотность 1,13-1,20; полностью растворяются в хлороформе; плавятся без видимого разложения.

Кериты. Твердые, углеводородные битумы, образовавшиеся в результате метаморфизма нефтей; элементарный состав: С (80-90 %), Н (4-10 %), О + N + S (2,5-10 %); твердые, очень хрупкие минералы черного цвета с сильным блеском; в органиче­ских растворителях полностью не растворяются; при нагревании не плавятся, а вспучиваются и разлагаются.

Антраксолиты. В отличие от рассмотренных выше твердых битумов антраксолиты являются продуктом более высокой сте­пени метаморфизма нефтей. Это черное, хрупкое, блестящее вещество, нерастворимое в органических растворителях; при на­гревании не плавится; элементарный состав: С 90-99 %, Н 0,2- 4 %, О + N + S 0,5-5 %; относительная плотность 1,3-2,0; залегает в виде жил.

Озокериты (горный воск). Минералы от светло-желтого до черного цвета, с раковистым изломом; относительная плотность 0,85-0,97; температура плавления 52-82 °С. Твердость озокери-тов определяется глубиной проникновения иглы под нагрузкой (пенетрация), она изменяется от 2-8° (царапание ногтем) до 360° (мазеподобен); озокериты горят ярким пламенем. Элементар­ный состав: С 84-86 %, Н 13-15 %, N 0-26 %, S 0 - 0,2 %. В составе озокеритов преобладают твердые парафиновые угле­водороды метанового ряда (С л Н. г „ +2)-. Хорошо растворимы в бен-

зине, керосине, нефти, сероуглероде, смолах, хлороформе. Широко используются в электротехнике, парфюмерии, кожевенной и тек­стильной промышленности, а также в медицине.

Газообразные битумы. Они объединяют природные углеводо­родные газы, среди которых выделяют сухие газы, попутные, газы газоконденсатных и газы каменноугольных месторождений. Подробно рассмотрены во втором разделе учебника.