Минера́л
(
нем.
Мinеrаl
или
фр.
minéral
, от
позднелат.
(аеs) minerale
—
руда
[1]
) — природное тело с определённым химическим составом и упорядоченной атомной структурой (
кристаллической структурой
), образующееся в результате природных физико-химических процессов и обладающее определёнными физическими свойствами. Является составной частью
земной коры
,
горных пород
,
руд
,
метеоритов
. Изучением минералов занимается наука
минералогия
. В настоящее время установлено около 4900 минеральных видов, более 4660 из которых было одобрено Международной минералогической ассоциацией (IMA). Однако лишь несколько десятков минералов (около 100) пользуются широким распространением. Они входят в состав горных пород и называются
породообразующими
. В последнее время усилиями
рекламодателей
минералами стали ошибочно называть также
биологически значимые элементы
(микро- и макроэлементы), входящие в состав
биодобавок
, что вносит путаницу в
терминологию
и дезориентирует покупателя.
Содержание
|
Что такое минерал?
Понятие «минерал» подразумевает твёрдое природное неорганическое
кристаллическое
вещество. Но иногда его рассматривают в неоправданно расширенном контексте, относя к минералам некоторые органические, аморфные и другие природные продукты, в частности некоторые
горные породы
, которые в строгом смысле не могут быть отнесены к минералам.
-
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
. Это относится главным образом к т. наз.
метамиктным минералам
, имеющим внешнюю форму кристаллов, но находящимся в аморфном, стеклоподобном состоянии вследствие разрушения их изначальной
кристаллической решётки
под действием жёсткого радиоактивного излучения входящих в их собственный состав радиоактивных элементов (U,Th, и тд.). Различают минералы явно
кристаллические
,
аморфные
—
метаколлоиды
(например,
опал
,
лешательерит
и др.) и
метамиктные минералы
, имеющие внешнюю форму кристаллов, но находящиеся в аморфном, стеклоподобном состоянии.
«Минерал — это химически и физически индивидуализированный продукт природной физико-химической реакции, находящийся в
кристаллическом состоянии
» (Годовиков А. А., «Минералогия», М., «Недра», 1983).
По определению
академика
Н. П. Юшкина
(1977), «минералами называются естественные дискретные органически целостные системы взаимодействующих
атомов
, упорядоченных с трёхмерной неограниченной периодичностью их равновесных положений, являющиеся относительно неделимыми структурными элементами
горных пород
и дисперсных фазовогетерогенных образований. Вся совокупность минералов составляет минеральный уровень структурной организации неорганической материи, спецификой которого является кристаллическое состояние, определяющее свойства, законы функционирования и методы исследования минеральных систем».
Понятие «минерал» часто употребляется в значении «минеральный вид», то есть как совокупность минеральных тел данного химического состава с данной
кристаллической структурой
.
Кристаллическая структура
является и важнейшей диагностической характеристикой минерала, и носителем заложенной в минерале генетической информации, расшифровкой которой среди прочего занимается
минералогия
. Вопрос о целесообразности отнесения к минералам в порядке «исключений из правила»
некоторых
некристаллических (жидких или рентгеноаморфных) продуктов является спорным и до сих пор дискутируется учеными. Вместе с тем современные исследования показали, что некоторые аморфные, как считалось ранее, геологические продукты, например
опал
, устроены сложнее, чем считалось ранее и обладают внутренней «структурой дальнего порядка».
Некоторые разновидности
лимонита
, описанные в своё время как «метаколлоиды», оказались при детальном изучении скрытокристаллическими или волокнисто-
сферолитовыми
агрегатами гл. образом
гётита
, иногда с примесью
лепидокрокита
,
гематита
и
ярозита
. Представления о «колломорфном» происхождении некоторых минеральных форм (лимониты, «стеклянные головы»
гётита
,
гематита
,
настурана
и др.) были опровергнуты после их более углубленного изучения и анализа в работах
Д. П. Григорьева
,
Ю. М. Дымкова
и др. Коллоидные фазы существуют лишь как промежуточные в процессах массопереноса и минералообразования и являются одной из физико-химических сред, в которых или из которых происходит
кристаллизация
минералов.
Классификация минералов
Существует много вариантов классификаций минералов. Большинство из них построено по структурно-химическому принципу.
По распространённости минералы можно разделить на
породообразующие
— составляющие основу большинства горных пород,
акцессорные
— часто присутствующие в горных породах, но редко слагающие больше 5 % породы,
редкие
, случаи нахождения которых единичны или немногочисленны, и
рудные
, широко представленные в рудных месторождениях.
Наиболее широко используется классификация по химическому составу и кристаллической структуре. Вещества одного химического типа часто имеют близкую структуру, поэтому минералы сначала делятся на классы по химическому составу, а затем на подклассы по структурным признакам.
Общепринятая в настоящее время кристаллохимическая классификация минералов подразделяет все их на
КЛАССЫ
и выглядит следующим образом:
Наглядный
почтовый блок
«Минералы»,
2009
I. Раздел
Самородные элементы
II. Раздел
Сульфиды, сульфосоли и им подобные соединения
-
1. класс
Сульфиды
и им подобные соединения
-
2. класс
Сульфосоли
III. Раздел
Галоидные соединения (Галогениды)
-
1. класс
Фториды
-
2. класс
Хлориды, бромиды и иодиды
IV. Раздел
Оксиды и гидроксиды
-
1. класс
Оксиды
-
2. класс
Гидроксиды
V. Раздел
Кислородные соли (оксисоли)
-
1. класс
Нитраты
-
2. класс
Карбонаты
-
3. класс
Сульфаты
-
4. класс
Хроматы
-
5. Класс
Вольфраматы и молибдаты
-
6. Класс
Фосфаты, арсенаты и ванадаты
-
7. Класс
Бораты
-
8. Класс
Силикаты
-
А.
Островные силикаты
. -
Б.
Цепочечные силикаты
. -
В.
Ленточные силикаты
. -
Г.
Слоистые силикаты
. -
Д.
Каркасные силикаты
.
-
А.
VI. Раздел
Органические соединения
Свойства минералов
Важнейшими характеристиками минералов являются кристаллохимическая структура и состав. Все остальные свойства минералов вытекают из них или с ними взаимосвязаны. Важнейшие свойства минералов, являющиеся диагностическими признаками и позволяющие их определять, следующие:
-
Габитус кристаллов
. Выясняется при визуальном осмотре, для рассматривания мелких образцов используется
лупа
-
Твердость
. Определяется по
шкале Мооса
-
Блеск
— световой эффект, вызываемый отражением части светового потока, падающего на минерал. Зависит от отражательной способности минерала. -
Спайность
— способность минерала раскалываться по определённым кристаллографическим направлениям. -
Излом
— специфика поверхности минерала на свежем не спайном сколе. -
Цвет
— признак, с определённостью характеризующий одни минералы (зелёный
малахит
, синий
лазурит
, красная
киноварь
), и очень обманчивый у ряда других минералов, окраска которых может варьировать в широком диапазоне в зависимости от наличия примесей элементов-хромофоров либо специфических дефектов в
кристаллической структуре
(
флюориты
,
кварцы
,
турмалины
). -
Цвет черты
— цвет минерала в тонком порошке, обычно определяемый царапанием по шершавой поверхности фарфорового бисквита. -
Магнитность
— зависит от содержания главным образом двухвалентного железа, обнаруживается при помощи обычного
магнита
. -
Побежалость
— тонкая цветная или разноцветная плёнка, которая образуется на выветрелой поверхности некоторых минералов за счёт окисления. -
Хрупкость
— прочность минеральных зёрен (кристаллов), обнаруживающаяся при механическом раскалывании. Хрупкость иногда увязывают или путают с твёрдостью, что неверно. Иные очень твёрдые минералы могут с лёгкостью раскалываться, то есть быть хрупкими (например,
алмаз
)
Эти свойства минералов легко определяются в полевых условиях. К другим свойствам минералов относятся, например, оптические свойства:
Преломление
,
Дисперсия
и
Поляризация
, которые характеризуются их оптическими константами:
показатель преломления, угол между оптическими осями, оптический знак кристалла, ориентация оптической индикатрисы
и др.
Разнообразие минералов
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). Геологи объясняют небольшое количество минералов следующими причинами:
-
Распространенность элементов в Солнечной системе. Наиболее широко на Земле распространены кислород и кремний (
кларковое число
: O 470000 (Виноградов, 1962), 472500 (Ведеполь, 1967); Si 295000 (Виноградов, 1962), 305400 (Ведеполь, 1967). Соответственно, подавляющее большинство минералов является
силикатами
. С другой стороны, некоторые элементы так рассеяны, что никогда не образуют собственных минералов и лишь входят в структуру некоторых минералов в виде примесей. - Неустойчивость многих химических соединений в земных условиях.