2.3.3. Минералы

Однородные по составу и строению природные химические соединения или однородные элементы, возникающие в результате разнообразных физико-химических процессов, называются минералами. В настоящее время известно около 3000 различных минералов и их разновидностей. Каждый из их характеризуется какими-либо особыми постоянными физическими и химическими свойствами или признаками. Основными отличительными признаками минерала являются:

а) природное происхождение;

б) однородность состава;

в) индивидуальность.

В природе минералы встречаются в твердом, жидком и газообразном состоянии. Основную массу составляют твердые минералы. Большинство твердых минералов встречается в природе в кристаллическом состоянии. Их элементарные частицы – атомы, ионы располагаются для данного минерала в определенном порядке – в постоянных для данного минерала точках (узлах) кристаллической решетки (рис. 2.7).

Форма кристаллической решетки определяет свойства минералов.

Одним из факторов, определяющих разнообразный состав минералов, является изоморфизм – способность одних элементов замещать другие в структуре минералов без изменения самой структуры. Замещение может быть изовалентным, если элементы одинаковой валентности замещают друг друга (Mg⁺²↔Fe⁺²,Mn⁺² ↔Fe⁺²) или гетеровалентным, когда замещающие ионы имеют различную валентность (Na⁺ ↔Ca⁺²,K⁺↔Al⁺³).

Важную роль в составе минералов играет вода и гидроксильные группы. В зависимости от их положения в кристаллической структуре различают воду:

1) конституционную– связана со структурой минералов теснее всего и входит в состав многих силикатов, окислов и кислородных солей в виде ОН^- ;

2) кристаллизационную– занимает крупные полости в структуре алюмосиликатов и при нагревании постепенно отделяется;

3) адсорбционную– отделяется от минералов при нагревании до 110°С и является самой распространенной разновидностью.

Минералы чаще всего образуют срастания или агрегаты, в каждом из которых отдельные минералы характеризуются внешним обликом – размером и формой выделения. Если минерал хорошо огранен, он называется идиоморфным, а если обладает направленными очертаниями –ксеноморфным.

Постоянство химического состава и внутренней структуры минералов обусловливает постоянство их свойств. К основным физическим свойствам минералов, позволяющим определять их по внешним признакам, относятся: цвет в образце, цвет черты, блеск, прозрачность, спайность, излом, твердость, плотность, магнитность. Диагностическое значение имеют и такие физические свойства, как хрупкость, ковкость, упругость, радиоактивность, люминесценция (способность светиться при облучении ультрафиолетовыми лучами, нагревании или давлении).

Морфология кристаллов может явиться важным диагностическим признаком. Следует учитывать, что в природе один и тот же минерал в разных условиях образует кристаллы различной формы, а разные минералы могут давать одинаковые кристаллы.

Таблица 2.4 – Симметрия и формы кристаллов некоторых минералов