Минералы - это составные части горных пород, характеризующиеся тем или иным химическим составом и структурой. Горная порода обычно представляет собой смесь различных минералов.
Наша планета и все, что нас окружает, практически полностью состоит из минералов. 
Несмотря на такое разнообразие, далеко не все способны различать их с первого взгляда, более того, многие путают понятия минерал и горная порода. Поэтому для начала отметим, что горная порода обычно формируется двумя или более минералами .
Кварц. Представлен в граните в виде небольших прозрачных или полупрозрачных кристаллов. Кварц - самый распространенный минерал земной коры. На фотографии запечатлен молочный кварц.
Слюда. Обычно имеет темный блестящий цвет. На снимке показана разновидность слюды биотит.
Полевой шпат. Часто встречающийся в горной породе минерал. Разновидность на фотографии называется ортоклаз и характеризуется светлым цветом, варьирующимся от белого до бледно-розового.
СОСТАВ И СТРУКТУРА
Подавляющее большинство минералов - твердые тела, однако встречаются и жидкие. Обычно минералы характеризуются особым химическим составом и упорядоченной атомной структурой.
ПОХОЖИЕ И РАЗНЫЕ
Алмаз и графит хорошо иллюстрируют разницу между составом и структурой. Оба они состоят из чистого углерода. Но если алмаз - самый твердый из известных минералов и его невозможно поцарапать другим минералом, то графит настолько мягок, что идет на изготовление карандашных грифелей. Несмотря на одинаковый химический состав, они имеют различную структуру, то есть атомы углерода группируются по-разному и образуют различные минералы.
Самые распространенные минералы земли
Сегодня науке известно свыше 3500 видов минералов, однако широко представлены в земной коре чуть более двухсот.
Некоторые из минералов когда-то были органическим веществом. Так, например, янтарь - это окаменелая смола древних хвойных деревьев.
Ежегодно геологи и ученые открывают новые минералы, правда, иные из них столь редки, что находятся лишь в нескольких экземплярах. До настоящего момента обнаружено более 3500 минералов, из которых только несколько десятков, во главе с кварцем, широко распространены на поверхности земли.
ГРУППА СИЛИКАТОВ
Это класс минералов солей кремниевой кислоты. На долю силикатов приходится свыше 75% массы земной коры и около 28% минералов. Всего в природе известно более 700 видов силикатов, включая важнейшие породообразующие - кварц, полевые шпаты, пироксены, амфиболы, слюды и другие.
Большая часть минералов состоит из двух и более элементов. Тем не менее существует группа одноэлементных минералов, так называемых самородных элементов , которых насчитывается около 20 видов. Многие из этих минералов - металлы, такие как золото, серебро, платина, медь, железо и другие. Кроме того, к одноэлементным минералам относятся алмаз, графит, сера и теллур.
Одной из важных геологических наук является минералогия - учение о минералах, их происхождении, строении, составе, условиях нахождения в природе, классификации и практической ценности для человека.
Предмет минералогии неразрывно связан с такими науками, как химия, геохимия, стратиграфия, физика, математика, петрография и другими.
В зачаточном состоянии минералогия использовалась еще в первобытном человеческом обществе, когда людям потребовались познания о тех или иных минералах, их свойствах и возможности использования этих свойств на практике - для изготовления предметов быта, примитивного оружия, орудий труда и т. д. Пожалуй, самый первый минерал, на который человек разумный обратил свой практический взор, являлся кремнем (тонкозернистая разновидность кварца). Это широко распространенный в природе минерал, благодаря своим физическим свойствам хорошо подходил для решения описанных выше задач.
Чуть позже человек стал изучать свойства других минералов, например глины - для изготовления посуды и других предметов, гематит, гетит, оксиды марганца использовались для изготовления краски и нанесения наскальных рисунков и т. д.
С течением времени роль минералов в эволюционном развитии человеческого общества возрастала в геометрической прогрессии. Поэтому современная минералогия заняла достойное место в ряду важнейших геологических наук. Изучение минералов и их свойств было и остается важным аспектом процветания человеческого общества, залогом дальнейшего динамического развития многих наук и общего познания окружающей Вселенной.
Что такое минерал и его отличие от других веществ
Минералы - твердые природные образования, имеющие относительно однородную внутреннюю структуру и химический состав по всему телу. Структура минералов, в большинстве случаев, имеет вид кристаллов различной геометрической формы, что обусловлено связями между составляющими минерал химическими элементами на молекулярном или атомарном уровне. Иными словами - минерал
- твердое вещество, образуемое природой, имеющее по всему телу однородный химический состав и одинаковую внутреннюю структуру
.
Слово минерал имеет латинское происхождение - "minerale" означает - "руда".
Примером простого минерала может послужить поваренная соль (хлорид натрия или галид). Кристаллы поваренной соли образованы микроскопической решеткой, в которой присутствуют атомы двух химических элементов - хлора и натрия, прочно связанные между собой ионной связью.
Исходя из такого определения, можно сделать вывод, что к минералам не относятся смеси химических элементов (пусть даже плотные и твердые, но не однородные), газообразные и жидкие вещества, а также твердые образования химических элементов, связь между атомами и молекулами в которых не имеет упорядоченной структуры. 
К минералам, также, не относят органические образования - уголь и нефть в любом агрегатном состоянии. Впрочем, в некоторых ученых трудах органические твердые образования выделяют в особый класс - органические минералы, но такая классификация не имеет единой поддержки в геологических научных кругах.
Чтобы было проще понять различие между минералами и другими природными образованиями, можно привести такие примеры: вода в обычном состоянии - не минерал, но в твердом (лед), является минералом, связи между химическими элементами в котором (кислород и водород) поддерживаются на атомарном уровне и имеют выраженную однородную структуру по всему телу.
К минералам относят, также, самородные вещества, образованные однородными химическими элементами. Наиболее часто в природе встречаются самородки серы, серебра, золота, меди, графита и алмазов. Значительно реже - самородки железа, осьмия, иридия, палладия и некоторых других элементов. Все эти самородки являются минералами по определению, поскольку образуют твердое вещество, состоящее из единственного химического элемента с упорядоченной внутренней кристаллической структурой.
Тем не менее, самородные вещества - редкость в природе. В сравнении с минералами, образованными химическими соединениями, самородки составляют не более 1 % от общей массы минералов нашей планеты.
Не являются минералами, по определению, твердые вещества с однородной внутренней структурой, созданные руками человека , т. е. искусственным путем, как бы они ни походили на натуральные природные вещества свойствами и характеристиками.
Смесь твердых веществ, каждое из которых образовано минеральными частицами, тоже не является минералом, как, например, гранит , габбро , мрамор и т. д. Эти вещества являются по определению горными породами , образованными смесью различных минералов, но сами они минералами не являются. Природные катаклизмы, внешние химические и физические факторы придали горным породам определенные структурные характеристики и твердость, тем не менее, связи между отдельными минералами в породах нельзя рассматривать, как единую структурную решетку этих веществ, поэтому горные породы к минералам не относятся.
Некоторые твердые вещества вообще не образуют внутренней кристаллической структурной решетки и находятся в аморфном (обычно, стекловидном) состоянии. Такие вещества иногда называют метамиктными минералами . Чаще всего в таких природных образованиях присутствуют радиоактивные элементы, которые воздействием жесткого излучения разрушают структурную решетку этих минералов.
В настоящее время известно и описано почти 6000 различных минералов, и ежегодно открываются новые. Иногда ученые делают и "антиоткрытия", доказывая, что описанный ранее минерал не является таковым по определению или является близкородственной разновидностью другого известного минерала.
В 2006 году была образована Комиссия IMA по новым минералам, номенклатуре и классификации (CNMNC), состоящая из ученых различных стран, в круг задач которой входит систематика известных и вновь открываемых минералов. В настоящее время полный перечень веществ, признанных минералами включает около 6000 названий, включая и те, которые считаются дискредитированными, т. е. исключенными из каталога минералов по каким-либо причинам.
В частности, роговая обманка, которая не так давно считалась одним из самых распространенных минералов земной коры, в настоящее время дискредитирована, и, по мнению ученых, минералом не является.
Развитие науки и техники позволило человеку осуществлять синтез и производство искусственных веществ, которые по своим свойствам являются аналогами некоторых ценных минералов. Но эти искусственные вещества минералами назвать нельзя по определению, согласно которому минерал - твердое вещество, образованное в результате воздействия природных факторов , а не искусственным путем. По этой причине настоящий минерал человеческими руками создать нельзя.
Примеры широко известных минералов: соль, лед, кварц - наиболее распространенный на Земле минерал, слюда, графит, алмаз, корунд (окисел алюминия), малахит, глина.
Систематика минералов
В развитии любой науки очень важна правильная систематизация предмета изучения. Минералогия - не исключение. Основой классификации минералов является их химический состав, т.е. основной или основные (образующие) химические элементы того или иного минерала, а также внутреннее строение его кристаллической решетки.
В настоящее время все известные минералы объединены в 14 классов, каждый из которых объединяет множество видов, слагаемых из сходных "родителей" - химических элементов и имеющих сходную внутреннюю структуру.
Ниже приведена таблица, описывающая эти классы. Следует отметить, что в различных источниках информации систематика минералов может несколько отличаться, поскольку многие вопросы по классификации этих веществ не находят единого мнения среди ученых, но основные принципы, описанные выше, соблюдены.
Класс минерала |
Основной элемент или соединение |
Примеры минералов |
| Самородные элементы | Золото, медь, железо |
|
| Карбиды (включая нитриды и фосфиды) | углерод (C) |
Муассанит, карборунд |
| Сульфиды и сульфосоли (включая арсениды, селениды и теллуриды) | Пирит, киноварь, галенит |
|
| Оксиды | кислород (O) |
Гематит, корунд |
| Гидрооксиды | ионы воды (OH) |
|
| Галогениды | *галогены |
Флюорит, сильвин |
| Карбонаты (включая нитраты и бораты) | угольная кислота (H2CO3) |
Кальцит, малахит, доломит, магнезит |
| Нитраты | азотная кислота (HNO3) |
Калиевая селитра, аммонит |
| Бораты | борная кислота (H3BO3) |
|
| Фосфаты (включая арсенаты и ванадаты) | фосфорная кислота (P2O5·nH2O) |
|
| Сульфаты |
 Идеальные минералы, определение которых было приведено в начале статьи, в природе встречаются очень редко. Обычно в составе многих минералов присутствуют в небольших количествах частицы различных химических включений, часто аморфных (не образующих ионно-кристаллической связи с основной решеткой минерала) и изменяющих их физические свойства. Например, в рубины и сапфиры, в основе которых лежит корунд, имеют включения химических элементов, придающих им различные цвета, от кроваво-красных до синих, зеленый цвет малахита и изумруда обусловлен содержанием в этих минералах меди или хрома и т. д. Еще чаще в составе природных минералов присутствуют неоднородные включения, не образующие с кристаллом атомарной связи, попросту говоря - ложка дегтя в бочке меда. Значение минералов для человекаПрактическая ценность того или иного материала для человека определяется его химическим составом (например, все металлы извлекаются из рудных минералов), физическими характеристиками (чаще всего - прочностью, твердостью и ковкостью) и внешней природной красотой (особенно это относится к минералам, образующим драгоценные камни и отделочные материалы). |
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.
Привет всем! Сегодня я вот решила рассказать о том, из чего делают украшения для человека. Это драгоценные камни, которые добывают из недр Земли, в которых находятся минералы. И в этом посте речь будет идти именно и минералах, о том сырье, из которого и делают эти прекрасные драгоценности...
Земная кора (подробнее о земной коре ), в основном, состоит из веществ, которые называются – . Минералы сыграли очень важную роль в развитии человечества и создании цивилизаций.
Люди в каменном веке пользовались кремниевыми орудиями труда. Человек около 10 000 лет назад освоил способ получения меди из руды, а с изобретением бронзы (сплава олова и меди) начался новый век – бронзовый век.
С начала железного века 3300 лет назад, человек осваивал все больше и больше способов использования полезных ископаемы, которые добыты из земной коры. По-прежнему современная промышленность зависит от минеральных ресурсов Земли.
При поиске новых залежей необходимы знания о том, что они собой представляют, умение отличить их друг от друга, и как они оказались там, где мы их нашли.
Около 3000 видов минералов насчитывают ученные, но лишь только 100 из них достаточно широко распространены.
Минералы относятся к неорганическому (неживому) миру. Они чаще всего являются твердыми веществами. Только ртуть является исключением.
Органические и неорганические вещества.
Все, что добывают из земли, многие называют минералами. Также, к этому разряду они относят ископаемое топливо, уголь например.
Минералоги – это люди, которые изучают минералы профессионально. Они считают, что нефть, уголь и природный газ – это органические субстанции, потому что они образовались из остатков когда-то живых животных и растений, а потому не являются минералами.
У минералов определенный химический состав. Они всегда однородны, другими словами, все части минерала одинаковы. Они этим отличаются от горных пород, которые состоят из нескольких минералов.
Минералы состоят из химических элементов, то есть веществ, которые уже нельзя разложить на другие вещества химическим путем. В естественном виде из 107 элементов, которые известны науке, в земной коре встречаются 90.
Некоторые в земной коре пребывают в чистом виде или почти в чистом виде. Их называют самородными элементами.
Существует 22 самородных элемента, среди них – серебро, золото и алмазы (одна из форм углерода).
Земная кора.
74% массы земной коры составляют два элемента: кремний и кислород. Еще 24,27% составляют другие шесть элементов: железо, алюминий, натрий, кальций, магний и калий. Они все вместе формируют почти 99% земной коры.
Самые распространенные минералы – это силикаты, химическое соединение кремния и кислорода, часто с примесью одного или более из остальных шести элементов.
Такие силикаты как слюда, кварц и полевые шпаты встречаются чаще всего. В разных пропорциях все три являются основными компонентами разных типов гранита. Кварц, эродированный из гранита, часто накапливается на побережье и образует песчаные пляжи.
Определение минералов.
Часто встречающиеся минералы, такие как полевые шпаты, кварц и слюда, называются породообразующими. Это их отличает от минералов, которые находят только в небольших количествах.
Еще один породообразующий минерал – кальцит. Он формирует известняковые породы.
Минералов в природе существует очень много. Минералоги выработали целую систему их определения, которая основана химических и физических свойствах.
Распознать минерал иногда помогают очень простые свойства, например твердость или цвет. А иногда для этого требуются сложные лабораторные тесты с применением реагентов.
По цвету можно распознать некоторые минералы, такие как малахит (зеленый) и лазурит (синий). Но цвет часто бывает, обманчив, потому что у многих минералов он довольно широко варьируется.
Различия в цвете зависят от температуры, примесей, радиации, освещения и эрозии.
Черта минерала и твердость.
Черта минерала – это порошок, который получится, если поскрести минерал. Черта – важная характерная особенность: она иногда отличается от цвета минерала в образце и обычно постоянна для одного и того же минерала.
Также минералы еще различаются по твердости, которая оценивается по шкале Мооса (по имени австрийского минеролога) от 1 до 10.
Мягкий минерал тальк на ней соответствует 1, а алмаз, самый твердый из природных минералов, — 10.
Удельный вес.
Удельный вес, или плотность – это соотношение между весом вещества и одинакового количества воды. Эта величина для определения довольно важна.
Если удельный вес воды ми примем за 1, то у большинства минералов он варьируется от 2,2 до 3,2. Удельный вес у некоторых минералов (таких немного) очень высокий или очень низкий.
Например, он у графита ранен 1,9, а у золота от 15 до 20, в зависимости от чистоты. Для определения минералов еще одним показателем является кливаж, т. е. то, как при ударе минерал распадается на части.
Поднеся минерал к свету можно получить о нем информацию. Прозрачные минералы так легко пропускают свет, что сквозь них все видно.
Свет вовсе не пропускают непрозрачные минералы, а наоборот отражают его или поглощают. В процессе определения эти свойства также используются. Часто у минералов бывает радужный или металлический блеск.
Например, у галена (свинцовая руда) – металлический блеск, он блестит почти как металл, а у большинства силикатов – стекловидный, они напоминают блестящее стекло.
Также существуют и другие виды блеска – землистый (тусклый), жемчужный, шелковистый (или атласный), адамантовый (как у алмаза). У некоторых минералов может несколько видов блеска.
Блеск кальцитов варьируется от землистого до стекловидного. У многих минералов есть специфические свойства, по которым их легко узнать. Например, тальк – на ощупь мыльный, а скородит и самородный элемент мышьяк при нагревании пахнут чесноком.
В рентгеновских или ультрафиолетовых лучах некоторые минералы флюоресцируют (меняют цвет или светятся). Другие под давлением или при нагревании электрически заряжаются.
Есть и такие минералы, которые распознать можно только посредством специальных тестов в лабораториях. Одни растворяются только в концентрированных кислотах, но не в разведенных, другие – только в горячих кислотах, а в холодных – нет.
Кристаллы.
У минералов свой определенный состав и химическая формула. У галита (каменная соль) химическая формула NaCl. Это обозначает, что галит – это химическое соединение натрия (Na) и (Cl).
Так у каждого минерала определенный и постоянный состав, атомы его элементов выстраивают правильную трехмерную решетку специфической для него структуры.
Эти кристаллические решетки – геометрические фигуры, их плоские грани располагаются симметрично.
Если в плоской посуде на какое-то время оставить немного соленой воды, то она испарится, и на дне образуются кристаллы соли.
В увеличительное стекло видно, что они представляют собой правильные кубы. Изучения кристаллов важно для определения минералов, так как у кристаллов большинства минералов имеется правильная определенная форма.
Существует семь основных кристаллографических, или изометрических, систем, которые называются сингониями. Например, бирюза принадлежит к триклинной системе, рубин – к гексагональной, алмаз – к кубической.
Каждую систему можно описать в соответствии со спецификой ее симметрии – свойства, которые при вращении кристалла вокруг оси позволяет ему появляться в тождественном виде два или больше раз за один полный оборот.
По количеству осей симметрии можно определить кристалл.
Драгоценные минералы.
Люди еще в каменном веке делали украшения из золота, в бронзовом веке – из серебра. Множество минералов сегодня в распоряжении ювелиров.
Алмаз (особенно бесцветный) – самый дорогой драгоценный камень. Также к самым дорогим камням относятся: рубин, изумруд и сапфир, которые, в первую очередь, ценятся за цвет.
Эти камни настолько дорогие, что их вес измеряют в каратах. Один карат равен 200 миллиграммам.
Алмаз – это разновидность химически чистого угля и по химическому составу не отличается от обыкновенного мягкого минерала графита, который нам знаком по карандашам.
Ценят алмаз за блеск и твердость. Свой блеск он приобретает при огранке и шлифовке. Причина такого отличия графита от алмаза в том, что у них атомы расположены по-разному, у них разная внутренняя структура.
Полиморфоз – это способность вещества существовать в двух и более формах при одинаковом химическом составе.
Например, редкая и зеленая разновидность берилла – это изумруд . В Колумбии находят самые красивые экземпляры. В Мьянме находят самые известные рубины в мире. В Таиланде и на Шри-Ланке добывают прекрасные сапфиры .
Ну вот теперь, думаю, что когда мы будем себе покупать драгоценные камни, то будем знать о их составе и как их добывают. И будем разбираться в каратах, что являет ценность драгоценных камней. А также будем знать, как определяются минералы, какими способами определяется их твердость и т. д...