Природни и вештачки минерали. Примарни и секундарни минерали.

Минерал (од в. век лат. minera - руда)- ова е природно тело со одреден хемиски состав и кристална структура, формирано како резултат на природни физички и хемиски процеси што се случуваат на површината и во длабочините на Земјата, Месечината и другите планети и поседува одредени физички, механички и хемиски својства; обично е компонента карпи, руди и метеорити. Минералот е обично природно хемиско соединение на елементи или мајчин елемент формиран под одредени физички и хемиски услови на животната средина.

Минерологијата е проучување на минералите. Минерологијата го проучува составот, хемиските и физичките својства на минералите, нивното потекло, процесите на промена и трансформација во други минерали, како и односите на некои минерали со други во минералните наоѓалишта или карпите.

Терминот „минерал“ значи цврста природна неорганска кристална супстанција. Но, понекогаш тоа се разгледува во поширок контекст, класифицирајќи некои органски, аморфни и други природни производи како минерали.

Минералите исто така се сметаат за некои природни супстанции кои се нормални условитечности (на пример, мајчин жива, која доаѓа во кристална состојба на пониска температура). Водата, напротив, не е класифицирана како минерал, сметајќи ја како течна состојба (топење) на минералниот мраз.

Некои органски супстанции - масло, асфалт, битумен - често се погрешно класифицирани како минерали, или тие се класифицирани во посебна класа на „органски минерали“, чија изводливост е многу контроверзна.

Некои минерали се во аморфна состојба и немаат кристална структура. Минералите кои имаат надворешна форма на кристали, но се во аморфна состојба слична на стакло, се нарекуваат метамикт. На пример, кујнската сол е јасно кристална, додека опалот е аморфен. Во минералите со кристална структура, елементарните честички (атоми, молекули) се наоѓаат во одредена насока и на одредено растојание едни од други, формирајќи кристална решетка. Во аморфна супстанција, овие честички се наоѓаат хаотично. Неговите основни својства зависат од внатрешната структура на минералот (кристален или аморфен). физички својства(цврстина, расцеп, кршливост, кристалографска надворешна форма итн.). И тие, пак, се меѓу најважните дијагностички карактеристики на минералите.

Составот на минералите се изразува со неговата хемиска формула - емпириска, полуемпириска, кристална хемикалија. Емпириската формула ја одразува само врската помеѓу поединечните елементи во минералите. Во него, елементите се распоредени од лево кон десно како што се зголемува бројот на нивните групи во периодниот систем, а за елементите на една група - како што се намалува нивниот сериски број, т.е. како што се зголемуваат нивните цврсти карактеристики.

Во моментов, повеќе од 3 илјади минерали се пронајдени и проучувани во природата, но тие не се подеднакво распоредени. Секоја година се откриваат околу 30 видови од нив, од кои само неколку десетици се широко распространети, останатите се ретки. Најраспространети се минералите кои содржат кислород, силициум и алуминиум, бидејќи овие елементи преовладуваат во земјината кора - 82,58%.

Минералите се именувани по местото на нивното прво откритие, во чест на главните минералози, геолози и научници од други специјалности, познати собирачи на минерали, патници, астронаути, јавни и политички личности од минатото и сегашноста, според некои карактеристични физички својства или хемиски состав. Последниот хемиски принцип е особено препорачлив, а повеќето минерали откриени во последните децении носат информации за нивниот хемиски состав во самото име.

Веќе беа направени обиди за систематизирање на минералите на различна основа антички свет. Во модерната минералогија постојат многу различни варијанти на минералошка таксономија. Повеќето од нив се изградени на структурно-хемиски принцип. Најшироко користената класификација се заснова на хемискиот состав и кристалната структура. Супстанциите од ист хемиски тип често имаат слична структура, па минералите прво се делат на класи врз основа на хемискиот состав, а потоа во подкласи врз основа на структурните карактеристики.

Минералите се класифицираат во зависност од нивното потекло. примарни и секундарни.

Примарните минерали ги вклучуваат оние кои се формирале за прв пат во земјината кора или на нејзината површина за време на кристализацијата на магмата. Примарните најчести минерали вклучуваат кварц, фелдспат и мика, кои сочинуваат гранит или сулфур во вулканските кратери.

Секундарните минерали се формирале во нормални услови од производите на уништување на примарните минерали поради атмосферски влијанија, при врнежи и кристализација на соли од водени раствори или како резултат на виталната активност на живите организми. Тоа се кујнска сол, гипс, силвит, кафеава железна руда и други.

Колку и да е богат и разновиден светот на минералите, не е секогаш можете да ги добиетево доволна количина и потребен квалитет. Луѓето често бараат не само какви било минерали, туку само оние кои ќе ги задоволат постојано растечките барања на металургијата, електротехниката и радиотехниката, оптичко-механичкото, прецизното производство на инструменти и другите индустрии. Барања националната економијана минерали, често се многу големи: висок степен на хемиска чистота, транспарентност, совршено сечење итн. И, се разбира, природата не е секогаш во состојба да ги задоволи овие барања. Затоа, не ограничувајќи се само на екстракција на природни минерали, човекот постојано бара начини и средства за добивање на вештачки минерали кои не само што не се инфериорни, туку дури и супериорни во однос на природните по своите својства. Развојот на науката и технологијата секоја година ни овозможува да навлеземе подлабоко во тајните на минералниот свет. Човекот научил да создава уникатна опрема која овозможува да се добијат минерали кои не само што не се инфериорни во квалитетот на оние родени во длабочините на Земјата, туку и да произведуваат нови, претходно непознати минерали, често со многу вредни и оригинални својства.

Со вештачки средства (метод на синтеза) е можно да се добијат минерали кои се наоѓаат во природни услови (дијамант, корунд, кварц и сл.), и минерали кои не се појавуваат самостојно во природни услови (алит, белит и сл.), но се вклучени во различни технички производи како што се цементи, огноотпорни материјали и сл. Во моментов, за индустриски цели се добиени голем број минерали кои ретко се среќаваат во природата, но имаат вредни својства (флуорит, корунд и сл.).

Методите за синтеза на природни минерали можат да се поделат во две групи:

1) синтеза извршена во нормални услови на притисок.

2) синтеза извршена при покачени притисоци.

Во моментов, производството на вештачки минерали се сведува на следниве процеси:

1) стопена кристализација;

2) реакции во кои учествуваат гасни компоненти;

3) добивање на минерали во присуство на водени раствори;

4) добивање на минерали со реакција во цврста средина.

Практичната важност на синтезата на минералите драстично се зголеми во последниве години. Сепак, важноста на вештачките минерали е сè уште релативно мала. Главната улога им припаѓа на природните минерали - главните добавувачи на многу метали за индустријата

Минералите се наоѓаат нашироко апликацијаВ модерен свет. Околу 15% од сите познати минерални видови се користат во технологијата и индустријата. Минералите се од практична вредност како извори на сите метали и други хемиски елементи(руди од црни и обоени метали, ретки и елементи во трагови, агрономски руди, суровини за хемиската индустрија). Техничката примена на многу минерали се заснова на нивните физички својства.

Тврдите минерали (дијамант, корунд, гранат, агат итн.) се користат како абразиви и антиабразивни средства; минерали со пиезоелектрични својства (кварц, итн.) - во радио електрониката; мика (московит, флогопит) - во електротехниката и радиотехниката (поради нивните електрични изолациски својства);

азбест - како топлински изолатор;

талк - во медицината и во лубрикантите;

кварц, флуорит, исландски спар - во оптика;

кварц, каолинит, калиум фелдспат, пирофилит - во керамика;

магнезит, форстерит - како огноотпорни материјали за магнезија итн.

Голем број на минерали се скапоцени и украсни камења. Во практиката на геолошките истражувања, широко се користат минералошкото истражување и евалуација на наоѓалиштата на минерали.

Методите за збогатување на рудата и сепарација на минерали, како и геофизичките и геохемиските методи за истражување и истражување на наоѓалишта на минерали, се засноваат на разликите во физичките и хемиските својства на минералите (густина, магнетни, електрични, површински, радиоактивни, луминисцентни и други својства ), како и на контрасти на бои.

Индустриска синтеза на единечни кристали на вештачки аналози на голем број минерали за радио електроника, оптика, абразивни и накит индустрија се врши во голем обем.

До денес се познати повеќе од 4 илјади минерали. Секоја година се откриваат неколку десетици нови минерални видови, а неколку се „затвораат“ - тие докажуваат дека таков минерал не постои.

Четири илјади минерали не се многу во споредба со бројот на познати неоргански соединенија (повеќе од милион).

Сите процеси на формирање на минерали и карпи може да се поделат во три групи:

А. Ендогени (внатрешни) или, како што често се нарекуваат, хипогени (длабоки) процеси кои се случуваат поради внатрешната топлинска енергија на земјината топка.

Б. Егзогени (надворешни) или хипергени (површински) процеси кои се случуваат на површината на земјата главно под влијание на сончевата енергија.

Б. Метаморфни (метаморфогени) процеси поврзани со дегенерација на претходно формирани минерални асоцијации (и егзогени и ендогени) како резултат на промена физички и хемиски услови, меѓу кои главното место го заземаат промените во притисокот и температурата.

Видови и групи на минерали

Минерали: општи карактеристики
„Минерал“ е цврсто тело кое се состои од хемиски елементи и поседува голем број индивидуални физичко-хемиски својства. Покрај тоа, треба да се формира само природно, под влијание на одредени природни процеси. Минералите можат да се формираат или од едноставни супстанции (мајчин) или од сложени.

Постојат такви процеси кои придонесуваат за нивното формирање:
Огнен
Хидротермална
Седиментни
Метаморфогена
Биогени
Големите агрегати на минерали собрани во единечни системи се нарекуваат карпи. Затоа, овие два концепта не треба да се мешаат. Карпести минералисе минираат токму со дробење и обработка на цели парчиња карпи. Хемискиот состав на соединенијата за кои станува збор може да биде различен и да содржи голем број наразни нечистотии материи. Сепак, секогаш постои една главна работа што доминира во составот. Затоа, токму тоа е одлучувачко, а нечистотиите не се земаат предвид.
Структурата на минералите
Структурата на минералите е кристална. Постојат неколку опции за решетки со кои може да се претстави:
Кубни
Шестоаголна
Ромбична
Тетрагонална
Моноклиника
Тригонална
Триклиника

Овие соединенија се класифицираат според хемискиот состав на одредувачката супстанција.

Видови минерали
Класификација која го одразува главниот дел од составот на минералот.

Мајчин или едноставни материи. Овие се исто така минерали. На пример: злато, железо, јаглерод во форма на дијамант, јаглен, антрацит, сулфур, сребро, селен, кобалт, бакар, арсен, бизмут и многу други.

Халиди, кои вклучуваат хлориди, флуориди, бромиди. На пример: камена сол (натриум хлорид) или халит, силвит, флуорит.

Оксиди и хидроксиди. Тие се формираат од оксиди на метали и неметали, односно со нивно комбинирање со кислород. Оваа група вклучува минерали - халцедон, корунд (рубин, сафир), магнетит, кварц, хематит, рутил, касематит и други.

Нитрати. На пример: калиум и натриум нитрат.

Борати: оптички калцит, еремеевит.

Карбонатите се соли на јаглеродна киселина. Во оваа група спаѓаат следните минерали: малахит, арагонит, магнезит, варовник, креда, мермер и други.

Сулфати: гипс, барит, селенит.

Волфрати, молибдати, хромати, ванадати, арсенати, фосфати - сето тоа се соли на соодветните киселини кои формираат минерали од различни структури. Имиња - нефелин, апатит и други.

Силикати. Соли на силициумова киселина кои ја содржат групата SiO4. На пример: берил, фелдспат, топаз, гранат, каолинит, талк, турмалин, жадеит, лапис лазули и други.

Исто така пронајден органски соединенија, формирајќи цели природни наслаги. На пример, тресет, јаглен, уркит, калциум и железо оксолати и други. Како и неколку карбиди, силициди, фосфиди и нитриди.

Мајчин елементи

Тоа се минерали кои се формираат од едноставни материи.
На пример:
Злато во форма на песок и грутки, шипки
Дијамант и графит - алотропни модификации кристална решеткајаглерод
Бакар
Сребрена
Железо
Сулфур
Група платина метали

Често овие супстанции се јавуваат во форма на големи агрегати со други минерали, парчиња карпи и руди. Екстракцијата и нивната употреба во индустријата имаат важно. Тие се основата, суровина за добивање материјали од кои најмногу разни предметипредмети за домаќинството, дизајни, украси, апарати и многу повеќе.

Фосфати, арсенати, ванадати
Оваа група вклучува карпи и минерали кои се претежно од егзогено потекло, односно се наоѓаат во надворешните слоеви. земјината кора. Внатре се формираат само фосфати. Всушност, има доста соли на фосфорна, арсен и ванадинска киселина. Но, генерално, нивниот процент во кората е мал.

Вообичаени кристали кои припаѓаат на оваа група:

Апатит
Вивианит
Линдакерит
Розенит
Карнотит
Паскоит

Како што веќе беше забележано, овие минерали формираат карпи со прилично импресивна големина.

Оксиди и хидроксиди

Оваа група на минерали ги вклучува сите оксиди, едноставни и сложени, кои се формирани од метали, неметали, меѓуметални соединенија и преодни елементи. Вкупниот процент на овие супстанции во земјината кора е 5%. Единствениот исклучок, што се однесува на силикати, а не на групата што се разгледува, е силициум оксид SiO2 со сите негови сорти.

Најчести:
Гранит
Магнетит
Хематит
Илменит
Колумбит
Спинел
Вар
Гибсајт
Романешит
Холфертитис
Корунд (рубин, сафир)
Боксит

Карбонати
Оваа класа на минерали вклучува прилично широк спектар на претставници, кои исто така имаат важни практично значењеза една личност.
Подкласи или групи:
калцит
доломит
арагонит
малахит
минерали од сода
бастназит

Секоја подкласа вклучува од неколку единици до десетици претставници. Вкупно има околу сто различни минерални карбонати.

Најчестите од нив:

мермер
варовник
малахит
апатит
сидерит
смитсонит
магнезит
карбонатит и други

Некои се вреднуваат како многу вообичаен и важен градежен материјал, други се користат за создавање накит, а други се користат во технологијата. Сепак, сите се важни.

Силикати

Најразновидна група на минерали во однос на надворешните форми и бројот на претставници. Оваа варијација се должи на фактот дека силициумските атоми, кои се во основата на нивната хемиска структура, се способни да се комбинираат во различни типовиструктура, координирајќи неколку атоми на кислород околу себе.

Така, може да се формираат следниве видови структури:

островот
синџир
лента
лиснато

Тие вклучуваат:
топаз
калинка
хризопраза
кристал
опал
халкидонија и други.
Тие се користат во накитот и се вреднуваат како издржливи структури за употреба во технологијата.

Важни минерали во индустријата:
Датонит
Оливин
Мурманит
Хризокол
Еудијалит
Берил

Минерали- тоа се природни тела, приближно хомогени по хемиски состав и физички својства, формирани како резултат на физички и хемиски процеси на површината или во длабочините на Земјата (или други космички тела), главно како компонентакарпи, руди, метеорити, без човечка интервенција во овие процеси.

Ова е разликата помеѓу минералите и вештачките производи добиени во лаборатории, фабрики и фабрики.

Во природата се пронајдени и проучувани повеќе од 3 илјади минерали. Во моментов, годишно се откриваат околу 30 видови од нив, од кои само неколку десетици се широко распространети, останатите се ретки.

Минералите се класифицираат според нивната физичка состојбацврсти (кварц, фелдспат, мика), течни (вода, масло, природна жива) и гасовити (водород, кислород, јаглерод диоксид, водород сулфид итн.). Некои минерали, во зависност од условите, можат да бидат или течни или цврсти (на пример, вода).

Минералите се поделени според нивната внатрешна структураво кристална (кујнска сол) и аморфна (опал). Во минералите со кристална структура, елементарните честички (атоми, молекули) се наоѓаат во одредена насока и на одредено растојание едни од други, формирајќи кристална решетка. Во аморфна супстанција, овие честички се наоѓаат хаотично.

Неговите основни физички својства (цврстина, расцепување, кристалографска надворешна форма итн.) зависат од внатрешната структура на минералот (кристален или аморфен).

Во зависност од нивното потекло, се разликуваат примарни и секундарни минерали.

Примарните минерали ги вклучуваат оние кои се формирале за прв пат во земјината кора или на нејзината површина за време на кристализацијата на магмата. Примарните најчести минерали вклучуваат кварц, фелдспат и мика, кои сочинуваат гранит или сулфур во вулканските кратери.

Секундарните минерали се формирале во нормални услови од производите на уништување на примарните минерали поради атмосферски влијанија, при врнежи и кристализација на соли од водени раствори или како резултат на виталната активност на живите организми. Тоа се кујнска сол, гипс, силвит, кафеава железна руда и други.

Постојат многу процеси кои резултираат со формирање на минерали во природата.. Се разликуваат следните процеси: магматски, супергенски или климатски и метаморфни.

Главниот процес е магматичен. Тоа е поврзано со ладење, диференцијација и кристализација на стопената магма за време на различни притисоции температура. Магмата се состои главно од следните хемиски компоненти: Si02, Al203, FeO, CaO, MgO, K2O, содржи и други хемиски соединенија, но во помали количини.

Минералите се формираат главно на температура од 1000-1500°C и притисок од неколку илјади атмосфери. Сите примарни кристални карпи се формираат од минерали со магматско потекло. Минерали чие потекло е поврзано со магма и внатрешна топлинаЗемјите се нарекуваат примарни. Тие вклучуваат фелдспат - ортоклаза, албит, анортит, ортосиликати - оливин и други.

Од гасови се формираат и минерали(гасна фаза на магмата). Најзастапени од нив се пегматитите, или вени минерали, ортоклаза со кварц, микроклина, апатит, московит, биотит и многу други. Таквите минерали се нарекуваат пневматогени.

Од топлата течност на магмата(течна фаза) се формираат хидротермални минерали - пирит, злато, сребро и многу други.

Хипергенски процесисе јавуваат на површината на Земјата во нормални услови под влијание на вода, температура и други фактори. Како резултат на тоа, разни хемиски соединенија се раствораат и се движат, а се појавуваат нови (секундарни) минерали како што се силвит, кварц, калцит, кафеава железна руда и каолинит. Минералите од супергенскиот циклус се формираат при притисок до 1 atm и температури под 100°C. Висококвалитетен составдистрибуцијата на овие минерали на површината на Земјата до одреден степен зависи од географските широчини. Треба да се напомене дека трансформацијата на ист минерал под различни услови не може да се одвива на ист начин. На пример, хидромиките се формираат не само од мика, туку и вештачки.

Главниот материјал за формирање на минерали од супергенско потекло се избришаните примарни карпи или оние кои веќе поминале низ процес на трансформација. Во овој процес учествуваат и живи организми. Минералите од супергенскиот циклус, формирани под влијание на надворешни процеси, се дел од седиментни и почвени карпи.

Егзогени процеси на формирање на минералисе јавуваат и на површината на Земјата и во атмосферската кора. За формирање на минерали од егзогено потекло, важни се процесите на физичко, хемиски и биолошко атмосферски влијанија.

Во текот на метаморфниот процес, минералите се формираат на големи длабочини од површината на Земјата кога се менуваат физичките и хемиските услови (температура, притисок, концентрација на хемиски активни компоненти). Во овие услови се случува трансформација на многу претходно формирани примарни и секундарни минерали. Меѓу нив најзастапени се хематит, графит, кварц, хорнбленд, талк и многу други.

Можеби ќе ве интересира и:

МИНЕРАЛИ И МИНЕРАЛОГИЈА
Минералите се цврсти природни формации кои се дел од карпите на Земјата, Месечината и некои други планети, како и метеорити и астероиди. Минералите, по правило, се прилично хомогени кристални материи со уредена внатрешна структура и одреден состав, кој може да се изрази со соодветна хемиска формула. Минералите не се мешавина од ситни минерални честички, како што е шмирглата (се состои главно од корунд и магнетит) или лимонит (агрегат од гетит и други железни хидроксиди), туку и соединенија на елементи со нарушена структура, како што се вулкански очила (обсидијан, итн.) .). Минералите се сметаат за хемиски елементи или нивни соединенија формирани како резултат на природни процеси. Најважните видови минерални суровини од органско потекло, како што се јагленот и нафтата, се исклучени од листата на минерали. Минерологијата е наука за минералите, нивната класификација, хемискиот состав, карактеристиките и моделите на структурата (структурата), потеклото, условите во природата и практичната примена. За подлабоко објаснување на внатрешната структура на минералите и нивната поврзаност со историјата на Земјата, минералогијата вклучува математика, физика и хемија. Користи квантитативни податоци во поголема мера од другите геолошки науки, бидејќи се неопходни фина хемиска анализа и прецизни физички мерења за адекватно да се опишат минералите.
ИСТОРИЈА НА МИНЕРАЛОГИЈАТА
Снегулките од кремен со остри рабови биле користени од примитивниот човек како алатки веќе во палеолитот. Флинт (ситнозрнеста сорта на кварц) за долго времеостана главната минерална суровина. Во античко време, на човекот му биле познати и други минерали. Некои од нив, како што се хематит од цреша, жолто-кафеав гетит и црни оксиди на манган, се користеле како бои за сликање карпи и сликање на телото, додека други, како што се килибар, жад и природно злато, биле користени за правење ритуални предмети. , накит и амајлии. Во Египет од преддинастичкиот период (5000-3000 п.н.е.) многу минерали веќе биле познати. За украсување се користеле мајчин бакар, злато и сребро. Нешто подоцна, алатките и оружјето почнаа да се прават од бакар и неговата легура, бронза. Многу минерали се користеле како бои, други за накит и знаци (тиркиз, жад, кристал, халцедон, малахит, гранат, лапис лазули и хематит). Во моментов, минералите служат како извор за производство на метали, градежни материјали (цемент, гипс, стакло, итн.), суровини за хемиската индустрија итн. Во првиот познат трактат за минералогија, За камења, од ученикот на Аристотел, грчкиот Теофраст (околу 372-287 п.н.е.) минералите биле поделени на метали, земја и камења. Околу 400 години подоцна, Плиниј Постариот (23-79 н.е.) во пет најнови книги Природна историјаги сумираше сите информации за минералогијата достапни во тоа време. Во раниот среден век во земјите Арапски истоккој го усвоил знаењето за античка Грција и античка Индија, науката процвета. Централноазискиот научник и енциклопедист Бируни (973 - околу 1050 г.) составил описи на скапоцените камења (Минерологија) и измислил метод за прецизно мерење специфична гравитација. Друг извонреден научник Ибн Сина (Авицена) (околу 980-1037) во својот трактат За камења даде класификација на сите познати минерали, поделувајќи ги во четири класи: камења и земја, фосилни горива, соли, метали. Во средниот век во Европа се акумулирале практични информации за минералите. Рударот и трагачот по потреба станале минералолози и своето искуство и знаење го пренесувале на студенти и чираци. Првиот сет на фактички информации за практичната минералогија, рударството и металургијата беше делото на Г. Агрикола За металите (De re metallica), објавено во 1556 година. Благодарение на овој трактат и претходната работа За природата на фосилите (De natura fossilium, 1546), кој содржи класификација на минералите врз основа на нивните физички својства, Агрикола бил познат како татко на минералогијата. 300 години по објавувањето на делата на Агрикола, истражувањата во областа на минералогијата беа посветени на проучување на природните кристали. Во 1669 година, данскиот натуралист Н. Стенон, сумирајќи ги своите набљудувања на стотици кварцни кристали, го воспоставил законот за постојаност на аглите помеѓу кристалните лица. Еден век подоцна (1772) Роме де Лисл ги потврдил заклучоците на Стенон. Во 1784 година, игуменот Р. Гајуј ги постави темелите модерни идеиза кристалната структура. Во 1809 година, Воластон измислил рефлективен гониометар, кој овозможил попрецизни мерења на аглите помеѓу лицата на кристалите, а во 1812 година го изнесе концептот на просторна решетка како закон за внатрешната структура на кристалите. Во 1815 година, П. Кордие предложи студирање оптички својствафрагменти од смачкани минерали под микроскоп. Понатамошно развивањемикроскопските студии се поврзани со пронајдокот во 1828 година од В. Никол на уред за производство на поларизирана светлина (Никол призма). Поларизирачкиот микроскоп бил подобрен во 1849 година од Г. Сорби, кој го применил за проучување на проѕирни тенки делови од карпи. Имаше потреба од класификација на минералите. Во 1735 година, C. Linnaeus го објавил делото System of Nature (Systema naturae), во кое минералите биле класифицирани според надворешните карактеристики, т.е. исто како и растенијата и животните. Тогаш шведските научници - А. Кронштет во 1757 година и Ј. Берзелиус во 1815 и 1824 година - предложија неколку опции хемиски класификацииминерали. Втората класификација Берзелиус, модифицирана од К. Рамелсберг во 1841-1847 година, беше цврсто воспоставена откако американскиот минералог Џ. Дана ја искористи како основа за третото издание на Данаовиот систем за минералогија, 1850 година. 18 - првата половина на 19 век беше воведена од германските научници А. за да се добијат попрецизни податоци за одделни видови минерали.Кога кристалите почнале да се проучуваат со помош на анализа на рендген, дошло до подлабоко разбирање на структурата на минералите.Во 1912 година, германскиот физичар М. Лауе експериментално ги утврдил тие информации за внатрешната структура на кристалите може да се добијат со поминување на рендгенски зраци низ нив зраци.Овој метод ја револуционизира минералогијата: претежно описната наука стана попрецизна и минералолозите беа во можност да ги поврзат физичките и Хемиски својстваминерали со нивните кристални структури. Кон крајот на 19 - почеток на 20 век. Развојот на минералогијата беше многу олеснет од работата на извонредните руски научници Н.И.Кокшаров, В.И.Вернадски, Е.С.Федоров, А.Е.Ферсман, А.К.Болдирев и други.Во втората половина на 20 век. минералогијата усвоена нова методи на истражувањефизика на цврста состојба, особено инфрацрвена спектроскопија, цела серија методи на резонанца (електронска парамагнетна резонанца, нуклеарна гама резонанца, итн.), спектроскопија на луминисценција итн., како и најнови аналитички методи, вклучително и анализа на електронска микросонда, електронска микроскопијаво комбинација со електронска дифракција итн. Употребата на овие методи овозможува да се одреди хемискиот состав на минералите „во одредена точка“, т.е. на одделни зрна минерали, проучете ги суптилните карактеристики на нивната кристална структура, содржината и дистрибуцијата на елементите на нечистотија, природата на бојата и луминисценцијата. Имплементација на точни физички методиистражувањата создадоа вистинска револуција во минералогијата. Имињата на такви руски научници како Н.В. Белов, Д.С. Коржински, Д.П. Григориев, И.И. Шафрановски и други се поврзани со оваа фаза во развојот на минералогијата.
ГЛАВНИ СВОЈСТВА НА МИНЕРАЛИТЕ
Долго време, главни карактеристики на минералите биле надворешниот облик на нивните кристали и други талози, како и физичките својства (боја, сјај, расцеп, цврстина, густина и сл.), кои ги имаат и денес. големо значењево нивниот опис и визуелна (особено, теренска) дијагностика. Овие карактеристики, како и оптичките, хемиските, електричните, магнетните и други својства зависат од хемискиот состав и внатрешната структура (кристална структура) на минералите. Примарната улога на хемијата во минералогијата била препознаена во средината на 19 век, но важноста на структурата станала очигледна дури со воведувањето на радиографија. Првото декодирање на кристалните структури беше спроведено веќе во 1913 година од англиските физичари В. Г. Брег и В. Л. Брег. Минералите се хемиски соединенија (со исклучок на природните елементи). Сепак, дури и безбојните, оптички проѕирни примероци од овие минерали речиси секогаш содржат мали количини на нечистотии. Природните раствори или топи од кои се кристализираат минералите обично се состојат од многу елементи. За време на формирањето на соединенијата, неколку атоми на поретки елементи можат да ги заменат атомите на главните елементи. Таквата замена е толку вообичаена што хемискиот состав на многу минерали многу ретко се приближува до оној на чистото соединение. На пример, составот на заедничкиот минерал кој формира карпа оливин варира во составот на два т.н. крајни членови на серијата: од форстерит, магнезиум силикат Mg2SiO4, до фајалит, железо силикат Fe2SiO4. Односот на Mg:Si:O во првиот минерал и Fe:Si:O во вториот е 2:1:4. Кај оливините со среден состав, соодносите се исти, т.е. (Mg + Fe):Si:O е 2:1:4, а формулата е напишана како (Mg,Fe)2SiO4. Ако релативни количинипознати се магнезиумот и железото, тоа може да се одрази во формулата (Mg0,80Fe0,20)2SiO4, од која се гледа дека 80% од атомите на метал се претставени со магнезиум, а 20% со железо.
Структура.Сите минерали, со исклучок на водата (која - за разлика од мразот - обично не се класифицира како минерали) и живата, се присутни на обични температури цврсти материи. Меѓутоа, ако водата и живата се многу ладни, тие се зацврстуваат: вода на 0 ° C и жива на -39 ° C. На овие температури, молекулите на водата и атомите на живата формираат карактеристична правилна тридимензионална кристална структура (термините „кристална " и "цврсти") " В во овој случајречиси еквивалентно). Така, минералите се кристални материи чии својства се одредени од геометрискиот распоред на нивните составни атоми и видот на хемиската врска меѓу нив. Единечната клетка (најмалата единица на кристал) се состои од редовно распоредени атоми кои се држат заедно со електронски комуникации. Овие ситни клетки, кои бескрајно се повторуваат внатре тридимензионален простор, формираат кристал. Големините на единечните клетки во различни минерали се различни и зависат од големината, бројот и релативниот распоред на атомите во клетката. Параметрите на клетките се изразени во ангстроми () или нанометри (1 = 10-8 cm = 0,1 nm). Елементарните ќелии на кристал споени цврсто, без празнини, го пополнуваат волуменот и формираат кристална решетка. Кристалите се поделени врз основа на симетријата на единицата ќелија, која се карактеризира со односот помеѓу нејзините рабови и агли. Обично има 7 системи (по редослед на зголемување на симетријата): триклинички, моноклинички, ромбични, тетрагонални, тригонални, шестоаголни и кубни (изометриски). Понекогаш тригоналните и хексагоналните системи не се одвоени и се опишани заедно под името хексагонален систем. Сингониите се поделени во 32 класи на кристали (типови на симетрија), вклучувајќи 230 вселенски групи. Овие групи првпат беа идентификувани во 1890 година од страна на рускиот научник Е.С. Федоров. Со помош на рендгенска дифракциона анализа се одредуваат димензиите на единечната клетка на минералот, неговата сингонија, класата на симетрија и вселенската група и се дешифрира кристалната структура, т.е. меѓусебно уредувањево тродимензионалниот простор на атомите што ја сочинуваат единицата клетка.
ГЕОМЕТРИСКА (МОРФОЛОШКА) КРИСТАЛОГРАФИЈА
Кристалите со нивните рамни, мазни, сјајни рабови долго време го привлекуваат човечкото внимание. Од појавата на минералогијата како наука, кристалографијата стана основа за проучување на морфологијата и структурата на минералите. Утврдено е дека кристалните лица имаат симетричен распоред, што овозможува кристалот да биде доделен на одреден систем, а понекогаш и на една од класите (симетрија) (види погоре). Студиите со Х-зраци покажаа дека надворешната симетрија на кристалите одговара на внатрешниот правилен распоред на атомите. Големините на минералните кристали варираат во многу широк опсег - од гиганти со тежина од 5 тони (масата на добро формиран кварцен кристал од Бразил) до толку мали што нивните лица може да се разликуваат само под електронски микроскоп. Кристалната форма дури и на истиот минерал може малку да се разликува во различни примероци; на пример, кварцните кристали се речиси изометриски, ацикуларни или срамнети со земја. Сепак, сите кварцни кристали, големи и мали, зашилени и рамни, се формираат со повторување на идентични единечни ќелии. Ако овие ќелии се ориентирани во одредена насока, кристалот има издолжена форма, ако во две насоки на штета на третата, тогаш обликот на кристалот е табеларен. Бидејќи аглите помеѓу соодветните лица на истиот кристал имаат константна вредности се специфични за секој минерален вид, оваа карактеристика е нужно вклучена во карактеристиките на минералот. Минералите претставени со индивидуални добро исечени кристали се ретки. Многу почесто се јавуваат во форма на неправилни зрна или кристални агрегати. Често минералот се карактеризира со одреден тип на агрегат, кој може да послужи како дијагностичка карактеристика. Постојат неколку видови на единици. Дендритските разгранети агрегати личат на лисја од папрат или мов и се карактеристични, на пример, за пиролузит. Влакнести агрегати кои се состојат од густо набиени паралелни влакна се типични за хризотил и амфиболски азбест. Коломорфните агрегати, кои имаат мазна, заоблена површина, се конструирани од влакна кои радијално се протегаат од заеднички центар. Големите кружни маси се мастоидни (малахит), додека помалите се бубрежни (хематит) или гроздовидни (псиломелан).
Лушпести агрегати кои се состојат од мали кристали слични на чинии се карактеристични за мика и барит. Сталактитите се формации капка по капка кои висат во форма на мразулци, цевки, конуси или „завеси“ во карстните пештери. Тие се појавуваат како резултат на испарувањето на минерализирана вода што протекува низ варовнички пукнатини и често се составени од калцит (калциум карбонат) или арагонит. Оолити, агрегати кои се состојат од мали топчиња и личат на рибини јајца, се наоѓаат во некои калцити (оолитски варовник), гетит (оолитна железна руда) и други слични формации.
КРИСТАЛНА ХЕМИЈА
По акумулирање на радиографски податоци и нивно споредување со резултатите хемиски анализиСтана очигледно дека карактеристиките на кристалната структура на минералот зависат од неговиот хемиски состав. Така беа поставени темелите нова наука- кристална хемија. Многу навидум неповрзани својства на минералите може да се објаснат со земање предвид на нивната кристална структура и хемиски состав. Некои хемиски елементи (злато, сребро, бакар) се среќаваат во мајчин, т.е. чиста, форма. Тие се изградени од електрично неутрални атоми (за разлика од повеќето минерали, чии атоми носат Електрично полнењеа се нарекуваат јони). Атомот со недостаток на електрони е позитивно наелектризиран и се нарекува катјон; атом со вишок на електрони има негативен полнежи се нарекува анјон. Привлечноста помеѓу спротивно наелектризираните јони се нарекува јонска врска и служи како главна врзувачка сила кај минералите. Со друг тип на врска, надворешните електрони ротираат околу јадрата во заеднички орбити, поврзувајќи ги атомите еден со друг. Ковалентната врска е најсилниот тип на врска. Минералите со ковалентни врски обично имаат висока цврстина и точки на топење (на пример, дијамант). Многу помала улога во минералите игра слабата ван дер Валсова врска која се јавува помеѓу електрично неутралните структурни единици. Енергијата на врзување на таквите структурни единици (слоеви или групи на атоми) се распределува нерамномерно. Ван дер Валсовата врска обезбедува привлечност помеѓу спротивно наелектризираните региони во поголеми структурни единици. Овој тип на врска е забележан помеѓу слоевите на графит (еден од природните форми на јаглерод), формиран поради силната ковалентна врска на јаглеродните атоми. Поради слабите врски помеѓу слоевите, графитот има мала цврстина и многу совршено расцепување, паралелно со слоевите. Затоа, графитот се користи како лубрикант. Спротивно наелектризираните јони се приближуваат еден до друг до растојание на кое одбивната сила ја балансира привлечната сила. За секој конкретен пар катјон-анјон, ова критично растојание е еднакво на збирот на „радиусите“ на двата јони. Со одредување на критичните растојанија помеѓу различни јони, беше можно да се одреди големината на радиусите на повеќето јони (во нанометри, nm). Бидејќи повеќето минерали се карактеризираат со јонски врски, нивните структури може да се визуелизираат во форма на допирни топчиња. Структурите на јонските кристали главно зависат од големината и знакот на полнежот и релативните големини на јоните. Бидејќи кристалот како целина е електрично неутрален, збирот на позитивните полнежи на јоните мора да биде еднаков на збирот на негативните. Во натриум хлорид (NaCl, минералот халит), секој натриум јон има полнење од +1, а секој хлориден јон -1 (сл. 1), т.е. Секој јон на натриум одговара на еден јон на хлор. Меѓутоа, кај флуоритот (калциум флуорид, CaF2), секој јон на калциум има полнење од +2, а секој флуориден јон има полнење од -1. Затоа, за да се одржи целокупната електрична неутралност на флуорните јони, таа мора да биде двојно поголема од јоните на калциум (сл. 2).

Можноста за нивно вклучување во дадена кристална структура зависи и од големината на јоните. Ако јоните се со иста големина и се спакувани на таков начин што секој јон допира 12 други, тогаш тие се во соодветна координација. Постојат два начини да се пакуваат топчиња со иста големина (слика 3): кубно густо пакување, во општ случајшто доведува до формирање на изометриски кристали и хексагонално блиско пакување, формирајќи хексагонални кристали. Како по правило, катјоните се помали по големина од анјоните, а нивните големини се изразени во фракции од радиусот на анјоните, земени како една. Обично се користи односот добиен со делење на радиусот на катјонот со радиусот на анјонот. Ако катјон е само малку помал од анјоните со кои се комбинира, тој може да биде во контакт со осумте анјони што го опкружуваат или, како што обично се вели, е во осумкратна координација во однос на анјоните, кои се наоѓаат, како да беше, на темињата на коцка околу неа. Оваа координација (исто така наречена кубна) е стабилна во однос на јонски радиус од 1 до 0,732 (сл. 4а). При помал сооднос на јонски радиус, осум анјони не можат да се наредат за да го допрат катјонот. Во такви случаи, геометријата на пакувањето овозможува шесткратна координација на катјоните со анјоните лоцирани на шест темиња на октаедарот (сл. 4б), кои ќе бидат стабилни во однос на нивните радиуси од 0,732 до 0,416. Со дополнително намалување на релативната големина на катјонот, се случува транзиција кон четирикратна, или тетраедрална, координација, стабилна во однос на радиус од 0,414 до 0,225 (сл. 4в), потоа до тројна координација во однос на радиус од 0,225 до 0,155 (сл. 4c) г) и двојно - со однос на радиус помал од 0,155 (сл. 4,д). Иако други фактори, исто така, го одредуваат типот на координативниот полиедар, за повеќето минерали принципот на односот на радиусот на јоните е еден од ефективни средствапредвидување на структурата на кристалите.

Минералите со сосема различни хемиски состави можат да имаат слични структури што може да се опишат со користење на истите координативни полиедри. На пример, во натриум хлорид NaCl, односот на радиусот на натриумовиот јон со радиусот на јонот на хлор е 0,535, што укажува на октаедрална или шесткратна координација. Ако шест анјони се групираат околу секој катјон, тогаш за да се одржи сооднос 1:1 катјон и анјон, мора да има шест катјони околу секој анјон. Ова произведува кубна структура позната како структура од типот на натриум хлорид. Иако јонските радиуси на олово и сулфур остро се разликуваат од јонските радиуси на натриум и хлор, нивниот сооднос исто така ја одредува шесткратната координација, затоа PbS галената има структура од типот на натриум хлорид, т.е. халитот и галената се изоструктурни. Нечистотиите во минералите обично се присутни во форма на јони кои ги заменуваат оние на минералот домаќин. Ваквите замени во голема мера влијаат на големината на јоните. Ако радиусите на два јони се еднакви или се разликуваат за помалку од 15%, тие лесно се заменуваат. Ако оваа разлика е 15-30%, таквата замена е ограничена; со разлика од повеќе од 30%, замената е практично невозможна. Постојат многу примери на парови на изоструктурни минерали со слични хемиски состави меѓу кои се јавува јонска замена. Така, карбонатите сидерит (FeCO3) и родохрозит (MnCO3) имаат слични структури, а железото и манганот можат да се заменат еден со друг во кој било сооднос, формирајќи т.н. цврсти раствори. Помеѓу овие два минерали постои континуирана серија цврсти раствори. Во други парови на минерали, јоните имаат ограничени можности за меѓусебна замена. Бидејќи минералите се електрично неутрални, полнењето на јоните исто така влијае на нивната меѓусебна замена. Ако се случи супституција со спротивно наелектризиран јон, тогаш мора да се случи втора замена во некој дел од оваа структура, во која полнењето на супститутивниот јон компензира за повредата на електричната неутралност предизвикана од првата. Ваквата конјугирана замена е забележана кај фелдспатите - плагиокласи, кога калциумот (Ca2+) го заменува натриумот (Na+) со формирање на континуирана серија цврсти раствори. Вишокот позитивен полнеж што произлегува од замената на јонот Na+ со јонот Ca2+ се компензира со истовремена замена на силициумот (Si4+) со алуминиум (Al3+) во соседните области на структурата.
ФИЗИЧКИ СВОЈСТВА НА МИНЕРАЛИТЕ
Иако главните карактеристики на минералите (хемискиот состав и внатрешната кристална структура) се утврдени врз основа на хемиски анализи и рендгенска дифракција, тие индиректно се рефлектираат во својства кои лесно се набљудуваат или мерат. За да се дијагностицираат повеќето минерали, доволно е да се одреди нивниот сјај, боја, расцеп, цврстина и густина. Сјајот е квалитативна карактеристика на светлината рефлектирана од минерал. Некои непроѕирни минерали силно ја рефлектираат светлината и имаат метален сјај. Ова е вообичаено кај рудните минерали како што се галена (минерал на олово), халкопирит и борнит (минерали на бакар), аргентит и акантит (минерали на сребро). Повеќето минерали апсорбираат или пренесуваат значителен дел од светлината што паѓа врз нив и имаат неметален сјај. Некои минерали имаат сјај кој преминува од метален во неметален, што се нарекува полуметален. Минералите со неметален сјај обично се светло обоени, некои од нив се проѕирни. Кварцот, гипсот и лесната мика често се проѕирни. Други минерали (на пример, млечно бел кварц) кои пренесуваат светлина, но преку кои не можат јасно да се разликуваат предметите, се нарекуваат проѕирни. Минералите што содржат метали се разликуваат од другите во пренос на светлина. Ако светлината минува низ минерал, барем во најтенките рабови на зрната, тогаш таа, по правило, е неметална; ако светлината не поминува, тогаш тоа е руда. Сепак, постојат исклучоци: на пример, светло обоениот сфалерит (минерал на цинк) или цинабар (жива минерал) често се проѕирни или проѕирни. Минералите се разликуваат по квалитативните карактеристики на нивниот неметален сјај. Глината има досаден, земјен сјај. Кварцот на рабовите на кристалите или на површините со скршеници е стаклен, талкот, кој е поделен на тенки листови по рамнините на расцепот, е бисер. Светлиот, пенлив, како дијамант, сјајот се нарекува дијамант. Кога светлината паѓа на минерал со неметален сјај, таа делумно се рефлектира од површината на минералот и делумно се прекршува на оваа граница. Секоја супстанција се карактеризира со одреден индекс на рефракција. Бидејќи овој индикатор може да се мери со висока точност, тоа е многу корисна дијагностичка карактеристика на минералите. Природата на сјајот зависи од индексот на рефракција, а и двата зависат од хемискиот состав и кристалната структура на минералот. Во принцип, транспарентни минерали кои содржат атоми тешки метали, се карактеризираат со висок сјај и висок индекс на рефракција. Оваа група вклучува такви вообичаени минерали како што се англезит (олово сулфат), каситерит (калај оксид) и титанит или сфен (калциум титаниум силикат). Минералите составени од релативно лесни елементи, исто така, можат да имаат висок сјај и висок индекс на рефракција ако нивните атоми се цврсто спакувани и држени заедно со силни хемиски врски. Впечатлив пример е дијамантот, кој се состои од само еден лесен елемент, јаглерод. Во помала мера, ова важи за минералот корунд (Al2O3), чии проѕирни обоени сорти - рубин и сафири - се скапоцени камења. Иако корундот е составен од лесни атоми на алуминиум и кислород, тие се толку цврсто врзани заедно што минералот има прилично силен сјај и релативно висок индекс на рефракција. Некои сјаеви (мрсни, восочни, мат, свилени итн.) зависат од состојбата на површината на минералот или од структурата на минералниот агрегат; смолестиот сјај е карактеристичен за многу аморфни супстанции (вклучувајќи минерали кои содржат радиоактивни елементи ураниум или ториум). Боја - едноставна и удобна дијагностички знак. Примерите вклучуваат месинг-жолт пирит (FeS2), олово-сива галена (PbS) и сребрено-бел арсенопирит (FeAsS2). Кај други рудни минерали со метален или полуметален сјај, карактеристичната боја може да се маскира со играта на светлината во тенка површинска фолија (оцрнување). Ова е заедничко за повеќето бакарни минерали, особено за борнитот, кој се нарекува „паун руда“ поради неговото блескаво сино-зелено оцрнување кое брзо се развива кога е свежо скршено. Сепак, другите бакарни минерали се обоени во познати бои: малахит - зелена, азурит - сина. Некои неметални минерали непогрешливо се препознаваат по бојата одредена од главниот хемиски елемент (жолта - сулфур и црна - темно сива - графит итн.). Многу неметални минерали се состојат од елементи кои не им даваат одредена боја, но имаат обоени сорти, чија боја се должи на присуството на нечистотии на хемиски елементи во мали количини кои не се споредливи со интензитетот на бојата што ја предизвикуваат. Таквите елементи се нарекуваат хромофори; нивните јони се карактеризираат со селективна апсорпција на светлината. На пример, длабоко виолетова аметист ја должи својата боја на незначителна мешавина на железо во кварц и густа зелена бојасмарагдот е поврзан со малата содржина на хром во берил. Бојата на нормално безбојните минерали може да се појави поради дефекти во кристалната структура (предизвикани од неисполнети атомски позиции во решетката или појава на странски јони), што може да предизвика селективна апсорпција на одредени бранови должини во спектарот на белата светлина. Потоа минералите се бојадисуваат во дополнителни бои. Рубините, сафирите и александритите ја должат својата боја токму на овие светлосни ефекти. Безбојните минерали може да се обојат со механички подмножества. Така, тенка расфрлана дисеминација на хематит му дава на кварцот црвена боја, хлоритот - зелена. Млечниот кварц е заматен со гас-течни подмножества. Иако минералната боја е една од најлесно одредуваните својства во дијагностиката на минералите, таа мора да се користи со претпазливост бидејќи зависи од многу фактори. И покрај варијабилноста во бојата на многу минерали, бојата на минералниот прав е многу константна и затоа е важна дијагностичка карактеристика. Вообичаено, бојата на минералниот прав се определува со линијата (т.н. „боја на линијата“) што минералот ја остава кога ќе помине преку неглазирана порцеланска плоча (бисквит). На пример, минералот флуорит доаѓа во различни бои, но неговата низа е секогаш бела.
Деколте. Карактеристично својствоминерали е нивното однесување при разделување. На пример, кварцот и турмалинот, чија површина на фрактура наликува на стаклен чип, имаат конхоидна фрактура. Во други минерали, фрактурата може да се опише како груба, назабена или распарчена. За многу минерали, карактеристика не е фрактура, туку расцеп. Ова значи дека тие се расцепуваат по мазни рамнини директно поврзани со нивната кристална структура. Силите на сврзување помеѓу рамнините на кристалната решетка може да варираат во зависност од кристалографската насока. Ако во некои насоки тие се многу поголеми отколку во други, тогаш минералот ќе се подели на самиот крај слаба врска. Бидејќи расцепувањето е секогаш паралелно со атомските рамнини, може да се означи со означување на кристалографските насоки. На пример, халитот (NaCl) има расцеп во коцка, т.е. три меѓусебно нормални насоки на можно расцепување. Расцепувањето се карактеризира и со леснотијата на манифестација и квалитетот на добиената површина на расцепување. Мика има многу совршено деколте во една насока, т.е. лесно се дели на многу тенки листови со мазна сјајна површина. Топаз има совршено деколте во една насока. Минералите може да имаат две, три, четири или шест насоки на расцепување, по кои подеднакво лесно се делат или неколку насоки на расцепување до различен степен. Некои минерали воопшто немаат расцеп. Бидејќи расцепувањето, како манифестација на внатрешната структура на минералите, е нивна постојана сопственост, тоа служи како важна дијагностичка карактеристика. Тврдоста е отпорот што минералот го покажува кога ќе се изгребе. Цврстината зависи од кристалната структура: колку поцврсто се поврзани атомите во структурата на минералот, толку е потешко да се гребе. Талкот и графитот се минерали слични на меки плочи, изградени од слоеви на атоми споени заедно со многу слаби сили. Тие се мрсни на допир: при триење на кожата на раката, поединечните тенки слоеви се лизгаат. Најтврдиот минерал е дијамантот, во кој атомите на јаглеродот се толку цврсто врзани што може да го изгребе само друг дијамант. На почетокот на 19 век. Австрискиот минералог Ф. Мус подредил 10 минерали по зголемен редослед на нивната цврстина. Оттогаш, тие се користат како стандарди за релативната цврстина на минералите, т.н. Мохсова скала (Табела 1). Табела 1.
МОХ СКАЛА НА ТРДНОСТА

Минерална релативна цврстина
Талк ______1 Гипс _______2 Калцит ____3 Флуорит ____4 Апатит _____5 Ортоклаза ___6 ​​Кварц ______7 Топаз ______8 Корунд _____9 Дијамант _____10

За да се одреди цврстината на минералот, неопходно е да се идентификува најтврдиот минерал што може да го изгребе. Цврстината на минералот што се испитува ќе биде поголема од тврдоста на минералот што го изгребал, но помала од тврдоста на следниот минерал на скалата Мохс. Силите на врзување може да варираат во зависност од кристалографската насока, и бидејќи тврдоста е груба проценка на овие сили, таа може да варира во различни насоки. Оваа разлика е обично мала, со исклучок на кианитот, кој има цврстина од 5 во насока паралелна со должината на кристалот и 7 во попречната насока. Во минералошката пракса, се користи и мерење на апсолутните вредности на цврстина (т.н. микротврдост) со помош на уред за склерометар, кој се изразува во kg/mm2.
Густина.Масата на атомите на хемиските елементи варира од водород (најлесниот) до ураниум (најтешкиот). Ако сите други работи се еднакви, масата на супстанцијата која се состои од тешки атоми е поголема од онаа на супстанцијата што се состои од лесни атоми. На пример, два карбонати - арагонит и церузит - имаат слична внатрешна структура, но арагонитот содржи лесни атоми на калциум, а церузитот содржи тешки атоми на олово. Како резултат на тоа, масата на церузитот ја надминува масата на арагонитот со ист волумен. Масата по единица волумен на минералот зависи и од густината на атомското пакување. Калцитот, како арагонитот, е калциум карбонат, но во калцитот атомите се помалку густо набиени, па затоа има помала маса по единица волумен од арагонитот. Релативна маса, или густината, зависи од хемискиот состав и внатрешната структура. Густината е односот на масата на супстанцијата со масата на истиот волумен на вода на 4 ° C. Значи, ако масата на минералот е 4 g, а масата на истиот волумен на вода е 1 g, тогаш густината на минералот е 4. Во минералогијата вообичаено е густината да се изразува во g/cm3. Густината е важна дијагностичка карактеристика на минералите и не е тешко да се измери. Прво, примерокот се мери воздушна срединаа потоа во водата. Бидејќи примерокот потопен во вода е подложен на нагорна пловна сила, неговата тежина таму е помала отколку во воздухот. Губењето на тежината е еднакво на тежината на поместената вода. Така, густината се определува со односот на масата на примерокот во воздухот и неговата загуба на тежина во вода.
КЛАСИФИКАЦИЈА НА МИНЕРАЛИ
Иако хемискиот состав служел како основа за класификацијата на минералите од средината на 19 век, минералолозите не секогаш се придржувале до консензусза тоа каков треба да биде редоследот на распоредот на минералите во него. Според еден метод за конструирање на класификација, минералите биле групирани според истиот главен метал или катјон. Во овој случај, минералите на железо спаѓаат во една група, минералите на олово во друга, минералите на цинк во трета, итн. Меѓутоа, како што се развиваше науката, стана јасно дека минералите што го содржат истиот неметал (анјонска или анјонска група) имаат слични својстваи се многу повеќе слични едни на други отколку минералите со заеднички метал. Покрај тоа, минералите со заеднички анјон се појавуваат во иста геолошка средина и се од слично потекло. Како резултат на тоа, во модерната таксономија (види Табела 2), минералите се групирани во класи врз основа на заедничка анјонска или анјонска група. Единствен исклучок се природните елементи, кои се јавуваат во природата сами по себе, без да формираат соединенија со други елементи.

Табела 2.
КЛАСИФИКАЦИЈА НА МИНЕРАЛИ

Хемиските класи се поделени во подкласи (по хемија и структурен мотив), кои, пак, се поделени на семејства и групи (по структурен тип). Поединечни минерални видови во групата може да формираат редови, а еден минерален вид може да има неколку сорти. До сега прибл. 4000 минерали се признати како независни минерални видови. На оваа листа се додаваат нови минерали бидејќи се откриени и одамна познати, но дискредитирани, бидејќи методите на минералошко истражување се подобруваат, тие се исклучени.
ПОТЕКЛО И УСЛОВИ НА НАОЃАЊЕ МИНЕРАЛИ
Минерологијата не е ограничена само на одредување на својствата на минералите, туку го проучува потеклото, условите на настанување и природните асоцијации на минералите. Од настанувањето на Земјата пред приближно 4,6 милијарди години, многу минерали се уништени со механичко дробење, хемиска трансформација или топење. Но, елементите што ги сочинуваа овие минерали беа зачувани, прегрупирани и формираа нови минерали. Така, минералите што постојат денес се продукти на процесите што еволуирале во текот на геолошка историјаЗемјата. ПовеќетоЗемјината кора е составена од магматски карпи, кои на некои места се покриени со релативно тенка покривка од седиментни и метаморфни карпи. Според тоа, составот на земјината кора, во принцип, одговара на просечниот состав на магматската карпа. Осум елементи (види Табела 3) сочинуваат 99% од масата на земјината кора и, соодветно, 99% од масата на минералите што ја сочинуваат.

Табела 3.
ГЛАВНИ ЕЛЕМЕНТИ ВКЛУЧЕНИ ВО ЗЕМЈИНАТА КОРА

Во однос на елементарниот состав, земјината кора е структура на рамка која се состои од јони на кислород поврзани со помали јони на силициум и алуминиум. Така, главните минерали се силикатите, кои сочинуваат прибл. 35% од сите познати минерали и прибл. 40% - најчести. Најважни од нив се фелдспарите (фамилија на алумосиликати кои содржат калиум, натриум и калциум, а поретко бариум). Други вообичаени силикати кои формираат карпи се кварцот (сепак, тој почесто се класифицира како оксиди), мика, амфиболи, пироксени и оливин.
Огнени карпи.Огнените или магматските карпи се формираат кога растопената магма се лади и кристализира. Процентразличните минерали и затоа типот на формираната карпа зависи од односот на елементите содржани во магмата во моментот на нејзиното зацврстување. Секој тип на магматска карпа обично се состои од ограничен сет на минерали наречени главни карпи. Покрај нив, во помали количини може да има и минорни и помошни минерали. На пример, главните минерали во гранитот може да бидат калиум фелдспат (30%), натриум калциум фелдспат (30%), кварц (30%), мика и хорнбленд (10%). Циркон, сфена, апатит, магнетит и илменит може да бидат присутни како помошни минерали. Магматските карпи обично се класифицираат врз основа на видот и количината на секој фелдспат што го содржат. Сепак, на некои карпи им недостасува фелдспат. Магматските карпи дополнително се класифицираат според нивната структура, што ги одразува условите под кои карпата се зацврстила. Полека кристализирајќи длабоко во Земјата, магмата предизвикува наметливи плутонски карпи со груб до средно зрнеста структура. Ако магмата избие на површината како лава, таа брзо се лади и создава ситнозрнести вулкански (ефузивни или екструзивни) карпи. Понекогаш некои вулкански карпи (на пример, обсидијан) се ладат толку брзо што немаат време да се кристализираат; слични карпи имаат стаклен изглед (вулкански очила).
Седиментни карпи.Кога карпите се избришани или еродирани, кластичниот или растворениот материјал се вградува во седиментот. Како резултат на хемиски атмосферски влијанија на минералите, што се случува на границата на литосферата и атмосферата, се формираат нови минерали, на пример, глинени минерали од фелдспат. Некои елементи се ослободуваат кога минералите (како калцитот) се раствораат во површинските води. Сепак, другите минерали, како што е кварцот, дури и механички смачкан, остануваат отпорни на хемиски атмосферски влијанија. Се формираат механички и хемиски стабилни минерали со доволно висока густина ослободени за време на атмосферските влијанија површината на земјатаплацерски депозити. Од плацерите најчесто се ископуваат алувијални (река), злато, платина, дијаманти, други скапоцени камења, лимени камења (каситерит) и минерали од други метали. Под одредени климатски услови, се формираат дебели атмосферски кори, често збогатени со рудни минерали. Кората на атмосферски влијанија е поврзана со индустриски наоѓалишта на боксит (алуминиумски руди), акумулации на хематит (железни руди), водни силикати на никел, минерали на ниобиум и други. ретки метали. Најголемиот дел од атмосферските производи се пренесуваат преку систем на водотеци во езера и мориња, на чие дно формира слоевит седиментен слој. Шкрилците се составени првенствено од глинени минерали, додека песочник е составен првенствено од цементирани кварцни зрна. Растворениот материјал може да се отстрани од водата од живите организми или да се таложи преку хемиски реакции и испарување. Калциум карбонат се апсорбира од морска водамекотели кои ги градат своите тврди лушпи од него. Повеќето варовници се формираат со акумулација на школки и скелети на морски организми, иако се таложи дел од калциум карбонат хемиски. Наслаги на испарување се формираат како резултат на испарувањето на морската вода. Еапоритите се голема група минерали, кои вклучуваат халит (готвена сол), гипс и анхидрит (калциум сулфати), силвит (калиум хлорид); сите тие имаат важни практична употреба. Овие минерали се таложат и за време на испарувањето од површината на солените езера, но во овој случај, зголемувањето на концентрацијата на ретки елементи може да доведе до дополнителни врнежи на некои други минерали. Во оваа средина се формираат борати.
Метаморфни карпи.Регионален метаморфизам. Огнени и седиментни карпи, закопани на големи длабочини, под влијание на температурата и притисокот, претрпуваат трансформации наречени метаморфни, при што се менуваат првобитните својства на карпите, а првобитните минерали се рекристализираат или целосно се трансформираат. Како резултат на тоа, минералите обично се наредени заедно паралелни рамнини, давајќи им на карпите изглед на шистоза. Тенките шистозни метаморфни карпи се нарекуваат шкрилци. Тие често се збогатени со плочести силикатни минерали (мика, хлорит или талк). Погруби шистозни метаморфни карпи се гнајсеви; тие содржат наизменични ленти од кварц, фелдспат и минерали со темна боја. Кога шкрилците и гнајсевите содржат некој типично метаморфен минерал, тоа се рефлектира во името на карпата, на пример, силиманит или ставролит шкрилци, кианит или гранат гнајс.
Контактен метаморфизам.Кога магмата ќе се издигне до горните слоеви на земјината кора, обично се случуваат промени во карпите во кои таа е навлезена, т.н. контактен метаморфизам. Овие промени се манифестираат во рекристализација на оригиналот или формирање на нови минерали. Степенот на метаморфизмот зависи и од типот на магмата и од видот на карпата што ја проникнува. Глинените карпи и карпите слични по хемиски состав се трансформираат во контактни рогови (биотит, кордиерит, гранат итн.). Најинтензивните промени се случуваат кога гранитната магма навлегува во варовниците: термичките ефекти предизвикуваат нивна рекристализација и формирање на мермер; како резултат хемиска интеракцијасо варовници се формираат раствори одвоени од магмата голема групаминерали (калциум и магнезиум силикати: воластонит, гросуларни и андрадитни гранети, везувианит или идокраза, епидот, тремолит и диопсид). Во некои случаи, контактниот метаморфизам внесува рудни минерали, што ги прави карпите вредни извори на бакар, олово, цинк и волфрам.
Метасоматоза.Како резултат на регионалниот и контактниот метаморфизам, нема значителна промена во хемискиот состав на првобитните карпи, туку само нивните минерален состави изгледот. Кога растворите внесуваат некои елементи и отстрануваат други, настанува значителна промена во хемискиот состав на карпите. Ваквите новоформирани карпи се нарекуваат метосоматски. На пример, интеракцијата на варовниците со растворите што ги ослободува гранитната магма при кристализација доведува до формирање околу гранитни масиви на зони на контактно-метасоматски руди - скарпи, кои честопати се домаќини на минерализација.
ДЕПОЗИТИ НА РУДА И ПЕГМАТИТ
Хемискиот состав на крупнозрнестиот гранит може значително да се разликува од составот на оригиналната магма. Студијата на карпите покажа дека минералите се ослободуваат од магмата во одредена низа. Најпрво се кристализираат минералите богати со железо и магнезиум, како што се оливин и пироксени, како и дополнителните минерали. Поради нивната поголема густина од околното топење, тие се таложат надолу како резултат на процесот на магматска сегрегација. Се верува дека дунитите се формираат на овој начин - карпи кои речиси целосно се состојат од оливин. Слично потекло се припишува на некои големи акумулации на магнетит, илменит и хромит, кои се сериите на железо, титаниум и хром соодветно. Сепак, составот на топењето што останува по отстранувањето на минералите со магматска сегрегација не е целосно идентичен со составот на карпата формирана од неа. За време на кристализацијата на топењето, во него се зголемува концентрацијата на вода и други испарливи компоненти (на пример, флуор и бор соединенија), а заедно со нив и многу други елементи чии атоми се преголеми или премали за да влезат во кристалните структури на карпите. -создавање минерали. Водните течности ослободени од кристализирачката магма можат да се издигнат преку пукнатини до површината на Земјата, во област со пониски температури и притисоци. Ова предизвикува таложење на минерали во пукнатините и формирање на венски наслаги. Некои вени се составени главно од неметални минерали (кварц, калцит, барит и флуорит). Други вени содржат минерали од метали како злато, сребро, бакар, олово, цинк, калај и жива; соодветно, тие можат да претставуваат вредни рудни наоѓалишта. Бидејќи таквите наслаги се формираат со учество на загреани водени раствори, тие се нарекуваат хидротермални. Треба да се каже дека најголемите хидротермални наслаги не се венски, туку метасоматски; тие се лимовидни или други обликувани наслаги настанати со замена на карпите (најчесто варовник) со раствори што носат руди. Се вели дека минералите кои ги сочинуваат ваквите наоѓалишта се од хидротермално-метасоматско потекло. Пегматитите се генетски поврзани со кристализирачката гранитна магма. Маса на многу подвижна течност, сè уште богата со елементите што ги сочинуваат минералите што формираат карпи, може да се исфрли од комората на магмата во карпата домаќин, каде што кристализира за да формира тела од груба структура, составена главно од карпи. -формирање минерали - кварц, фелдспат и мика. Ваквите карпести тела, наречени пегматити, се многу променливи по големина. Максималната должина на повеќето пегматитни тела е неколку стотици метри, но најголемите од нив достигнуваат должина од 3 km, а за малите се мери во првите метри. Пегматитите содржат големи кристали на поединечни минерали, вклучувајќи ги и најголемите фелдспари во светот долги неколку метри, мика - до 3 m во дијаметар, кварц - со тежина до 5 тони Ретки елементи се концентрирани во некои течности што формираат пегматит (често во форма на големи кристали), на пример, берилиум - во берил и хризоберил, литиум - во сподумен, петалит, амблигонит и лепидолит, цезиум - во полуцит, бор - во турмалин, флуор - во апатит и топаз. Повеќето од овие минерали се од сорти на накит. Индустриското значење на пегматитите делумно се должи на фактот дека тие се извор на скапоцени камења, но главно - висококвалитетен калиум фелдспат и мика, како и руди на литиум, цезиум и тантал, а делумно и берилиум.