ПОНЯТИЕ О МИНЕРАЛЕ. СВОЙСТВА МИНЕРАЛОВ.

 

МИНЕРАЛ – это однородный, определенный по составу и строению неорганический природный продукт, возникающий в земной коре и находящийся, как правило, в кристаллическом состоянии. Таким образом, как следует из определения, нефть, вода, газ не являются минералами.

Каждый минерал характеризуется определённым химическим составом и строением. В природе определено около 2000 минералов, из них около 450 – широко распространены. Разный химический состав и строение минералов предопределили и различие их свойств в цвете, блеске, твёрдости, спайности, плотности. Знание этих свойств используется при определении минералов.

 

ЦВЕТ – один из главных признаков многих минералов. Если цвет таких минералов как красная киноварь, желтый аурипигмент, черный пиролюзит, соломенно-желтый пирит предопределен их составом и внутренним строением, то цвет других минералов зависит в основном от механических примесей или элементов–хромофоров, среди которых типичны железо, хром, медь, никель, марганец. Прозрачные минералы, не имеющие цвета, называют бесцветными (горный хрусталь). Характерным для многих минералов является и цвет черты.

 

БЛЕСК минерала может быть металлическим и неметаллическим –стеклянным, восковым, алмазным, жирным, перламутровым, шелковистым и др. Металлический блеск, например, характерен для сульфидов, самородных металлов, стеклянный – для кварца, сульфатов и карбонатов, шелковистый – для волокнистых минералов (гипс-селенит).

 

ТВЁРДОСТЬ – это способность минерала сопротивляться механическому воздействию. На практике твёрдость минералов определяют по шкале Мооса (в баллах), где эталоном служат следующие минералы с соответствующей, определенной твердостью:

              Тальк               1                         Полевой шпат 6

               Гипс                2                         Кварц                7

               Кальцит          3                         Топаз                8  

               Флюорит         4                         Корунд              9

               Апатит             5                         Алмаз             10 

 

Показатели эти условны. Пример: если определяемый минерал царапается апатитом, а кальцит не оставляет на нем следов, то твердость минерала по шкале Мооса оценивается в 4 балла.

 

СПАЙНОСТЬ - это способность минерала раскалываться по определённым направлениям с образованием блестящих поверхностей. Спайность может проявиться в одном, двух, трёх, четырёх и даже в шести направлениях (сфалерит). Слюды расщепляются на тонкие пластинки – спайность в одном направлении. Кальцит раскалывается на ромбоэдры – спайность в трёх направлениях.

Причина спайности заключается в особенностях строения кристаллической решётки минералов: плоскости спайности всегда параллельны плоским сеткам пространственной решетки и образуются там, где расстояния между частицами наибольшие и где, следовательно, сцепление между частицами кристалла меньше.

При оценке различают спайность весьма совершенную (слюды), совершенную (кальцит, галенит), среднюю (полевые шпаты), несовершенную (апатит), весьма несовершенную (кварц). При отсутствии спайности говорят об изломе, который может быть неровным, раковистым, занозистым, ступенчатым и т.д.

 

ПЛОТНОСТЬ минералов колеблется от 1 до 23 г/см³. Большинство минералов имеет плотность 2,5 – 3,5. В зависимости от плотности минералы делятся на лёгкие (до 3), средние (3-4) и тяжёлые (больше 4). К лёгким минералам относятся, например, цеолиты. Тяжёлые минералы содержат обычно тяжёлые металлы (барит – барий, галенит- свинец). Наибольшую плотность имеют самородные металлы – золото, серебро, минералы группы платины.

 

Кроме описанных физических свойств для минерала может быть характерна магнитность (магнетит), радиоактивность (минералы урана, тория, радия), хрупкость или ковкость (хрупкая сера и ковкая медь), растворимость в воде и вкус (каменная соль – хорошо растворимая и соленая), способность люминесцировать, то есть светиться при нагревании (флюорит) или под воздействием ультрафиолетовых лучей (кальцит, флюорит), излом (раковистый у опала и др.), электрические свойства (янтарь электризуется при трении), жирность на ощупь (тальк) и другие.

Минералы делятся на типы: простые вещества, сульфиды, окислы, соли, силикаты; вслед за названием минерала дается его формула.

 

 

                                                * * *

 

 

                       ХАРАКТЕРИСТИКА МИНЕРАЛОВ

 

ПРОСТЫЕ ВЕЩЕСТВА

Сера самородная S  – минерал жёлтого цвета с жирным блеском, легкий, хрупкий, встречающийся в виде зернистых, натечных образований, корок, налетов; твердость 1-2. Горит, выделяя удушливый сернистый газ. В природе встречается сера, восстановленная из гипсов, сера вулканического происхождения, сера из зон окисления сульфидных месторождений. В областях вулканической деятельности (г.Эльбрус) самородная сера выделяется из горячих газовых и водных источников, и даже в виде расплава. Выделяется дисперсная сера и из вод мацестинских сероводородных источников (Сочи, Старая Мацеста, р. Агура), отчего вода в реке приобретает голубовато-белесый оттенок, а дно источника покрывается желтым осадком серы.

Применяется сера для получения серной кислоты, искусственного волокна, для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур, для очистки нефтепродуктов, в медицине, в производстве резины, пластмасс, красителей и, конечно, пороха и спичек.

 

Графит C – от греческого «графо» - пишу. Это тёмно-серый с металлическим блеском, лёгкий и мягкий минерал; твёрдость 1-2, пластинчатый, легко марающий руки. Распространён в различных метаморфических породах, откуда его получают обогащением.

Состав графита идентичен алмазу – это углерод. Прозрачный, исключительно твёрдый блестящий алмаз и темный  мягкий графит – яркий пример того, как внутренняя структура минерала определяет его свойства. При температуре около 1500 градусов алмаз переходит в графит, тогда как обратный переход возможен только при огромных давлениях.

Употребляется графит для изготовления карандашей и огнеупорных тиглей, кроме того, графит – прекрасная смазка для механизмов, работающих с большими нагрузками. Месторождения графита известны на Западном Кавказе, но промышленного значения не имеют.

 

СУЛЬФИДЫ

Пирит (серный колчедан) FeS 2 – сульфид железа. Название происходит от греческого «пир»- огонь за способность искрить при ударе. Это минерал соломенно-желтого цвета с металлическим блеском, тяжелый, средней твёрдости 6-6,5. Встречается в виде сплошных масс, часто с другими сульфидами; типичны кубические кристаллы со штриховкой на гранях. Пирит – самый распространенный сульфид, в том числе и в районе Сочи. Происхождение его разнообразно. Легко окисляется, часто содержит медь и золото. Служит основным сырьем для получения серной кислоты, дешевой краски из огарков. Встречаются ювелирные разности.

Обычно пирит добывается в составе медноколчеданных (Грузия, Маднеули) и полиметаллических руд. Встречается на Западном Кавказе повсеместно в зонах оруденения и в черных сланцах в виде сульфидных конкреций (Сочи, р.Чвежипсе).

Такой же состав как пирит, имеет минерал марказит, но структура у марказита другая. Он более редок, встречается в виде натеков, сферических образований, пластинчатых кристаллов (Белореченское месторождение).

 

Халькопирит (медный колчедан) CuFeS 2 – сульфид меди и железа. Назван от греческого «халькос»- медь и «пиритес»- пирит. Латунно-желтый минерал с металлическим блеском и твердостью 3-4, довольно тяжёлый. Образует сплошные массы, либо вкраплен в породу, часто с пёстрой побежалостью. Легко окисляется с образованием вторичных минералов – зелёного малахита, синего азурита, сине-зелёной хризоколлы. При других условиях образуются другие сульфиды: халькозин, ковеллин, борнит. Важная медная руда. На Кавказе медь добывалась еще в первобытные времена. Много месторождений меди на Западном Кавказе (Урупское месторождение), обнаружены рудопроявления в районе Красной Поляны.

 

Галенит (свинцовый блеск) PbS – сульфид свинца. «Галена» -латинское название свинцовой руды. Цвет галенита свинцово-серый, блеск металлический. Минерал хрупкий, тяжёлый и мягкий, твердость 2-3. Один из наиболее распространенных сульфидов, главный источник свинца с попутным извлечением серебра, висмута. Кристаллы обычно кубические, но чаще встречается в сплошных массах. Происхождение в основном гидротермальное, то есть из горячих водных растворов в глубинах земли. Вместе со сфалеритом входит в состав полиметаллических руд, проявления которых широко распространены на Кавказе (Садонское, Белореченское месторождения).

 

Сфалерит (цинковая обманка) ZnS – сульфид цинка.

 Назван от греческого «сфалерос»- обманщик за сходство с другими минералами. Цвет от светло-коричневого до черного, средней плотности, твердостью 3,5-4, блеск сильный до алмазного. Один из наиболее распространённых сульфидов. Происхождение преимущественно гидротермальное, то есть из горячих водных растворов. Обычно минералы имеют спайность в одном-двух направлениях, для сфалерита же характерна спайность в шести (!) направлениях.

Сфалерит – основная руда на цинк, с попутным извлечением индия, галлия, германия. Входит в состав полиметаллических руд (Садон и др.).

 

Киноварь HgS – сульфид ртути. Назван предположительно от «циннабар»- кровь дракона за красный цвет. Характерен алмазный блеск, низкая твёрдость – твёрдость 2-2,5; хрупкость и высокая плотность. Встречается в плотных землистых массах, либо вкраплена в породу, кристаллы редки.

Образуется в гидротермальных условиях, при окислении из киновари выделяется самородная ртуть. Важнейшая руда на ртуть. С древнейших времен киноварь используется как красная краска, ею написано множество икон. На Кавказе месторождения ртути разведывались или разрабатывались в Краснодарском крае (месторождения Перевальное. Сахалинское, Белокаменное, Дальнее, Запорожское, Краснополянское).

 

 

ОКИСЛЫ

Кварц SiO 2 – двуокись кремния, важнейший породообразующий минерал. В древности кристаллы кварца рассматривались как особая форма льда. Лед по-гречески «кристаллос», отсюда «горный хрусталь», «кристалл».

Кварц встречается в виде кристаллов, в сплошных зернистых массах. Имеет стеклянный блеск и высокую твердость – 7, плотность средняя. Окраска может быть разной, преобладает бесцветный кварц, а также белый, серый. Красиво окрашенные разновидности кварца считаются драгоценными камнями (сиреневый аметист, желтый цитрин, розовый кварц, дымчатый хрусталь, черный морион).

Происхождение кварца различно: магматическое, гидротермальное, экзогенное. Кварц – типичный минерал метаморфических пород и входит в состав яшм, кварцитов, гнейсов и пр., спутник золота. Устойчив к выветриванию. Применяется кварц в стекольной и керамической промышленности, в металлургии, как абразив, для получения кремния, в радиотехнике. В настоящее время крупные чистые кристаллы кварца получают искусственно. На Кавказе кварц широко распространен в составе горных пород; жилы горного хрусталя есть на г. Хрустальной у г.Фишт.

 

Халцедон SiO 2 - двуокись кремния . Название связывают с Халкедоном – древним городом на побережье Мраморного моря. В отличие от кристаллического кварца имеет скрытокристаллическую структуру. Твердость 6,5 - 7, цвет и прозрачность могут быть различными; обыкновенный халцедон окрашен в белый или серый цвет. Для района Сочи очень характерен кремень – загрязненный примесями (окислы железа, глина) халцедон (цвет серый, коричневый, черный и пр.), образующий желваки и прослои в известняках (Агурское и Ахштырское ущелья, Воронцовская пещера). Прочный кремень использовался первобытным человеком для изготовления орудий труда и охоты (скребки, ножи, наконечники копий и пр.), а затем и для получения огня (вспомним кремень, кресало и трут!).

Происхождение халцедона разнообразно, обычно он связан с вулканическими породами, но может образовываться при выветривании, при низкотемпературной гидротермальной переработке пород. Благодаря высокой прочности, халцедон используется в приборостроении (призмы, опоры) и лабораторной практике (истиратели). Красиво окрашенные разности (зеленый хризопраз, красный и розовый сердолик, коричневый сардер, голубой сапфирин) и рисунчатые халцедоны (агаты, ониксы) используются для ювелирных целей. Месторождения халцедона характерны для вулканических нагорий Малого Кавказа (Ахалцихе в Грузии, Иджеван в Армении).

 

 

СОЛИ

Кальцит (известковый шпат) CaCO 3 – карбонат кальция. Назван от греческого «кальк» - известь. Цвет кальцита зависит от примесей и может быть белым, желтым, серым, голубым, розовым и даже черным. Прозрачный бесцветный кальцит называют исландским шпатом, это ценное оптическое сырье. Блеск у кальцита стеклянный, спайность совершенная, твёрдость 3, лёгкий. Отличается разнообразием форм кристаллов.

Обычны натечные формы в карстовых пещерах (сталактиты, сталагмиты, кораллиты, известковый туф и др.). Легко вскипает с соляной кислотой, светится в ультрафиолетовых лучах. Аналогичный состав, но другую структуру, имеет арагонит, он более редок. Кальцит – один из самых распространенных минералов на Черноморском побережье Кавказа. Натеки кальцита типичны для карстовых образований и составляют главное украшение пещер. Кристаллы и прожилки кальцита встречаются в мергелях и известняках на всем Черноморском побережье от Геленджика до Хосты.     

В составе известняков и мраморов применяется как строительный и облицовочный материал, служит для получения извести и цемента, используется как флюс в металлургии, а также в химической, пищевой, бумажной, резиновой и других отраслях промышленности, в сельском хозяйстве.

Анкерит (бурый шпат) Ca(Mg,Fe,Mn)[CO 3 ] 2 – карбонат кальция, магния и железа. Назван в честь австрийского минералога Анкера. Цвет минерала белый, серый, желтоватый, зеленоватый, при выветривании становится бурым. Блеск стеклянный, твердость 3,5, лёгкий. Обычно образует зернистые скопления, иногда с красивым рисунком. Связан, как правило, с гидротермальными процессами, в жилах встречается вместе с баритом, флюоритом, кварцем (Белореченское м-ние). Практического значения не имеет.

Флюорит (плавиковый шпат) CaF 2 – фтористый кальций. Назван от латинского «флюэре» - течь, так как, давая легкоплавкие смеси, используется в металлургии как флюс. Цвет флюорита может быть фиолетовым, жёлтым, зелёным, чёрным, иногда он бесцветен. Блеск стеклянный, твёрдость 4, плотность средняя. Обычны зернистые, лучистые агрегаты, кристаллы чаще имеют вид куба. Спайность совершенная. Светится в ультрафиолетовом свете и при нагревании. Растворяется в серной кислоте.

Связан с магматическими породами, скарнами, гидротермальными жилами, редко – осадочный. Кроме использования в качестве флюса, применяется для получения плавиковой кислоты (обработка хрустального стекла) и других соединений фтора, «растворимого стекла». Красиво окрашенный флюорит – поделочный камень, бесцветный и прозрачный – ценное оптическое сырье. На Кавказе встречается в жилах вместе с баритом, кальцитом, марказитом (Белореченское м-ние и др.).

 

Гипс (лёгкий шпат) CaSO 4 × 2H 2 O – водный сульфат кальция. Цвет белый, жёлтый, серый, розовый, блеск стеклянный до перламутрового. Весьма совершенная спайность и незначительная твердость 1,5-2, лёгкий. Слабо растворяется в воде. Характерны сростки кристаллов - «гипсовые розы» и зернистые массы, похожие на мрамор - гипс-алебастр. При нагревании или повышении давления гипс теряет воду и превращается в безводную соль - гипс-ангидрит. При перекристаллизации образует крупнокристаллический гипс - «марьино стекло» или волокнистый гипс –селенит.

Применяется гипс очень широко в строительстве, химической промышленности, в производстве цемента и как удобрение. Алебастр и селенит – традиционные поделочные камни.

Большая часть месторождений гипса образовалась как химический осадок в морских лагунах. Запасы гипса на Кавказе велики. На Западном Кавказе гипсовые толщи вытянуты полосой (верховья рек Белая, Лаба, Уруп, Самур и других), мощность толщи от 15 до 200 метров. Крупные месторождения гипса разрабатываются в поселках Хаджох (р.Белая) и Шедок как строительный и поделочный камень.

Барит (тяжелый шпат) BaSO 4 – сульфат бария. Назван от греческого «барос» - тяжёлый за высокую плотность. Цвет белый, реже серый, жёлтый, бурый, иногда бесцветен. Блеск стеклянный, спайность совершенная, твёрдость 2,5-3. Встречается в зернистых массах и в виде кристаллов. Происхождение обычно гидротермальное, реже осадочное.

Барит – основной источник бария и его соединений. Широко применяется в резиновой и бумажной промышленности как наполнитель и утяжелитель, для изготовления высококачественных красок (баритовые белила - литопон) и противорадиационной штукатурки, а также в качестве утяжелителя буровых цементных растворов, в оптике, в медицине (пр-во бариевых препаратов).

На Кавказе много баритовых месторождений. Крупные месторождения барита открыты в Краснодарском крае (Белореченское и Лабинское месторождения).

 

 

СИЛИКАТЫ

Полевые шпаты – семейство широко распространённых минералов, алюмосиликатов натрия, калия, кальция, бария. Название связано с греческим «спате» – пластина, из-за способности минерала раскалываться по плоскостям. Происхождение, в основном, магматическое, это важнейшие породообразующие минералы, хорошо известны в гранитах, габбро, диоритах, лабрадоритах, сиенитах, диабазах.

Среди полевых шпатов выделяют две основные группы: это плагиоклазы или натриево-кальциевые полевые шпаты (альбит, лабрадор, анортит Ca[Al2Si2O8]  и др.) и калиевые полевые шпаты (ортоклаз, микроклин и др.). Так, формула микроклина K[AlSi3O8], его зеленая разновидность называется амазонитом.

Цвет полевых шпатов разнообразен: белый, серый, жёлтый, коричневый, зелёный, красный, розовый, зеленоватый, почти чёрный; для лабрадора характерна игра цветов на плоскостях спайности (лабрадорит – красивый облицовочный камень). Спайность совершенная, твёрдость 6-6,5, лёгкие. Кристаллы редки.

Полевые шпаты применяются в керамическом и стекольном производстве, для изготовления красок, эмалей, цемента, как облицовочный материал в составе магматических и метаморфических горных пород.

На Кавказе полевые шпаты встречаются повсеместно в составе разнообразных магматических и метаморфических горных пород, из которых наиболее прочные и красивоокрашенные (граниты, габбро, гнейсы и др.) добываются как строительный и облицовочный камень.

 

Биотит K(Fe,Mg) 3 (OH,F) 2 [AlSi 3 O 10 ] – слюда, сложный слоистый алюмосиликат калия, магния, железа. Назван в честь французского физика и минералога Био. Цвет чёрный, твёрдость 2-3, плотность средняя. Важнейший породообразующий минерал кислых и основных пород, метамофических сланцев, гнейсов. Способен расщепляться на тонкие просвечивающиеся листочки. Полностью разлагается в концентрированной серной кислоте. Осветлённый под действием воды биотит иногда называют кошачьим золотом.

Промышленного значения не имеет, иногда применяется в качестве блёсток для игрушек и декораций. На Кавказе широко распространён в магматических и метаморфических горных породах.

 

Мусковит KAl 2 (OH,F) 2 [AlSi 3 O 10 ] – слюда, сложный слоистый алюмосиликат калия и алюминия. Название происходит от итальянского «Муска» – Москва, так как крупные пластины мусковита вывозились когда-то через Москву и назывались московским стеклом – прозрачные пластины мусковита когда-то вставляли в окна вместо стекла.

Цвет минерала серый, светло-жёлтый, дымчатый, твёрдость 2-3, лёгкий; благодаря весьма совершенной спайности легко расщепляется на тонкие прозрачные листочки. В кислотах не растворяется. Мелкочешуйчатый мусковит называют серицитом – он придает некоторым сланцам серебристый отлив. Распространен как породообразующий минерал гранитов, сланцев. Мусковит, окрашенный хромом в зеленый цвет, называют фукситом – он придает зеленый оттенок метаморфическим карбонатным породам – лиственитам.

Применяется как высококачественный электроизолятор, а также огнеупор и теплоизолятор. На Кавказе встречается в составе кислых магматических пород и метаморфических сланцев. Характерен для белого мусковитового гранита, выходы которого имеются в верховьях р.Шахе и галька которого часто встречается на пляжах Сочи.

 

 

                                                   * * *

 

ГОРНЫЕ ПОРОДЫ.