Классификация минералов

В настоящее время известно более 2500 природных минералов, не считая разновидностей, но только немногие из них (около 50) имеют значение в образовании горных пород, слагающих земную кору. Они называются породообразующими. Остальные минералы в горных породах встречаются в виде незначительных примесей и называются акцессорными минералами или просто акцессориями (лат. «акцессориус» - дополнительный).

Современная классификация минералов основана на их химическом составе и кристаллической структуре. Главнейшие породообразующие и рудные минералы, изучение которых входит в программу курса, объединяются в несколько классов.

Среди соединений по химическому признаку (ведущим анионам) выделяются следующие типы.

I тип. Сернистые соединения или сульфиды. Это соединения металлов с серой или аналогами серы - мышьяком, сурьмой, теллуром, селеном.

II тип. Галоидные соединения или галогениды. Относящиеся сюда минералы представляют собой соединения с галогенами - фтором, хлором и гораздо реже бромом и йодом.

III тип. Кислородные соединения, среди которых можно выделить оксиды - соединения металлов с кислородом и кислородные соли (оксосоли) - соединения металлов с комплексными кислородными анионами. Последние чрезвычайно широко распространены в природе, они являются главнейшими минералами, слагающими земную кору.

 

1.Самородные элементы. В этот класс входят минералы, состоящие из одного элемента. Известно около 45 минералов этого класса, составляющих 0,01 % массы земной коры. К нему относятся: самородное золото Au, серебро Ag, медь Cu, платина Pt, графит C, алмаз C , сера S и др.

2.Сульфиды – соединения различных элементов с серой. Они также имеют небольшое значение в строении земной коры, но включают ряд минералов – важнейших руд на свинец, медь, цинк, молибден и др. К ним относятся: пирит (серный колчедан) FeS₂, халькопирит (медный колчедан) CuFeS₂, борнитCu₅FeS₄, галенит (свинцовый блеск) PbS, сфалерит (цинковая обманка) ZnS, молибденит (молибденовый блеск) MoS₂, киноварь HgS и др.

3.Галоидные соединения. Минералы этого класса в химическом отношении представляют собой соли галоидоводородных кислот. Наиболее распространены хлористые и фтористые соединения. К ним относятся галит (поваренная соль) NaCl, сильвин KCl, флюорит (плавиковый шпат) CaF₂.

4.Оксиды и гидроксиды. В этот класс объединены минералы – соединения различных элементов с кислородом и гидроксильной группой. По количеству входящих в него минералов занимает одно из первых мест; на его долю приходится около 17 % массы земной коры. Минералы этого класса подразделяются на две группы: 1) оксиды и гидроксиды кремния (группа кварца) SiO₂ и 2) оксиды и гидроксиды металлов. Кварц – один из наиболее распространенных минералов в земной коре, составляющий по весу около 12 % ее и входящий в состав почти всех генетических типов горных пород. К разновидностям кварца относятся: прозрачный горный хрусталь, фиолетовый аметист, дымчатый раухтопаз, черный морион и некоторые другие минералы. Скрытокристаллической разновидностью кварца является минерал халцедон; полосчатая разновидность халцедона – агатом; халцедон, загрязненный примесями, - кремнем. Гидроксид кремния представлен минералом, называемым опалом SiO₂ ·nH₂O.

В класс оксидов и гидроксидов металлов входит ряд важнейших рудных минералов: магнетит (магнитный железняк) FeO Fe₂O₃, гематит (железный блеск или красный железняк) Fe₂O₃, корунд Al₂O₃, хромит FeCr₂O₄; из гидроксидов – лимонит (бурый железняк) Fe₂O₃ nH₂O, гидроксиды алюминия – минералы гиббсид Al(OH)₃ и диаспор AlO(OH), входящие в состав бокситов (алюминиевой руды).

5. Карбонаты – соли угольной кислоты (H₂CO₃). В класс карбонатов входят минералы: кальцит (известковый шпат) CaCO₃, прозрачная разность которого называется исландским шпатом, доломит CaMg(CO₃)₂, сидерит FeCO₃, магнезит MgCO₃ . К водным карбонатам относится красивый поделочный минерал малахит Cu₂CO₃(OH)_2.

6. Сульфаты – соли серной кислоты (H₂SO₄). К ним относится гипс CаSO₄ ·2H₂O, ангидрит (безводный сульфат кальция) CaSO₄, барит BaSO₄ и др.

7. Фосфаты – соли ортофосфорной кислоты (H₃PO₄). Наиболее распространенными среди фосфатов является минералы апатит Сa₅[PO₄]₃(F,OH,Cl) и скрытокристаллическая разность того же состава –фосфорит. Широко используются для производства удобрений и в химической промышленности.

8. Вольфраматы – соли вольфрамовой кислоты (H₂WO₄). К ним относятся минералы вольфрамит (Fe,Mn)WO₄ и шеелит CaWO₄, являющиеся рудой на вольфрам.

9.Силикаты – соли гипотетической кремниевой кислоты (одна из формул кислоты H₄SiO₄). В этот класс входят наиболее распространенные в земной коре породообразующие минералы, чрезвычайно сложные по химическому составу и участвующие в строении всех типов горных пород, особенно магматических и метаморфических. Они составляют примерно одну треть всех известных минералов. По Н. В. Белову, силикаты, включая и кварц, относящийся по структуре также к силикатам, составляют по весу более 90 % всей земной коры. Стройная классификация этого сложного класса минералов стала возможной лишь благодаря кристаллохимическим исследованиям, установившим тесную связь их структуры с химическим составом.

 

 

Класс карбонаты

Карбонаты — соли угольной кислоты — Н2С03. Карбонаты составляют до 1,7% веса земной коры. Блеск у них неметаллический. Все минералы, относящиеся к этому классу, имеют среднюю твердость, землистые разности являются мягкими. Исключительно характерным признаком для всего класса карбонатов является реакция с разбавленной соляной кислотой (10%-ный раствор), при этом выделяется СО2. Некоторые представители этого класса реагируют с соляной кислотой на холоде, другие же реагируют только с нагретой соляной кислотой. Наиболее характерная форма для кристаллов карбонатов — ромбоэдр (тригональная сингония). Минералы, относящиеся к этому классу, легкие. Все карбонаты дают черту. Плотность у них небольшая.

Карбонаты делятся на безводные и водные. Цвет у безводных карбонатов непостоянный, черта — постоянная. Цвет и черта у водных карбонатов постоянные, присущие только определенному минералу.

Карбонаты — компоненты многих минеральных ассоциаций, образующихся в поверхностной части земной коры. Карбонаты осаждаются на дне морей, озер, лагун, образуются при выветривании сульфидов и силикатов, выделяются из горячих и холодных подземных вод, входят в состав раковин многих беспозвоночных животных.

Карбонаты преимущественно нерудные и частично рудные полезные ископаемые. Из карбонатов состоят распространенные горные породы — известняк, доломит, мрамор.

Безводные карбонаты

Кальцит (известковый шпат) — CaCO3

Физические свойства. Блеск стеклянный, перламутровый; землистый и плотный кальцит матовый. Твердость 3, землистые разности мягкие. Бесцветный, белый, реже желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый, темно-бурый, черный. Черта белая. Твердость 2,5-3. У кристаллического кальцита наблюдается совершенная спайность в трех направлениях по граням ромбоэдра. Зернистые разности при ударе раскалываются по определенным направлениям и дают обломки в виде ромбоэдров. Сплошной зернистый, плотный, натёчный, пористый, землистый, листоватый, полосчатый, радиально-лучистый; также кристаллы, друзы. Кристаллы кальцита имеют различные формы. Сингония тригональная. Иногда дает ложные формы по другим минералам.

Отличительные признаки. Кальцит имеет неметаллический блеск, среднюю твердость или мягкий, бурно вскипает при действии разбавленной соляной кислотой или уксусом. Кальцит можно спутать с доломитом и магнезитом. Отличие—доломит реагирует с разбавленной соляной кислотой только в порошкообразном виде, магнезит—с нагретой соляной кислотой. Похожий на него ангидрит не реагирует с разбавленной соляной кислотой.

Химические свойства. Бурно вскипает при действии разбавленной соляной кислоты. Вскипает при действии уксусом.

Разновидности. Прозрачный, двупреломляющий кальцит (удваивает рассматриваемое через него изображение) называется исландским шпатом, очень тонкозернистый кальцит — литографским камнем, листоватый кальцит — бумажным шпатом. Разновидностью кальцита также является жемчуг (перл). Еще одна разновидность кальцита — мраморный оникс.

Арагонит - СаСО3.

Физические свойства. Химический состав такой же, как у кальцита. Сингония ромбическая. Облик кристаллов призматический, часто псевдогексагональный, игольчатый. Кристаллическая структура арагонита более плотная, чем у кальцита, что ведет к разнице в плотности. Агрегаты волокнистые, скорлуповатые, плотные, оолитовые. Цвет белый, серый, бледно-желтый, иногда светло-зеленый, фиолетовый и серый. Черта белая, светло-серая. Блеск стеклянный, в изломе жирный. Твердость 3,5-4. Плотность 2,95-3,0 (большая, чем у кальцита).

Отличительные признаки. Легко растворяется в НСl. Отличается от схожего с ним кальцита большей плотностью и твердостью.

Доломит — CaMg[C03]2.

Физические свойства. Блеск стеклянный, перламутровый. Твердость средняя. Цвет белый, желтый, серый, зеленоватый, черный. Черта белая. У кристаллического доломита совершенная спайность в трех направлениях по граням ромбоэдра. Сплошные зернистые мраморовидные или плотные массы. Кристаллы имеют форму ромбоэдров. Сингония тригональная.

Отличительные признаки. Для доломита характерны неметаллический блеск, средняя твердость и вскипание порошка доломита при действии разбавленной соляной кислоты. Доломит похож на кальцит. Отличается тем, что кальцит бурно реагирует с разбавленной соляной кислотой.

Химические свойства. Порошок вскипает при действии разбавленной соляной кислоты.

Магнезит (магнезиальный шпат) — MgCO3

Физические свойства. Блеск у зернистых разностей стеклянный, плотные разности матовые. Твердость средняя. Цвет у зернистых разностей серовато-белый, желтоватый, у плотных — белый, кремовый, желтоватый, бурый, серый. Черта белая. У кристаллического магнезита наблюдается совершенная спайность в трех направлениях по граням ромбоэдра. Излом у зернистых разностей зернистый, у плотных - неровный. Мраморовидные массы, сложенные из зерен удлиненной формы (отличие от кальцита и доломита), и фарфоровидные плотные образования, редко кристаллы, в виде ромбоэдров. Сингония тригональная.

Отличительные признаки. Для магнезита характерны неметаллический блеск, средняя твердость и вскипание порошка магнезита при действии нагретой соляной кислоты. Этим магнезит отличается от сходных с ним минералов — кальцита, доломита. От сидерита отличается по цвету.

Сидерит (железный шпат) — FeC03.

Физические свойства. Блеск стеклянный, или сидерит матовый. Твердость средняя. Цвет желтовато-серый, желтовато-бурый, бурый. Черта белая, иногда буроватая. У кристаллических разностей наблюдается совершенная спайность в трех направлениях по граням ромбоэдра. Сплошной зернистый, мраморовидный, плотный, натёчный, землистый, шаровидный, радиально-лучистого строения внутри (сферосидериты), также кристаллы в виде ромбоэдров или друзы. Сингония тригональная.

Отличительные признаки. Для сидерита характерны неметаллический блеск, средняя твердость, желтый, бурый цвет, белая черта и вскипание при действии нагретой соляной кислоты. Сидерит похож на крупнозернистый желтоватый или коричневатый мрамор.

Химические свойства. Вскипает при действии нагретой соляной кислоты. Капля соляной кислоты, помещенная на поверхности сидерита, благодаря образованию FeCl3 желтеет.

Водные карбонаты

Малахит — Cu2[C03] (ОН)2.

Физические свойства. Блеск стеклянный, шелковистый или малахит матовый. Твердость средняя, землистые разности мягкие. Цвет ярко-зеленый, травяно-зеленый. Малахиту придает красоту ярко-зеленый цвет, затейливый рисунок, нередко создающий загадочные картины, причудливые узоры, концентрическое, полосчатое и радиально-лучистое строение. Черта бледно-зеленая. Натечный, радиально-лучистый, концентрически-скорлуповатый, плотный землистый; редко кристаллы игольчатой формы. Сингония моноклинная.

Отличительные признаки. Постоянными признаками для малахита являются зеленый цвет и вскипание при действии разбавленной соляной кислоты. Спутник — азурит (синий, вскипает при действии соляной кислоты).

Химические свойства. Вскипает при действии разбавленной соляной кислоты.

Разновидность. Медная зелень — землистый, мягкий малахит.

Происхождение. Образуется малахит в результате химического выветривания медьсодержащих минералов (халькопирита, меди самородной и др.) под действием углекислоты, воды и кислорода. Медьсодержащие сульфиды превращаются в сульфаты, а затем под действием углекислых растворов в малахит.

Класс Фосфаты

Фосфаты — соли фосфорной кислоты — Н3Р04. Фосфаты составляют не более 0,1% земной коры. Блеск у фосфатов неметаллический, они не царапают стекло, цвет непостоянный, черта непостоянная, не реагируют с разбавленной соляной кислотой. Фосфаты можно спутать с сульфатами и карбонатами. Отличие от сульфатов— по черте (у сульфатов — постоянная, белая), от карбонатов — по поведению с разбавленной соляной кислотой (карбонаты реагируют). Происхождение у фосфатов глубинное и поверхностное.

Основное применение фосфатов — сырье для получения фосфорных удобрений, фосфора, фосфорной кислоты и других соединений фосфора.

Апатит —Ca5[PO4]3(F, Cl).

Физические свойства. Блеск стеклянный, иногда жирноватый. Твердость средняя. Цвет зеленый, голубовато-зеленый, синевато-зеленый, также бурый, голубой, фиолетовый, редко бесцветный, белый, иногда зеленый с серыми пятнами. Черта белая. Спайность слабо выражена. Сплошные зернистые массы, вкрапления и шестиугольные призматические или таблитчатые кристаллы, друзы. Сингония гексагональная. Мелкие кристаллы игольчатые. Кристаллы вросшие или наросшие. Очень хрупкий.

Отличительные признаки. Для апатита характерны неметаллический блеск, средняя твердость, белая черта, слабо выраженная спайность, зернистое строение, шестиугольная призматическая форма кристаллов, хрупкость. Апатит от сходных с ним минералов (берилл, аквамарин и др.) отличается меньшей твердостью—не царапает стекло.

Химические свойства. Растворяется в соляной и азотной кислотах.

Разновидность. Мороксит — густо синевато-зеленого цвета.

Фосфорит - Ca5[PO4]3(F, Cl) c примесью CaCO3.

Физические свойства. Матовый или блестящий (блеск неметаллический). Твердость средняя или твердый. Цвет темно-серый, черный, желтоватый, коричневый, почти белый. Черта светлого цвета. Спайность отсутствует. Желваки, имеющие угловатую или округлую форму; шарообразный. Внутри у шарообразных разностей наблюдается радиально-лучистое строение. Кроме того, натёчные, землистые массы и псевдоморфозы по органическим остаткам. Аморфный. При трении одного куска фосфорита о другой издает запах, напоминающий запах жженой кости.

Отличительные признаки. Для фосфорита характерны неметаллический блеск, часто наблюдаемый темно-серый или черный цвет, шарообразные конкреции и то, что при трении одного куска фосфорита о другой издает запах, напоминающий запах жженой кости.

Химические свойства. Реагирует с разбавленной соляной кислотой.

Происхождение. Фосфориты представляют осадочные образования.

 

Заключение

В технике и промышленности используется около 15% всех известных минеральных видов. Минералы представляют практическую ценность как источники получения всех металлов и других химических элементов (руды чёрных и цветных металлов, редких и рассеянных элементов, агрономические руды, сырьё для химической промышленности). Техническое применение многих минералов базируется на их физических свойствах.

Карбонаты используются в строительстве, оптике, металлургии, как удобрения. Малахит используется как поделочный камень. Большие скопления магнезита и сидерита – источник получения железа и магния. Из фосфатов Апатит используют для получения фосфорных удобрений, фосфора и его соединений, в химической промышленности. Крупное месторождение - район Хибинских гор (Кольский полуостров).

Фосфориты используются главным образом (до 90%) для приготовления фосфорных удобрений (фосфоритная мука, суперфосфат, преципитат, томасшлак, аммофос и др.). Кроме того, из них попутно в промышленных масштабах извлекается ряд редких элементов

 

 

5.Список литературы

1.Добровольски В.В. Геология: учеб.для студ. высш. учеб. заведений.-М.:Гуманит.изд.центр ВЛАДОС, 2001.-320с.:ил.

2. Белкин, В.В.

Б43 Основы геологии: учеб. пособие/ В.В.Белкин.- Перм. гос. техн. ун-т. – Березниковский филиал, 243 с.

3. Бетехтин А.Г. Курс минералогии

3. http://www-2010.rsu.edu.ru/files/e-learning/Krivcova_L_D_Posobie_po_geologii/karbonati.htm

4. http://www-2010.rsu.edu.ru/files/e-learning/Krivcova_L_D_Posobie_po_geologii/sulfati.htm