Мінерали

Земна кора складається в основному з речовин, які називають мінералами - від рідкісних і надзвичайно цінних алмазів до різних руд, з яких отримують метали для наших повсякденних потреб.

Мінерали відіграли важливу роль у розвитку людини і створення цивілізації. У кам'яному столітті люди користувалися кремнієвими знаряддями праці. Близько 10 000 років тому людина освоїла спосіб отримання міді з руди, а з винаходом бронзи (сплаву міді та олова) розпочався новий вік - бронзовий.

З початку залізного віку 3300 років тому, людина освоював все більше і більше способів використання корисних копалин добутих із земної кори. Сучасна промисловість як і раніше залежить від мінеральних ресурсів Землі. Знання про те, що вони є, як опинилися там, де ми їх знайшли і вміння відрізнити їх один від одного необхідні при пошуку нових покладів.

1. При застиганні магми утворюються магматичні породи, а також мінерали. Кристалічні мінерали, наприклад, кварц, польовий шпат і пірит, зустрічаються в порожнинах породи. 2. Алювіальні відкладення річок залучають геологів тому, що в цих місцях скупчуються дорогоцінні камені і метали через вивітрювання і ерозії різних порід. 3. Вапняк, змінений під впливом температури і магматичних газів, є джерелом руд деяких металів, наприклад, міді. 4. Там, де глинистий сланець піддався впливу високих температур, з'являється гранат. 5. У гідротермічних жилах видобувають золото і срібло. 6. Відкладення піску, гравію і галечника еродовані з вапняку і пісковику. 7. Метаморфічна порода, що зазнала величезному тиску і витерпить великі зміни, таїть у собі бірюзу, а іноді і смарагди. 8. Осадові нашарування часто містять доломіт

Вчені налічують близько 3000 видів мінералів, але тільки 100 з них досить широко поширені. Мінерали відносяться до неорганічних (неживому) світу. Найчастіше за все вони є твердими речовинами. Виняток становить ртуть.

Золото, один з найдорожчих мінералів, видобувають у вигляді піску, пластин та самородків Часто золотодобувні шахти йдуть на багато кілометрів під землю Золоту часто супроводжує уран.

Органічні і неорганічні речовини

Багато хто називає мінералами все, що добувають із землі. Вони відносять до цього розряду також викопне паливо, наприклад, вугілля. Однак, мінералоги - люди, які професійно вивчають мінерали - вважають, що вугілля, нафта і природний газ -- органічні субстанції, оскільки утворилися із залишків колись живих рослин і тварин, а тому мінералами не є.

У мінералів певний хімічний склад. Вони завжди однорідні, іншими словами, все частини мінералу однакові. Цим вони відрізняються oт гірських порід, що складаються з кількох мінералів.

Мінерали складаються з хімічних елементів, тобто речовин, які вже не можна розкласти на інші речовини хімічним шляхом. З 107 відомих науці елементів 90 зустрічаються в природному вигляді в земній корі. Деякі, їх називають самородними елементами, перебувають в земній корі в чистому або майже чистому вигляді. Існує 22 Самородні елементи, серед них - золото, срібло та алмази (одна з форм вуглецю).

Земна кора

Два елементи, кисень і кремній, складають 74% маси земної кори. Інші шість елементів (алюміній, залізо, кальцій, натрій, калій і магній) - ще 24,27%. Всі разом вони формують майже 99% земної кори.

Найкращі розповсюджені мінерали - це силікати, хімічна сполука кисню і кремнію, часто з домішкою одного або більше з інших шести елементів. Найчастіше всього зустрічаються такі силікати, як кварц, слюда і польові шпати. Всі три в різних пропорціях є основними компонентами різних типів граніту. Кварц, еродований з граніту, часто накопичується на узбережжі і утворює піщані пляжі.

Визначення мінералів

які часто зустрічаються мінерали, такі як польові шпати, кварц і слюда, називаються породоутворюючий. Це відрізняє їх від мінералів, які знаходять тільки в невеликих кількостях. Кальцит - ще один породоутворюючий мінерал. Він формує вапнякові породи.

У природі існує так багато мінералів, що мінералога довелося виробити цілу систему їх визначення, засновану на фізичні і хімічні властивості. Іноді розпізнати мінерал допомагають дуже прості властивості, наприклад, колір або твердість, а часом для цього потрібні складні тести в лабораторних умовах із застосуванням реагентів.

Деякі мінерали, такі як лазурит (синій) і малахіт (зелений), можна розпізнати за кольором. Але колір часто оманливим, тому що у багатьох мінералів він досить широко варіюється. Відмінності в кольорі залежать від домішок, температури, освітлення, радіації та ерозії.

Чорта мінералу і твердість

Якщо пошкребти мінерал, у нас вийде порошок, званий рисою мінералу. Чорта є важливою характерною особливістю; вона іноді відрізняється від кольору мінералу в зразку і звичайно постійна для одного і того ж мінералу.

Система кристалічної симетрії (сингонія)

Осі симетрії кристалів,

Специфічні для кожної системи приклади кристалізації мінералів в кожній системі

Пірит відноситься до кубічної сингонії. У нього 12 або 6 граней. Ще один приклад цієї системи -- алмаз.

Вульфеніт відноситься до тетрагона сингонії у нього красиві жовто-жовтогарячі кристали. Мінерал знаходять у місцях відкладення свинцю. Блиск варіюється

Топаз відноситься до ромбічним кристалів. Цей красивий дорогоцінний камінь, зазвичай жовтого кольору, іноді може бути безбарвним небесно блакитним і навіть рожевим, якщо зазнав впливу високої температури.

ортоклаз - це моносімметрічний кристал. Він буває білим рожевим, жовтим або коричневим. Важливий компонент магматичної породи.

Бірюза -- хороший приклад триклініях сингонії, хоча правильні кристали утворює рідко. Зазвичай її знаходять у вигляді аморфного мінералу.

З берилу вийде смарагд, якщо він забарвлений домішкою хрому. Види кварцу, рубін і сапфір можуть кристалізуватися як гексагональних мінерали.

високотемпературний кварц (ліворуч) відноситься до Тригональна кристалів типу дорогоцінних каменів. Зустрічається як у Тригональна, так і в гексагональної сингонія Доломить теж може мати будь-яку з цих сингонії.

Ще мінерали розрізняються за твердістю, що оцінюється за шкалою Мооса (по імені австрійського мінералога) від 1 до 10. М'який мінерал тальк на ній відповідає 1, а алмаз, найтвердіший з природних матеріалів, - 10.

Питома вага

Питома вага, або щільність, - це співвідношення між вагою речовини і однакової кількості води. Це досить важлива для визначення величина. Якщо ми приймемо питома вага води за 1, то у більшості мінералів він варіюється від 2,2 до 3,2. У деяких мінералів (таких небагато) дуже високий або дуже низька питома вага. Наприклад, у графіту він дорівнює 1,9, а в золота від 15 до 20, залежно від чистоти.

Ще одним показником для визначення мінералів є Кліваж, тобто те, як мінерал розпадається на частини при ударі. Можна отримати інформацію про мінералі і піднісши його до світла. Прозорі мінерали так легко пропускають світло, що крізь них все видно Напівпрозорі теж пропускають світло, але крізь них вже нічого не видно Непрозорі мінерали зовсім не пропускають свічок, а, навпаки, поглинають його або відображають. Ці властивості також використовуються в процесі визначення. Часто у мінералів буває металевий або райдужний блиск. Наприклад, у Галена (свинцева руда) - металевий блиск, він блищить майже як метал, а у більшості силікатів - скловидний, вони нагадують блискуче скло. Існують і інші види блиску - адамантового (як в алмаза), перловий, шовковистий (або атласний), землистий (тьмяний). У деяких мінералів може бути кілька видів блиску. Так, блиск кальцитом варіюється від склоподібного до землистого.

У багатьох мінералів є специфічні властивості, за якими їх легко впізнати. Наприклад, скородіє і самородний елемент миш'як при нагріванні пахнуть часником, а тальк -- мильний на дотик.

Деякі мінерали флюоресцирующим (світяться або змінюють колір) в ультрафіолетових або рентгенівських променях. Інші електрично заряджаються при нагріванні або під тиском

А є мінерали, розпізнати які можна тільки за допомогою спеціальних тестів у лабораторії Одні розчиняються тільки в гарячих кислотах, а в холодних - ні, інші-тільки в концентрованих, але не в розведених.        

Шкала твердості   Мооса       Твердість         

Мінерал         

тест                 

1    

2    

3    

4    

5    

6    

7    

8    

9    

10            

Тальк    

Гіпс    

Кальцит    

Флюорит    

Апатит    

ортоклаз    

Кварц    

Топаз    

Корунд    

Алмаз            

можна подряпати нігтем    

можна подряпати гострої сталлю            

Легко дряпає скло        

дряпає будь-який інший матеріал             

Кристали

Мінерали мають певний склад і свою хімічну формулу. Хімічна формула Галіт (кам'яної солі) NaCl. Це означає, що Галіт - це хімічна сполука натрію (Na) і хлору (Cl).

Так як у кожного мінералу певний і постійний склад, атоми його елементів вибудовують правильну тривимірну грати специфічної для нього структури Ці кристалічні грати є геометричними фігурами, плоскі грані яких розташовуються симетрично. Якщо ви на якийсь час залишите в плоскій посуді небагато солоної води, вона випарується, і на дні утворюються кристали солі. У збільшувальне скло видно, що вони являють собою правильні куби.

Вивчення кристалів важливо для визначення мінералів, тому що кристали більшості мінералів мають певну форму. Існує сім основних кристалографічних, або ізометричних, систем, званих сингонія. Алмаз, наприклад, належить до кубічної системи, рубін - до гексагональної, бірюза -- до триклініях. Кожну систему можна описати у відповідності зі специфікою її симетрії - властивості, що при обертанні кристалу навколо осі дозволяє йому з'являтися в тотожній вигляді два або більше разів за один повний оберт. Кристал можна визначити по кількості осей симетрії.

Дорогоцінні мінерали

Ще в кам'яному столітті люди робили прикраси із золота, в бронзовому столітті - зі срібла. Сьогодні в розпорядженні ювелірів безліч мінералів. Найдорожчі дорогоцінні камені -- це алмаз (особливо безбарвний), а також смарагд, рубін і сапфір, які цінуються в першу чергу за колір. Ці камені настільки дорогі, що їх вага вимірюють у каратах. Один карат дорівнює 200 міліграмам.

Алмази формуються під величезним тиском у структурах магматичної породи у формі труби, кімберлітах. Вони зароджуються глибоко у мантії Землі. Алмаз - це різновид хімічно чистого вугілля і за хімічним складом не відрізняється від звичайного м'якого мінералу графіту, знайомого нам по олівців. Алмаз цінують за твердість і блиск, що купується при ограновуванню і шліфування.

Причина такого відмінності алмазу від графіту в тому, що у них по-різному розташовані атоми, а значить, вони мають різну внутрішню структуру Здатність речовини існувати у двох і більше формах при однаковому хімічному складі називається поліморфізмом.

Так, наприклад, смарагд - це рідкісна і зелена різновид берилу. Найгарніші екземпляри знаходять в Колумбії (Південна Америка). А найвідоміші в світі рубіни (різновид твердого мінералу корунду) - в М'янмі (колишня Бірма). Прекрасні сапфіри (блакитні корунди) видобувають також в Азії - на Шрі-Ланці і в Таїланді.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://probel.km.ru/