Минералы: определение, классификация и свойства¶
Минерал — природное неорганическое (редко органическое) твёрдое вещество, образовавшееся в результате геологических процессов, обладающее определённым химическим составом и упорядоченной кристаллической структурой. Слово «минерал» происходит от латинского minera — «руда, жила». Термин используется в минералогии — науке о минералах, их составе, строении, свойствах, происхождении и распространении.
¶Определение и критерии
Согласно современным представлениям, минерал должен удовлетворять ряду критериев:
- быть твёрдым телом (в исключения ставятся жидкие ртути и природные углеводороды вроде нефти);
- быть неорганическим по происхождению (органические соединения, созданные живыми организмами, минералами не считаются, хотя некоторые из них, например, кальцит в раковинах, структурно идентичны минералам);
- обладать определённым химическим составом, который может варьировать в пределах класса изоморфных замещений;
- иметь упорядоченную кристаллическую структуру — атомы расположены по определённому периодическому закону;
- сформироваться в результате естественных геологических процессов.
По состоянию на начало XXI века описано свыше 5800 минеральных видов, ежегодно открывается по нескольку десятков новых.
¶Классификация
Минералы классифицируют по нескольким признакам. Наиболее распространена систематика, разработанная в Институте минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов (ИГЕМ) под руководством Л. А. Николаевой и Ф. В. Лукина, где минералы разделены на классы по составу анионов:
| Класс | Примеры |
|---|---|
| Самородные элементы | золото, серебро, алмаз, графит |
| Сульфиды | пирит (FeS₂), галенит (PbS), сфалерит (ZnS) |
| Оксиды и гидроксиды | магнетит (Fe₃O₄), гематит (Fe₂O₃), боксит |
| Силикаты | кварц, полевые шпаты, слюды, оливин, гранат |
| Фосфаты | апатит, берилл |
| Карбонаты | кальцит (CaCO₃), доломит, малахит |
| Сульфаты | гипс (CaSO₄·2H₂O), барит (BaSO₄) |
| Галогениды | галит (NaCl), флюорит (CaF₂) |
Силикаты — наиболее многочисленный класс (около 30 % всех известных минералов), что объясняется большой распространённостью кремнезёма в земной коре.
¶Основные свойства
Минералы характеризуются набором физических свойств, по которым их определяют в полевых и лабораторных условиях:
- Кристаллическая форма — характерный габитус кристаллов (кубический у пирита, шестигранный призматический у кварца).
- Твёрдость по шкале Мооса — от талька (1) до алмаза (10).
- Спайность — способность раскалываться по определённым плоскостям.
- Цвет и черта — цвет минерала может меняться от примесей, черта (цвет в порошке) обычно постоянна.
- Блеск — металлический, стеклянный, перламутровый, алмазный и др.
- Плотность — от 0,8 г/см³ у ледяного минерала гидроксильапатита до 23 г/см³ у самородной платины.
- Магнитные, электрические, оптические свойства.
¶Происхождение
По генетическому признаку минералы подразделяют на:
- Магматические — кристаллизующиеся из магмы (оливин, пироксены, плагиоклазы).
- Пегматитовые — образующиеся в пегматитовых жилах, часто с крупными кристаллами (берилл, турмалин).
- Гидротермальные — выпадающие из горячих растворов (кварц, сульфиды рудных месторождений).
- Метаморфические — возникающие при перекристаллизации горных пород под действием давления и температуры (гранат, ставролит).
- Осадочные — формирующиеся при испарении, химическом выщелачивании (гипс, каменная соль).
- Вторичные — продукты выветривания (каолинит, лимонит).
¶Применение
Минералы являются сырьём для металлургии (рудные минералы — магнетит, халькопирит, галенит), строительной промышленности (кварц, полевые шпаты, гипс, известняк), производства удобрений (апатит, сильвинит). Драгоценные и поделочные камни (алмаз, рубин, сапфир, изумруд, опал) используются в ювелирном деле. Коллекционная ценность минералов лежит в основе минералогических собраний, крупнейшее из которых в России — Минералогический музей имени А. П. Карпинского.
¶Минералогия в России
Россия обладает уникальными минеральными ресурсами: месторождения алмазов в Якутии («Мир», «Удачное»), месторождения платины на Урале, сильвинита в Соликамске, апатита в Хибинах. Отечественная минералогическая школа создана в XIX веке работами В. М. Севергина, Г. И. Геснера, позднее — Д. К. Чернова, А. Е. Ферсмана, В. И. Вернадского. В 1998 году в России введена в действие «Инструкция о порядке утверждения названий минералов», регулирующая открытие и именование новых видов.