Мінерали і їх властивості
Мінерали - це природні хімічні сполуки або (значно рідше) самородні хімічні елементи, які утворюються в надрах землі в результаті природних фізико-хімічних реакцій і мають відносно постійним хімічним складом і внутрішньою будовою і мають приблизно постійними фізичними властивостями.
На думку академіка В.І. Вернадського мінерали природного походження можуть бути газоподібними (природний газ), рідкими (вода, самородна ртуть) або твердими. До останньої групи належить більша частина мінералів. Переважна більшість твердих мінералів мають впорядковане внутрішню будову - то - є є кристалічними тілами.
Всього в природі відомо близько 4,5 тисячі самостійних мінералів (мінеральних видів) і близько 5 тисяч з різновидів (деякі різновиди мають власні назви). Проте, широко поширені тільки 40 -50 видів мінералів. З іншого боку, деякі мінерали зустрічаються дуже рідко або на вкрай обмеженій території (відомі мінерали, які зустрічаються тільки в 1 - 2 местонахожнденіях на всій земній кулі). Наприклад, чароит - відомий тільки в одному родовищі - на річці Чара в Якутії.
Мінерали, які складають більше 7% в складі гірських порід, називаються породообразующими, а присутні в незначних кількостях, як домішки, називаються акцесорними. До найбільш поширених породоутворюючих мінералів відносяться кварц, польові шпати, слюди, рогові обманки, авгит, глинисті мінерали і карбонати (кальцит, доломіт).
Акцесорних мінерали, не дивлячись на незначну кількість, дуже цікаві при геологічних дослідженнях. По-перше, вони можуть багато чого розповісти про процеси освіти і зміни вміщає їх гірської породи, по-друге, вони самі по собі часто є цінним мінеральним сировиною.
походження мінералів
Мінерали магматичного походження утворюються в результаті кристалізації так званої магми - вогненно-рідкого силікатного розплаву. Магматичні процеси мінералоутворення відбуваються в надрах або на поверхні Землі при температурі 700 - 1000 ° С.
Мінерали гидротермального походження утворюються шляхом осадження з гарячих (50 - 100 ° С) або перегрітих (100 - 400 ° С) водних розчинів.
Мінерали метаморфічного походження утворюються в результаті перекристалізації мінералів і гірських порід в надрах Землі під дією високих температур і тисків без плавлення речовини. Залежно від конкретних геологічних умов, цей процес може відбуватися на глибині від 1 до 20 і більше кілометрів, при тисках від 200 до 1300 МПа і температурі 300 - 1200 ° С. Окремим випадком метаморфізму можна вважати метасоматические процеси. тобто процеси перетворення гірської породи під дією хімічно активних гарячих флюїдів. До них відносяться скарновий, грейзеновимі і ряд інших процесів мінералоутворення.
Між усіма перерахованими процесами утворення мінералів і гірських порід спостерігаються взаємні переходи, і в природі не завжди вдається їх чітко розділити.
Екзогенні мінерали так само можуть утворюватися різними способами:
Мінерали гіпергенного походження виникають в результаті процесів зміни і хімічного розкладання мінералів і гірських порід на поверхні Землі або поблизу неї. Цей процес зазвичай називають хімічним вивітрюванням. Він відбувається в результаті хімічної взаємодії мінералів з водою (розчинення, гідратація і гідроліз), киснем повітря, вуглекислим газом, а так само з різними речовинами, що утворюються в результаті життєдіяльності організмів або при розкладанні їх останків.
Мінерали Седіментогенниє походження утворюються в результаті випадання в осад різних з'єднань розчинених у воді (морської, річкової, озерної і т.п.) Осадження може відбуватися як чисто хімічним шляхом - з пересичених розчинів, або біохемогенним - якщо речовина витягується з розчину організмами і використовується, наприклад, для будівництва раковин, а так само інших зовнішніх і внутрішніх опор- скелетів. Цікаво, що в останньому випадку осадження мінералів і їх накопичення може відбуватися при різкому недосищенним розчину даною речовиною.
Мінерали діагенетіческой походження утворюються в уже накопичилося осаді на дні водойми в процесі перетворення напіврідкого водонасиченого осаду в тверду гірську породу. Вони виражаються, переважно, в зневодненні гидрооксидов, раскрісталлізаціі колоїдних опадів, заміщення органічних залишків карбонатами, мінералами кремнезему, сульфідами заліза і т. П. Результатом цих процесів є скам'яніння опадів (літіфікаіія) і утворення щільних осадових гірських порід.
Іноді діагенетіческой і седиментаційних процеси об'єднують в під назвою єдиного осадового процесу мінералоутворення.
З біогенниміпроцессамі пов'язано освіту мінералів - біолітов. Вони утворюються при житті або незабаром після відмирання організмів, що накопичують значні кількості вуглекислих солей, фосфатних та кремнекислих з'єднань.
Примітка: мінерали розрізняють по енергії процесу в результаті якого вони виникли, а не за місцем сучасного знаходження в земній корі. В результаті застигання вулканічної лави на поверхні Землі утворюються ендогенні мінерали, а в мулі на дні океану (на глибині 5 - 10 км) - екзогенні осадові мінерали. В результаті тектонічних рухів та інших геологічних процесів гіпергенні мінерали можуть виявитися в надрах Землі, перекриті шаром гірських порід товщиною в кілька кілометрів, а глибинні - на поверхні планети.
Один по одному освіти в породі мінерали так само можна поділити на дві групи: первинні і вторинні.
Первинні мінерали утворилися одночасно з породою в основному в глибоких шарах земної кори і збереглися в ній майже в незмінному стані.
Вторинні мінерали утворилися пізніше первинних і часто за рахунок них, причому порода зберегла сліди цього процесу перетворення. До них відносять, наприклад мінерали осадового походження - глинисті, опал, лімонот, кальцит, гідрослюд, хлорити та ін. Утворюються при вивітрюванні магматичних порід.
Первинні мінерали часто нестійкі в умовах земної поверхні і піддаються процесам вивітрювання. Вони входять до складу ґрунтових частинок діаметром більше 0,001 мм.
Різні хімічні елементи проявляють різну здатність до утворення мінералів. Кількість мінералів, які утворює в земній корі даний хімічний елемент, залежить від його поширеності на Землі. Так наприклад:
кремній (Si) - чотириста тридцять мінералів,
алюміній (Al) - більше трьохсот мінералів
залізо (Fe) - утворює більше 200 самостійних мінералів
свинець (Pb) - понад півтори сотні мінералів
нікель (Ni) - близько п'ятдесяти мінералів
кадмій (Cd) - утворює тільки 6 мінералів;
бром (Br) - займає частки відсотка обсягу Землі. Утворює всього один свій мінерал, який зустрічається дуже рідко. Даний хімічний елемент набагато частіше зустрічається в мінералах в розсіяному вигляді.
германій (Gе), радій (Ra) - це розсіяні елементи, що не утворюють своїх мінералів.