3 Структура, химический состав и связи минералов

Структура большинства минералов - кристаллическая. Минералы с такой структурой имеют форму правильных многогранников - кристаллов (от греч. krystallos - лед) и являются анизотроп­ными (неравносвойственными) телами (алмаз С). Для минералов с аморфной структурой характерны неправильная внешняя форма натечного вида и изотропные свойства (лимонит Fe₂O₃nH₂O).

Химический состав минералов выражается формулой. Для минералов в кристаллическом состоянии формула показывает количественные соотношения элементов, характер их взаимной связи в пространственной решетке (кварц SiO₂). У аморфных минералов формула выражает только количественное соотношение элементов (……).

Типы химических связей. У минералов с кристаллической структурой атомы и ионы удерживаются в узлах кристаллической решеткой силами различных типов связей: ионной, ковалентной, металлической, остаточной (ванн-дер-ваальсовой) и водородной. Минералы могут обладать несколькими типами связей, например: связи в группе кремнекислородного тетраэдра[SiO₄]^-4.

4. Классификация минералов

Классификация минералов основана на разделении их по химическому составу и структурным (кристаллохимическим) связям. Основные породообразующие и некоторые рудные минералы, которые изучаются в программе этого курса, входят в следующие классы:

I Cамородные элементы. - минералы состоят из одного химического элемента (алмаз С);

II Окислы - минералы-соединения кислорода (О) с различными элементами (кварц SiO₂ );

III Гидроокислы - минералы состоят из соединения гидроксильной группы (ОН) с различными элементами (лимонит Fe₂ O₃ n H₂O);

IV Сульфиды – минералы, состоящие из соединения различных элементов с серой S (пирит FeS₂);

V Сульфаты - минералы, представленные солями серной кислоты SO₄ (гипс CaSO₄ 2H₂O);

VI Галоиды - минералы - соли галоидноводородных кислот (галит NaCl);

VII Карбонаты - минералы с анионной группой [СO₃]^-2 в структуре (кальцит CaCO₃);

VIII Силикаты – минералы сложного химического состава. Основой кристаллической решетки силикатов является кремнекислородный тетраэдр [SiO₄]^-4. Сочетания тетраэдров определяют внутреннюю структуру силикатов. По структуре выделяют: островные (оливин), цепочечные – одна цепь (авгит), ленточные – двойная цепь (роговая обманка), листовые - слой (биотит), каркасные (полевые шпаты).

Рис стр.97 корон общая гео

5 Физические свойства минералов

Для визуального определения минералов используют диагностические признаки. Они основаны на физических, некоторых химических свойствах и морфологии минералов.

Цвет минерала определяется его химическим составом, структурой, механическими примесями и химическими примесями элементов Cr, V, Ni, Mn, Fe, Al, Ni, Co, Cu и др. Условно по цвету выделяют минералы: светлые, темные и бесцветные.

Цвет черты минерала отражает его цвет в порошке. Он может соответствовать цвету самого минерала или значительно отличаться от него. Окраска черты более постоянна, чем цвет самого минерала.

Блеск минерала - способность преломлять и отражать в различной степени интенсивности свет от своей поверхности. Различают минералы с металлическим и неметаллическим (алмазный, стеклянный, перламутровый, шелковистый, жирный и матовый) блесками.

Спайность минерала характеризует его способность раскалываться при ударе или расщепляться с образованием гладких плоскостей по определенным кристаллографическим направлениям. Раскол происходит по направлениям кристаллической решетки с наиболее слабыми связями. По легкости раскалывания и характеру поверхностей различают следующие виды спайности минералов: весьма совершенная, совершенная, средняя, несовершенная и весьма несовершенная.

Излом минерала - вид поверхности, которая образуется при расколе минерала. Поверхности излома - неправильные, не имеют ориентировки по направлениям. Различают следующие виды изломов: неровный, раковистый, занозистый и землистый

Твердость минерала определяется его способностью сопротивляться внешнему ме­ханическому воздействию (царапанью, вдавливанию). Относительная твердость минералов оценивается по шкале твердости, которую предложил в начале XIX века австрийский минералог Ф. Моос (1772-1839г.). Шкала Мооса состоит из 10 минералов-эталонов, расположенных в порядке возрастания твердости: каждый предыдущий минерал царапается последующим (табл. 1).

Таблица 1

Твердость минералов шкалы Мооса

Минералы-эталоны шкалы Мооса	Твердость по шкале Мооса	Твердость по группам минералов
1. Тальк	1 чертится ногтем	мягкие
2. Гипс	2 -/-	-/-
3. Кальцит	3 -/-	средней твердости
4. Флюорит	4 -/-	-/-
5. Апатит	5 -/-	-/-
6. Ортоклаз	6 царапает стекло	твердые
7. Кварц	7 -/-	-/-
8. Топаз	8 режет стекло	очень твердые
9. Корунд	9 -/-	-/-
10. Алмаз	10 -/-	-/-

Взаимодействие минерала с соляной кислотой НС1. Реакция минералов-карбонатов с соляной кислотой сопровождается выделением углекислого газа СО₂ с различной интенсивностью. Например: кальцит (СаСО₂) реагирует с соляной кислотой бурно, с выделением углекислого газа в виде пузырьков, а доломит (СаMgСО₂) – только в виде порошка.

Взаимодействие минерала с водой Н₂О. Глинистые минералы (каолинит) при ув­лажнении приобретают пластичные свойства. Также различают минералы легкорастворимые в воде (галит), слаборастворимые (кальцит) и нерастворимые (пирит).

Магнитность минерала характеризуется способностью минерала отклонять стрелку компаса. Это свойство характерно для минералов, содержащих кобальт Co, никель Ni, железо Fe (магнетит).

Прозрачность минерала определяется способностью минерала пропускать луч света. Прозрачность минерала зависит от его кристаллической структуры, интенсивности окраски, наличия включений и других особенностей. Минералы разделяют на прозрачные (кварц), полупрозрачные (слюды), непрозрачные (магнетит).

Иризация (от греч. iridos - радуга) - способность минерала изменять цвет на гранях или плоскостях спайности в зависимости от угла освещения. Это свойство связанно с интерференцией световых волн при прохождении сквозь минерал. Например: лабрадор темно-серого цвета с иризацией в синих тонах.

Двойное лучепреломление минерала – раздвоение луча света при прохождении через анизотропные кристаллы некоторых минералов и при этом возникает двойное изображение (исландский шпат - прозрач­ный кальцит). рис.2.

Органолептические свойства минерала определяются с помощью органов чувств. На ощупь определяется характер поверхности минералов, например: у галита - жирная, у талька - мыльная. На вкус определяют некоторые растворимые соли, например: галит - соленый, сильвин - горько-соленый. Запах минералов проявляется при ударе или трении.

Морфология минерала определяется габитусом (от…. -облик) - внешней формой кристаллов минерала. Этот при­знак характерен только для минералов, находящихся в природных условиях в виде кристал­лов. По габитусу можно выделить минералы следующих форм: изометрические – октаэдр, куб (магнетит, пирит); удлиненные в одном направлении - приз­матические, столбчатые, игольчатые, лучистые (кварц, роговая обманка); вытянутые в двух направлениях - таблитчатые, пластинчатые, листоватые, чешуйчатые (биотит, тальк).

Диагностические признаки минералов, основанные на свойствах минералов, условно разделяют на глав­ные и второстепенные (табл.2).

Таблица 2

Диагностические признаки минералов

Диагностические признаки минералов
Главные признаки	Второстепенные признаки
Цвет Цвет черты Блеск Спайность Излом Твердость	Взаимодействие минералов с соляной кислотой НС1 и водой Н2О Магнитность Прозрачность Иризация Органолептические свойства Габитус

Главные диагностические признаки минералов характерны для всех минералов, а второстепенные - только для некоторых из них.

При визуальном определении минералов необхо­димо использовать весь комплекс диагностических признаков, т.к. свойства минералов мо­гут изменяться. Например: цвет кварца - белый, черный, розовый, желтый, дымчатый и бесцветный; блеск на гранях кристалла кварца стеклянный, а на из­ломе жирный.

Диагностические признаки и свойства основных породообразующих минералов исследуются при выполнении лабораторных работ №1 и №2.