Ганжара геология и ландшафтоведение

Существует определенная последовательность кристаллизации минералов из магмы. Н. Боуэн выделяет два ряда. Первый ряд представлен кристаллизацией магнезиально-железистых силикатов

от высокотемпературного оливина до биотита: оливин (1557°С)

ромбический пироксен моноклинный пироксен амфибол биотит. Второй ряд — минералами группы плагиоклазов от анортита (1550°С) до альбита (1100°С). Завершают эти ряды калиевый полевой шпат, мусковит и кварц. Ýòè ðÿäû

показывают главное направление в формировании пород. Первичные минералы неустойчивы в условиях земной поверх-

ности и подвергаются процессам выветривания. Они входят в состав почвенных частиц диаметром более 0,001 мм.

Вторичные минералы образуются в результате преобразования первичных минералов, в зоне гипергенеза, экзогенными процессами. Экзогенные процессы выветривания происходят под воздействием солнечной энергии при участии О2, ÑÎ2, Í2О, хими- ческих реакций (гидролиз, окисление, восстановление, гидратация). Так, например, в результате гидролиза полевых шпатов образуется основная масса глинистых минералов — алюмосиликатов.

Вторичные минералы более устойчивы к процессам выветривания, по сравнению с первичными минералами. Они формируются в термодинамических условиях земной поверхности. Тонкодисперсные вторичные минералы входят в состав почв, с размером частиц менее 0,001 мм.

Из группы вторичных минералов в осадочных породах и почвах широко распространены слоистые алюмосиликаты (каолинит, монтмориллонит и др.), оксиды и гидрооксиды железа и алюминия, а также кальцит, гипс и другие простые соли.

Простые соли (поваренная соль, гипс, сильвин и др.) могут образовываться в результате процесса седиментации путем выпадения из насыщенных растворов на дне озер, морей и других водоемов.

С биогенными процессами связано образование минералов — биолитов. Они образуются после отмирания организмов, накапливающих значительные количества углекислых солей, фосфатных и кремнекислых соединений.

Одни и те же минералы могут иметь различное происхождение. Так, например, кварц и пирит могут образовываться экзогенным путем (на дне морских бассейнов), гидротермальным (в жилах), метаморфогенным и др.

29

Наибольшее число минералов образуется за счет процессов гипергенеза (40% от общего числа минералов) и за счет пневмато- литово-гидротермальных процессов (28%).

В осадочных породах и в почвах содержится больше (по массе) первичных минералов, чем вторичных, за исключением некоторых тропических кор выветривания, которые характеризуются сильной степенью выветрилости.

Минералы, преобладающие в составе горных пород, называются породообразующими, а присутствующие в незначительных количествах, как примеси, называются акцессорными. К наиболее распространенным породообразующим минералам относятся кварц, полевые шпаты, слюды, роговые обманки, авгит, глинистые минералы и карбонаты (кальцит, доломит). На эти минералы следует обратить особое внимание.

Систематика минералов. Классификация минералов, отраженная в данном пособии имеет кристаллохимическую основу (хими- ческий состав и кристаллическую структуру). Единицей классификации является минеральный вид, в определении которого ведущая роль принадлежит строению кристаллической решетки и составу слагающих ее частиц (атомов, ионов). Особыми минеральными видами считаются соединения одинакового химического состава, но различного кристаллического строения. Сходные по составу и близкие по структуре минеральные виды объединены в группы, группы — в подклассы или классы. Классы объединены в типы, характеризующиеся определенной химической формулой.

Минералы, не имеющие кристаллического строения (аморфные) рассматриваются как структурные разновидности кристаллических видов минералов, имеющих схожий состав (лимонит по отношению к гетиту). В ряде случаев, в общей системе, аморфные минералы объединяются в особые группы (группа гидрооксидов кремния в классе оксидов и гидрооксидов).

Способ написания химических формул минералов отражает их минеральный состав и кристаллическую структуру. Квадратными скобками в формулах выделяются комплексные радикалы (атомы или группировки атомов) связанные друг с другом в кристаллической решетке. В круглых скобках — химические элементы способные занимать место друг друга в кристаллической реше тке (атомы или ионы обладают примерно одинаковым размером и близкими химическими свойствами). Например:

(Ca, Na2) [Al2Si4O12] • 6H2O — шабазит.

30

Не все классы минералов занимают одинаковое положение в систематике, поскольку не равноценны их роли, в составе земной коры и хозяйственной деятельности человека. В данном пособии, рассматриваются некоторые классы минералов в таком порядке, который определен их ролью в строении земной коры и в агропромышленном секторе экономики.

Рассматриваются следующие девять классов минералов: 1) силикаты, 2) карбонаты, 3) нитраты, 4) сульфаты, 5) фосфаты, 6) оксиды и гидрооксиды, 7) галоиды, 8) сульфиды, 9) самородные элементы. Силикаты, по строению кристаллической решетки и химическому составу подразделены на подклассы – островные, кольцевые, цепочечные, слоистые, каркасные. Большинство из перечисленных классов включают как первичные, так и вторичные минералы.

Диагностические признаки минералов. Химический состав, строение кристаллической решетки и сила связи между атомами или ионами в решетке обусловливают индивидуальные диагности- ческие свойства минерала, на основании которых можно определить минералы и отличить их друг от друга.

Важнейшие диагностические признаки и свойства минералов, определяемые без специально оборудования, подразделяются на морфологические и физические. К ним относятся: внешний вид, цвет, цвет минерала в порошке, блеск, твердость, излом, спайность, «особые свойства». Такие свойства как химический состав, плотность (удельный вес), плотность сложения (объемный вес) определяются в лабораторных условиях. Каждый минерал изучается в комплексе этих характеристик.

Морфологические свойства

Внешний вид (форма нахождения или выделения) — ýто очень устойчивый признак. Различают две основные формы выделения

минералов — кристаллы и сростки кристаллов.

Кристалл — часто встречающаяся и самая характерная форма. Так, кристаллы гранатов, не зависимо от их размера и окраски всегда имеют форму сложного многогранника (двенадцатигранника), что создает видимость несколько округлой формы.

Размеры кристаллов составляют от тысячных долей миллиметра (глинистые минералы) до нескольких метров (амазонит, кварц берилл); масса — от тысячных долей грамма до десятков тонн.

Разнообразие существующих форм кристаллов можно подразделить на 3 типа (рис 2.1):

31

Рис. 2.1. Формы кристаллических многогранников:

а — кубы; б — октаэдры; в — тетраэдры; г — тетрагонтриоктаэдр; д — пентагондодекаэдр; е — ромбододекаэдр; ж — трапецоэдр; з — скаленоэдр; и — ромбоэдр; к — шестигранная призма; л — трехгранная бипирамида; м — трехгранная призма; н — четырехгранная бипирамида; о — четырехгранная призма; п — шестигранная бипирамида.

32

È

Ë

Ê

Рис. 2.2. Характерные формы минералов и их агрегатов в природе:

А — единичный кристалл; Б — двойник горного хрусталя; В — «щетка» (аметист); Г — друза (турмалин); Д — жеода (аметист); Е — натек (опал); Ж

— плотная зернистая масса (магнетит); З — вкрапления в породу (кианит); И — сталактит (кальцит); К, Л — конкреция фосфорита (она же в разрезе).

33