§3.2. Основные понятия минералогии
Минералогия – это наука, занимающаяся изучением минералов.
Определение: минералы (от лат. “минера” – руда) – природные химические соединения или самородные элементы с постоянными физико-механическими свойствами.
Минералы образуются в результате геохимических процессов, протекающих в земной коре. Всего диагностировано более 7000 минералов, из которых только около 50 входят в состав горных пород и называются породообразующими минералами.
Подчеркнем, что горные породы состоят из минералов. Каждый минерал имеет определенное внутреннее строение, свой химический состав, присущие только ему внешние признаки, свои оптические и физические свойства. Минерал может существовать лишь в определенных природных условиях. При изменении этих условий он видоизменяется и может полностью разрушаться.
Минералы классифицируют по следующим признакам:
● по частоте встречаемости в земной коре:
а) редкие;
б) породообразующие;
● по способу образования, т.е. генезису, вследствие протекания в земной коре:
а) эндогенных процессов образования минералов в глубине земной коры:
магмагенного (при остывании магмы у поверхности земли происходит ее дифференциация, кристаллизация и затвердевание);
гидротермального (при остывании магмы образуется насыщенная компонентами вода, из которой при снижении температуры и давления и осаждаются минералы);
газовыделения (или пневматолитического – при остывании магмы выделяются газы – сероводород H2S, фтористый водород HF и др., которые при низких температурах и давлении образуют минералы);
б) экзогенных процессов образования минералов на поверхности земной коры:
выветривания (см. выше его определение и виды выветривания);
выпадения минералов из водных растворов (из рек, озер, морей и т.д. при испарении воды или перепадах температур);
биогенного формирования (морские водоросли поглощают углекислый кальций и при их отмирании образуется минерал кальцит, диатомовые водоросли используют кремнезем и при их отмирании образуется минерал опал и др.);
в) метаморфических процессов образования минералов на некоторой глубине земной коры (когда минералы эндогенного и экзогенного генезиса, попадая под действие других температур и давлений, видоизменяются – дают новые минеральные образования при их разрушении и перекристаллизации).
● по внешней форме (кристаллографическая классификация);
● по внутренней форме (структуре) и химическому составу (кристаллохимическая – основная для материаловедения классификация).
Последние два вида классификации минералов связаны с их внутренним строением, в зависимости от которого минералы подразделяют на:
● аморфные (рис. 3.3а) – слагающие минерал химические элементы расположены в нем беспорядочно (для них характерна неправильная форма и изотропия независимость свойств минерала от выбранного в нем направления);
● кристаллические (рис. 3.3б) – слагающие минерал химические элементы расположены в нем в строго определенном порядке, образуя пространственную кристаллическую решетку (для них характерна правильная форма и анизотропия зависимость свойств минерала от выбранного в нем направления).
Рис. 3.3. Примеры аморфного (а – натриевосиликатное стекло)
и кристаллического (б – каменная соль) строения
Так как большинство породообразующих минералов являются кристаллическими, то остановимся на основах их кристаллохимического описания.