Тема 3. Породоутворюючі мінерали, їхні властивості

3.1. Загальні поняття про мінерали

Мінерали - це тверді природні хімічні сполуки та самородні елементи, які утворились в надрах земної кори або на її поверхні внаслідок різних фізико-хімічних процесів. Вивченням мінералів займається наука "Мінералогія", до котрої належать такі галузі: кристалографія - вивчає кристали; мірерографія – вивчає рудні мінерали; гемологія – вивчає коштовні мінерали.

Мінерали за походженням поділяють на такі основні групи: магматичні - котрі викристалізувались з магм (гарячих алюмосилі-катних розплавів) при їх охолодженні; осадові - що утворились в результаті випадання хімічних речовин з водних розчинів на дно басейнів або на поверхню суші; метаморфічні - які виникли з інших магматичних чи осадових мінералів в результаті їх перекристалізації під дією високої температури і тиску; гідротермальні - що викристалі-зувались в земній корі з гарячих парів та водних розчинів.

У всіх випадках найважливішими факторами мінералоутворення є хімізм, температура і тиск. При зміні цих факторів мінерал або руйнується, або видозмінюється. Наприклад, магматичний мінерал алмаз (С), котрий утворюється в мантії при температурі більше 1200С і тиску понад 45 кбар, при поступовому зменшенні тиску перетворюється в мінерал графіт (С), а при доступі кисню згоряє з виділенням вуглекислого газу СО_2. Мінерал пірит (FeS₂) - сульфід заліза в зоні хімічного окислення переходить в лімоніт - гідроксид заліза (FeO (OH)ЧnH₂O); а водний сульфат кальцію - гіпс (CaSO₄Ч2H₂O) на глибині 150 м при збільшенні тиску, обезводнюючись, переходить в ангідрит (CaSO₄).

Всі види і різновиди мінералів мають свої власні назви, присвоєні різними традиційними способами. Найбільш поширений спосіб давати назву мінералу в честь видатних осіб, наприклад: гетит - в честь німецького поета Гетте; олексадрит - в честь російського царя Олександра ІІ; висоцькіт - в честь відомого барда В.Висоцького. Широко практикується також спосіб утворення найменувань мінера-лів за місцем їх знаходження (ураліт, карпатит, донбасит) або за характерними фізичними властивостями (лазурит - за блакитний колір, тетраедрит - за форму кристалів). При цьому, більшість назв мінералів, згідно правил сучасної мінералогічної номенклатури, отримує закінчення ’’ite’’ (українською - "ит" або "іт").

Вивчаючи мінерали, можна помітити, що більшість з них мають вигляд правильних геометричних фігур: кубів, ромбів, призм, пірамід - так званих кристалів. Певні мінерали кристалів не утворюють, оскільки перебувають в аморфному стані. Різниця між кристалічним і аморфними станами полягає в тому, що в першому випадку складові елементи мінералу - молекули, атоми та іони розміщуються в чітко визначеному для даної речовини порядку, утворюючи кристалічну решітку. В другому випадку закономірність в розміщенні складових частин відсутня, тобто кристалічної решітки мінерал не має, і за будовою нагадує рідину.

Мінерали у вигляді кристалів правильної форми в природі зустрічаються порівняно рідко. Це окремі кристали або їх зростання, що утворились в умовах вільного росту в підземних пустотах. Найширше розповсюдження мають мінерали, які у вигляді кристалів або зерен неправильної форми тісно прилягають одні до одних, утворюючи мінеральні агрегати - гірські породи.

Всього в наш час відомо біля 2500 найменувань твердих мінеральних видів. З цієї кількості більша частина мінералів зустріча-ється в природі дуже рідко, і лише 50 з них складають основну масу гірських порід. Ті природні мінерали, які зустрічаються рідко і за вмістом в породі не перевищують 5% від її маси, називаються акцесорними. Ті ж, масова частка яких в породі більша 5%, є породо-утворюючими.

Більшість мінералів мають невеликі розміри, часто мікроскопічні. Однак зустрічаються кристали гіганти, наприклад алмазу Кулінан – 3125 карат (625 грам), кварцу (Житомирська обл.) - до 10 т, мікрокліну (Швеція) – до 100 т, флогопітової слюди (Норвегія) – до 7 м².

Окремі види мінералів в мономінеральних агрегатах або в складі гірських порід іноді утворюють значні запаси родовищ. За сприятливих економічних умов ці мінерали використовуються як корисні копалини і служать сировиною для вітчизняної промисловості або експортуються закордон. В такій якості мінерали складають природні ресурси країни, її національне багатство, і тому вимагають всебічного вивчення і раціонального використання при видобуванні із надр.

Поряд з природними, існує багато штучних мінералів. Це такі продукти промислового виробництва як мінеральні добрива, неорганічні хімреактиви, деякі будматеріали, абразиви, метали і їх сплави тощо. Сучасні технології дозволяють також створювати так звані синтетичні кристали - алмази, рубіни, сапфіри, кварц та ін., які за своїми властивостями повністю відповідають природним аналогам і успішно заміняють їх в практичному використанні.