Лекция 2. Тема. Минералы и их свойства

минералогия
Происхождение
Формы нахождения в природе
Классификация
Физические свойства
Минералы Крыма

жизни их понять. Прочесть сокрытые в них тайны, Что им присуще, что

- случайно. И поделиться, рассказать, О том, что удалось узнать.
Виктор Слётов

однородные по хим. составу и физическим свойствам природные тела, образующееся

в результате физико-химических процессов на поверхности Земли и её недрах. Имеют:
определённый химический состав
определённую кристаллическую структуру
Являются составной частью земной коры, горных пород, руд, метеоритов

жидкости. Например, самородная ртуть, которая приходит к кристаллическому состоянию при

более низкой температуре.
Воду, напротив, к минералам не относят, рассматривая её как жидкое состояние (расплав) минерала «лёд».

— составляют основную массу породы (более 5%). Например, для магматических

пород: кварц, полевые шпаты, слюды; для осадочных пород - кальцит, доломит, глинистые минералы; для метаморфических пород - кварц, полевые шпаты, хлориты, пироксены, амфиболы, гранаты, слюды и др. Примерно 50 минералов.
второстепенные — присутствующие в горных породах (не более 5%), оказывают влияние на свойства горных пород. Например, типичные для гранитов - апатит, циркон, турмалин, гранаты, ортит, титанит, флюорит, топаз и др.

никогда

виде примесей, могут влиять на свойства пород (пирит из-за высокой

скорости окисления ухудшает свойства гранита)
Редкие, случаи нахождения которых единичны или немногочисленны. Например, чароит, алмаз, самородная платина, самородное серебро, графит
Рудные, широко представленные в рудных месторожде-ниях. Например, железо (не менее 30%) в железных рудах; касситерит (от гр., оловянный камень) - руда на олово

но широко распространённых - около 450.
Самые распространённые минералы:
полевой шпат (55%)
кварц

(12%)
кальцит

в их структуру входят различные химические примеси. Например, кварц:
прозрачный -

горный хрусталь,
фиолетовый (Мn) - аметист,
жёлтый (Fe) - цитрин,
чёрный (Fe, Ti) - морион,
дымчатый - раухтопаз

железа)
синий – сапфир (примесь титана)
жёлтый (примесь FeO)

алюминий
ЦВЕТНЫЕ РАЗНОВИДНОСТИ БЕРИЛЛА

другими
Изоморфный ряд оливинов (Mg,Fe)2[SiO4]:
форстерит (перидот) Mg2[SiO4]
оливин (Mg,Fe)2[SiO4],
фаялит Fe2[SiO4]

Цветная разновидность оливина:
хризолит (прозрачный желто-зелёного до зелёного цвета), драгоценный камень

честь нем. минеролога Фатера)

Изоморфная разновидность:
родохрозит (MnCO3) или
марганцевый шпат

аурипигмент (сульфид мышьяка и серы), стибнит (сульфид сурьмы), наиболее токсичный

- киноварь (сульфид ртути)
Радиоактивные – торбернит (содержит уран), чароит (входит стронций, эгирин, барий, множество сульфидов).
Механически опасный - асбест

 

структуре к минералам, но выгодно отличаются, т.к. в них отсутствуют

химические и механические примеси (искусственные александрит, корунд, алмаз и др.)

В 1961 г. в СССР
синтезировали
искусственные алмазы,
в 40 раз прочнее
природных

способствовало горное дело.
Термин «минералогия» в 1636 г. как науки о

всех природных ископаемых телах ввёл итальянский натуралист Б. Цезиус .
Первым минералогом в России стал В.М. Севергин (1765—1826) - продолжатель идей М.В. Ломоносова. В 1804 г. издал учебник минералогии для гимназий.
Научный интерес и темпы развития минералогии резко выросли на рубеже ХVIII -XIX вв. В это время шведский химик Й.Я. Берцелиус сформировал принципы химической классификации минералов.

2. НАУКА МИНЕРАЛОГИЯ

основоположник геохимии.
Рассматривал минералогию как историю минералов земной коры и как

химию земных процессов. Придавал особое значение исследованию процессов образования минералов и их ассоциаций, их зависимость от геологической обстановки.
В 1878 г. в Париже состоялся 1-ый Международный геологический конгресс для обсуждения вопросов об однообразии геологических материалов.
А.Е. Ферсман (1883 – 1945 гг.) изучал условия образования минералов, углубил учение об изоморфизме.

их названиям.
Существовало правило: название даёт человек, открывший минерал, что

часто приводило к двойным названиям.
дистен (двоякая твёрдость, в одном сечении - твёрдый, в другом - мягкий) – кианит (с гр., тёмно-синий, лазоревый);
лабрадор (п-ов Лабрадор) – туасит (от персидск., павлин);
корунд (сапфир, рубин) – яхонт (на Руси);
шпинель (от нем., колючка или гр., зяблик) – лал (общее название драгоценных камней, обычно, красного цвета);
бирюза – каллаит;
янтарь – сукцинит, электр;
гранат (альмандин) – карбункул, антракс, вениса.

новым;
представить описание с указанием места хранения эталонного образца;
обосновать название.
Желательно в

названиях суффиксы -ит или –лит с отражением химического состава. Например, кальциртит – сложный оксид циркония, титана и кальция.

аметист, раухтопаз, морион, цитрин;
скрытокристаллическая – халцедон, который, в свою очередь,

имеет цветные разновидности - хризопраз (яблочно-зелёный), гелиотроп (тёмно-зелёный с красными крапинками), сапфирин (молочно-синий), сердолик (розового цвета) или карнеол (жёлто-оранжевый), сардер (буро-коричневый), агат или оникс (слоистый, разноцветно-полосатый или узорчатый);
Разновидности корунда – сапфир (синий), рубин (красный), лейкосапфир (бесцветный), ориент-топаз (жёлтый), т.е. восточный топаз, ориент-изумруд (зелёный), ориент-аметист (фиолетовый)

форме, то начинаются со слова «ферро» (лат., железо) - ферроплатина,

в 3-хвалентном состоянии – «ферри» - ферримусковит; слово «сидеро» (гр., железо) – фосфосидерит;
марганцесодержащие минералы начинаются со слова «манган» – манганит, манганокальцит;
медьсодержащие минералы – «халькос» (гр., медь) – халькопирит; купрум (лат., медь) – куприт;
яркий цвет циркона – искажённое сочетание персидских слов: «цар» – золото и «гун» – цвет, т.е. золотоцветный;
киноварь от арабск. «кровь барса», гематит – от гр. «эма» – кровь, рутил – от лат., «рутилус» – красноватый, родохрозит – от гр. «родон» – роза и «хрос» – цвет.

в Узбекистане).

чкаловит,
седовит (Г.Я Седов – исследователь Арктики);
билибинит (Ю.А. Билибин – открыватель

золота на Колыме)

имеет цвет свинца, поэтому получил название от гр. «молибдос» –

свинец

Галенит или свинцовый блеск
(от лат. galena – свинцовая руда)

Молибденит или
молибденовый блеск (MoS2)

минерал разрушается или видоизменяется
Эндогенное (от гр. внутри):
минералы магматического происхождения, образуются

в глубине земной коры при остывании и кристаллизации магмы (силикаты, сульфиды, самородные элементы и др.);
минералы метаморфического происхождения образуются при изменении ранее сформировавшихся минералов под воздействием высоких температур и больших давлений, газовых и жидких компонентов (тальк, серицит и др.)
Экзогенное (от гр. вне, снаружи):
минералы осадочного происхождения, образованные в результате сложных процессов на поверхности земной коры или в верхней части (каолинит, лимонит, галит, кальцит и др.)

оС)
Если магма не прорывается на земную поверхность, то она

постепенно застывает и в ней начинается массовая кристаллизация силикатов. Образуются полевые шпаты, роговые обманки, слюды, оливин.
Разновидность магматического происхождения - пегматитовое (700-500оС) – остаточный расплав внедряется в трещины, образуя жилы. Пегматитовые жилы слагаются кристаллами полевых шпатов, кварца, слюд, а также – берилла, турмалина и других редких минералов

вода, образуя гидротермальные растворы, из которых образовались месторождения золота, серебра,

меди, свинца, урана и др.
Пневматолитовое происхождение
Минералы кристаллизуются из паров и газов, минуя жидкую фазу (самородная сера, касситерит (оловяный камень), др.)

гидротермальных растворов (гранаты, магнетит).
Разновидность - метасоматическое, связано с

замещением ранее сформированных минералов путём миграции химических элементов (сфалерит)
Контактно-метаморфический тип – образование минералов в результате взаимодействия магматических расплавов и вмещающих пород.
Частный случай: скарновое происхождение – образование минералов в результате контакта магматических расплавов и карбонатных пород.

метеоритами пород поверхности Земли (импактит, жаманшинит).

Метеоритное происхождение


Палласит -металлическое тело

с большим или меньшим включением силикатов

редкого металла, ‎обнаруженного в Красноярске на месте падения метеорита. Вскоре

в Петербург была ‎переправлена вся глыба внеземного происхождения весом 687 кг. Этот материал получил ‎название «палласово железо» или палласит.
Аналогичного ему вещества из тех, что добываются ‎на нашей планете, не найдено. Представляет собой ‎железно-никелевую основу с многочисленными вкраплениями кристаллов оливина. ‎

Палласит (метеорит)

сложные физико-химические процессы, видоизменяющие эндогенные минералы или образующие новые минеральные

виды.
Процессы минерализации совершаются в зоне гиперге-неза, в самой поверхностной части земной коры, в гидросфере и в зоне осадочных пород, особенно активно в слоях, выходящих на поверхность и близкие к ним.
Характерны низкие температуры и низкое давление.
Экзогенным путём образуются минералы глин и разнообразные железистые соединения типа сульфатов, окислов, карбонатов и др.

кальцит, арагонит, гидроокислы железа (бурые железняки) и др.

виде:
кристаллов (одиночные, сростки);
минеральных агрегатов (зернистых, параллельно-шестоватых и волокнистых);
землистых масс;
натёчных агрегатов;
налётов,

выцветов, плёнок;
дендритов;
псевдоморфозм;
аморфных агрегатов;
в составе горных пород

размеры во всех направлениях близкие

(а –магнетит, б - пирит, в - гранат),
призматическая – вытянутая в одном направлении (г – барит, д – антимонит, е – кварц),
пластинчатая – вытянутая в двух направлениях (ж – барит, з – хлорит).

Кристаллы

– треугольная пирамида (сфалерит), октаэдр (куприт) и др.,

призматическая: столбчатая

(турмалин), шестоватая (гипс-селенит), волокнистая (асбест), игольчатая (гётит) и др.

пластинчатая: таблитчатая (кальцит), пластинчатая (гипс), листоватая (слюда), чешуйчатая (графит),

кристаллографических групп симметрии, кристаллов и кристаллических решёток в зависимости от системы

координат (координатного репера).

Группы симметрии с единой координатной системой объединяются в одну сингонию.

Кристаллы, принадлежащие к одной и той же сингонии, имеют подобные углы и рёбра элементарных ячеек.

в основании) – вивианит
ромбическая

(прямоугольный параллелепипед) – фаялит
тригональная – гематит
тетрагональная (прямоугольный параллелепипед с квадратом в основании) – анатаз
гексагональная (призма
с основанием правильного центрированного шестиугольника)
кубическая (куб) - пирит

титанита);
прорастания (ставролит, пирит,
киноварь, флюорит).
В двойниковании могут участвовать
больше чем два индивида.

Тогда говорят о тройниках, четверниках,
 множественных двойниковых сростках.
Например, хризоберилл.

Сростки кристаллов

называются:
друзы (от нем., щётка) - сростки кристаллов, прикрепленные одним концом

к общему основанию, свободные концы хорошо огранены;
щётки – если наросшие кристаллы имеют
одинаковый размер и
ориентировку

образуются секреции:
крупные – жеода;
мелкие (2 – 5 см) в

излившихся вулканических породах - миндалины.

конкреции в виде желваков и стяжений, как правило, сферической формы

(обычно, в осадочных породах).
Если в изломе - радиально-лучистое строение, то сферолиты.
Мелкие конкреции (менее 2 – 3 см) - оолиты, образуются в водной среде вокруг взвешенных частичек. Их характерной особенностью является концентрическая слоистость, иногда проявленная в виде скорлуповатости.

гипса, серпентин-асбеста, шестоватого кальцита, берилла)

марганца (манганит)
охристые –
жёлто-бурые массы гидроксидов железа
Землистые массы

из растворов, сложены мелкокристаллическим или скрытокристаллическим минеральным веществом: сосульки, почковидные,

сталактиты, сталагмиты, занавеси (лимонит, кальцит, малахит)

пленки различных вторичных минералов),
выцветы (периодически появляющиеся на поверхности горных пород,

руд, сухих почв и в трещинах рыхлые плёнки, корочки, рассеянные моховидные и пушистые образования каких-либо солей, чаще всего легкорастворимых водных сульфатов),
налёты и корочки – состоят из очень мелких кристаллов, расположенных тонкими слоями на поверхности горных пород или заполняющие тонкие трещины

ветвей дерева. Встречаются на поверхности пород вдоль тонких трещин. Дендриты

характерны для окислов марганца, меди, серебра

(от греч. Ψευδο — ложный и мορφ — форма)

 Минералы образуют точную копию другого минерала или органического образования. Например, окаменелости растений или животных, в которых органическое вещество заменилось минералом.
Распространены псевдоморфозы лимонита по пириту, опал и пирит по органике (фалунский феномен), калиевый полевой шпат замещается каолином и др.

обычно при быстром охлаждении расплавленных вязких масс или при выпадении

из растворов.
Аморфные минералы характеризуются изотропными свойствами.
В земной коре они расположены незначительно, являются неустойчивыми и могут переходить в кристаллическое состояния при необходимых условиях (например, длительное выдерживание их при температуре, близкой к точке плавления).
Примеры: опал, кремень

кристаллическая форма состоит в виде решётки из правильных шестиугольников, а

аморфная - имеет вид решётки, но неправильной формы (в ней встречаются и пятиугольники, и шестиугольники).

которым их объединяют в классы.
Минералы классифицируют:
по физическим свойствам (цвету, твёрдости

и др.);
по ценности;
3) по происхождению;
4) по распространению;
по применению;
по ведущему или характерному химическому элементу (геохимическая классификация)

ногтем): глинистые минералы (каолинит), графит, тальк, сера, палыгорскит
Минералы со средней

твёрдостью – 3 – 5 (не царапаются ногтем и не царапают стекло): слюды (биотит, мусковит, серицит, карбонаты, хлориты, гематит

Минералы твёрдые и очень твёрдые – 6 – 7 (царапают стекло): кварц, халцедон, полевые шпаты, магнетит, амфиболы, гранат

Классификация по твёрдости

Для поддержания жизни человек обязан
потреблять два минерала: оксид водорода

(вода) и хлорид натрия (поваренная соль)

(кристаллохимическим) связям
Выделяют минералы:
самородные
сульфиды
оксиды и гидроксиды
соли кислородсодержащих кислот
галогениды

в истории
Талисман А.С. Пушкина
Легенды о минералах
Съедобные минералы
Искусственные минералы
Минералы-эндемики
Уникальные минералы
Биолиты (жемчуг,

янтарь, коралл)
Гледичия - каратово дерево

блестит
Капля по капле и камень точит
Без соли и стол кривой
Недосол

на столе – пересол на спине
Плох обед, коли соли нет
Пуд соли съешь, прежде чем познаешь человека

не знали разделенья,
Где в диком хаосе гармония рождалась. 
Застыла в нём.

И с ним переплеталась.  

мудрую природы Неторопливо пролистать.
Вот грозный Ледник – исполин Смешал эпохи меж собою. Творец

холмов, озер, долин, Всевластно правит их судьбою.
Здесь миллионы лет назад Плескалось море и играло, Моллюсков и морских ежей Волнами теплыми ласкало.
Валун громадный у дороги Усталых путников манит. Не ветер – вихрь тысячелетий Над головами их шумит.
В минуты грусти и тревоги, Чтобы печали сбросить бремя, Кладите камни на ладони – У вас в руках застынет Время

6,5) со схожей кристаллической аллюмосиликатной решёткой
Названы так из-за их повсеместного

распространения и способности раскалываться на почти прямоугольные обломки с ровными поверхностями («шпаты» от нем. «раскалываться»)
По химическому составу выделяют:
калиевые (микроклин и ортоклаз)
калиево-бариевые
кальциевые (плагиоклазы)
Наибольшее значение в качестве породообразующих минералов имеют ортоклаз (чаще всего светло-розового цвета) и микроклин (обычно беловато-серого цвета). Они входят в состав гранитов, сиенитов и других распространённых горных пород.
Сами по себе бесцветны, но микропримеси железа, мед, никеля, хрома придают различную окраску
Отличительный признак – раскалываются на пластинки по спайности (спайность совершенная), двойникование
Плотность 2,54 – 2,75.

почве (песок), на дороге и даже в домашней пыли. 
Кварц достаточно

твёрдый минерал (7)
Спайность - несовершенная
Излом – раковистый
Блеск - стеклянный
Плотность – 2,6 – 2,65
При сжатии в определённом направлении он электризуется, и это является едва ли не самым важным его свойством, которое сделало кварц незаменимым в радиотехнике и электронике.
Кварц имеет более 200 разновидностей (прежде всего это халцедон  — скрыто-кристаллическая разновидность кварца и опал — некристаллическая разновидность кварца).

минералом.
Кальцитом сложены известняки, меловые породы, мергели.
Кальцит — самый распространённый биоминерал: он входит в состав раковин и эндоскелета большинства скелетных

беспозвоночных, а также покровных структур некоторых одноклеточных организмов.
Образовался в результате извержения древних вулканов и разрушения лавовых потоков под воздействием внешних факторов
Образует:
изоморфный ряд – родохрозит (марганцевый шпат - MnCO3)
полиморфный ряд – арагонит, фатерит.

хаджар аль-асвад  — камень яйцевидной формы, вмонтированный в одну из

стен Каабы. Чёрный камень находится в восточном углу Каабы на высоте 1,5 м и заключён в серебряную оправу. Видимая поверхность камня имеет площадь примерно 16,5 × 20 см. Чёрный камень состоит из нескольких обломков красновато-чёрного цвета, вставленных в темную основу. Видны 7-8 кусочков камня. Согласно исламскому преданию, Чёрный камень когда-то находился в раю. Аллах подарил его Адаму. Первоначально камень был белым яхонтом, но постепенно почернел, пропитавшись человеческими грехами. Немусульманская традиция, как правило, считает его метеоритом, но однозначно доказать это до сих пор не удалось.
СТАВРОЛИТ – КАМЕННЫЙ КРЕСТ
Ставролит – природный крест, практического применения не имеет, но вызывает академический интерес специалистов, изучающих генезис метаморфических пород.
УЛЕКСИТ – ТЕЛЕВИЗИОННЫЙ КАМЕНЬ
Улексит - передает изображение с одной полированной стороны на другую. Если улексит положить на строчку шрифта, буквы «появляются» на его поверхности. За это улексит называют «телевизионным камнем».
ФУЛЬГУРИТ – РОЖДЁННЫЙ МОЛНИЕЙ
Фульгурит – след мощной молнии при ударе в поверхность земли  — полая стеклянная трубка. Фульгуриты могут уходить вглубь земли на несколько метров, но из-за хрупкости выкопать их полностью очень трудно.