Что такое минерал


Во многих местах нашей страны на полях встречаются валуны. Расколите валун и внимательно посмотрите на излом. Вы увидите, что камень состоит из множества кристалликов различных минералов.

Теперь возьмите ложки две земли, размешайте в стакане воды. Муть слейте, а осадок рассмотрите в луну. Вы увидите скопление блестящих кристалликов. Это минерал кварц.

Минералы изучает особая наука — минералогия. Она существует уже много веков и приносит огромную пользу человечеству, так как тесно связана с горным делом, с поисками и использованием ископаемых. Минералогия занимается всесторонним изучением минералов: условиями образования, процессами изменения, исследованиями химического состава, физических свойств, а также возможностями практического применения и использования минералов в хозяйстве.

Разумеется, в местностях, где обнажаются скалы и каменистые склоны, минералы заметить нетрудно. Но и отмель, и песчаный обрыв также образованы минералами, но только очень мелкими кристалликами их, песчинками.

Из минералов состоят все торные породы, все полезные ископаемые. А если вспомнить, что земная кора целиком сложена горными породами, то огромное значение минералов в природе станет еще более очевидным.

Аллегорическое изображение древа металлов, растущего из центра Земли. Его корни и ветви — рудные жилы.
Аллегорическое изображение древа металлов, растущего из центра Земли. Его корни и ветви — рудные жилы.

Большинство минералов представляет собой твердые тела. Однако в природе встречаются минералы и в жидком (например, вода, самородная ртуть) и в газообразном состояниях (например, углекислый и сернистый газы, которые выделяются во время извержения вулканов; метан, газы, образующиеся при радиоактивных процессах, как например гелий, и др.).

Минералом называется природное химическое соединение, однородное в химическом и физическом отношениях, являющееся составной частью земной коры.

Материалом для минералов служат химические элементы, и каждый минерал представляет собой определенное химическое соединение.

У каждого минерала своя химическая формула, что указывает на постоянство его химического состава. Однако в природе химические реакции происходят далеко не так, как в лабораториях, где химики имеют дело с чистыми реактивами и вымытой посудой. В природных «реактивах» всегда присутствуют посторонние вещества, а потому и минералы всегда содержат различные примеси, в том числе и включения иных минералов. Часто эти примеси довольно закономерны. Это особенно важно потому, что некоторые из них очень ценны. Так, например, минерал галенит (важнейшая свинцовая руда) обычно содержит примесь серебра, которое из него и добывается. Химическая же формула галенита (PbS) показывает характерный и постоянный состав этого минерала; серебро в эту формулу не входит, так как присутствует оно не всегда.

Состав некоторых минералов очень изменчив. Сюда относятся минералы весьма своеобразного вида, напоминающие то засохший клей, то черную замазку. Таковы, например, некоторые руды железа (лимонит), марганца, меди. Эти вещества не кристаллизовались, а как бы высыхали, захватывая при этом самые разнообразные примеси. К таким минералам относится и наш обычный кремень.

Минералы — сложные постройки. Если особым образом просветить рентгеновскими лучами минерал, например кристалл галита (каменная соль), и сфотографировать прошедший через кристалл луч, мы увидим замечательную картину. Оказывается, что минерал представляет собой решетку, в которой атомы одних элементов занимают строго определенное положение относительно других. Каждый минерал, каждый кристалл имеет свою собственную, характерную для него кристаллическую решетку.

Каждый минерал имеет и определенные физические свойства: удельный вес, твердость, цвет, блеск и т. д.

Характер строения решетки обусловливает все важнейшие свойства минерала. Посмотрев на решетку, можно сразу же понять, какой из минералов обладает спайностью, а в каком ее нет. Твердость, блеск, спайность, гибкость, ковкость и т. д. — все эти свойства зависят от внутреннего строения минерала, т. е. его решетки. Распилим, например, поперек прозрачный кристалл турмалина и посмотрим сквозь него на лампу (вдоль кристалла), сложив половинки. Сквозь кристалл мы увидим свет. Если же начать вращать одну из половинок кристалла, то свет будет как бы затухать и наконец лампа скроется. Это замечательное свойство турмалина зависит от строения его кристаллической решетки.

Сколько же различных видов минералов известно на Земле? Посмотрите в музее витрины с минералами. Как они разнообразны по форме, окраске, блеску! А сколько интересных минералов могут увидеть наши молодые читатели в Минералогическом музее Академии наук СССР в Москве! Здесь минералы собирают со времен Петра I. Рассматривая эти витрины, убеждаешься, что правильно называют минералы «цветами земли», настолько они ярки, интересны, красивы, а главное — разнообразны! Однако все же минералов не так много, как можно было бы ожидать.

Из химических элементов химики в лабораториях получили свыше 2 млн. соединений различного состава (краски, лекарства, химические реактивы и т. п.), из которых каждое обладает особым, только для него характерным свойством. Особенно много получено органических соединений — так называют соединения с углеродом.

Природных химических соединений, т. е. минералов, известно всего лишь около 1700 видов. Почему? Во-первых, потому, что лишь немногие химические соединения в природе отличаются прочностью и устойчивостью, а во-вторых, многие химические элементы чрезвычайно редки и всегда встречаются в ничтожно малом количестве, вследствие чего и не образуют минералов. Такие элементы встречаются в виде примесей к другим минералам.

Минералы играют очень важную роль в нашей жизни, а потому их тщательно изучают. Ежегодно около десятка минералов исключают из минералогических списков. Одни из них оказываются смесью минералов, а не однородными телами; другие были уже известны в других странах, но посторонние примеси придали им иной цвет, иной облик. В то же время ежегодно на рудниках, в горах, в отложениях морей, озер и т. п. открывают примерно столько же новых минералов. Поэтому-то и нельзя точно установить истинное число минералов на сегодняшний день.

Как же распределяются все минералы в природе?

Минералы, чрезвычайно широко распространенные, называются породообразующими. С начала нынешнего столетия во всех странах систематически ведутся работы, имеющие целью определить, из каких пород в основном состоит земная кора, какие породообразующие минералы слагают ее и какие химические элементы играют важнейшую роль.

Многочисленные подсчеты минералов и горных пород дали следующие результаты, характеризующие состав земной коры:

Изверженные (магматические) породы составляют 95% от всех горных пород.

Сланцы(метам орфические) — 4%.

Песчаники (осадочные)—0,75%.

Известняки (биогенные — созданные организмами)—0,25%.

Девять химических элементов составляют по весу 97% земной коры. Это следующие элементы: кислород — 44,6%, кремний — 27,7%, алюминий — 8,1%, железо—5,0%, кальций — 3,6 %, натрий — 2,8%, калий — 2,6%, магний — 2,1% и титан — 0,4%. Из этих же девяти химических элементов состоят 12—15 наиболее широко распространенных породообразующих минералов: полевые шпаты (несколько видов), слюды (3-4 вида), роговые обманки (4-5 видов), кварц и еще с десяток других минералов. Примерно еще 100-110 минералов встречаются более или менее часто, образуя важнейшие полезные ископаемые и сопровождающие их породы, все же остальные минералы являются редкими .

В древних погребениях кельтов во Франции были найдены каменные орудия из минерала, похожего на нефрит, и украшения из минералов, похожих на бирюзу. Месторождения этих минералов до сих пор не удалось обнаружить.