Что такое минерал. Чем минералы отличаются от горных пород? Примеры горных пород и минералов
Чем минералы отличаются от горных пород и как они используются человеком? В нашей статье вы найдете ответы на все эти вопросы.
Минерал и горная порода: в чем разница?
Внешняя оболочка нашей планеты (земная кора) состоит из множества пород и минералов. Каждый из них - предмет детальнейшего изучения для особой касты ученых - геологов, минерологов и петрографов. Что представляют собой эти природные образования? И чем отличаются минералы от горных пород? Попробуем ответить на эти вопросы максимально просто.
Минералы и горные породы отличаются друг от друга настолько, насколько продукты питания различны с уже готовыми блюдами. Если у вас есть яйца, молоко, сахар и мука, то вы сможете приготовить из этих ингредиентов либо блины, либо ароматные пампушки к супу. Все будет зависеть от пропорций и технологии приготовления.
Какой бы грубой не была эта аналогия, но практически то же самое происходит с минералами и горными породами. Пример - кварц, один из самых распространенных минералов на нашей планете. В сочетании с одними веществами он образует гранит, а в сочетании с другими - базальт.
Однако вернемся к главному вопросу: чем минералы отличаются от горных пород? Ключевое различие состоит в следующем: горные породы состоят из различных минералов. Те, в свою очередь, являются более однородными по своему составу химическими соединениями. Интересно отметить, что вплоть до начала XIX века ученые еще не делали различий между минералами и горными породами. Это разделение появилось в науке относительно недавно.
Минерал и горная порода: определение понятий
Минерал - это природное химическое соединение с определенным составом, имеющее, как правило, кристаллическую структуру. Термин происходит от позднелатинского слова minerale, что значит «руда». Минералы в земной коре чаще всего представлены в твердом агрегатном состоянии. Тем не менее встречаются жидкие (самородная ртуть) и газообразные минералы (например, сероводород).
В природе минералы образуются в результате самых разных геологических процессов. Их изучением занимается отдельная научная дисциплина - минералогия. К основным физико-оптическим свойствам минералов относят твердость, хрупкость, плотность, спайность, излом, цвет и блеск.
Горная порода - это природный агрегат, состоящий из одного или нескольких минералов. Она может быть твердой или же мягкой, рыхлой. Каждая из существующих горных пород отличается определенным составом, текстурой, окрасом и прочими характеристиками. Их комплексным изучением занимается наука петрография. Впервые термин «горная порода» был употреблен еще в 1798 году русским геологом Василием Севергиным.
Теперь вы знаете, чем отличаются минералы от горных пород. А вот какие их виды известны современной науке? Об этом - далее.
Типы и примеры горных пород и минералов
Что такое кварц? Полевой шпат - это минерал или горная порода? А как насчет гранита и базальта? Попробуем разобраться в этом вопросе.
Минералов в природе - огромное множество! В настоящее время человечеству известно о 6 тысячах минералов. Но лишь 150 из них широко распространены в природе. Существует несколько разных классификаций минералов. Так, по степени распространенности в земной коре выделяют:
- Градообразующие (те, которые составляют основу большей части горных пород).
- Акцессорные (присутствующие в составе пород, но составляющие не более 5 % от их общей массы).
- Редкие минералы (их проявления в природе крайне малочисленны).
Генетическая классификация делит все минералы на ряд классов (карбиды, сульфиды, силикаты, селениды, фториды, хроматы и прочие).
Все горные породы Земли принято делить на три большие группы (исходя из их генезиса):
- Магматические (образуются из расплавленной магмы в результате ее остывания и дальнейшего затвердевания).
- Осадочные (формируются вследствие переотложения продуктов выветривания на поверхности земной коры).
- Метаморфические (породы, сформировавшиеся в толще земной коры под воздействием очень высокого давления и температуры).
Известные примеры минералов: кварц, полевой шпат, слюда, оливин, пироксен, плагиоклаз, кальцит.
Самые распространенные горные породы: гранит, базальт, глина, каменная соль, мел, лабрадорит.
Кварц
Кварц - самый распространенный минерал в природе. Он входит в состав многих горных пород. Доля кварца в общей массе земной коры составляет около 60 %. Химическая формула минерала: SiO 2 .
Название «кварц» произошло от немецкого слова и переводится как «твердый». В чистом виде это достаточно твердый, бесцветный (или белесый) минерал. Примеси других веществ могут придавать ему самую разнообразную окраску. Существует несколько десятков разновидностей кварца (кремень, аметист, халцедон, оникс и другие).
Полевые шпаты
Полевой шпат - это минерал или горная порода? Многие уверены, что второе. На самом деле, это минерал, причем один из самых распространенных. Принадлежит он к классу силикатов.
Полевые шпаты - главные градообразующие минералы многих пород магматического происхождения (например, гранитов). Сегодня они достаточно широко применяются человеком: в стекольной, керамической, химической промышленности. Их также используют в качестве флюсов в металлургии и как наполнители в зубных пастах.
Гранит
Гранит - горная порода магматического происхождения. В ее минеральный состав входит кварц, полевой шпат и слюда. Граниты чрезвычайно распространены в земной коре континентального типа. В природе чаще всего встречаются красные, розовые и серые граниты.
Данная порода, благодаря своей исключительной плотности, прочности и морозоустойчивости, широко применяется в строительстве. Ее нередко можно встретить в отделке стен, облицовке лестниц, каминов и уличных фонтанов. Из гранита также изготовлена большая часть городских памятников, монументов и стел.
Сферы применения горных пород и минералов
Сегодня почти все минералы и горные породы Земли используются человеком в большей или меньшей степени. Более того, тысячи геологов ежедневно работают над тем, чтобы открывать все новые и новые месторождения различных полезных ископаемых по всему миру. Итак, как человек использует минералы и горные породы, добытые из недр планеты?
Начнем, пожалуй, с топливных минеральных ресурсов. Природный газ, торф и каменный уголь широко применяется для отопления жилых домов, работы тепловых электростанций, котельных и прочих промышленных предприятий. Однако самой востребованной осадочной породой в современном мире является нефть. Из так называемого «черного золота» получают не только бензин, но и пластмассы, полиэтилен и прочие полезные материалы.
Нельзя не упомянуть и о железистых кварцитах, которые после обогащения рудной массы используются в производстве чугуна и стали. Золото, серебро, платина - ценнейшие металлы, применяемые в ювелирном деле, точном машиностроении и электронике.
Целый ряд минералов и горных пород используется в строительной индустрии. Это известняк, песок, глина, мел, гипс, мрамор и прочие. Многие из них также применяются в медицине и косметологии. Из некоторых минералов получают красители. Помимо всего прочего, различные минералы нашли свое применение в радиоэлектронике, оптике, химической промышленности и даже в космической отрасли.
Каждый человек хотя бы раз в жизни видел минералы - продукты естественных химических реакций, происходивших внутри земной коры миллионы лет назад. При этом далеко не все могут рассказать о том, что такое минерал, и для чего он нужен. В нашей статье будет подробно рассказано о типах минеральных отложений, а также о способах их использования.
Что такое минерал?
Минералами называют твердые неорганические вещества природного происхождения. Они обладают кристаллической структурой, что и является основной их отличительной особенностью. Некоторые минералы могут производиться искусственным путем. Независимо от происхождения они будут обладать рядом полезных свойств.
Существуют ли жидкие минералы? Если брать обычные условия жизни, то да. Это, например, естественная ртуть - самородное вещество, обладающее твердостью только при низкой температуре. Некоторые виды льдов ученые также относят к минералам. Однако воду к рассматриваемой группе не причисляют.
Вопрос о том, что такое минерал, не до конца решен и по сей день. Так, немногочисленные специалисты относят нефть, битумы и асфальты к группе минеральных веществ. Целесообразность таких утверждений сомнительна.
Типы минералов
По Бауэру и Ферсману, химикам конца XIX века, все минеральные породы делятся на самоцветы, органогенные камни и цветные вещества. Такая классификация имеет столь своеобразный вид из-за глубокого убеждения прагматичных академиков, что все камни и минералы предназначены для изготовления различных изделий - инструментов и украшений.
Дабы лучше разобраться в вопросе о том, что же представляют собой минеральные вещества, стоит привести наиболее распространенную научную классификацию. Согласно структурно-химическому принципу, минералы делятся на породообразующие - составляющие большинство горных пород, а также редкие, рудные и акцессорные (не слагающие больше 5% от породы).
Самородный класс минералов включает в себя металлы и металлоиды. Рудные вещества образуют большую часть самородной группы. Акцессорные минералы характеризуются особой редкостью.
Химическая классификация
Химическая структура большинства минералов примерно одинаковая. В настоящее время принято деление рассматриваемых веществ на классы. Получается следующая классификация:
- Силикаты. Многочисленный класс, включающий в себя более 800 различных минеральных отложений. Силикаты составляют большинство метаморфических и магматических пород. Некоторые минералы здесь отличаются общностью построения и состава. В качестве примера стоит выделить пироксены, слюды, полевые шпаты, амфиболы, глинистые материалы и многое другое. Состав большинства силикатов именуется алюмосиликатным.
- Карбонаты. В число этого класса входит порядка 80 минеральных пород. Здесь распространены доломиты, кальциты и магниты. Происхождением обязаны отдельным водным растворам. Разрушаемы в кислотах.
- Галоиды - группа из ста различных минералов. Являются легкорастворимыми, образуются из осадочных пород. Самое частое вещество - галит.
- Сульфиды - минералы, разрушаемые в зоне выветривания. Типичным представителем является пирит.
- Сульфаты. Обладают светлой окраской и невысоким уровнем твердости. Наибольшее распространение получил гипс.
- Оксиды и гидроксиды. Составляют порядка 17% от массы земной коры. Основные виды - опалы, лимониты и кварцы.
Таким образом, почти все минералы обладают похожими признаками, хоть и состав у веществ различный.
Разнообразие минералов
Что такое минерал? Ответить на этот вопрос непросто. Следует учитывать, что в сегодняшнем мире существует более 4 тыс. различных типов подземных богатств. Минералы ежегодно открываются и "закрываются". Например, найденное в горных породах вещество одним своим существованием доказывает несостоятельность целой классификации, составленной учеными. Такие случаи - далеко не редкость.
Фото силикатов представлено вашему вниманию ниже.
Следует учитывать, что 4 тыс. минералов - это не такая уж и большая цифра. Если сравнивать ее с общим количеством неорганических соединений, то разница будет очевидна: последних содержится около миллиона видов. Чем объясняют геологи столь небогатое разнообразие минеральных богатств? Во-первых, распространенностью элементов в Солнечной системе. На нашей планете преобладают кремний и кислород. Соединение этих веществ приводит к появлению силикатов - подавляющей минеральной группы на Земле. С другой стороны, минералы так рассеяны, что поиски новых элементов будет делом еще нескольких сотен поколений. Вторая причина ограниченности минералов - это неустойчивость большинства химических соединений.
Происхождение минералов
Ученые называют три основных пути происхождения горных минералов. Первый вариант именуется эндогенным. Подземные раскаленные сплавы, которые принято называть магматическим веществом, внедряются в земную кору, а после застывают там. Сама магма образуется вследствие извержения вулканов. Она проходит три стадии: из раскаленного состояния магма становится твердой - это результат пегматитовых процессов. После она окончательно застывает. Это следствие постмагматических процессов.
Есть также экзогенный вариант происхождения минералов. В данном случае происходит физическое и химическое разложение веществ. Одновременно формируются новые образования, обладающие большой уступчивостью к среде. Простой пример: в результате выветривания эндогенного материала образуются кристаллы.
Последний способ происхождения минералов имеет метаморфический характер. Все вещества будут изменяться под воздействием определенных условий - вне зависимости от вариантов образования горных пород. По сути, меняется первоначальный образец - он приобретает новые свойства и элементы состава.
Свойства минералов
Важнейшим свойством любого минерального образования является наличие кристаллохимической структуры. Все остальные признаки рассматриваемых пород вытекают именно отсюда.
На сегодняшний день разработана единая классификация диагностических признаков, свойственных минеральным веществам. Здесь следует выделить твердость, определяемую по шкале Мооса, а также цвет, блеск, излом, спайность, магнитность, хрупкость и побежалость. Каждое свойство рассматриваемых пород будет подробно изучено далее.
Понятие твердости
Что такое твердость? Существует несколько определений для этого понятия. Наиболее распространенное описание характеризует твердость как уровень сопротивления определенного тела царапающему, сдавливающему или режущему воздействию. Уровень твердости определяется по шкале Мосса. В ней подобраны специальные горные породы, каждая из которых характеризуется способностью царапать поверхности острым концом. Мосс составил десятку из наиболее распространенных элементов. Самым мягким материалом здесь является тальк и гипс. Как известно, гипс, попадая в воду, увеличивается в размере до 30%. Самая твердый тип и порода минерала - это алмаз.
Проведение веществом по стеклу должно оставлять за собой царапины различной глубины. Сам факт существования царапины уже присваивает минералу как минимум пятый класс из десяти. Самые твердые вещества встречаются в группах минералов, обладающих неметаллическим блеском. Именно блеск является вторым важным свойством минералов, и он напрямую взаимосвязан с твердостью.
Блеск
Уровень блеска металлов проверяется за счет отражения от них лучей солнца. Существует два уровня блеска - металлический и неметаллический. К первой группе относятся породы, дающие при резьбе по стеклу черную черту. Такие вещества непрозрачны даже в очень тонких осколках. К видам подземных минералов с неметаллическим блеском относят графит, магнетит, уголь и некоторые другие вещества. Все они плохо отражаются на солнце и дают темную черту. Небольшую часть материалов с металлическим отблеском составляют вещества, дающие цветную черту: зеленую (золото), красную (медь), белую (серебро) и т.д.
Минералы с металлическим блеском лучше отражают солнечный свет. Сами по себе они обладают высокой твердостью. Особое место здесь занимает руда.
Цвет
Цвет, в отличие от твердости и блеска, не является постоянным признаком для большинства минералов. Так, твердость или блеск со временем остаются неизменными. Окраска же меняется в зависимости от условий хранения. В качестве примеров минералов, редко меняющих свой цвет, следует выделить малахит, который никогда не поменяет своего зеленого цвета, и золото, всегда остающееся желтым.
Фото малахита вы можете увидеть ниже.
Цвет меняется и от состояния минерала. Например, в геологии распространено понятие цвета черты. Минерал, поцарапавший стеклянную поверхность, оставляет за собой небольшое количество порошка, который и образует собой черту. Цвет такого порошка часто отличается от природной окраски камня. Все дело в составе минерала: в него может входить кальцит, который меняет окраску в зависимости от количества и способа смешения с другими веществами.
Излом и спайность
Под спайностью понимается свойство минерала расщепляться или раскалываться в определенном направлении. Так, после разлома чаще всего образуется гладкая блестящая поверхность. Чтобы добиться такого результата, нужно расщеплять минерал по строго определенной линии. Существует пять градаций спайности:
Диагностическим признаком для многих минералов является наличие сразу нескольких направлений спайности. По итогу расщепления минерал имеет изломы, который также обладает определенными свойствами. Так, ученые выделяют пять типов излома:
- раковистый - похож на раковину;
- занозистый - для излома характерны волокнистости или материалы волокнистого содержания;
- неровный - наличие несовершенной спайности (например, у апатита);
- ступенчатый - по результатам спайности образуется почти идеально гладкая поверхность (местами может иметь, однако, неровности в виде ступенек);
- ровный - на поверхности минерала по результатам спаивания отсутствуют какие-либо заметные изгибы или неровности.
Существует и ряд других признаков, по которым можно определять минералы. Это, например, побежалость - наличие тонкой цветной пленки, образующейся на веществе по результатам выветривания или окисления. Также следует выделить хрупкость, указывающую на прочность минерала, и магнитность, характеризующуюся содержанием двухвалентного железа.
Минералы в промышленности
В каких сферах общественной деятельности применяются минералы? Это строительство, металлургия, а также химическое производство.
Строительные материалы нередко разбавляются определенными минералами, что позволяет отрегулировать прочность и качество вещества. В химической промышленности присутствие рассматриваемых элементов также не является редкостью. Минеральные компоненты используют в косметической, медицинской и пищевой сферах. Например, в аптеках представлено немало препаратов, включающих в себя витамины и минералы. Эти два компонента отлично взаимодействуют, дополняют друг друга. Они способствуют укреплению здоровья людей и улучшению их внешнего вида.
Добыча и изучение минералов всегда считались важными и актуальными занятиями. Необходимо всячески поддерживать проведение научных изысканий в области геологии, а также активно применять витамины и минералы в повседневной жизни.
Минералы - это составные части горных пород, характеризующиеся тем или иным химическим составом и структурой. Горная порода обычно представляет собой смесь различных минералов.
Наша планета и все, что нас окружает, практически полностью состоит из минералов. 
Несмотря на такое разнообразие, далеко не все способны различать их с первого взгляда, более того, многие путают понятия минерал и горная порода. Поэтому для начала отметим, что горная порода обычно формируется двумя или более минералами .
Кварц. Представлен в граните в виде небольших прозрачных или полупрозрачных кристаллов. Кварц - самый распространенный минерал земной коры. На фотографии запечатлен молочный кварц.
Слюда. Обычно имеет темный блестящий цвет. На снимке показана разновидность слюды биотит.
Полевой шпат. Часто встречающийся в горной породе минерал. Разновидность на фотографии называется ортоклаз и характеризуется светлым цветом, варьирующимся от белого до бледно-розового.
СОСТАВ И СТРУКТУРА
Подавляющее большинство минералов - твердые тела, однако встречаются и жидкие. Обычно минералы характеризуются особым химическим составом и упорядоченной атомной структурой.
ПОХОЖИЕ И РАЗНЫЕ
Алмаз и графит хорошо иллюстрируют разницу между составом и структурой. Оба они состоят из чистого углерода. Но если алмаз - самый твердый из известных минералов и его невозможно поцарапать другим минералом, то графит настолько мягок, что идет на изготовление карандашных грифелей. Несмотря на одинаковый химический состав, они имеют различную структуру, то есть атомы углерода группируются по-разному и образуют различные минералы.
Самые распространенные минералы земли
Сегодня науке известно свыше 3500 видов минералов, однако широко представлены в земной коре чуть более двухсот.
Некоторые из минералов когда-то были органическим веществом. Так, например, янтарь - это окаменелая смола древних хвойных деревьев.
Ежегодно геологи и ученые открывают новые минералы, правда, иные из них столь редки, что находятся лишь в нескольких экземплярах. До настоящего момента обнаружено более 3500 минералов, из которых только несколько десятков, во главе с кварцем, широко распространены на поверхности земли.
ГРУППА СИЛИКАТОВ
Это класс минералов солей кремниевой кислоты. На долю силикатов приходится свыше 75% массы земной коры и около 28% минералов. Всего в природе известно более 700 видов силикатов, включая важнейшие породообразующие - кварц, полевые шпаты, пироксены, амфиболы, слюды и другие.
Большая часть минералов состоит из двух и более элементов. Тем не менее существует группа одноэлементных минералов, так называемых самородных элементов , которых насчитывается около 20 видов. Многие из этих минералов - металлы, такие как золото, серебро, платина, медь, железо и другие. Кроме того, к одноэлементным минералам относятся алмаз, графит, сера и теллур.
Привет всем! Сегодня я вот решила рассказать о том, из чего делают украшения для человека. Это драгоценные камни, которые добывают из недр Земли, в которых находятся минералы. И в этом посте речь будет идти именно и минералах, о том сырье, из которого и делают эти прекрасные драгоценности...
Земная кора (подробнее о земной коре ), в основном, состоит из веществ, которые называются – . Минералы сыграли очень важную роль в развитии человечества и создании цивилизаций.
Люди в каменном веке пользовались кремниевыми орудиями труда. Человек около 10 000 лет назад освоил способ получения меди из руды, а с изобретением бронзы (сплава олова и меди) начался новый век – бронзовый век.
С начала железного века 3300 лет назад, человек осваивал все больше и больше способов использования полезных ископаемы, которые добыты из земной коры. По-прежнему современная промышленность зависит от минеральных ресурсов Земли.
При поиске новых залежей необходимы знания о том, что они собой представляют, умение отличить их друг от друга, и как они оказались там, где мы их нашли.
Около 3000 видов минералов насчитывают ученные, но лишь только 100 из них достаточно широко распространены.
Минералы относятся к неорганическому (неживому) миру. Они чаще всего являются твердыми веществами. Только ртуть является исключением.
Органические и неорганические вещества.
Все, что добывают из земли, многие называют минералами. Также, к этому разряду они относят ископаемое топливо, уголь например.
Минералоги – это люди, которые изучают минералы профессионально. Они считают, что нефть, уголь и природный газ – это органические субстанции, потому что они образовались из остатков когда-то живых животных и растений, а потому не являются минералами.
У минералов определенный химический состав. Они всегда однородны, другими словами, все части минерала одинаковы. Они этим отличаются от горных пород, которые состоят из нескольких минералов.
Минералы состоят из химических элементов, то есть веществ, которые уже нельзя разложить на другие вещества химическим путем. В естественном виде из 107 элементов, которые известны науке, в земной коре встречаются 90.
Некоторые в земной коре пребывают в чистом виде или почти в чистом виде. Их называют самородными элементами.
Существует 22 самородных элемента, среди них – серебро, золото и алмазы (одна из форм углерода).
Земная кора.
74% массы земной коры составляют два элемента: кремний и кислород. Еще 24,27% составляют другие шесть элементов: железо, алюминий, натрий, кальций, магний и калий. Они все вместе формируют почти 99% земной коры.
Самые распространенные минералы – это силикаты, химическое соединение кремния и кислорода, часто с примесью одного или более из остальных шести элементов.
Такие силикаты как слюда, кварц и полевые шпаты встречаются чаще всего. В разных пропорциях все три являются основными компонентами разных типов гранита. Кварц, эродированный из гранита, часто накапливается на побережье и образует песчаные пляжи.
Определение минералов.
Часто встречающиеся минералы, такие как полевые шпаты, кварц и слюда, называются породообразующими. Это их отличает от минералов, которые находят только в небольших количествах.
Еще один породообразующий минерал – кальцит. Он формирует известняковые породы.
Минералов в природе существует очень много. Минералоги выработали целую систему их определения, которая основана химических и физических свойствах.
Распознать минерал иногда помогают очень простые свойства, например твердость или цвет. А иногда для этого требуются сложные лабораторные тесты с применением реагентов.
По цвету можно распознать некоторые минералы, такие как малахит (зеленый) и лазурит (синий). Но цвет часто бывает, обманчив, потому что у многих минералов он довольно широко варьируется.
Различия в цвете зависят от температуры, примесей, радиации, освещения и эрозии.
Черта минерала и твердость.
Черта минерала – это порошок, который получится, если поскрести минерал. Черта – важная характерная особенность: она иногда отличается от цвета минерала в образце и обычно постоянна для одного и того же минерала.
Также минералы еще различаются по твердости, которая оценивается по шкале Мооса (по имени австрийского минеролога) от 1 до 10.
Мягкий минерал тальк на ней соответствует 1, а алмаз, самый твердый из природных минералов, — 10.
Удельный вес.
Удельный вес, или плотность – это соотношение между весом вещества и одинакового количества воды. Эта величина для определения довольно важна.
Если удельный вес воды ми примем за 1, то у большинства минералов он варьируется от 2,2 до 3,2. Удельный вес у некоторых минералов (таких немного) очень высокий или очень низкий.
Например, он у графита ранен 1,9, а у золота от 15 до 20, в зависимости от чистоты. Для определения минералов еще одним показателем является кливаж, т. е. то, как при ударе минерал распадается на части.
Поднеся минерал к свету можно получить о нем информацию. Прозрачные минералы так легко пропускают свет, что сквозь них все видно.
Свет вовсе не пропускают непрозрачные минералы, а наоборот отражают его или поглощают. В процессе определения эти свойства также используются. Часто у минералов бывает радужный или металлический блеск.
Например, у галена (свинцовая руда) – металлический блеск, он блестит почти как металл, а у большинства силикатов – стекловидный, они напоминают блестящее стекло.
Также существуют и другие виды блеска – землистый (тусклый), жемчужный, шелковистый (или атласный), адамантовый (как у алмаза). У некоторых минералов может несколько видов блеска.
Блеск кальцитов варьируется от землистого до стекловидного. У многих минералов есть специфические свойства, по которым их легко узнать. Например, тальк – на ощупь мыльный, а скородит и самородный элемент мышьяк при нагревании пахнут чесноком.
В рентгеновских или ультрафиолетовых лучах некоторые минералы флюоресцируют (меняют цвет или светятся). Другие под давлением или при нагревании электрически заряжаются.
Есть и такие минералы, которые распознать можно только посредством специальных тестов в лабораториях. Одни растворяются только в концентрированных кислотах, но не в разведенных, другие – только в горячих кислотах, а в холодных – нет.
Кристаллы.
У минералов свой определенный состав и химическая формула. У галита (каменная соль) химическая формула NaCl. Это обозначает, что галит – это химическое соединение натрия (Na) и (Cl).
Так у каждого минерала определенный и постоянный состав, атомы его элементов выстраивают правильную трехмерную решетку специфической для него структуры.
Эти кристаллические решетки – геометрические фигуры, их плоские грани располагаются симметрично.
Если в плоской посуде на какое-то время оставить немного соленой воды, то она испарится, и на дне образуются кристаллы соли.
В увеличительное стекло видно, что они представляют собой правильные кубы. Изучения кристаллов важно для определения минералов, так как у кристаллов большинства минералов имеется правильная определенная форма.
Существует семь основных кристаллографических, или изометрических, систем, которые называются сингониями. Например, бирюза принадлежит к триклинной системе, рубин – к гексагональной, алмаз – к кубической.
Каждую систему можно описать в соответствии со спецификой ее симметрии – свойства, которые при вращении кристалла вокруг оси позволяет ему появляться в тождественном виде два или больше раз за один полный оборот.
По количеству осей симметрии можно определить кристалл.
Драгоценные минералы.
Люди еще в каменном веке делали украшения из золота, в бронзовом веке – из серебра. Множество минералов сегодня в распоряжении ювелиров.
Алмаз (особенно бесцветный) – самый дорогой драгоценный камень. Также к самым дорогим камням относятся: рубин, изумруд и сапфир, которые, в первую очередь, ценятся за цвет.
Эти камни настолько дорогие, что их вес измеряют в каратах. Один карат равен 200 миллиграммам.
Алмаз – это разновидность химически чистого угля и по химическому составу не отличается от обыкновенного мягкого минерала графита, который нам знаком по карандашам.
Ценят алмаз за блеск и твердость. Свой блеск он приобретает при огранке и шлифовке. Причина такого отличия графита от алмаза в том, что у них атомы расположены по-разному, у них разная внутренняя структура.
Полиморфоз – это способность вещества существовать в двух и более формах при одинаковом химическом составе.
Например, редкая и зеленая разновидность берилла – это изумруд . В Колумбии находят самые красивые экземпляры. В Мьянме находят самые известные рубины в мире. В Таиланде и на Шри-Ланке добывают прекрасные сапфиры .
Ну вот теперь, думаю, что когда мы будем себе покупать драгоценные камни, то будем знать о их составе и как их добывают. И будем разбираться в каратах, что являет ценность драгоценных камней. А также будем знать, как определяются минералы, какими способами определяется их твердость и т. д...
Много сокровищ хранит в своих недрах Земля. Их выявляют геологи. Вся наша жизнь тесно связана с использованием природных богатств. Взгляните вокруг: дом, в котором мы живем, сложен из камней, кирпичей и бетона, а сырье для них получено из земли. Машины, необходимые на производстве и в быту, сделаны из , руды которых добывают в земных недрах. А уголь, нефть? Если вспомнить об энергетическом кризисе, поразившем многие страны, то станет особенно ясной зависимость жизни человечества от горючих ископаемых, запасы которых ограничены и распределены неравномерно. , которые содержатся в земной коре?
Рано начали добывать свинец и использовать его для пуль, теперь же он крайне нужен и для экранов, защищающих от радиоактивных излучений. Но вот постоянный спутник свинца – цинк долгое время не использовался, да и сейчас он вроде пасынка в цветной металлургии – не очень-то вроде он и нужен, разве что для оцинкования детских ванночек, ведер, производства цинковых белил. Однако стоимость содержащихся в сульфиде цинка примесей редких элементов – индия и кадмия – сопоставима со стоимостью самого цинка! Так что и цинковые руды представляют большую ценность.
Известно, что открытие радиоактивных, редкоземельных и редких элементов произвело большую революцию в технике. И сейчас практически все элементы из таблицы Менделеева используются человеком.
Минералы как красители
Минералы издавна употреблялись как красители . Самые древние художники каменного века рисовали на скалах охрой диких животных – носорогов, мамонтов, а также сцены жизни – охоту, войны. Задолго до нашей эры (в третьем тысячелетии) развивалась совершенная по технике живопись Северной Африки, достигшая расцвета в фаюмских портретах (Египет, I–III век нашей эры), удивляющих реалистичностью и чистотой красок. И сейчас минеральные краски самые яркие и стойкие, чистые, например синий аквамарин , зеленая изумрудная зелень и волконекоит , ярко-красная киноварь , оранжевый аурипегмент и др.
Пресная вода
Пресная вода – это тоже дар Земли, наша ценность, которую нужно беречь и всячески охранять. С годами, особенно при энергичной промышленной деятельности человечества, происходит загрязнение водоемов и рек. Порубка лесов вызывает обмеление рек, а сооружение некоторых водохранилищ – наоборот, заболачивание обширных площадей некогда плодородных земель. Проблема сохранения ресурсов пресной воды и выявления запасов пресных вод, которые можно было бы получить путем бурения глубоких скважин для водоснабжения населения, сейчас является очень острой. Встает также задача кругооборота воды при промышленном использовании с возвратом ее снова в употребление.
Большое значение имеют как средство лечения людей. Ресурсы минеральных вод огромны. Производятся разведки дополнительных запасов этих вод. Минеральные воды получают свои с компоненты – соли кислот, щелочи и т. д. – при взаимодействии их на глубине с горными породами и выщелачивании из них элементов. образуются за счет вод, поступающих с больших глубин, и особенно часто встречаются в областях недавней вулканической деятельности. Горячие (термальные) воды и пар этих источников используются для создания электростанций, обогрева домов и теплиц (Камчатка, Исландия и др.).
Нерудные полезные ископаемые
Нерудные полезные ископаемые тоже очень разнообразные и значение этих минеральных образований ничуть не меньше, чем металлов.
Интереснейшим является асбест . Особенностью асбеста – водного силиката магния – являются его длиннопризматические трубчатые кристаллы, которые можно расщеплять на тончайшие «каменные нити». Толщина «асбестовых нитей» иногда менее 0,0001 миллиметра! Эти нити можно прясть. Асбест – жаростойкий материал . Эти его особенности были известны еще в древности.
Самые длинноволокнистые разновидности этого минерала (длина волокна больше 8 сантиметров) используются для производства тканей в сочетании с хлопковой пряжей. Особенно идет пряжа с асбестовой нитью для производства блестящих, а также тяжелых тканей, например для занавесей в театры.
Асбест присоединяют к хлопку для придания тканям не только красивого блеска, но и большей прочности. Асбест используют в производстве трансмиссионных ремней. Коротковолокнистый асбест идет на производство теплоизоляционных материалов. Некоторые разновидности имеют кислотоупорные свойства, их применяют для изоляции подводных кабелей , для изготовления асбестоцементных труб и плит.
Важны для техники кристаллы разных минералов из гидротермальных жил: кварца, кальцита, плавикового шпата . Прозрачные разновидности этих кристаллов используются при производстве оптических приборов .
Кальцитовые прозрачные кристаллы (исландский шпат) обладают сильным двойным светопреломлением. Эту особенность легко проверить. Рассматривая через прозрачный кальцитовый кристалл какое-нибудь пятно или букву на бумаге, можно увидеть вместо одного пятна два, их создали два отклоняющихся под углом луча, обладающие различной скоростью прохождения света. Это свойство кальцита, его двойное лучепреломление , используется в производстве специальных пластин для поляризационных микроскопов.
В кристаллах кварца, также применяемых в оптическом производстве, наоборот, ценится низкое двупреломление света: их используют для производства кварцевых клиньев, употребляемых для определения оптических свойств минералов. Из прозрачных кристаллов кварца изготовляют оптические линзы .
Очень большое значение имеет пьезоэлектрический эффект кварцевых кристаллов : при ориентированном давлении в них возбуждаются электрические заряды. Идеальные и хорошо сохранившиеся кристаллы прозрачного кварца употребляются для изготовления пьезокварцевых пластинок, стабилизаторов радиоволн, резонаторов эхолотов. Кварцевое стекло пропускает ультрафиолетовые лучи .
Красивые разновидности прозрачных кварцевых кристаллов применяются как поделочные камни и для украшений. Агаты – тоже минералы кремнезема – употребляются для подставок к точным приборам, для изготовления агатовых ступок и т. д. Словом, здесь используются разные свойства минерала: твердость, прозрачность, пьезоэлектрические свойства, особенности оптических свойств .
Третий минерал этой группы – плавиковый шпат , или флюорит , имеет уже более разнообразные сферы применения: в металлургии – для понижения температуры плавления металла, в химии – в производстве плавиковой кислоты, в оптической промышленности редкие в природе бесцветные и прозрачные кристаллы флюорита используются при производстве особо качественных оптических линз .
Кристаллы технически ценных оптических минералов выращиваются в специальных лабораториях и заводах, где люди создают очень совершенные и крупные кристаллы. Это техническое производство минералов позволяет лучше понять и условия их природного образования.
Строительные материалы
Большое значение имеют разнообразные традиционные строительные материалы , в основном горные породы: песчаники, граниты, туфы, известняки .
Горючие ископаемые
Горючие ископаемые – уголь, нефть, горючие сланцы используются не только в энергетике, но и для получения ценных органических соединений, широко используются в производстве синтетических материалов – тканей, а также пластмасс, которые во