Кожна людина хоча б раз у житті бачив мінерали – продукти природних хімічних реакцій, що відбувалися всередині земної кори мільйони років тому. При цьому далеко не всі можуть розповісти про те, що таке мінерал, і для чого він потрібен. У нашій статті буде докладно розказано про типи мінеральних відкладень, а також про способи їх використання.
Що таке мінерал?
Мінералами називають тверді неорганічні речовини природного походження. Вони володіють кристалічною структурою, що і є основною їхньою відмінною рисою. Деякі мінерали можуть проводитися штучним шляхом. Незалежно від походження вони будуть володіти рядом корисних властивостей.
Існують рідкі мінерали? Якщо брати звичайні умови життя, то так. Це, наприклад, природна ртуть – самородне речовина, що володіє твердістю тільки при низькій температурі. Деякі види льодів вчені також відносять до мінералів. Однак воду до розглянутій групі не зараховують.
Питання про те, що таке мінерал, не до кінця вирішене і донині. Так, нечисленні фахівці відносять нафту, бітуми та асфальти до групи мінеральних речовин. Доцільність таких тверджень сумнівна.
Типи мінералів
За Бауеру і Ферсману, хімікам кінця XIX століття, всі мінеральні породи поділяються на самоцвіти, органогенні камені і кольорові речовини. Така класифікація має настільки своєрідний вид з-за глибокого переконання прагматичних академіків, що всі камені і мінерали призначені для виготовлення різних виробів – інструментів і прикрас.
Щоб краще розібратися у питанні про те, що ж являють собою мінеральні речовини, варто навести найбільш поширену наукову класифікацію. Відповідно до структурно-хімічним принципом, мінерали поділяються на породоутворюючі – становлять більшість гірських порід, а також рідкісні, рудні і акцесорні (не складають більше 5% від породи).
Самородний клас мінералів включає в себе метали та металоїди. Рудні речовини утворюють більшу частину самородної групи. Акцесорні мінерали характеризуються особливою рідкістю.
Хімічна класифікація
Хімічна структура більшості мінералів приблизно однакова. В даний час прийнято поділ розглянутих речовин на класи. Виходить наступна класифікація:
- Силікати. Численний клас, що включає в себе понад 800 різних мінеральних відкладень. Силікати становлять більшість метаморфічних і магматичних порід. Деякі мінерали тут відрізняються спільністю побудови і складу. В якості прикладу варто виділити піроксени, слюди, польові шпати, амфіболи, глинисті матеріали та багато іншого. Склад більшості силікатів іменується алюмосиликатным.
- Карбонати. До цього класу входять близько 80 мінеральних порід. Тут поширені доломіти, кальцити і магніти. Походженням зобов’язані окремим водним розчинам. Разрушаемы в кислотах.
- Галоїди – група зі ста різних мінералів. Є легкорозчинними, утворюються з осадових порід. Найчастіше речовина – галіт.
- Сульфіди – мінерали, руйновані в зоні вивітрювання. Типовим представником є пірит.
- Сульфати. Мають світлим забарвленням і невисоким рівнем твердості. Найбільше поширення отримав гіпс.
- Оксиди та гідроксиди. Становлять близько 17% від маси земної кори. Основні види – опали, лімоніта і кварци.
Таким чином, майже всі мінерали володіють схожими ознаками, хоч і склад речовин у різний.
Різноманітність мінералів
Що таке мінерал? Відповісти на це питання непросто. Слід враховувати, що в сьогоднішньому світі існує понад 4 тис. різних типів підземних багатств. Мінерали щорічно відкриваються і “закриваються”. Наприклад, знайдене в гірських породах речовина одним своїм існуванням доводить неспроможність цілої класифікації, складеної вченими. Такі випадки – не рідкість.
Фото силікатів представлено вашій увазі нижче.
Слід враховувати, що 4 тис. мінералів – це не така вже й велика цифра. Якщо порівнювати її з загальною кількістю неорганічних сполук, то різниця буде очевидна: останніх міститься близько мільйона видів. Чим пояснюють геологи так небагате різноманітність мінеральних багатств? По-перше, поширеністю елементів у Сонячній системі. На нашій планеті переважають кремній і кисень. З’єднання цих речовин призводить до появи силікатів – переважної мінеральної групи на Землі. З іншого боку, мінерали так розсіяні, що пошуки нових елементів буде справою ще кількох сотень поколінь. Друга причина обмеженості мінералів – це нестійкість більшості хімічних сполук.
Походження мінералів
Вчені називають три основних шляхи походження гірських мінералів. Перший варіант іменується ендогенним. Підземні розпечені сплави, які прийнято називати магматичним речовиною, впроваджуються в земну кору, а після застигають там. Сама магма утворюється внаслідок виверження вулканів. Вона проходить три стадії: з розжареного стану магма стає твердою – це результат пегматитовых процесів. Після вона остаточно застигає. Це наслідок постмагматичних процесів.
Є також екзогенний варіант походження мінералів. В даному випадку відбувається фізичне та хімічне розкладання речовин. Одночасно формуються нові утворення, що володіють великою поступливістю до середовища. Простий приклад: у результаті вивітрювання ендогенного матеріалу утворюються кристали.
Останній спосіб походження мінералів має метаморфический характер. Всі речовини будуть змінюватися під впливом певних умов – незалежно від варіантів утворення гірських порід. По суті, змінюється початковий зразок – він здобуває нові властивості і елементи складу.
Властивості мінералів
Найважливішою властивістю будь-якого мінерального освіти є наявність кристалохімічної структури. Всі інші ознаки розглядуваних порід випливають саме звідси.
На сьогоднішній день розроблена єдина класифікація діагностичних ознак, властивих мінеральним речовинам. Тут слід виділити твердість, що визначається за шкалою Мооса, а також колір, блиск, злам, спайність, магнитность, крихкість і побежалость. Кожне властивість розглянутих порід буде детально вивчено далі.
Поняття твердості
Що таке твердість? Існує кілька визначень для цього поняття. Найбільш поширене опис характеризує твердість як рівень опору певного тіла царапающему, сдавливающему або різального впливу. Рівень твердості визначається за шкалою Мосса. У ній підібрані спеціальні гірські породи, кожна з яких характеризується здатністю дряпати поверхні гострим кінцем. Мосс склав десятку найбільш поширених елементів. Самим м’яким матеріалом тут є тальк і гіпс. Як відомо, гіпс, потрапляючи у воду, збільшується в розмірі до 30%. Найбільш твердий тип і порода мінералу – це алмаз.
Проведення речовиною по склу має залишати за собою подряпини різної глибини. Сам факт існування подряпини вже присвоює мінералу як мінімум п’ятий клас з десяти. Самі тверді речовини зустрічаються в групах мінералів, що мають неметалевим блиском. Саме блиск є другим важливим властивістю мінералів, і він безпосередньо пов’язаний з твердістю.
Блиск
Рівень блиску металів перевіряється за рахунок відбиття від них променів сонця. Існує два рівня блиску – металевий і неметалевий. До першої групи відносяться породи, що дають при різьбі по склу чорну риску. Такі речовини непрозорі навіть у дуже тонких уламках. До видів підземних мінералів з неметалевим блиском відносять графіт, магнетит, вугілля і деякі інші речовини. Всі вони погано позначаються на сонце і дають темну межу. Невелику частину матеріалів з металевим відблиском складають речовини, що дають кольорову рису: зелену (золото), червону (мідь), білий (срібло) і т. д.
Мінерали з металевим блиском краще відбивають сонячне світло. Самі по собі вони володіють високою твердістю. Особливе місце тут займає руда.
Колір
Колір, на відміну від твердості і блиску, не є постійною ознакою для більшості мінералів. Так, твердість або блиск з часом залишаються незмінними. Фарбування ж змінюється в залежності від умов зберігання. В якості прикладів мінералів, рідко змінюють свій колір, слід виділити малахіт, який ніколи не змінить свого зеленого кольору, і золото, завжди залишається жовтим.
Фото малахіту ви можете побачити нижче.
Колір змінюється і від стану мінералу. Наприклад, у геології поширене поняття кольору риси. Мінерал, поцарапавший скляну поверхню, залишає за собою невелику кількість порошку, який і утворює собою межу. Колір такого порошку часто відрізняється від природного забарвлення каменя. Вся справа в складі мінералу: в нього може входити кальцит, який змінює забарвлення в залежності від кількості і способу змішування з іншими речовинами.
Злам і спайність
Під спайність розуміється властивість мінералу розщеплюватися або розколюватися в певному напрямку. Так, після розлому найчастіше утворюється гладка блискуча поверхня. Щоб домогтися такого результату, потрібно розщеплювати мінерал по строго певній лінії. Існує п’ять градацій спайності:
- вельми недосконала – коли спайність майже відсутній;
- недосконала – розщеплення з деякими труднощами;
- середня або ясна – розколювання матеріалу з уламками або нерівностями;
- досконала – при ударі молотком матеріал буде залишати уламки з задовільною спайність.
- досить досконала – мінерал підлягає споювання на невеликі пластини без всяких утруднень.
Діагностичною ознакою для багатьох мінералів є наявність відразу декількох напрямків спайності. За підсумком розщеплення мінерал має злами, який також володіє певними властивостями. Так, вчені виділяють п’ять типів зламу:
- раковистый – схожий на мушлю;
- занозистый – для зламу характерні волокнистості або матеріали волокнистого змісту;
- нерівний – наявність недосконалої спайності (наприклад, у апатиту);
- ступінчастий – за результатами спайності утворюється майже ідеально гладка поверхня (місцями може мати, однак, нерівності у вигляді сходинок);
- рівний – на поверхні мінералу за результатами споювання відсутні які-небудь помітні вигини або нерівності.
Існує і ряд інших ознак, за якими можна визначати мінерали. Це, наприклад, побежалость – наявність тонкої кольорової плівки, яка утворюється на речовині за результатами вивітрювання або окислення. Також слід виділити крихкість, що вказує на міцність мінералу, і магнитность, що характеризується вмістом двовалентного заліза.
Мінерали в промисловості
У яких сферах суспільної діяльності застосовуються мінерали? Це будівництво, металургія, а також хімічна виробництво. 
Будівельні матеріали нерідко розбавляються певними мінералами, що дозволяє відрегулювати міцність і якість речовини. У хімічній промисловості присутність розглянутих елементів також не є рідкістю. Мінеральні компоненти використовують у косметичній, медичної і харчової сферах. Наприклад, в аптеках представлено чимало препаратів, що містять вітаміни та мінерали. Ці два компоненти відмінно взаємодіють, доповнюють один одного. Вони сприяють зміцненню здоров’я людей і поліпшення їх зовнішнього вигляду.
Видобуток і вивчення мінералів завжди вважалися важливими і актуальними заняттями. Необхідно всіляко підтримувати проведення наукових досліджень у галузі геології, а також активно застосовувати вітаміни і мінерали в повсякденному житті.
