М о д у л ь III. Мінерали та гірські породи. Корисні копалини.
Тема 1. Основи мінералогії.
Питання теми
Загальні відомості про мінерали.
Форми знаходження мінералів у природі.
Класифікація мінералів.
Основні поняття: мінерали, мінералогія, кристалічний стан, аморфний стан, монокристал, друзи, дендрити, секреції, конкреції, ооліти, натічні форми.
Загальні відомості про мінерали. Мінерали (від лат. мinera – руда) – це природні хімічні сполуки чи самородні елементи, які виникли в результаті різних фізико-хімічних процесів, які відбувались в земній корі та на її поверхні.
Більшість мінералів – тверді речовини (кварц, польовий шпат), також є рідкі (вода, нафта) і газоподібні (сірководень, вуглекислий газ) мінерали.
Склад, будову, походження і властивості мінералів вивчає розділ геології – мінералогія.
Тверді мінерали можуть перебувати у кристалічному чи аморфному стані. Кристалічним називається стійкий фазовий стан твердого тіла, в якому періодично повторюються структурні елементи – атоми, іони чи молекули. Зовні кристали мають форму багатогранників, кубів, призм, пірамід і характеризуються симетрією та кристалографічними сингоніями, тобто закономірним повторенням однакових ребер, граней і кутів при обертанні кристалів у просторі.
Для кристалічних речовин характерні такі властивості:
1) анізотропність – залежність фізичних і оптичних властивостей від кристалографічного напрямку. Анізотропність у різних напрямках кристала різна;
2) ізоморфізм – здатність елементів заміщувати один одного в хімічних сполуках подібного складу. Наприклад Fe2+ може заміщувати Mg2+ у магнезиті MgCO3 і перетворювати його на сидерит FeCO3;
3) поліморфізм – здатність речовин утворювати різні сполуки, однакового хімічного складу. Наприклад С – графіт і алмаз, FeS2 – пірит і марказит;
4) псевдоморфізм – здатність одних мінералів, з часом, переходити в інші. Наприклад, пірит FeS2 поступово переходить в лімоніт.
Кристалічний стан речовин характеризується правильним розташуванням у просторі складових частин, тобто кристалічними решітками. В залежності від природи частинок, які знаходяться у вузлах решітки, виділяють 4 типи кристалічних решіток: іонні, атомні, металічні і молекулярні.
У кристалохімії виділяють іонні, ковалентні, водневі та металічні структурні зв’язки. Кристали, які мають один тип зв’язку, називаються гомодесмічні, мінерали, що мають різні типи зв’язку – гетеродесмічні.
Аморфний стан твердих тіл характеризується такими ознаками:
- ізотропією – незалежністю форм від фізичних, оптичних, механічних властивостей тіла;
- відсутністю чітко виражених температурних точок плавлення;
- хаотичним розташуванням іонів і атомів у просторі;
- відсутністю кристалічної будови;
- непостійним складом;
- здатністю, з часом переходити у кристалічний стан (опал - кварц).
Форми знаходження мінералів у природі. У природі мінерали знаходяться у вигляді мінеральних агрегатів. Існують такі форми мінеральних агрегатів:
1) монокристал – одиничний, добре виражений багатогранник, який може мати форму куба, ромба, піраміди, тетраедра, тощо (кальцит, кварц);
2) друзи – кристали, які зрослись одним кінцем до спільної основи (гірський кришталь, кварц);
3) дендрити – гіллясті деревоподібні агрегати (мідь, срібло, окисли заліза і марганцю);
4) конкреції – кулеподібні агрегати, іноді з радіальною будовою в середині (фосфорит, марказит);
5) секреції – порожнини в гірській породі заповнені мінералами;
6) ооліти – невеликі кульки, які можуть бути зцементовані і незцементовані (боксит, піролюзит);
7) натічні форми:
сталактити 
і сталагміти 
.
Утворюються при виділенні мінералів з розчину.
Класифікація мінералів. Мінерали класифікують за хімічним складом, походженням, структурними особливостями та багатьма іншими ознаками. Існують такі класифікації мінералів.
I. За походженням:
А. Магматичні – це мінерали, які своїм походженням пов’язані з процесами, що відбуваються в магмі. Їх поділяють на 2 групи:
1) гідротермального походження, утворюються при взаємодії гарячих водних розчинів, які виділяються з магми, з породами, які оточують магму;
2) пневмотолітичного походження, утворюються при дії гарячих газів, які виділяються з магми на породи, які оточують магму.
Б. Гіпергенні – це мінерали, які утворюються в верхній частині земної кори під впливом води, повітря, живих організмів. Вони, також, утворюються в атмосфері і гідросфері.
В. Метаморфічні – це мінерали, які утворюються в земній корі під впливом високої температури і тиску.
II. За геохімічною спорідненістю:
А. Атмофільні , властиві для атмосфери.
Б. Гідрофільні, властиві для гідросфери.
В. Ліофільні, властиві для літосфери.
Г. Халькофільні, властиві для нижньої мантії.
Д. Сидерофільні, властиві для ядра.
ІІІ. Кристалохімічна класифікація:
А. Кисневмісні мінерали, які мають іонні та іонно-ковалентні структури (силікати, карбонати, фосфати, нітрати, сульфати, оксиди і гідрооксиди).
Б. Безкисневі мінерали, мають ковалентні, атомні, металічні, рідше іонні, структури (сульфіди, галоїди, самородні елементи).
В. Органічні і штучні мінерали.
IV. За здатністю утворювати гірські породи:
А. Породоутворюючі.
Б. Не здатні утворювати породи.
V. Господарська класифікація:
А. Метали.
Б. Неметали.
В. Горючі речовини.
Г. Гідрогазомінеральна сировина.
VI. Класифікація за хімічним складом:
А. Силікати та алюмосилікати (солі кремнієвої і глиноземної кислот). До цього класу належать основні породоутворюючі мінерали. Їх вміст у земній корі становить 75% за масою.
До класу відносяться такі підкласи:
1) польові шпати: калієві (ортоклаз), вапняково-натрієві (лабрадор);
2) фельдшпатити (нефелін);
3) водні алюмосилікати: світлі слюди (мусковіт), темні слюди (біотит), глинисті мінерали (хлорит, глауконіт).
Найчастіше з цього класу зустрічаються рогова обманка, тальк, олівін, піроксен.
Б. Оксиди та гідрооксиди. Мінерали цього класу дуже стійкі до вивітрювання. Їх вміст у земній корі становить 17% за масою. Найпоширеніший мінерал цього класу – кварц.
В. Карбонати. Їх вміст у земній корі становить 1,7% за масою. Найчастіше зустрічаються кальцит (CaCO3), доломіт (CaMg(CO3)2), сидерит (Fe2(CO3)3) і сода (NaHCO3).
Г. Фосфати: апатит – фосфорнокисла соль кальцію і вівіаніт – фосфорнокисла сіль заліза.
Д. Сульфати. Найпоширеніші мінерали – гіпс (CaSO4·2H2O) та ангідрид (CuSO4), рідше зустрічаються сульфати натрію – мірабіліт і тенардит.
Е. Сульфіди (рудні мінерали). До цього класу належать:
1) сульфіди заліза: (пірит, марказит);
2) сульфід заліза і міді: (халькопірит);
3) сульфід ртуті: (кіновар);
4) сульфід свинцю: (галеніт);
5) сульфід цинку: (сфалерит);
6) сульфід миш’яку: (реальгар).
Є. Галоїди. Найбільш поширеними мінералами є хлорид натрію – галіт, калію – сильвініт, кальцію і магнію – карналіт. Їх вміст у земній корі становить 0,5% за масою.
Ж. Самородні елементи – графіт, сірка, золото, срібло. Вміст цих мінералів у земній корі становить 0,1% за масою.
Класифікація мінералів за хімічним складом – найпоширеніша.
З усіх мінералів найпоширеніші польові шпати, вони складають 60% магматичних і 30% метаморфічних гірських порід.
Ми з’ясували, що гірські поріди утворені мінералами. Мінерали - це природні хімічні сполуки чи самородні елементи, які виникли в результаті різних фізико-хімічних процесів, які відбувались в земній корі та на її поверхні. Мінерали мають різноманітний хімічних склад і можуть перебувати у кристалічному та аморфному стані.
25 26 27 Наверх ↑