Минералы
Минералы — это природные тела, приблизительно однородные по химическому составу и физическим свойствам, образующиеся в результате физико-химических процессов на поверхности или в глубинах Земли (или других космических тел), главным образом, как составная часть горных пород, руд, метеоритов, без вмешательства человека в эти процессы.
В этом отличие минералов от искусственных продуктов, получаемых в лабораториях, на фабриках и заводах.
В природе найдено и изучено более 3 тыс. минералов. В настоящее время ежегодно открывается около 30 их видов, из них только несколько десятков широко распространены, остальные — редки.
По физическому состоянию различают минералы твердые (кварц, полевой шпат, слюда), жидкие (вода, нефть, ртуть самородная) и газообразные (водород, кислород, углекислый газ, сероводород и др.). Некоторые минералы в зависимости от условий могут быть как в жидком, так и в твердом состоянии (например, вода).
По внутреннему строению минералы делятся на кристаллические (кухонная соль) и аморфные (опал). В минералах с кристаллическим строением элементарные частицы (атомы, молекулы) расположены в определенном направлении и на определенном расстоянии между собой, образуя кристаллическую решетку. В аморфном веществе указанные частицы расположены хаотически.
От внутреннего строения минерала (кристаллического или аморфного) зависят его основные физические свойства (твердость, спайность, кристаллографическая внешняя форма и др.).
В зависимости от происхождения различают минералы первичные и вторичные.
К первичным относятся минералы, образовавшиеся впервые в земной коре или на ее поверхности в процессе кристаллизации магмы. К первичным наиболее распространенным минералам относятся кварц, полевой шпат, слюда, из которых состоят гранит или сера в кратерах вулканов.
Вторичные минералы образовались при обычных условиях из продуктов разрушения первичных минералов вследствие выветривания, при осаждении и кристаллизации солей из водных растворов или в результате жизнедеятельности живых организмов. Это — кухонная соль, гипс, сильвин, бурый железняк и другие.
Процессов, в результате которых образуются минералы, в природе наблюдается много. Различают следующие процессы: магматические, гипергенные, или климатические, и метаморфические.
Основным процессом является магматический. Он связан с охлаждением, дифференциацией и кристаллизацией расплавленной магмы при различных давлении и температуре. Магма состоит преимущественно из таких химических компонентов: Si02, А120з, FeO, CaO, MgO, К2О, содержит она и другие химические соединения, но в меньшем количестве.
Минералы при этом образуются преимущественно при температуре 1000—1500°С и давлении в несколько тысяч атмосфер. Из минералов магматического происхождения образуются все первичные кристаллические породы. Минералы, происхождение которых связано с магмой и внутренним теплом Земли, называют первичными. К ним относятся полевые шпаты — ортоклаз, альбит, анортит, из ортосиликатов — оливин и другие.
Минералы образуются также из газов (газовая фаза магмы). Наиболее распространены из них пегматиты, или жильные минералы, ортоклаз с кварцем, микроклин, апатит, мусковит, биотит и многие другие. Такие минералы называются пнеуматогенными.
Из горячей жидкости магмы (жидкая фаза) образуются гидротермальные минералы — пирит, золото, серебро и много других.
Гипергенные процессы происходят на поверхности Земли при обычных условиях под влиянием воды, температуры и других факторов. В результате этого растворяются и перемещаются разные химические соединения, появляются новые (вторичные) минералы, например сильвин, кварц, кальцит, бурый железняк и каолинит. Минералы гипергенного цикла образуются при давлении до 1 атм и температуре ниже 100°С. Качественный состав этих минералов на поверхности Земли в определенной мере зависит от географических широт. Следует отметить, что преобразование одного и того же минерала при разных условиях может проходить неодинаково. Например, гидрослюды образуются не только из слюд, но и искусственным путем.
Основным материалом для образования минералов гипергенного происхождения являются выветрившиеся первичные породы или те, которые уже прошли процесс преобразования. В этом процессе принимают участие также живые организмы. Минералы гипергенного цикла, образующиеся при действии внешних процессов, входят в состав осадочных и почвообразующих пород.
Экзогенные процессы минералообразования происходят как на поверхности Земли, так и в коре выветривания. Для образования минералов экзогенного происхождения важное значение имеют процессы физического, химического и биологического выветривания.
При метаморфическом процессе минералы образуются на больших глубинах от поверхности Земли при изменении физико-химических условий (температура, давление, концентрация химически активных компонентов). В этих условиях происходит преобразование ранее образованных многих первичных и вторичных минералов. Среди них наиболее распространенными являются гематит, графит, кварц, роговая обманка, тальк и многие другие.