Мінерали та їх властивості

Мінерали – природні хімічні сполуки, переважно кристалічної будови, що мають певні фізичні та хімічні властивості. У природі мінерали зустрічаються здебільшого у твердому і лише іноді – у рідинному стані. Деякі дослідники розглядають як мінерали речовини, що знаходяться у газоподібному стані. Мінерали мають назви. Назва надається кожному мінералу: за місцем першої знахідки, за хімічним складом, за фізико-хімічними властивостями, за прізвищем дослідника, що відкрив його. Так, мінерал олівін дістав назву за оливково-зелений колір, кальцит – за хімічний склад, а вернадскіт – на честь видатного українського геохіміка В.І. Вернадського. Відомо більше від 2000 мінералів, а разом з різновидами – близько 4000. Мінерали утворюються як у глибинних, так і у приповерхневих умовах, залежно від чого вони поділяються на ендогенні та екзогенні.

Ендогенні процеси мінералоутворення пов’язані, головним чином, з магмою – полум’яно-рідинним силікатним розчином, що утворюється у глибинних зонах земної кори і верхньої мантії. Просуваючись у верхні шари літосфери, магма охолоджується й кристалізується, перетворюючись у мінерали, що мають назву магматичних і постмагматичних (пневматолітових, гідротермальних та ін.)

Екзогенні мінерали утворюються в процесі фізико-хімічних перетворень осадів, що накопичуються в океанах, морях, річках, озерах та болотах. Тому вони мають назву осадових. Як магматичні (постмагматичні), так і осадові мінерали змінюються під дією високих температур і тисків. Зміни стосуються кристалічної структури, фізичних властивостей, хімічного складу. Нові мінерали, що утворюються внаслідок таких змін, мають назву метаморфічних (метаморфогенних).

Тверді мінерали мають аморфну або кристалічну (що переважає) структуру. Аморфні мінерали часто утворюються внаслідок швидкого охолодження та інтенсивної кристалізації магми. Вони складаються з хаотично розташованих у їх структурах часток (атомів, іонів або молекул). Кристалічні мінерали, характеризуються закономірним розташуванням часток (за законами кристалічних решіток). Умови утворення мінералів, а також хімічний склад мінералоутворюючих розчинів відбивається і на зовнішньому вигляді мінералів (їх морфології). Мінерали існують у вигляді монокристалів, кристалічних двійників, напливів, украплень, зернят, голок та інших форм.

Кристали – тверді мінеральні тіла, мають вигляд багатогранників (призм, пірамід, кубів тощо), форма яких має назву сингонія (рис. 2.1).

Рисунок 2.1 – Форми кристалів різних сингоній:

1 – 5 – кубічна; 6 – 9 – тетрагональна; 10 – 12 – гексагональна; 13 – 16 – ромбічна; 17 – 20 – тригональна; 21 – 22 – моноклінна; 23 – 25 – триклінна

Площини, що обмежують кристали, дістали назви грані, лінії перерізу граней – ребра, точки перерізу ребер – вершини (рис. 2. 2).

Рисунок 2.2 – Кристалічні ґратки галіту (а) і кристала кварцу (б)

Кути між гранями кристалів у кожного мінералу однакові, що є його діагностичною ознакою.

За одночасного формування на одній основі декількох кристалічних зародків формуються групи кристалів – друзи. При швидкому рості кристалів у різних напрямках утворюються дендрити – кристали у вигляді гілок дерева, візерунків льоду на вікнах та ін. Порожнини в мінералі (гірській породі), що частково або повністю заповнені іншою мінеральною речовиною, мають назву секрецій. Малі кулеподібні форми від часток мм до 10 мм називаються оолітами (залізні руди Керченського півострова).

При випадінні речовини з розчину утворюються напливні форми. Напливи бурулькоподібної форми, що ростуть згори вниз, називаються сталактитами. А ті, що ростуть знизу вгору, – сталагмітами. У вигляді напливних форм зустрічаються галіт, малахіт, гіпс тощо.

Однією з поширених мінеральних форм є вкраплення – окремі включення (розміром від міліметрів до декількох сантиметрів) мінералів у породах. Розповсюджені також мінеральні маси порошковидного, землистого, щільного та кристалічного складу. Дуже різноманітними є мінеральні агрегати, залежно від форми зерен вони є зернистими, голчастими, лускатчастими тощо.

До фізичних властивостей мінералів належить колір, блиск, колір риски, щільність, твердість, спайність, магнітність та ін.

Колір для багатьох з них є важливою діагностичною ознакою. За зеленим кольором визначають малахіт, за червоним – кіновар і т. ін.

Здатність мінералу відбивати світло називається блиском. Розрізняють алмазний, скляний, металевий, шовковистий, матовий, масний та інші види блиску. Часто при визначенні мінералу використовують колір риски або колір порошку мінералу, що залишається на шорсткій поверхні фарфорової пластини і є незмінним.

Твердість – здатність мінералу чинити опір механічному впливу (дряпанню, різанню). Визначають її за шкалою Мооса (табл. 2. 1).

Таблиця 2.1 – Шкала твердості Мооса

*Кожен з наступних мінералів шкали дряпає попередні.

Здатність мінералів розколюватися за напрямками можливих граней з утворенням рівних і гладких площин називається спайністю. Виділяється декілька видів спайності. Найчастіше зустрічаються досконала, дуже досконала та недосконала спайність. Здатність мінералів відхиляти магнітну стрілку компаса характеризує його магнітні властивості.

При визначенні мінералів використовують їхні найхарактерніші якості, що мають назву діагностичних. Слід зазначити, що мінерали діагностують за сукупністю ознак.