Мінерали

Земна кора полягає в основному з речовин, називаних мінералами - від рідких і надзвичайно коштовних алмазів до різних руд, з яких одержують метали для наших повсякденних потреб

Мінерали зіграли найважливішу роль у розвитку людини й створенні цивілізацій. У кам'яному віці люди користувалися кремнієвими знаряддями праці. Близько 10 000 років тому людей освоїв спосіб одержання міді з руди, а з винаходом бронзи (сплаву міді й олова) почалося нове століття - бронзовий. З початку залізного віку, 3300 років тому, людина освоювала всі нові й нові способи використання корисних копалин, добутих із земної кори. Сучасна промисловість як і раніше залежить від мінеральних ресурсів Землі. Учені нараховують близько 3000 видів мінералів, але тільки 100 з них досить широко поширені. Мінерали ставляться до неорганічного (неживому) миру. Найчастіше вони є твердими речовинами. Виключення становить ртуть

Органічні й неорганічні речовини

Багато називають мінералами все, що добувають із землі. Вони відносять до цього розряду також викопне паливо, наприклад, вугілля. Однак, мінералоги - люди, які професійно вивчають мінерали, - уважають, що вугілля, нафта й природний газ - органічні субстанції, оскільки утворювалися із залишків колись живих рослин і тварин, а тому мінералами не є

У мінералів певний хімічний склад. Вони завжди однорідні, інакше кажучи, усі частини мінералу однакові. Цим вони відрізняються від гірських порід, що включають кілька мінералів

Мінерали складаються з хімічних елементів, тобто речовин, які вже не можна розкласти на інші речовини хімічним шляхом. З 107 відомих науці елементів 90 зустрічаються в природньому виді в земній корі. Деякі, їх називають самородними елементами, перебувають у земній корі в чистому або майже чистому виді. Існує 22 самородних елемента, серед них - золото, срібло й алмази (одна з форм вуглецю).

Земна кора

Два елементи, кисень і кремній, становлять 74% маси земної кори. Алюміній, залізо, кальцій, натрій, калій і магній - ще 24,27%. Усі разом вони формують майже 99% земної кори

Найпоширеніші мінерали - це силікати, хімічна сполука кисню й кремнію, часто з домішкою одного або більш із інших шести елементів. Переважають такі силікати, як кварц, слюда й польові шпати. Усі три в різних пропорціях є основними компонентами різних типів граніту. Кварц, еродований із граніту, накопичується на узбережжя й утворює піщані пляжі

Визначення мінералів

мінерали, Що Часто зустрічаються, такі як польові шпати, кварц і слюда, називаються породотвірними. Це відрізняє їх від мінералів, які знаходять тільки в невеликих кількостях. Кальцит - ще один породотвірний мінерал. Він формує вапнякові породи

У природі існує так багато мінералів, що мінералогам довелося виробити целую систему їх визначення, засновану на фізичних і хімічних властивостях. Іноді розпізнати мінерал допомагають дуже прості властивості, наприклад, колір або твердість, а часом для цього потрібні складні тести в лабораторних умовах із застосуванням реагентів

Деякі мінерали, такі як лазурит (синій) і малахіт (зелений), можна розпізнати по кольору. Але колір часто оманний, тому що в багатьох мінералів він досить широко варіюється. Відмінності в кольорі залежать від домішок, температури, висвітлення, радіації й ерозії

Риса мінералу й твердість

Якщо поскрести мінерал, у нас вийде порошок, називаний рисою мінералу. Чорта є важливою характерною рисою, вона іноді відрізняється від кольору мінералу в зразку й звичайно постійна для того самого мінералу

Ще мінерали різняться по твердості, оцінюваній по шкалі Мооса ( по імені австрійського мінералога) від 1 до 10. М'який мінерал тальк по ній відповідає 1, а алмаз, самий твердий із природних матеріалів, - 10.

Питома вага

Питома вага, або щільність, - це співвідношення між вагою речовини й однакової кількості води. Якщо ми приймемо питому вагу води за 1, то в більшості мінералів він варіюється від 2,2 до 3,2. У деяких мінералів дуже високий або дуже низька питома вага. Наприклад, у графіту він рівний 1,9, а в золота - від 15 до 20 залежно від чистоти

Ще одним показником для визначення мінералів є кліваж, тобто те, як мінерал розпадається на частині при ударі. Можна одержати інформацію про мінерал і поднеся його до світла. Прозорі мінерали так легко пропускають світло, що крізь них усе видне. Напівпрозорі теж пропускають світло, але крізь них уже нічого не видне. Непрозорі мінерали зовсім не пропускають світло, а, навпаки, поглинають його або відбивають. Часто в мінералів буває металевий або райдужний блиск. Наприклад, у галена ( свинцевої руди) - металевий блиск, він блищить майже як метал, а в більшості силікатів - склоподібний, вони нагадують блискуче скло. Існують і інші види блиску - адамантовый ( як в алмаза), перловий, шовковистий (або атласний), землистий (тьмяний). У деяких мінералів може бути кілька видів блиску. Так, блиск кальцитів варіюється від склоподібного до землистого

У багатьох мінералів є специфічні властивості, по яких їх легко довідатися. Наприклад, скородить і самородний елемент миш'як при нагріванні пахнуть часником, а тальк - мильний на ощупь.

Деякі мінерали флюоресцируют (світяться або міняють колір) в ультрафіолетових або рентгенівських променях. Інші электрически заряджаються при нагріванні або під тиском

А є мінерали, розпізнати які можна тільки за допомогою спеціальних тестів у лабораторії. Одні розчиняються тільки в гарячих кислотах, а в холодних - ні, інші - тільки в концентрованих, але не вразведенных.

Кристали

Мінерали мають певний склад і свою хімічну формулу. Хімічна формула галита (кам'яної солі) Nacl. Це значить, що галит - хімічна сполука натрію (Na) і хлору (Сl).

Тому що в кожного мінералу певний і постійний склад, атоми його елементів вишиковують правильні тривимірні ґрати специфічної для нього структури. Ці кристалічні ґрати є геометричними фігурами, плоскі грані яких розташовуються симетрично. Якщо ви на якийсь час залишите в плоскому посуді небагато солоної води, вона випарується, і на дні утворюються кристали солі. У збільшувальне скло видне, що вони являють собою правильні куби

Існує сім основних кристалографічних, або ізометричних, систем, називаних сингоніями. Алмаз, наприклад, належить до кубічної системи, рубін - до гексагональної, бірюза - до триклинної. Кожну систему можна описати у відповідності зі специфікою її симетрії - властивості, яка при обертанні кристала навколо осі дозволяє йому з'являтися в тотожному виді два або більше раз за один повний оборот. Кристал можна визначити по кількості осей симетрії

Дорогоцінні мінерали

Ще в кам'яному віці люди робили прикраси із золота, у бронзовім столітті - зі срібла. Сьогодні в розпорядженні ювелірів безліч мінералів. Найдорожчі дорогоцінні камені - це алмаз (особливо безбарвний), а також смарагд, рубін і сапфір, які цінуються в першу чергу за колір. Ці камені настільки дорогі, що їх вагу вимірюють у каратах. Один карат рівний 200 міліграмам

Алмази формуються під величезним тиском у структурах магматичної породи у формі труби, кімберлітах. Вони зароджуються глибоко в мантії Землі. Алмаз - це різновид хімічно чистого вугілля й по хімічному складу не відрізняється від звичайного м'якого мінералу графіту, знайомого нам по олівцях. Алмаз цінують за твердість і блиск, що здобувається при огранюванні й шліфуванню. Причина такої відмінності алмаза від графіту в тому, що вони мають різну внутрішню структуру. Здатність речовини існувати у дві й більш формах при однаковому хімічному складі називається поліморфізмом

Так, наприклад, смарагд - це рідкий різновид берилла. Найкрасивіші екземпляри знаходять у Колумбії (Південна Америка). А найвідоміші у світі рубіни (різновид твердого мінералу корунду) - у Мьянме (колишній Бірмі). Прекрасні сапфіри (блакитні корунди) добувають на Шрі-Ланці й Втаиланде.