Большая Советская Энциклопедия (МИ)
Шрифт:
Оптические свойства (см. Кристаллооптика ) — цвет минералов , блеск, степень прозрачности, светопреломление, светоотражение, плеохроизм — могут быть изучены на отдельных участках зёрен М. с помощью оптической микроскопии в видимой, ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра.
Блеск М. (металлический, полуметаллический и неметаллический — алмазный, стеклянный, жирный, восковой, шелковистый, перламутровый и др.) обусловлен количеством отражаемого от поверхности М. света и зависит от его показателя преломления. По прозрачности М. разделяются на прозрачные, полупрозрачные, просвечивающие в тонких осколках и непрозрачные. Количественное определение светопреломления и светоотражения М. возможно только под микроскопом, равно как и определение плеохроизма. Большинство других физических свойств М. (люминесцентные, магнитные, электрические, радиоактивные и др.) рассматривается в специальных статьях (см. Люминесценция , Магнетизм , Пьезоэлектричество , Радиоактивные минералы ). В современной минералогии возникло и успешно развивается особое направление — физика минералов.
Диагностика М. производится предварительно в полевых условиях главным образом по внешним физическим
Явления структурного упорядочения М. и политипии изучаются методами рентгеновской дифрактометрии и электронографии.
Условия нахождения и образования. По распространённости в природе все М. разделяют на породообразующие и рудообразующие (принимающие существенное участие в составе горных пород или руд), второстепенные, или акцессорные (при содержании не более 1 %), редко встречающиеся и весьма редкие, обнаруженные только в единичных случаях. Такое разделение условно, поскольку М., чрезвычайно редко образующиеся в одних природных процессах, оказываются широко распространёнными в других геологических условиях.
Каждый М. имеет свою историю развития, возникая в конкретных геолоигческих и физико-химических условиях вследствие определённых природных геохимических процессов. В своём развитии М. проходит стадию зарождения, роста и изменения. Эволюция минеральных индивидов и агрегатов во времени, охватывающая все указанные стадии, объединена советским учёным Д. П. Григорьевым (1961) под названием онтогении М. Зарождение М. может происходить из различных по фазовому состоянию сред (расплава, раствора, газа) во взвешенном состоянии или на каком-нибудь субстрате. В процессе роста М. изоморфно или механически захватывает примеси, находящиеся в минералообразующей среде (вследствие чего возникает зональное строение М.), и жидкие, газово-жидкие и газовые включения самой среды. При изменении физико-химической обстановки (например, падение температуры, увеличение давления, приток новых растворов и т. д.) могут происходить следующие явления: а) деформации, приводящие к механическому двойникованию, появлению дислокаций, мозаичного и блочного строения; б) растворение М., о котором свидетельствуют специфические фигуры на гранях; в) полиморфные превращения; г) распад твёрдых растворов; д) перекристаллизация; е) процессы химического изменения, приводящие к замещению одних М. другими. Если при этих замещениях сохраняется внешняя форма ранее существовавшего М., возникают псевдоморфозы (например, лимонита по пириту). Псевдоморфозы, у которых первичный и образующийся по нему вторичный М. представлены полиморфными модификациями одного состава, называют параморфозами (например, сфалерита по вюртциту, графита по алмазу). Возникая вследствие различных реакций, любой М. не встречается изолированно, а всегда сопровождается другими М. Эти минеральные ассоциации, закономерно образующиеся в ходе единого процесса, ограниченного в пространстве и во времени и протекающего в определенных физико-химических условиях, называются парагенезисом минералов или парагенетическими ассоциациями. Количество возможных устойчивых М. в парагенетической ассоциации определяется минералогическим правилом фаз . Поскольку природные процессы протекают в условиях меняющихся температуры, давления и концентрации компонентов, то в ходе их развития одни парагенетические ассоциации М. закономерно сменяются другими. Исследование возникающих ассоциаций М. с помощью физзико-химических диаграмм (состав — парагенезис) является основой парагенетического анализа, разработанного сов. учёным Д. С. Коржинским. Этот метод позволяет предсказывать нахождение М. в той или иной ассоциации, а также выделять различные стадии процесса минералообразования. М. может встречаться на одном месторождении в разных парагенетических ассоциациях, т. е. выделяться на разных стадиях. Такие разновременные выделения одного и того же М. называются генерациями. Являясь продуктом природных реакций, М. причинно связан с образующей его средой, её фазовым состоянием и физико-химичскими параметрами. Всё это отражается на составе и свойствах М., который приобретает на каждой стадии развития процесса минералообразования свои специфические типоморфные черты. Под типоморфизмом понимают сумму химических, структурных и физических признаков М., связанных причинно-следственными отношениями со средой, в которой М. образовался. Типоморфными могут быть как сами минералы или их парагенезисы, так и отдельные их признаки. Типоморфные особенности М. можно использовать для установления генезиса М., а также как поисковые признаки при геологоразведочных работах.
М. возникают при эндогенных, экзогенных и метаморфогенных процессах. Современное понятие «генезис минералов» включает характеристику ряда явлений, обусловливающих возникновение М., в том числе: а) химизм процесса минералообразования; б) фазовое состояние среды минералообразования; в) физико-химичские параметры системы, при которых происходило возникновение М. (температура, давление, активность компонентов, кислородный потенциал, режим основности — кислотности); г) механизм зарождения, роста и развития М., в частности способ его образования (свободная кристаллизация, метасоматическое развитие, перекристаллизация, раскристаллизация гелей и др.); д) процессы
Главнейшими путями определения генезиса М. являются: а) наблюдения геологических условий нахождения М.; б) выявление типоморфных особенностей М.; в) парагенетический анализ; г) онтогенические исследования; д) изучение газово-жидких включений в М.; с) расчёты термодинамических характеристик природных реакций; ж) определение термодинамических параметров по различным геотермометрам и геобарометрам; з) изучение физико-химических систем; и) экспериментальное моделирование возможных природных процессов образования М.; к) изучение изотопного состава М. Получение объективных количественных данных, характеризующих генезис М., позволяет восстанавливать геологические процессы и историю формирования месторождений полезных ископаемых и тем самым создать научную основу для их поисков, разведки и промышленной оценки.
Применение. Свойства М. определяют области их применения в технике. Так, например, весьма твёрдые М. (алмаз, корунд, гранаты и др.) применяются как абразивы; М. с пьезоэлектрическими свойствами используются в радиоэлектронике и т. д. На различиях физических свойств М. (главным образом плотности, упругих, магнитных, электрических, поверхностных, радиоактивных и др.) основаны методы обогащения руд, а также геофизические методы разведки месторождений полезных ископаемых. В этой связи особо важное значение приобретает всестороннее изучение свойств и особенностей М. Большие перспективы открывает возможность направленного изменения свойств М. путём «генерирования» или «залечивания» дефектов кристаллической решётки, что может быть осуществлено разными путями — механическим, акустическим (ультразвуковая обработка), термическим (нагреванием и последующим быстрым или медленным охлаждением), химическим (протравливанием, обработкой реагентами, способными «легировать» поверхность М. примесными ионами), радиационным (облучением рентгеновскими и гамма-лучами, потоками быстрых частиц и т. п.). На современном этапе развития промышленность использует не более 15 % всех известных М. Детальное изучение распространённости, состава и свойств М. позволяет вовлекать в сферу практического применения всё новые минеральные виды, используя при этом почти все элементы таблицы Менделеева, заключённые в различных М. в форме основных компонентов (руды чёрных, цветных, частично редких металлов) или элементов-примесей (рассеянные элементы). Широкое применение в оптике, радиоэлектронной технике, в электроэнергетике приобрели монокристаллы М. и их синтетические аналоги. Некоторые М. являются драгоценными и поделочными камнями . В число объектов изучения минералогов все шире вовлекаются М. Луны, космических тел и М. мантии Земли.
Лит.: Вернадский В. И., История минералов земной коры, т. 1, в. 1—2, Л., 1923—27; Дир У. А., Хаун Р. Д., Зусман Дж., Породообразующие минералы, пер. с англ., т. 1—5, М., 1965—66; Современные методы минералогического исследования. Сборник, ч. 1—2, М., 1969; Основные проблемы в учении о магматогенных рудных месторождениях, 2 изд., М., 1955; Ферсман А. Е., Пегматиты, т. 1, Избр. труды, т. 6, М., 1960; Бетехтин А, Г., Курс минералогии, 3 изд., М., 1961; Костов И., Минералогия, [пер. с англ.], М., 1971; Лазаренко Е. К., Курс минералогии, М., 1971; Смольянинов Н. А., Практическое руководство по минералогии, 2 изд., М., 1972; Вопросы однородности и неоднородности минералов. Сборник, М., 1971; Минералы. Справочник, т. 1—3, М., 1960—72; Григорьев Д. П., Онтогения минералов, Львов, 1961; Шафрановский И. И., Кристаллы минералов, М., 1961; Типоморфизм минералов и его практическое значение, Сб. ст., М., 1972; Коржинский Д. С., Теоретические основы анализа парагенезисов минералов, М., 1973.
Г. П. Барсанов, А. И. Гинзбург.
Схематическая классификация минералов
| Основные типы химических соединений | Классы (по ведущему аниону) | Подклассы, разделы (по степени сложности состава или по структуре, пространственной ассоциации комплексных анионов) |
| 1. Простые вещества | Самородные элементы | а) металлы, б) полуметаллы, в) неметаллы |
| 11. Бинарные соединения с анионом: S2- ; S22- ; Se2- ; As3- и др. | 1. Сульфиды и их аналоги (арсениды, селениды и др.) | а) простые, б) дисульфиды, диарсениды и т. п., в) сложные (в т. ч. сульфосоли) |
| О2- ; (ОН)– | 2. Окислы, гидроокислы и оксигидраты | а) простые; б) сложные; в) гидроокислы и оксигидраты (простые и сложные) |
| F– : Cl– ; Br– ; I– | 3. Фториды: 4. Хлориды, бромиды, иодиды | а) простые: б) сложные (с водой, добавочным анионом О2- и др.) |
| III. Солеобразные с комплексными анионами типа [Mez+m O2-n ](2n-mz)- | 1. Силикаты (алюмосиликаты и др.): 2. Бораты | а) островные: орто-, диорто-, триорто-; 6) кольцевые; в) цепочечные и ленточные; г) слоистые; д) каркасные |
| 3. Фосфаты; 4. Арсенаты: 5. Ванадаты; 6. Хроматы; 7. Молибдаты; 8. Вольфраматы; 9. Титанаты; 10. Сульфаты; 11. Карбонаты; 12. Нитраты | а) простые (безводные или содержащие воду); б) сложные (с водой, добавочными анионами, сложным катионным составом и т. п.) | |
| IV. Органические соединения | 1. Соли органических кислот; 2. Смолы, битумы | Не выделяются |
Примечания. 1. Группы минералов выделяются по составу и структуре (например, группа арагонита, группа ромбических пироксенов). 2. Внутри подклассов, разделов подразделение основано на группировке М. с одинаковым типом усложнения состава (добавочные анионы, наличие воды и т. д.) или объединении по главнейшим типам структурных мотивов (координационные, цепочечные, слоистые, кольцевые и др.), образуемых пространственным расположением катионов и анионов в структуре.
Пирит.