Краткие сведения о минералах и горных породах

Минералами называются природные химические соединения или отдельные химические элементы, возникшие в результате физико-химических процессов, происходящих в Земле.

Цвет - важный признак минералов, который можно использовать лишь в совокупности с другими свойствами. Окраска минерала определяется его химическим составом, структурой и механическими примесями. В связи с этим один и тот же минерал может иметь различную окраску, а разные минералы бывают окрашены в одинаковый цвет. Цвет минерала может осложняться интерференцией света в его поверхностных частях, что вызывает, например, появление серых, синих и зеленых переливов. Описывая минерал, следует стремиться к возможно более точному определению цвета.

Для непрозрачных и сильно окрашенных слабопрозрачных минералов важным диагностическим признаком является цвет минерала в порошке, или цвет черты. Он может быть и таким же, как в куске, но может от него отличаться. Для определения цвета черты минералом проводят по шероховатой поверхности фарфоровой пластинки, на которой остается черта, соответствующая цвету порошка.

Прозрачность характеризует способность минерала пропускать свет и зависит от его кристаллической структуры, а также от характера и однородности минерального скопления. По этому признаку выделяют минералы:

· непрозрачные, не пропускающие световых лучей;

· прозрачные, пропускающие свет подобно обычному стеклу;

· полупрозрачные или просвечивающие, пропускающие свет подобно матовому стеклу;

· просвечивающие лишь в тонкой пластинке.

Блеск зависит от показателя преломления минерала и от характера отражающей поверхности. Выделяют минералы с металлическим блеском, к которым относятся непрозрачные минералы, имеющие темно-окрашенную черту. Блеск, напоминающий блеск потускневшего металла, называют металловидным. Значительно более обширную группу составляют минералы с неметаллическим блеском, к разновидностям которого относятся: алмазный, стеклянный, жирный, перламутровый, шелковистый, восковой и, в случае отсутствия блеска, матовый.

Излом определяется поверхностью, по которой раскалывается минерал. Она может напоминать ребристую поверхность раковины - раковистый излом, может иметь неопределенно-неровный характер - неровный излом.

Спайность - способность кристаллических минералов раскалываться по ровным поверхностям - плоскостям спайности, соответствующим направлениям наименьшего сцепления частиц в кристаллической структуре минерала. В зависимости от того, насколько легко образуются сколы по плоскостям и насколько они выдержаны, выделяют различные степени спайности:

· весьма совершенная - минерал легко расщепляется на тонкие пластинки,

· совершенная - минерал при ударе раскалывается по плоскостям спайности,

· средняя спайность - при ударе минерал раскалывается как по плоскостям, так и по неровному излому;

· несовершенная спайность - на фоне неровного излома лишь изредка образуются сколы по плоскостям;

· весьма несовершенная спайность - всегда образуется неровный или раковистый излом.

Твердость - способность противостоять внешнему механическому воздействию - важное свойство минералов. Обычно в минералогии определяется относительная твердость путем царапанья эталонными минералами поверхности исследуемого минерала: более твердый минерал оставляет на менее твердом царапину. В принятую «шкалу твердости» (табл. 1) входят десять минералов, расположенных в порядке увеличения твердости: первый минерал - тальк обладает самой низкой твердостью, принятой за единицу (1), последний - алмаз имеет самую высокую твердость, принятую за десять (10). Для определения твердости минералов можно пользоваться некоторыми распространенными предметами, твердость которых близка к твердости минералов - эталонов. Так, твердостью 1 обладает графит мягкого карандаша; около 2-2,5 - ноготь; 4 - железный гвоздь; 5 - стекло; 5,5-6 - стальной нож, игла.

Табл. 1. Шкала твердости

Минерал	Формула	Твердость
Тальк	Mg3(OH)2[Si4O10]
Гипс	CaS04*H2O
Кальцит	СаСОз
Флюорит	CaF2
Апатит	Ca5(P04)3[F,Cl,OH]
Ортоклаз	K[AlSi308]
Кварц	SiO2
Топаз	Al2(F,OH)2[SiO4]
Корунд	А1203
Алмаз	С

Графит – С – форма – тонкозернистый сливной агрегат; цвет – серо-стальной, темно-серый, серовато-черный; цвет черты – темно-серая; непрозрачный; блеск – жирный, металлоидный; излом неровный, землистый; твердость – 1; спайность - весьма совершенная в одном направлении; удельный вес низкий; плотность 2-2,2; особые свойства – характерный цвет, твердость, пачкает руки, образуется в результате метаморфических процессов.

Сера – S - форма – полиминеральный кристалл, мелкокристаллические корки; цвет – лимонный, нежно-зеленый-желтый; цвет черты – желтовато-белая, зеленовато-желтая; от прозрачного до матового; блеск – шелковистый, характерно стеклянный, алмазный; излом неровный; твердость – 2; спайность – несовершенная (нет); плотность низкая; особые свойства – при трении возникает характерный запах сероводорода (серы).

Пирит – FeS₂ – форма – от мелкозернистого до крупно зернистого кристалла, образует характерные кубики, по граням очень часто идет штриховка; цвет – светло-желтый, золотистый, золотисто-белый; цвет черты – зеленовато-черная; непрозрачный; блеск – жирный, металлоидный; излом неровный, землистый; твердость – 6-6,5; спайность - весьма несовершенная; удельный вес большой; плотность 5.

Халькопирит – Cu FeS₂ – форма – не образует характерно выраженных кристаллов, образуется в составе различных агрегатов; цвет – латунно-желтый с прорезью зеленого, наличие радужных пленок; цвет черты – зеленовато-черная; непрозрачный; блеск – металлический; излом зернистый; твердость – 3,5-4; спайность – несовершенная (нет).

Галенит – PbS – форма – полиминеральный или мономинеральный кристалл; цвет – темно-серый, свинцово-серый; цвет черты – свинцово-серый, серый; непрозрачный; блеск – металлический; излом зернистый, ступенчатый; твердость – 2,5-3; спайность – по кубу под прямым углом; плотность 7,5.

Сфалерит – ZnS – форма – от тонкозернистых до гигантских кристаллов; цвет – от желтого до прозрачного; цвет черты – светло-коричневый; непрозрачный; блеск –алмазный; излом ступенчатый; твердость – 3,5; спайность – совершенная, ромбододекаэдр (6 направлений); плотность – 4; гидротермального происхождения.

Галит – NaCl – форма – от натеков до гигантских кристаллов; цвет – бесцветный; цвет черты – бесцветный; от прозрачного до матового; блеск – стеклянный; излом ровный; твердость – 3; спайность – по кубу; плотность около 2; особые свойства – на вкус соленый.

Флюорит, или плавиковый шпат - CaF₂ – встречается в виде зернистых скоплений, отдельных кристаллов и их сростков; цвет часто меняется в одном кристалле от бесцветного к желтому, зеленому, голубому, фиолетовому; блеск стеклянный; спайность совершенная по граням октаэдра; твердость 4; плотность 3,18.

Кварц – Si0₂ - встречается в виде зернистых агрегатов, плотных масс, зерен в породах, в пустотах образует кристаллы и их сростки; цвет разнообразный - бесцветный, белый, серый, встречаются окрашенные разности; окраска лежит в основе выделения разновидностей кварца: горный хрусталь - бесцветные прозрачные кристаллы; дымчатый кварц - серо-дымчатые, бурые; аметист - фиолетовые кристаллы; морион - черные и др.; просвечивает, реже прозрачен; блеск на гранях стеклянный, на изломе - жирный; излом раковистый или неровный; спайность весьма несовершенная; твердость 7; плотность 2,65.

Халцедон – SiO₂ – скрытокристаллический минерал, образующий плотные, часто натечные массы; цвет различный, часто желто-бурых тонов; блеск восковой, слабожирный, матовый; просвечивает обычно только по краю; излом раковистый; твердость 7.

Гематит, или железный блеск – Fe₂О₃ – образует плотные мелкокристаллические агрегаты чешуйчатого строения, скрытокристаллические массы (красный железняк), а также желваки (конкреции) радиально-лучистого или скорлуповатого строения; цвет от желто-серого, стально-серого и почти черного у кристаллических разностей до темно-красного у скрытокристаллических; цвет черты от красно-бурого до вишнево-красного; непрозрачный; блеск от металлического до матового; твердость 5,5-6; плотность 5,2.

Магнетит, или магнитный железняк – FeО^.Fе₂О₃, или FeFe₂0₄, – обычно образует плотные кристаллические агрегаты; по свойствам напоминает кристаллическую разновидность гематита, но отличается от него черным цветом черты и магнитными свойствами.

Кальцит, или известковый шпат – Са[СО₃] – встречается в виде кристаллических и агрегатов различной плотности, в пустотах в виде разнообразных натечных форм, кристаллов и их сростков; цвет - от бесцветного и белого, изредка до черного; блеск стеклянный, на отдельных участках перламутровый; прозрачный или просвечивающий; твердость 3; плотность 2,7; бурно реагирует ("вскипает") с соляной кислотой.

Доломит – CaMg[СO₃]₂ – образует кристаллические и землистые агрегаты; от кальцита отличается несколько большей твердостью 3,5-4 и плотностью 2,9, а главное, реакцией с соляной кислотой, которая идет только с порошком доломита.

Ангидрит Ca[SO₄]- образует плотные мелкокристаллические скопления; цвет белый, часто с голубым или серым оттенком; блеск стеклянный, перламутровый; прозрачен, чаще просвечивает; спайность совершенная в одном направлении и средняя в двух, расположенных под углом 90^o; твердость 3,5; плотность 3,0.

Гипс – Ca[SO₄]^.2H₂O – встречается в виде мелкокристаллических и землистых агрегатов, отдельных кристаллов и их сростков; цвет - белый; блеск перламутровый, шелковистый; прозрачный или просвечивает; спайность в одном направлении весьма совершенная, в другом средняя; твердость 2; плотность 2,3.

Апатит – Са₅[РO₄]₃(F,ОН,Cl) – встречается в виде кристаллических агрегатов и отдельных кристаллов; цвет бесцветный, чаще бледно-зеленый и зеленовато-голубой; блеск на гранях стеклянный, на изломе жирный; излом неровный; спайность несовершенная; твердость 5; плотность 3,2.

Биотит – K(Mg,Fe)₃(OH,F)₂[AlSi₃O₁₀] – слоистый; цвет черный, бурый, иногда зеленоватый; блеск стеклянный, местами перламутровый; твердость 2-3; плотность 3-3,2. Как у всех слюд, листочки, отделяющиеся по спайности, упругие.

Мусковит – KAl₂(OH)₂[AlSi₃O₁₀] – по многим свойствам близок к биотиту, но имеет почти бесцветную окраску со светло-розовым или серым оттенком, прозрачен в тонких листочках; плотность 2,7-3,1.

Тальк – Mg₃(OH)₂[Si₄)O₁₀] – образует кристаллические агрегаты, реже отдельные крупные кристаллы и их сростки; цвет белый, светло-зеленый; блеск стеклянный, перламутровый; листочки, отделенные по спайности, гибкие, неупругие; твердость 1 (на ощупь жирный); плотность 2,8.

Серпентин (змеевик) – Mg₆(OH)₈[Si₄O₁₀] – встречается обычно в виде плотных скрытокристаллических разностей; цвет светло-зеленый, желто-зеленый до черного, часто пятнистый; блеск стеклянный, жирный; твердость 2-4; плотность 2,5-2,7.

Каолинит – Al₄(OH)₈[Si₄O₁₀] – образует землистые агрегаты; цвет белый; блеск агрегатов матовый; излом землистый; твердость 1 (на ощупь жирный); плотность 2,6; легко поглощает влагу, намокая, становится пластичным.

Нефелин – KNa₃[AlSiO₄]₄ – образует землистые агрегаты; цвет чаще серый, красновато-серый до коричневого и мясо-красного, цвет часто меняется в одном куске; блеск на гранях стеклянный, на изломе жирный; излом неровный; спайность несовершенная; твердость 5,5-6; плотность 2,6.

Горные породы представляют естественные минеральные агрегаты, образующиеся в земной коре или на ее поверхности в ходе различных геологических процессов. Основную массу горных пород слагают породообразующие минералы, состав и строение которых отражают условия образования пород. Кроме них в породах могут присутствовать и более редкие минералы, состав и количество которых в породах непостоянны.

Дуниты - глубинные породы, обладающие полнокристаллической обычно мелко- и среднезернистой структурой; состоят на 85- 100% из оливина, который обусловливает их темно-серую, желто-зеленую и зеленую окраску.

Перидотиты - наиболее распространенные из ультраосновных глубинных пород. Обладают полнокристаллической средне- или мелкозернистой, порфировидной и скрытокристаллической структурой; состоят из оливина (70-50%) и пироксенов; темно-зеленые или черные. На этом фоне выделяются более крупные вкрапленники пироксенов, хорошо заметные по стеклянному блеску на плоскостях спайности.

Пироксениты - глубинные породы, обладающие полнокристаллической, крупно- или среднезернистой структурой. Состоят главным образом из пироксенов, придающих породам зеленовато-черный и черный цвет; в меньшем количестве (до 10-20%) присутствует оливин. По содержанию окиси кремния пироксениты относятся к основным и даже средним породам, но отсутствие полевых шпатов позволяет относить их к ультраосновным.

Габбро - глубинные породы с полнокристаллической средне- и крупнозернистой структурой; наиболее типичными минералами являются пироксены (до 35-50%), реже встречаются роговая обманка и оливин. Эффузивными аналогами габбро являются базальты.

Базальты - черные или темно-серые породы, обладающие афанитовой или порфировой структурой. На стекловатом фоне основной массы выделяются очень мелкие порфировые вкрапленники плагиоклазов, пироксенов, иногда оливина. Текстура массивная, часто пористая.

Диориты - глубинные породы, обладающие полнокристаллической структурой; светлые минералы, составляющие около 65-70%, представлены главным образом средним плагиоклазом, придающим породам светло-серую или зеленовато-серую окраску; из темноцветных чаще всего присутствует роговая обманка, реже пироксены. В небольших количествах могут встречаться кварц, ортоклаз, биотит, однако при макроскопическом изучении они практически не могут быть обнаружены. Если количество кварца достигает 5-15%, породы называются кварцевыми диоритами.

Граниты - глубинные породы, обладающие полнокристаллической, обычно среднезернистой структурой. Породообразующие минералы - кварц (около 25-35%), калиевые полевые шпаты (35-40%) и кислые плагиоклазы (около 20-25%), из цветных - биотит, в некоторых разностях частично замещающийся мусковитом. Граниты - самая распространенная интрузивная порода.

Липариты имеют порфировую структуру - в светлой, часто белой, обычно стекловатой, основной массе вкраплены редкие мелкие кристаллические зерна калиевых полевых шпатов и еще более редкие плагиоклазов и кварца, очень редко темноцветных.