Класифікація мінералів

Існують різні класифікації мінералів. Залежно від того, яким ознакам надається перевага, класифікації мінералів поділяються на хімічні, геохімічні, геологічні, кристалохімічні, кристалографічні, й за зовнішніми ознаками. Найбільш сучасними є кристалохімічні класифікації, в основу котрих покладено взаємозв’язок між хімічним складом і будовою мінералів, а також їхніми властивостями та морфологічними особливостями. За хімічною класифікацією виділяють: 1) самородні елементи; 2) сірчані сполуки, тобто сульфіди; 3) окисли (оксиди); 4) галоїдні сполуки; 5) силікати; 6) борати; 7) карбонати; 8) нітрати; 9) фосфати, арсенати, ванадати; 10) сульфати; 11) вольфрамати, молібдани.

Нижче наведені приклади деяких з основних представників найпоширеніших класів мінералів.

Самородні елементи. У самородному стані у природі зустрічається близько 30 хімічних елементів (золото, срібло, платина, графіт, алмаз, мідь, залізо, ртуть, арсен, сурма, паладій, осмій, іридій та ін.). Найбільш поширеними з них є сірка, алмаз, графіт, золото, платина.

Золото Au. Гідротермальний високотемпературний мінерал, що у природі трапляється у вигляді дрібних зернят, дендритів, а також самородків масою до декількох десятків кілограмів. Колір – золотисто-жовтий, блиск – металевий. Твердість становить 2,5 – 3. Щільність – 15,6…18,3. Добре кується. Золото – валютний та ювелірний метал.

Алмаз С. Видобувається з кімберлітових трубок, що утворюються як за вулканічних вивержень, так і внаслідок падіння метеоритів на земну поверхню. Зустрічається у природі у вигляді дрібних кристалів (октаедрів) ізометричної форми. Маса великих кристалів – від сотень до декількох тисяч каратів (карат – 0,2 грама). Найбільші алмази мають власні назви: «Коллінан» (3025 кар.), «Ексцельсіор» (971,5 кар.), «Великий Могол» (793 кар.) тощо. Алмази зазвичай безбарвні, прозорі. Іноді за рахунок домішок мають блакитне, жовте, зеленкувате, буре, чорне та інші забарвлення. Блиск сильний, алмазний. Твердість становить 10. Щільність – 3,5. Використовуються при виготовленні ювелірних прикрас (прозорі кристали), а також як абразивний матеріал для обробки металів і буріння свердловин (непрозорі різновиди). Штучно грановані алмази (діаманти) – дорогоцінні камені.

Графіт С. Відрізняється від алмазу структурою кристалічної гратки. Має як магматичне, так і метаморфічне походження. Зустрічається у вигляді вкраплень та лускатих агрегатів. Колір чорний до сталево-сірого. Блиск металевоподібний. Твердість становить 1. Щільність – 2,2. Широко застосовується в електротехніці та як домішок у мастильних матеріалах.

Сульфіди. Сполуки хімічних елементів із сіркою. Більшість з них утворюється з гідротермальних розчинів в інтервалі температур 400 –60^оС. Вирізняються яскравим забарвленням (жовті, червоні, сині, зелені, чорні та ін.). Вони легко окислюються за наявності вільного кисню, утворюючи окисли, карбонати або сульфати. Широко використовуються у кольоровій металургії, як основна сировина.

Пірит Fe₂S (сірчаний колчедан ). Утворюється гідротермальним та екзогенним шляхом. Зустрічається у вигляді кристалів кубічної форми, зернистих мас. Колір солом’яно-жовтий. Блиск металевий. Твердість становить 6 – 6,5. Щільність – 5. При окисленні переходить у лимоніт (HFeO₂^.nH₂O). Руда – на ртуть, що використовується для виробництва сірчаної кислоти.

Кіновар (HgS). Гідротермальний низько- або середньо-температурний мінерал (60 – 250^оС). Утворює ромбоедричні кристали, зернисті, порошкові агрегати. Колір яскраво-коричневий та коричнево-червоний. Блиск алмазний, матовий. Твердість досягає 2 – 2,5. Щільність – 8. Використовується в електротехніці, медицині тощо.

Халькопірит CuFeS₂ (мідний колчедан). Як і пірит, утворюється у різних умовах. Утворює кристалічно-зернисті маси. Колір – латунно-жовтий. Блиск металевий. Твердість становить 3 – 4. Щільність – 4,2. Колір риски – чорний із зеленуватим відтінком. Руда йде на мідь.

Галеніт PbS (свинцевий блиск). Гідротермальний мінерал, що існує у вигляді кристалів та зерен переважно кубічної форми. Колір свинцево-сірий. Блиск металевий. Твердість – 2,5. Щільність – 7,5. Руда йде на свинець.

Окисли. У земній корі окисли розповсюджені досить широко і становлять 17% її маси. Формуються при магматичних, гідротермальних та інших процесах мінералоутворення, а також при гіпергенному окисленні сульфідних мінералів. Частина окислів утворюється у водних басейнах. Застосування – переважно у чорній металургії.

Магнетит Fe₃O₄ (магнітний залізняк). Утворюється в процесі магматизму та метаморфізму. Зустрічається у вигляді кристалів та кристалічно-зернистих мас. Колір залізно-чорний. Блиск напівметалевий. Твердість 5,5 – 6. Щільність 5. Риска чорна. Магнетит – найбагатша залізна руда.

Гематит Fe₂O₃ (червоний залізняк). Гідротермальний та метаморфічний мінерал. Колір залізно-чорний, риска вишнево-червона. Блиск напівметалевий, твердість 5,5 – 6. Щільність 5. Застосовується для виробництва чавуну і сталі.

Лимоніт Fe₂O₃^.nH₂O (бурий залізняк). Має переважно осадове походження. Зустрічається у вигляді порошкових мас, конкрецій (оолитів), секрецій, натечних форм. Колір – від жовтого до темно-бурого. Блиск матовий. Твердість 1 – 4. Щільність 2,7 – 4,3. Руда йде на залізо.

Корунд Al₂O₃. Твердість 9. Сірувато-сірого та червоного кольору. Блиск скляний. Щільність 4. Зустрічається у вигляді кристалів, украплень, зернистих мас. Походження магматичне, метаморфічне. Широко використовується як абразив у годинниковій промисловості. Прозорі різновиди – рубін (червоний) і сапфір (синій) – коштовні ювелірні камені.

Кварц SiО_2. Генезис магматичний, гідротермальний, метаморфічний. Зустрічається у вигляді монокристалів, двійників, друз, зернистих кристалічних мас. Прихованокристалічний кварц – халцедон, прозорий розкристалізований – гірський кришталь. Найчастіше білий. Домішками забарвлюється у рожевий, зелений, чорний, жовтий кольори. Блиск скляний. Твердість – 7. Щільність – 2,6. Породоутворюючий мінерал, що утворює піски, пісковики, кварцити, граніти та інші породи. Застосовується у багатьох галузях промисловості. Прозорі й червоно-забарвлені різновиди використовуються у ювелірній справі.

Опал SiО₂^.nH₂O _. Аморфний мінерал, що зустрічається у вигляді щільних клеєподібних мас. Утворюється з гарячих та холодних водних розчинів. Колір білий, прозоро-голубий, червоний. Блиск скляний. Твердість – 5,5. Щільність – 2,0. Прозорі та напівпрозорі різновиди використовуються як ювелірна сировина.

Галоїдні сполуки. Це солі соляної, фтористої, йодистої та бромистої кислот. Утворюються у соленосних водних басейнах із гідротермальних розчинів. Найрозповсюдженішими є хлориди.

Галіт NaCl (кам’яна сіль). Зустрічається у вигляді кристалічних або зернистих мас. Буває незабарвленим, білим, блакитним, червоним, бурим. Твердість 2. Смак солоний. Щільність 2,2. Використовується у харчовій та хімічній промисловості.

Сильвін КСl. Часто зустрічається разом з галітом у вигляді кристалічно-зернистих мас. Незабарвлений. Синій, рожевий, червоний. Блиск скляний. Твердість – 2. Щільність – 2. Смак гірко-солоний. Використовується у хімічній промисловості та сільському господарстві.

Флюорит СаF₂ (плавиковий шпат). Колір фіолетовий, інколи – зелений, синій, незабарвлений. Блиск скляний. Твердість – 4. Щільність – 3. Зустрічається у вигляді кубічних кристалів, друз, кристалічно-зернистих мас. Утворюється із гідротермальних розчинів. Застосовується у металургії, оптиці, хімічній промисловості.

Карбонати. Солі вугільної кислоти. Розповсюджені переважно серед осадових порід.

Кальцит Са[СО₃]. Осадово-гідротермальний мінерал, що зустрічається у вигляді монокристалів, друз, напливних форм, кристалічно-зернистих мас. Незабарвлені й прозорі різновиди, що характеризуються високим ступенем подвійного заломлювання, мають назву «ісландського шпату». Колір білий, рожевий, сірий до чорного. Блиск скляний. Твердість – 3. Щільність – 2,7. Легко визначається за бурхливою реакцією із соляною кислотою. Важливий породоутворюючий мінерал (вапняки, крейда, мармур). Використовується у будівництві (виробництво цементу та ін.), як флюс у металургії.

Доломіт СаМg[СО₃]. Гідротермального та осадового генезису. Зустрічається у вигляді кристалів, землистих і кристалічно-зернистих мас. Колір білий, іноді жовтий або бурий. Блиск скляний. Твердість – 4. Щільність – 2,9. На відміну від кальциту з НСl реагує лише у порошку. Породоутворюючий мінерал, що формує однойменні породи. Використовується у будівництві, як флюс у металургії та для виробництва цементу.

Малахіт Сu₂[СО3](ОН)₂. Утворюється при окисленні сульфідів міді. Зустрічається у вигляді напливних форм і землистих мас. Колір зелений. Блиск скляний, матовий. Легко розкладається в НСl. Використовується як мідна руда та виробний матеріал.

Сульфати. Це солі сірчаної кислоти, що бувають водними та безводними. Утворюються переважно при осадових процесах.

Гіпс Са[SО₄]^.2H₂O. Переважно осадового генезису. Форми: монокристали, друзи, голчасті, пластинчасті та тонкозернисті агрегати. У кристалах прозорий і безбарвний. Колір білий, іноді з рожевим, жовтим та чорним відтінками. Блиск скляний. Твердість – 2. Щільність – 2,3. При дегідратації (зневодненні) переходить у щільніший голубуватий мінерал ангідрит Са[SО₄]. Гіпс – породоутворюючий мінерал, що утворює однойменну породу. Застосовується в архітектурі, скульптурі, медицині, хімічній промисловості.

Фосфати. Солі фосфорної кислоти. Найважливіший представник – апатит Са₅[РО₄]₃(F₂Cl₂ОН), що має магматичне походження. Фосфати кальцію осадового походження називають фосфоритами. Вони утворюються біохімічним шляхом і зустрічаються у вигляді конкрецій світло-сірого, бурого або чорного кольору. Апатит трапляється у вигляді кристалів та суцільних зернистих мас. Колір блідо-зелений або голубуватий. Блиск скляний. Твердість – 5. Щільність – 3. Апатит і фосфорит використовуються для виробництва фосфатних добрив й одержання фосфору.

Силікати. Серед усіх мінералів земної кори частка силікатів досягає 75%. Вони мають різноманітний хімічний склад і переважно ендогенне (магматичне, метаморфічне) походження. Багато з них є породоутворюючими.

Олівін (Мg,Fе)₂[SіО₄]. Магматичний мінерал. Зустрічається у вигляді зернят. Блиск скляний. Колір оливково-зелений. Твердість – 6,5 – 7. Щільність – 3,3 – 3,6. Під дією гідротермальних розчинів переходить у мінерал серпентин.

Топаз Аl₂[SО₄](F,ОН)_2. Коштовний камінь. Зустрічається у вигляді кристалів і вкраплень у пегматитах, гідротермальних кварцових жилах. В Україні широко представлений у Волинському родовищі. Прозорий. Колір – голубий, жовтий, рожевий, іноді без кольору. Блиск скляний. Спайність досконала. Твердість – 8. Щільність – 3,5

Гранати. Мають складний катіонний склад (Са, Мg, Мn, Fе, Аl, Сr), що впливає на їхні властивості. Група гранатів об’єднує сім мінералів. З них найрозповсюдженіші – буро-червоний альмандин, червоний – піроп, блідо-зелений – гросуляр. Походження магматичне, метаморфічне, гідротермальне. Блиск скляний. Твердість – 6,5 – 7,5. Щільність – 3,5 – 4,2. Використовується як абразивний матеріал та у ювелірному виробництві.

Піроксени. Відомі як породоутворюючі мінерали магматичного, іноді – метаморфічного походження. Найхарактерніші представники – мінерали авгіт (чорний) та діорит (сірий). Блиск скляний. Твердість – 5,5 – 6,0. Щільність – 3,1 – 3,6. Входять до складу магматичних порід.

Амфіболи. Вапняково-магнезіальні водовміщуючі силікати магматичного та метаморфічного генезису. Характерний представник – рогова обманка. Колір чорний. Блиск скляний. Твердість 5,5 – 6. Щільність 3,2 – 3,3. Рогова обманка – породоутворюючий мінерал.

Каолініт Аl₄[Si₄О₁₀](ОН)_8. Походження – осадове за рахунок хімічного розкладу польових шпатів. Утворює землисті маси. Колір білий, жовтий, бурий, зелений, чорний. Блиск матовий. Твердість 1. Щільність 2,6. У вологому стані пластичний. Породоутворюючий мінерал. Застосовується у керамічній промисловості для виробництва порцеляни, вогнетривких виробів, а також у металургійній промисловості.

Слюди. Слюди – мінерали, що здатні розщеплюватися на тонкі й гнучкі листочки. Походження їх – магматичне, метаморфічне, гідротермальне. Блиск скляний. Твердість – 2 – 3. Щільність – 2,8 – 3,1. Найхарактернішими є – біотит (чорний), мусковіт (прозорий), флогопіт (бурий). Породоутворюючі мінерали. Використовуються у радіотехніці та інших галузях.

Тальк Мg₃[Si₄О₁₀](ОН)_2. Твердість – 1. Масний. Колір зелений. Блиск металевий. Щільність – 2,8. Походження гідротермальне та метаморфічне. Використовується для виробництва вогнетривів, паперу, у парфумерії.

Польові шпати. Найрозповсюдженіша група породоутворюючих мінералів магматичного, іноді – метаморфічного походження. За хімічним складом поділяються на калієві, натрокальцієві та плагіоклази. Калієвий польовий шпат – ортоклаз К[АlSi₃О₈] сірого, рожевого, червоного кольорів. Блиск скляний. Твердість – 6. Щільність – 2,5. Застосовується при виготовленні керамічних виробів і скла.

Плагіоклази об’єднують шість мінералів: альбіт, алігоклаз, андезин, лабрадор, бітовніт, анортит. За винятком синьо-зеленкуватого лабрадора, всі вони мають забарвлення від білого до темно-сірого. Блиск скляний. Твердість – 6 – 6,5. Щільність – 2,7. Плагіоклази є головними породоутворюючими мінералами. Лабрадор використовується як облицювальний та виробний матеріал.

Надра України багаті на різні мінерали. Для окремих регіонів виділяються характерні мінералогічні асоціації.

Гірські породи складаються з одного (мармур – з кальциту) або декількох мінералів (граніт – з польових шпатів, кварцу, слюди та рогової обманки). У першому випадку їх називають мономінеральними (одномінеральними), у другому – полімінеральними (багатомінеральними). Наука, що займається вивченням гірських порід, називається петрографією. Осадові породи вивчає наука літологія. Відомо близько 1000 видів різних гірських порід.

Гірські породи розрізняються за кольором, структурою, текстурою, мінеральним складом та формою залягання.

Під структурою гірської породи розуміють такі особливості її складу, які зумовлені розмірами, формою і взаємовідношенням мінеральних зерен. Текстура гірських порід характеризує відносне розташування її складових частин. Форма залягання гірських порід – це форма об’єму, який вони займають у геологічному просторі.

Мінерали, що утворюють гірські породи, мають назву породо-утворюючих. З 2000 відомих мінералів породоутворюючими є близько 100. Серед найрозповсюдженіших – польові шпати, кварц, піроксени, кальцит.

Основні властивості та зовнішні ознаки гірської породи визначаються в першу чергу умовами її утворення. Тому в петрографії прийнято класифікувати гірські породи за їх походженням. Згідно з цією класифікацією всі гірські породи поділяються на магматичні, осадові й метаморфічні. Основну масу земної кори становлять магматичні породи (близько 95% її маси). Поверхня ж Землі на 75% складена осадовими, а на 25% магматичними і метаморфічними породами.