Какие в природе есть минералы. Минералогия и минералы



Одной из важных геологических наук является минералогия - учение о минералах, их происхождении, строении, составе, условиях нахождения в природе, классификации и практической ценности для человека.
Предмет минералогии неразрывно связан с такими науками, как химия, геохимия, стратиграфия, физика, математика, петрография и другими.

В зачаточном состоянии минералогия использовалась еще в первобытном человеческом обществе, когда людям потребовались познания о тех или иных минералах, их свойствах и возможности использования этих свойств на практике - для изготовления предметов быта, примитивного оружия, орудий труда и т. д. Пожалуй, самый первый минерал, на который человек разумный обратил свой практический взор, являлся кремнем (тонкозернистая разновидность кварца). Это широко распространенный в природе минерал, благодаря своим физическим свойствам хорошо подходил для решения описанных выше задач.
Чуть позже человек стал изучать свойства других минералов, например глины - для изготовления посуды и других предметов, гематит, гетит, оксиды марганца использовались для изготовления краски и нанесения наскальных рисунков и т. д.

С течением времени роль минералов в эволюционном развитии человеческого общества возрастала в геометрической прогрессии. Поэтому современная минералогия заняла достойное место в ряду важнейших геологических наук. Изучение минералов и их свойств было и остается важным аспектом процветания человеческого общества, залогом дальнейшего динамического развития многих наук и общего познания окружающей Вселенной.

Что такое минерал и его отличие от других веществ

Минералы - твердые природные образования, имеющие относительно однородную внутреннюю структуру и химический состав по всему телу. Структура минералов, в большинстве случаев, имеет вид кристаллов различной геометрической формы, что обусловлено связями между составляющими минерал химическими элементами на молекулярном или атомарном уровне. Иными словами - минерал - твердое вещество, образуемое природой, имеющее по всему телу однородный химический состав и одинаковую внутреннюю структуру .
Слово минерал имеет латинское происхождение - "minerale" означает - "руда".

Примером простого минерала может послужить поваренная соль (хлорид натрия или галид). Кристаллы поваренной соли образованы микроскопической решеткой, в которой присутствуют атомы двух химических элементов - хлора и натрия, прочно связанные между собой ионной связью.
Исходя из такого определения, можно сделать вывод, что к минералам не относятся смеси химических элементов (пусть даже плотные и твердые, но не однородные), газообразные и жидкие вещества, а также твердые образования химических элементов, связь между атомами и молекулами в которых не имеет упорядоченной структуры.
К минералам, также, не относят органические образования - уголь и нефть в любом агрегатном состоянии. Впрочем, в некоторых ученых трудах органические твердые образования выделяют в особый класс - органические минералы, но такая классификация не имеет единой поддержки в геологических научных кругах.

Чтобы было проще понять различие между минералами и другими природными образованиями, можно привести такие примеры: вода в обычном состоянии - не минерал, но в твердом (лед), является минералом, связи между химическими элементами в котором (кислород и водород) поддерживаются на атомарном уровне и имеют выраженную однородную структуру по всему телу.

К минералам относят, также, самородные вещества, образованные однородными химическими элементами. Наиболее часто в природе встречаются самородки серы, серебра, золота, меди, графита и алмазов. Значительно реже - самородки железа, осьмия, иридия, палладия и некоторых других элементов. Все эти самородки являются минералами по определению, поскольку образуют твердое вещество, состоящее из единственного химического элемента с упорядоченной внутренней кристаллической структурой.
Тем не менее, самородные вещества - редкость в природе. В сравнении с минералами, образованными химическими соединениями, самородки составляют не более 1 % от общей массы минералов нашей планеты.

Не являются минералами, по определению, твердые вещества с однородной внутренней структурой, созданные руками человека , т. е. искусственным путем, как бы они ни походили на натуральные природные вещества свойствами и характеристиками.

Смесь твердых веществ, каждое из которых образовано минеральными частицами, тоже не является минералом, как, например, гранит , габбро , мрамор и т. д. Эти вещества являются по определению горными породами , образованными смесью различных минералов, но сами они минералами не являются. Природные катаклизмы, внешние химические и физические факторы придали горным породам определенные структурные характеристики и твердость, тем не менее, связи между отдельными минералами в породах нельзя рассматривать, как единую структурную решетку этих веществ, поэтому горные породы к минералам не относятся.

Некоторые твердые вещества вообще не образуют внутренней кристаллической структурной решетки и находятся в аморфном (обычно, стекловидном) состоянии. Такие вещества иногда называют метамиктными минералами . Чаще всего в таких природных образованиях присутствуют радиоактивные элементы, которые воздействием жесткого излучения разрушают структурную решетку этих минералов.

В настоящее время известно и описано почти 6000 различных минералов, и ежегодно открываются новые. Иногда ученые делают и "антиоткрытия", доказывая, что описанный ранее минерал не является таковым по определению или является близкородственной разновидностью другого известного минерала.

В 2006 году была образована Комиссия IMA по новым минералам, номенклатуре и классификации (CNMNC), состоящая из ученых различных стран, в круг задач которой входит систематика известных и вновь открываемых минералов. В настоящее время полный перечень веществ, признанных минералами включает около 6000 названий, включая и те, которые считаются дискредитированными, т. е. исключенными из каталога минералов по каким-либо причинам.
В частности, роговая обманка, которая не так давно считалась одним из самых распространенных минералов земной коры, в настоящее время дискредитирована, и, по мнению ученых, минералом не является.

Развитие науки и техники позволило человеку осуществлять синтез и производство искусственных веществ, которые по своим свойствам являются аналогами некоторых ценных минералов. Но эти искусственные вещества минералами назвать нельзя по определению, согласно которому минерал - твердое вещество, образованное в результате воздействия природных факторов , а не искусственным путем. По этой причине настоящий минерал человеческими руками создать нельзя.

Примеры широко известных минералов: соль, лед, кварц - наиболее распространенный на Земле минерал, слюда, графит, алмаз, корунд (окисел алюминия), малахит, глина.



Систематика минералов

В развитии любой науки очень важна правильная систематизация предмета изучения. Минералогия - не исключение. Основой классификации минералов является их химический состав, т.е. основной или основные (образующие) химические элементы того или иного минерала, а также внутреннее строение его кристаллической решетки.
В настоящее время все известные минералы объединены в 14 классов, каждый из которых объединяет множество видов, слагаемых из сходных "родителей" - химических элементов и имеющих сходную внутреннюю структуру.

* - в настоящее время к галогенам относят шесть химических элементов: фтор (F), хлор (Cl), бром (Br), иод (I) и астат (At).

** - в основе всех силикатов находятся кислородные тетраэдры (каждый атом кремния окружён тетраэдрически расположенными вокруг него атомами кислорода) или группы (SiO4)3, которые различно сочетаются друг с другом.

Иногда в эту систематику добавляют еще один класс - "органические минералы" - нефть, уголь и т. д. Как уже указывалось выше, большинство ученых геологов в настоящее время не рассматривают органические соединения, как минералы.

Идеальные минералы, определение которых было приведено в начале статьи, в природе встречаются очень редко. Обычно в составе многих минералов присутствуют в небольших количествах частицы различных химических включений, часто аморфных (не образующих ионно-кристаллической связи с основной решеткой минерала) и изменяющих их физические свойства. Например, в рубины и сапфиры, в основе которых лежит корунд, имеют включения химических элементов, придающих им различные цвета, от кроваво-красных до синих, зеленый цвет малахита и изумруда обусловлен содержанием в этих минералах меди или хрома и т. д. Еще чаще в составе природных минералов присутствуют неоднородные включения, не образующие с кристаллом атомарной связи, попросту говоря - ложка дегтя в бочке меда.

Значение минералов для человека

Практическая ценность того или иного материала для человека определяется его химическим составом (например, все металлы извлекаются из рудных минералов), физическими характеристиками (чаще всего - прочностью, твердостью и ковкостью) и внешней природной красотой (особенно это относится к минералам, образующим драгоценные камни и отделочные материалы).
Некоторые минералы имеют специфические, присущие только им физические свойства, используемые в хозяйственной деятельности человека. Например, некоторые виды слюды являются великолепными электроизоляторами, асбест - теплоизолятор, магнезит - огнеупорное вещество, кварц обладает свойствами, используемыми в радиоэлектронике, оптике, керамике и т. п. Физические характеристики минералов зависят от характера кристаллизации (структурная решетка), составляющих химических элементов и присутствующих аморфных включений.



Агат

Агат – это ювелирно-поделочный минерал, который уже несколько тысяч лет поражает людей своим удивительным, никогда не повторяющимся природным слоистым рисунком.

Аквамарин

Аквамарин – это прозрачный полудрагоценный камень. Аквамарин в переводе с латинского языка означает «морская вода».

Александрит

Александрит является разновидностью хризоберилла. Другое название камня – уральский хризоберилл, в связи с тем что впервые этот минерал был найден на Урале в день рождения Александра II, в честь которого и был назван.

Алмаз

Алмаз – это природный минерал. Алмаз в переводе с греческого языка означает «несокрушимый». Такое название минерал получил вследствие своих физических характеристик: он обладает высочайшей среди минералов твердостью, наиболее высокой теплопроводностью среди других твердых тел, имеет большие показатели преломления и дисперсии (способность разлагать белый свет на отдельные составляющие).

Аметист

Полудрагоценный камень Аметист – это разновидность кварца различных цветов. Оттенки окраски аметиста варьируются от почти бесцветного бледно-фиолетового-синего, синевато-розового или красновато-фиолетовых, и до темно-фиолетового. Аметист обычно встречается в виде кристаллов или их сростков в пустотах и жилах среди кристаллических горных пород. Также аметист находят в друзах и кристаллических щетках внутри агатовых жеод и в трещинах вулканических пород.

Бирюза

Бирюза – довольно редкий поделочный и полудрагоценный камень. Название происходит из персидского языка, означает «камень счастья».

Бриллиант

Бриллиант – это обработанный алмаз. Бриллиант получил свое название от французского слова «brilliant» - что означает «блестящий». Термин «бриллиант» имеет два значения: первое – это ювелирные вставки из обработанных алмазов; второе – вид огранки (бриллиантовая огранка, круглая).

Горный хрусталь

Горный хрусталь - это минерал, бесцветная, прозрачная разновидность кварца. Красота горного хрусталя вызывает удивление своей безукоризненной прозрачностью.

Гранат

Гранат, как полудрагоценный камень, известен практически всем. Свое название получил от латинского слова – granatus (подобный зернам), благодаря своей схожести с зернами плода «финикийского яблока», то есть граната. Однако к этой группе минералов относятся разные виды камней.

Жемчуг

Жемчуг – это твердый круглый объект, извлекаемый из раковин некоторых моллюсков. Жемчуг – это уникальный камень, подарок водных глубин. Он изначально обладает законченной красотой и не требует дальнейшей обработки.

Изумруд

Изумруд – это драгоценный камень первого класса. Изумруд является прозрачной разновидностью берилла, окрашенного в травянисто-зеленый цвет оксидом хрома или оксидом ванадия, иногда с примесью оксида железа.

Коралл

Коралл представляет собой материал скелета колонии коралловых полипов, морских кишечнополостных организмов.Большие скопления кораллов формируют коралловые рифы и коралловые острова.

Малахит

Малахит – это один из красивейших минералов, основной карбонат меди. В наши дни малахит - один из самых популярных ювелирных и декоративных камней.

Оникс

Оникс - термин древнего происхождения и широкого значения, используемый для обозначения параллельно-полосчатых разностей различных минералов поделочного качества, главным образом кальцита (мрамора), халцедона (сердолика) и скрытокристаллического кварца. Все ониксы широко используются как поделочные камни.

Топаз

Топаз – это полудрагоценный камень. Свое название минерал получил по месту его первой находки – остров Топазиос (ныне Зебергед) в Красном море. Топаз имеет широкую цветовую гамму – коричневые тона, розовые, голубые, золотистые и красновато-оранжевые. Чаще всего встречаются бесцветные топазы.

Турмалин

Турмалин – красивейший среди полудрагоценных камней, причем каждая его разновидность интересна по-своему.Ювелирные вставки из турмалина широко применяются при производстве ювелирных украшений из драгоценных металлов – кольца, серьги, ожерелья.

Фианит или кубик циркония

Фианит или кубик циркония – это синтетический камень, который в природе не встречается в принципе. Фианит или кубик циркония – это кубический диоксид циркония, имеющий твердость 7,5-8,0 по шкале Мооса, плотность 6-10 г/см3, блеск алмазный.

Хризолит

Хризолит – это минерал. В переводе с греческого языка означает - chrysos - золото и lithos - камень. «Золотой камень» - так величали хризолит в древности. Окрас у хризолита варьируется от желто-зеленого цвета до цвета темного шартреза с характерным золотистым оттенком.

Хризопраз

Хризопраз – это минерал, разновидность кварца и халцедона. Хризопраз – это полудрагоценный и поделочный камень.Хризопраз - довольно популярный ювелирный камень, который используют как ювелирные вставки в изделиях из золота и серебра, или носят самостоятельно.

Цитрин

Цитрин – это минерал, разновидность горного хрусталя. Цитрин – это полудрагоценный камень. Название этого камня произошло от латинского слова – citrus, что в переводе означает «лимонно-желтый».

Шпинель

Шпинель – это достаточно редкий прозрачный минерал. Шпинель имеет различный окрас – в основном камень окрашен в сочные цвета: бурый, черный, розовый, красный, синий, редко находят камни водяного прозрачного цвета. Если сравнивать цвет шпинели с голубым цветом сапфира или красным цветом рубина, то обычно он оказывается менее насыщенным, но блестит шпинель намного ярче. Дороже всего ценится рубиново - красная шпинель.

Янтарь

Янтарь – это минерал класса органических соединений. Янтарь активно используется в ювелирной промышленности. Сегодня янтарь активно используется не только как ювелирные вставки в украшениях, таких как серьги, кольца, ожерелья, а также для изготовления мундштуков курительных трубок, ручек для зонтиков, различных фигурок и других настенных и настольных украшений.

Яшма

Яшма – это полудрагоценный поделочный камень. Яшма – в переводе с греческого языка означает пестрый или крапчатый камень. Благодаря богатству и разнообразию цветовой гаммы камень яшма активно используется при изготовлении ювелирных украшений. Яшму в ювелирной промышленности используют и как самостоятельный материал для изготовления украшений таких как бусы, кулоны, браслеты, так и как ювелирные вставки в изделиях из драгоценных металлов.

Инструкция

Ученые насчитывают около 3000 природных минералов, и каждый год это число пополняется новыми видами. Но только сто из них широко распространены и используются в различных сферах производства. В каменном веке люди пользовались кремниевым орудием труда, а ювелирная промышленность во все времена не была бы столь разнообразной без этого материала.

Аметист, агат, рубин, бирюза, лазурит, гранат, лунный камень, опал, янтарь – небольшой перечень популярных минералов, известных как драгоценные камни.

Алмаз, что в переводе с греческого «непреодолимый, непревзойденный», является самым твердым и прочным среди всех минералов. Он оставляет царапины на любых камнях и горных породах, и ничто не может поцарапать его. Благодаря этому свойству, алмаз используется в горнодобывающей промышленности. В ювелирном производстве алмазу придается специальная бриллиантовая огранка, благодаря которой этот минерал начинает максимально раскрывать свои оптические свойства. Бриллиант – самый дорогой драгоценный камень, размер которого исчисляется каратами. Чаще всего алмазы бесцветны и прозрачны, но также могут иметь оттенки различных цветов – от желтого до черного и коричневого. Наиболее крупным алмазам присваиваются имена, и они становятся историческими камнями.

Жемчуг – продукт жизнедеятельности моллюсков, возникающий при отложении слоев арагонита вокруг какого-либо центра в мантии раковины. Таким центром может быть песчинка или другой инородный предмет. Цвет жемчуга варьируется от снежно-белого до черного или зеленоватого. Он зависит от примесей в арагоните и других факторов. В зависимости от размера жемчуг делят на сортовой, бисер и жемчужную пыль. Форма этого минерала также разнообразна. Ценятся крупные бусины правильной шарообразной формы.

Малахит – один из красивейших минералов. Его окраска может содержит всю палитру зеленых тонов – от светло-зеленого или бирюзового до насыщенного темно-зеленого, близкого к черному. Малахит является очень распространенным поделочным камнем. Благодаря своей мягкости, этот минерал служит основой для ваз, статуэток, шкатулок и других сувениров, а также широко используется в ювелирной промышленности. Амулеты и талисманы из малахита были популярны еще в античные времена. Древние греки украшали этим материалом фасады зданий, а египтяне использовали порошок малахита в качестве подводки для глаз.

Горный хрусталь, яшма, кошачий и тигровый глаз, халцедон, цитрин, моховик и другие драгоценные камни являются разновидностью кварца. Этот минерал может иметь различную окраску и плотность цвета. Например, непрозрачная красно-зеленая яшма и сверкающий лимонно-желтый цитрин. Прозрачный кварц широко используется в оптике, радиотехнике, акустике и других сферах производства и ювелирном деле.

Янтарь является ископаемым хвойного дерева, его основным месторождением считается Балтийское побережье. Этот минерал обладает рядом целебных свойств, благодаря чему очень распространен в производстве талисманов, украшений, оберегов. В эпоху Римской империи по своей ценности он приравнивался к золоту.