Минералы земной коры. Составные части горных пород

Горная порода не является гомогенной массой вещества с постоянным по всему объему химическим составом. При ближайшем рассмотрении она оказывается сложенной из множества отличных друг от друга компонентов, обычно образующих кристаллы. Эти индивидуальные составные части горных пород называются минералами.

Говоря о минералах, мы обычно имеем в виду драгоценные камни и руды промышленных металлов, а они составляют лишь небольшую толику в минеральном царстве. Его подавляющая часть представлена породообразующими минералами, именно из них состоят земная кора и все слагающие ее горные породы.

Мир минералов с его огромным разнообразием форм и цветов обладает такой притягательной силой, что поиски и коллекционирование минералов служат одним из самых популярных увлечений.

Составные части горных пород. Минералы - это природные неорганические вещества, состоящие из одного или нескольких химических элементов. Большинство минералов имеет постоянный химический состав и обычно находится в кристаллическом состоянии (1).

1. Кристалл - это твердое тело, в котором молекулы, атомы или ионы образуют правильную пространственную решетку с периодической повторяемостью узлов. Не все кристаллы являются минералами и не все минералы-кристаллами.

Так, сахар (А) представляет собой просто кристаллическое органическое вещество, а опал (Б)-минерал, лишенный кристаллической внутренней структуры. Кальцит (В), как и большинство минералов, является кристаллическим

Однако бывают и исключения. Так, некоторые минералы, например опал (1, Б), не являются кристаллическими веществами; многие минералы имеют изменчивый химический состав, например непостоянно соотношение магния и железа в оливинах и пироксенах.

Содержание химических элементов в земной коре отражается в их относительной распространенности в минералах. Больше всего в составе земной коры кислорода, соответственно он присутствует и в большом числе минералов.

Гематит (7) - это оксид железа. Кремний - второй по распространенности элемент, поэтому кремнезем, оксид кремния, занимает важное место в составе минералов.

7. Определение минералов не требует сложных лабораторных исследований и представляет собой увлекательное занятие. Гематит, железная руда, диагностируется по цвету, твердости и плотности.

На неглазурованном фарфоре он оставляет темно-вишневую черту. Минерал царапает стекло, но его нельзя поцарапать ножом. Он тяжел. Растертый в порошок и нагретый в восстановительном пламени горелки, он перейдет в магнетит и после остывания будет притягиваться магнитом. При нагревании с концентрированной соляной кислотой он растворится, окрасив кислоту в ржаво-бурый цвет.

В тонких срезах (шлифах) под микроскопом в проходящем свете он будет выглядеть черным или красным, а в отраженном-покажется блестящим и металловидным

Кварц (2, 3) может представлять собой чистый кремнезем, чрезвычайно распространенный минерал, но еще чаще кремнезем встречается в соединениях с другими элементами, образуя многочисленные породообразующие минералы класса силикатов.

2. При свободном росте минерал, в данном случае кварц, образует типичные для него «идиоморфные» кристаллы, грани которых отражают внутреннюю атомную структуру их решетки

3. Минералы, кристаллизующиеся в горных породах последними, стеснены в своем росте образовавшимися ранее минералами и не могут принять внешнюю форму, обычно присущую их кристаллам. Они становятся ксеноморфными.

Их зерна имеют неправильные формы, хотя и сохраняют внутреннюю кристаллическую решетку. В показанном здесь шлифе гранита ксеноморфные кристаллические зерна кварца (серого цвета) окружены идиоморфными кристаллами полевого шпата

Например, железомагнезиальный силикат оливин - обычный минерал изверженных пород, не содержащих свободного кварца. Другие распространенные классы минералов - соединения серы, такие, как ангидрит, гипс (13) и галенит (9), а также карбонаты, в частности кальцит и малахит (1,В; 12). В редких случаях - самородные медь, золото (8) и др. - минерал может состоять только из одного элемента.

8. Золото, подобно серебру, меди и сере, встречается в природе как самородный элемент; оно присутствует в изверженных породах, но в столь низких концентрациях, что их едва ли можно считать рудой

9. Галенит - это сульфид свинца, используемый в электронике. Сульфиды образуются при соединении одного или нескольких тяжелых металлов с серой и формируют много промышленно-ценных руд

13. Сульфаты представляют собой оксид серы в комбинации с металлом; наиболее обычен среди них гипс, содержащий еще и воду. Барит может приобретать формы, подобные показанной на рисунке «розе пустыни»

Многие минералы кристаллизуются из расплавленного состояния. Состав магмы - расплава, из которого образуются изверженные породы, - довольно постоянен, но по мере ее остывания происходит кристаллизация различных минералов. Из одной и той же магмы в разных местах образуются породы различного состава.