Минералы, классификация, класс силикатов и карбонатов

В настоящее время известно более 2000 минералов. Для удобства изучения, поисков и применения их группируют — классифицируют. Существует несколько классификаций. Чаще всего используется химическая классификация, по которой все минералы на основе химического состава сгруппированы в классы.

Самородные элементы. Класс объединяет химические элементы, находящиеся в природе в свободном состоянии (сера — S, золото— Аu, платина — Pt, ртуть — Hg, медь — Сu, алмаз — С, графит — С, гелий — Не, азот — N и др.).

Окислы и гидроокислы. Соединения кислорода с металлами и металлоидами (окислы), а также соединения кислорода и воды с металлами и металлоидами (гидроокислы) (кварц — SiО2, магнетит — Fe3О4, гематит — Fe2О3, лимонит — Fe2О3 • nH2O, корунд — Al2O3, боксит — Al2O3 • nH2O и др.).

Сульфиды. Соли сероводородной (H2S) кислоты (галенит — PbS, сфалерит — ZnS, киноварь — HgS, халькопирит — CuFeS2, пирит — FeS2 и др.).

Галоидные соединения. Соли галоидно-водородных кислот (галит — NaCl, сильвин—КС1, карналлит—КС1 • MgCl2• 6Н20, флюорит — CaF2 и др.).

Сульфаты. Соли серной кислоты (гипс—CaS04•2H2O, ангидрит —CaSО4, барит —BaSО4 и др.)

Карбонаты. Соли угольной кислоты (кальцит — СаСОз, доломит — CaMg(CО3)2, сидерит — FeC03, малахит —Cu2[C03]- [ОН] 2).

Фосфаты. Соли. фосфорной кислоты (апатит —Са5[РО4]3 • (F, С1), фосфорит близок по химическому составу апатиту).

Силикаты. Соли кремниевых и алюмокремниевых кислот (мусковит, биотит, ортоклаз, Лабрадор, роговая обманка, оливин, авгит, каолин и др.) - Химический состав силикатов сложен.

Органические соединения (янтарь — С10Н16О и др.).

Класс карбонаты. В класс карбонатов объединены около 80 минералов, являющихся солями угольной кислоты. Они составляют примерно 1,7% от массы земной коры. Наиболее распространены карбонаты кальция и магния, из которых состоят известняки, мрамор, мел, мергели, доломиты. Твердость карбонатов невелика, окраска светлая. Многие из них бурно реагируют с соляной кислотой, выделяя углекислый газ:

Класс силикаты. В этот класс входят наиболее распространенные в земной коре породообразующие минералы. На долю силикатов приходится около 800 минералов. Они составляют более 75% от массы земной коры. Имеют высокую твердость. Значительная их часть магматического и метаморфического происхождения. Химический состав большинства силикатов очень сложен. Основу кристаллической решетки составляет ионная группировка SiO4, в центре которой расположен ион кремния, а по вершинам— ионы кислорода. Кремнекислородный тетраэдр обладает четырьмя свободными валентными связями, благодаря чему может присоединять ионы металлов и соединяться с другими крем-некислородными тетраэдрами. У некоторых силикатов часть ионов кремния замещена ионом алюминия. Такие соединения называют алюмосиликатами. В основе классификации силикатов — кристаллическая структура. Среди силикатов различают островные, кольцевые, цепные, ленточные, листовые и каркасные силикаты.

14. Горные породы, класс оксидов и гидроксидов (кремния и железа), сульфатов и сульфидов

Горные породы состоят из минералов в определенном сочетании. В зависимости от условий образования все горные породы подразделяют на три группы: магматические, метаморфические и осадочные. Каждая горная порода имеет свои характерные признаки. Внешние признаки обусловлены строением и текстурой. По ним распознают горные породы.

К классу оксидов и гидроксидов относятся минералы, образованные соединениями металлов и полуметаллов с кислородом, с гидроксильной группой и/или водой. Подобные соединения могут образовывать около 30 химических элементов. Такие минералы очень широко распространены в природе и играют большую роль в строении литосферы. Известно около 200 представителей класса оксидов и гидроксидов. Они составляют примерно 5 % литосферы и около 17 % земной коры. Самым широким распространением пользуется оксид кремния. Многообразны оксиды и гидроксиды железа.

В группу оксидов кремния входят кварц, халцедон, опал. Для кварца характерны большая твердость, неровный излом, отсутствие спайности. Этот минерал входит в состав магматических (гранит и др.) и метаморфических (гнейсы, кварциты и др.) горных пород. Халцедон — аморфный минерал с матовым блеском, образуется из водных растворов, имеет форму желваков, конкреций, сталактитов, разнообразную окраску. Опал — водный оксид кремния. Образуется при выветривании силикатов, а также при химическом осаждении из растворов.

В группу оксидов железа входят гематит, магнетит, лимонит. Гематит— красный железняк. Содержит около 65 % железа. Образует залежи различных генетических типов месторождений (изверженных, метаморфических, гидротермальных). Магнетит, или магнитный железняк — соединение, имеющее различное происхождение — магматическое, гидротермальное и др. Для магнетита характерны магнитность, черный цвет, металлический блеск и отсутствие спайности. Лимонит — бурый железняк, главным образом распространен в верхних слоях земной коры, образуется при выветривании магнетита и гематита, а также на дне озер, болот и в почвах. Цвет чаще лимонно-желтый, но встречается и черный.

К классу сульфидов принадлежат минералы — сернистые соединения металлов, представляющие особый практический интерес, так как именно они являются главными рудообразуюшими минералами руд цветных металлов и часто выступают как носители золота. Сульфиды обычно образуют плотные сплошные мелко- и крупнокристаллические массы, могут встречаться в виде прожилков, гнёзд или в виде отдельных кристаллов. Как правило, имеют чёрную или тёмную черту, металлический блеск, высокую электропроводность. Основная часть сульфидов обладает высокой плотностью (до 8,5 г/см3). Большинство сульфидов имеет гидротермальное происхождение. Некоторые могут кристаллизоваться из магмы. Иногда они возникают и в результате экзогенных процессов, например в зоне окисления рудных месторождений, а также осадочным путём. Сульфиды обнаружены в метеоритах и в образцах лунного грунта. Содержание их в земной коре невелико и составляет около 0,15%. Наиболее широко распространены сульфиды железа (пирит), меди (халькопирит), свинца (галенит), цинка (сфалерит) и некоторые другие.

Сульфаты — минералы, представленные солями серной кислоты: гипс, мирабилит и др. Гипс — минерал осадочного происхождения. Имеет белую окраску, но при наличии примесей бывает серым, розовым, синим. Размолотый гипс применяют для мелиорации солонцов, снижения щелочности почв. Жженый гипс (алебастр) используют как строительный материал и в медицине. Красивую разновидность волокнистого гипса — селенит — используют как поделочный камень. Мирабилит — глауберова соль. Образуется в соляных озерах при испарении воды. При температуре выше 33°С превращается в безводный сульфат натрия — тенардит. Приметают в медицине как лекарственный препарат, используют для приготовления соды.