Земна кора складається в основному з речовин, які називаються мінералами - від рідкісних і надзвичайно цінних алмазів до різних руд, з яких отримують метали для наших повсякденних потреб.
Мінерали зіграли найважливішу роль в розвитку людини і створенні цивілізації. У кам'яному віці люди користувалися кремнієвими знаряддями праці. Близько 10 000 років тому людина освоїла спосіб отримання міді з руди, а з винаходом бронзи (сплаву міді та олова) розпочався новий вік - бронзовий.
З початку залізного віку 3300 років тому, людина освоював все більше і більше способів використання корисних копалин добутих із земної кори. Сучасна промисловість як і раніше залежить від мінеральних ресурсів Землі. Знання про те, що вони собою являють, як опинилися там, де ми їх знайшли і вміння відрізнити їх один від одного необхідні при пошуку нових покладів.
1. При застиганні магми утворюються магматичні породи, а також мінерали. Кристалічні мінерали, наприклад, кварц, польовий шпат і пірит, зустрічаються в порожнинах породи. 2. Алювіальні відкладення річок залучають геологів тому, що в цих місцях скупчуються дорогоцінні камені і метали через вивітрювання і ерозії різних порід. 3. Вапняк, змінений під впливом температури і магматичних газів, є джерелом руд деяких металів, наприклад, міді. 4. Там, де глинистий сланець піддався впливу високих температур, з'являється гранат. 5. У гідротермічних жилах видобувають золото і срібло. 6. Відкладення піску, гравію та гальки еродованих з вапняку і пісковику. 7. Метаморфічна порода, що зазнала величезному тиску і витерпить великі зміни, таїть в собі бірюзу, а іноді і смарагди. 8. Осадові нашарування часто містять доломіт
Вчені налічують близько 3000 видів мінералів, але тільки 100 з них досить широко поширені. Мінерали відносяться до неорганічних (неживому) світу. Найчастіше вони є твердими речовинами. Виняток становить ртуть.
Золото, один з найдорожчих мінералів, видобувають у вигляді піску, пластин і самородків Часто золотодобувні шахти йдуть на багато кілометрів під землю Золоту часто супроводжує уран.
Органічні і неорганічні речовини
Багато хто називає мінералами все, що добувають із землі. Вони відносять до цього розряду також викопне паливо, наприклад, вугілля. Однак, мінералоги - люди, які професійно вивчають мінерали - вважають, що вугілля, нафта і природний газ - органічні субстанції, оскільки утворилися із залишків колись живих рослин і тварин, а тому мінералами не є.
У мінералів певний хімічний склад. Вони завжди однорідні, іншими словами, всі частини мінералу однакові. Цим вони відрізняються oт гірських порід, що складаються з декількох мінералів.
Мінерали складаються з хімічних елементів, т. Е. Речовин, які вже не можна розкласти на інші речовини хімічним шляхом. З 107 відомих науці елементів 90 зустрічаються в природному вигляді в земній корі. Деякі, їх називають самородними елементами, перебувають в земній корі в чистому або майже чистому вигляді. Існує 22 самородні елементи, серед них - золото, срібло і алмази (одна з форм вуглецю).
Два елементи, кисень і кремній, складають 74% маси земної кори. Інші шість елементів (алюміній, залізо, кальцій, натрій, калій і магній) - ще 24,27%. Всі разом вони формують майже 99% земної кори.
Найпоширеніші мінерали - це силікати, хімічна сполука кисню і кремнію, часто з домішкою одного або більше з інших шести елементів. Найчастіше зустрічаються такі силікати, як кварц, слюда і польові шпати. Всі три в різних пропорціях є основними компонентами різних типів граніту. Кварц, еродований з граніту, часто накопичується на узбережжі і утворює піщані пляжі.
Часто зустрічаються мінерали, такі як польові шпати, кварц і слюда, називаються породообразующими. Це відрізняє їх від мінералів, які знаходять тільки в невеликих кількостях. Кальцит - ще один породообразующий мінерал. Він формує вапнякові породи.
У природі існує так багато мінералів, що мінералогії довелося виробити цілу систему їх визначення, засновану на фізичні і хімічні властивості. Іноді розпізнати мінерал допомагають дуже прості властивості, наприклад, колір або твердість, а часом для цього потрібні складні тести в лабораторних умовах із застосуванням реагентів.
Деякі мінерали, такі як лазурит (синій) і малахіт (зелений), можна розпізнати за кольором. Але колір часто оманливим, тому що у багатьох мінералів він досить широко варіюється. Відмінності в кольорі залежать від домішок, температури, освітлення, радіації і ерозії.
Чорта мінералу і твердість
Якщо пошкребти мінерал, у нас вийде порошок, званий рисою мінералу. Чорта є важливою характерною особливістю; вона іноді відрізняється від кольору мінералу в зразку і звичайно постійна для одного і того ж мінералу.
Система кристалічної симетрії (сингонія)
Осі симетрії кристалів,
Специфічні для кожної системи приклади кристалізації мінералів в кожній системі
Пірит відноситься до кубічноїсингонії. У нього 12 або 6 граней. Ще один приклад цієї системи - алмаз.
Вульфеніт відноситься до тетрагональної сингонії у нього красиві жовто-помаранчеві кристали. Мінерал знаходять у місцях відкладення свинцю. блиск варіюється
Топаз відноситься до ромбічним кристалів. Цей красивий дорогоцінний камінь, зазвичай жовтого кольору, іноді може бути безбарвним небесно блакитним і навіть рожевим, якщо зазнав впливу високої температури.
Ортоклаз - це моносімметрічний кристал. Він буває білим рожевим, жовтим або коричневим. Важливий компонент магматичної породи.
Бірюза - хороший приклад триклинной сингонії, хоча правильні кристали утворює рідко. Зазвичай її знаходять у вигляді аморфного мінералу.
З берилу вийде смарагд, якщо він забарвлений домішкою хрому. Види кварцу, рубін і сапфір можуть кристалізуватися як гексагональних мінерали.
Високотемпературний кварц (ліворуч) відноситься до Тригональна кристалів типу дорогоцінних каменів. Зустрічається як в тригональной, так і в гексагональної сингонії Доломит теж може мати будь-яку з цих сингонії.
Ще мінерали розрізняються по твердості, що оцінюється за шкалою Мооса (по імені австрійського мінералога) від 1 до 10. М'який мінерал тальк на ній відповідає 1, а алмаз, найтвердіший з природних матеріалів, - 10.
Питома вага, або щільність, - це співвідношення між вагою речовини і однакової кількості води. Це досить важлива для визначення величина. Якщо ми приймемо питома вага води за 1, то у більшості мінералів він варіюється від 2,2 до 3,2. У деяких мінералів (таких небагато) дуже високий або дуже низька питома вага. Наприклад, у графіту він дорівнює 1,9, а у золота від 15 до 20, в залежності від чистоти.
Ще одним показником для визначення мінералів є кліваж, т. Е. Те, як мінерал розпадається на частини при ударі. Можна отримати інформацію про мінерал і піднісши його до світла. Прозорі мінерали так легко пропускають світло, що крізь них все видно Напівпрозорі теж пропускають світло, але крізь них вже нічого не видно Непрозорі мінерали зовсім не пропускають свічок, а, навпаки, поглинають його або відображають. Ці властивості також використовуються в процесі визначення. Часто у мінералів буває металевий або райдужний блиск. Наприклад, у галена (свинцева руда) - металевий блиск, він блищить майже як метал, а у більшості силікатів - склоподібний, вони нагадують блискуче скло. Існують і інші види блиску - адамантового (як в алмаза), перловий, шовковистий (або атласний), землистий (тьмяний). У деяких мінералів може бути кілька видів блиску. Так, блиск кальцитом варіюється від склоподібного до землистого.
У багатьох мінералів є специфічні властивості, за якими їх легко впізнати. Наприклад, скородить і самородний елемент миш'як при нагріванні пахнуть часником, а тальк - мильний на дотик.
Деякі мінерали флюоресцируют (світяться або змінюють колір) в ультрафіолетових або рентгенівських променях. Інші електрично заряджаються при нагріванні або під тиском
А є мінерали, розпізнати які можна тільки за допомогою спеціальних тестів в лабораторії Одні розчиняються тільки в гарячих кислотах, а в холодних - ні, інші-тільки в концентрованих, але не в розведених.
Шкала твердості Мооса
Дряпає будь-який інший матеріал
Мінерали мають певний склад і свою хімічну формулу. Хімічна формула Галіт (кам'яної солі) NaCl. Це означає, що галит - це хімічна сполука натрію (Na) і хлору (Cl).
Так як у кожного мінералу певний і постійний склад, атоми його елементів вибудовують правильну тривимірну грати специфічної для нього структури Ці кристалічні решітки є геометричними фігурами, плоскі грані яких розташовуються симетрично. Якщо ви на якийсь час залишите в плоскому посуді трохи солоної води, вона випарується, і на дні утворюються кристали солі. У збільшувальне скло видно, що вони являють собою правильні куби.
Вивчення кристалів важливо для визначення мінералів, т. К. Кристали більшості мінералів мають певну форму. Існує сім основних кристалографічних, або ізометричних, систем, званих сингонія. Алмаз, наприклад, належить до кубічної системи, рубін - до гексагональної, бірюза - до триклинной. Кожну систему можна описати у відповідності зі специфікою її симетрії - властивості, яке при обертанні кристала навколо осі дозволяє йому з'являтися в тотожній вигляді два або більше разів за один повний оберт. Кристал можна визначити по кількості осей симетрії.
Ще в кам'яному віці люди робили прикраси із золота, в бронзовому столітті - зі срібла. Сьогодні в розпорядженні ювелірів безліч мінералів. Найдорожчі дорогоцінні камені - це алмаз (особливо безбарвний), а також смарагд, рубін і сапфір, які цінуються в першу чергу за колір. Ці камені настільки дорогі, що їх вага вимірюють у каратах. Один карат дорівнює 200 мілілітрах.
Алмази формуються під величезним тиском в структурах магматичної породи у формі труби, кімберлітах. Вони зароджуються глибоко в мантії Землі. Алмаз - це різновид хімічно чистого вугілля і за хімічним складом не відрізняється від звичайного м'якого мінералу графіту, знайомого нам по олівцях. Алмаз цінують за твердість і блиск, що купується при шліфуванні.
Причина такої відмінності алмаза від графіту в тому, що у них по-різному розташовані атоми, а значить, вони мають різну внутрішню структуру Здатність речовини існувати в двох і більше формах при однаковому хімічному складі називається поліморфізмом.
Так, наприклад, смарагд - це рідкісна і зелена різновид берилу. Найкрасивіші екземпляри знаходять в Колумбії (Південна Америка). А найвідоміші в світі рубіни (різновид твердого мінералу корунду) - в М'янмі (колишня Бірма). Прекрасні сапфіри (блакитні корунди) добувають також в Азії - на Шрі-Ланці та в Таїланді.