↑ Минерал, минеральный вид, разновидность

Классификационной единицей в минералогии служит минеральный вид. Одно из современных определений минерала было дано акад. В.С. Соболевым, который к минеральным видам относит природные соединения, имеющие однотипную структуру и состав, изменяющийся в определенных пределах. Минерал обладает правильным, закономерным расположением атомов, что устанавливает пределы для изменения его химического состава и придает ему характерные физические свойства.

Минералы существуют в виде индивидов, различающихся своей морфологией, особенностями внутреннего строения кристаллов, свойствами. Вследствие явлений изоморфизма индивиды одного и того же минерала могут отличаться в каких-то пределах по химическому составу, а значит, и по некоторым особенностям кристаллической решетки индивидов. Это подобно тому, как в мире живой природы индивиды растений и животных отличаются друг от друга – каждый из них в чем-то индивидуален, отсюда и происходит это название. Обобщая наблюдения, в биологии вводят понятие вида. Также и в минералогии имеется понятие «минеральный вид», которое возникло как результат обобщения наблюдений по множеству индивидов.

Минеральным видом называют природное химическое соединение с определенным составом (в пределах небольших вариаций) и кристаллической структурой. Использование этого понятия рассмотрим на примере минералов, называемых гранатами. Общая формула гранатов имеет вид R₃²⁺R₂³⁺(SiO₄)₃, они кристаллизуются в кубической сингонии. Имеют различный цвет – от белого, зеленого, желтого, коричневого, красного до черного с разными их оттенками. Физические свойства (плотность, блеск, твердость) их также различны. Это объясняется различием химического состава минералов вследствие изоморфизма. Возьмем, например, пиропMg₃Al₂(Si₃O₁₂) и альмандин Fe₃Al₂(Si₃O₁₂), представляющие собой чистые вещества, которые в природе практически не встречаются. Поэтому из железо-магнезиальных гранатов к пиропам относят гранаты состава (Mg, Fe)₃Al₂(Si₃O₁₂), в которых пиропа будет более 50 %. Как бы не изменялся химический состав гранатов, их структура не меняется, если не считать различия некоторых межплоскостных расстояний и изменения позиций конкретных атомов. Главное – пространственная группа симметрии их кристаллической решетки остается неизменной.

А вот, например, полиморфные модификации – это разные минеральные виды. Так диоксиды кремния SiO₂ тригональной и тетрагональной структур являются разными минералами (минеральными видами) – кварц (первый) и стишовит (второй).

В пределах минерального вида выделяют разновидности по химическому составу и структурным особенностям, и как следствие разновидности по физическим свойствам, кристалломорфологии и т.д.

Химическими разновидности – это минералы данного минерального вида, отличающиеся друг от друга некоторыми отклонениями состава от предельной химической формулы минерального вида. Предельной называется химическая формула идеально чистого вещества (минал). Принадлежность минерала определяется по главным химическим элементам в его составе – так принято в решениях Международной минералогической ассоциации.

Структурными разновидностями называют минералы данного минерального вида, отличающиеся некоторыми особенностями структуры. Так, при изоморфных замещениях атомов происходит некоторое искажение структуры – она в обычном случае становится не такой идеальной, но в пределах понятия «минеральный вид». Бывают более сложные случаи, как, например, в непрерывном ряду кальцит CaCO₃ – родохрозит MnCO₃ в некоторых случаях смеси половинных составов характеризуются особым порядком расселения примесных атомов в решетке минерала и появляется самостоятельный минеральный вид – кутнагорит с составом СаMn(CO₃)₂.

↑ Число, состав и симметрия минералов

Общее число минеральных видов составляет около 3500–4000. Расхождения в подсчетах связаны с тем, что, во-первых, некоторые минералы изучены недостаточно полно и поэтому неоднозначно воспринимаются некоторыми исследователями. Во-вторых, принятые границы понятий «минеральный вид», «структурная и химическая (особенно структурная) разновидности» условны, а потому в сложных случаях эти границы могут быть проведены по-разному.

Наиболее многочисленны минеральные виды, в которые входят кислород и водород, – это основные химические элементы в мире минералов. Затем по числу минеральных видов химические элементы выстраиваются в такой ряд (в порядке убывания): Si, Fe, Ca, S, Al, Na, Mg, Cu, Mn, P, As, Pb. Однако неоднородность распределения химических элементов в протопланетном веществе Солнечной системы предопределила существенную разницу в наборе минералов, выявленных на внутренних и внешних планетах. Главными на внутренних планетах (Меркурий, Венера, Земля, Марс) являются силикаты, алюмосиликаты и оксиды. Минеральные фазы внешних планет (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон) экзотичны для земных условий – это кристаллические H₂O, CH₄, S, SO₃.

На примере Земли и ее коры явственно проступает главная количественная закономерность: ряд убывания распространенности химических элементов в земной коре во многом совпадает с рядом убывания числа минералов для этих же химических элементов (табл. 1).

 

Таблица 1. Распространенность химических элементов в земной коре и число минералов для них

 

Химический элемент	Содержание в земной коре, ат. %	Число минералов		Химический элемент	Содержание в земной коре, ат. %	Число минералов
O H Si Al Na Mg Ca	53,39 17,25 16,11 4,80 1,82 1,72 1,41	2909 1921 906 714 560 555 867		Fe K C Ti Cl F S	1,31 1,05 0,51 0,22 0,10 0,07 0,05	883 288 272 196 220 221 761

 

Здесь только три исключения – для минералов кальция, железа и серы. Но если учесть числа минералов меди (437), фосфора (398), марганца (416), мышьяка (387), свинца (371), бора (179), урана (199), этих расхождений будет значительно больше. Они объясняются разными факторами, такими как степень активности элемента (число минеральных видов больше у химически активных элементов), неравномерным распределением химических элементов по горным породам, зонам и участкам минералообразования в земной коре.

↑ Классификация минералов

Современные основы систематики минералов как химических соединений заложены шведским химиком и минералогом Й. Я. Берцелиусом в 1814 г. Впервые наиболее полное выражение эта химическая основа нашла в классификации Дж. Дэна, в третьем издании его многотомного издания « Система минералогии» (1850–1854). Здесь было выделено пять классов: а) самородные вещества; б) сернистые и мышьяковистые соединения; в) галоидные соединения; г) кислородные соединения; д) органические вещества. Эти подразделения почти без измененийсохраняются во всех переизданиях справочника Дж. Дэна и практически во всех современных классификациях минералов; в одних классификациях они выступают в качестве классов, в других – в качестве типов.

Во всех классификациях начальным является выделение минеральных видов, затем они объединяются в группы, но в различных классификациях это делается по-разному.

Дело в том, что авторы современных классификаций стремятся учесть сразу два фактора – химический состав и структуру (это заменяют одним словом – кристаллохимия). Так, на двух основах построены почти все современные классификации: Х. Штрунца (1941, 1982, 1997), А. Г. Бетехтина (1950), А. С. Поваренных (1966), Е. К. Лазаренко (1971), Е. И. Семенова (1981), А. А. Годовикова (1975, 1979, 1983). Отличная возможность скачать фильмы через торрент бесплатно и на высокой скорости через сайт online-torrent.нет. На данном сайте вы найдете множество новинок кино и сериалов, а также  возможность просмотра фильмов онлайн.

Наиболее логична классификация, построенная только на одном принципе – химическом, которому отдавал предпочтение В. И. Вернадский. Такая классификация будет полнее отражать родственные связи или, наоборот, различия минералов как химических веществ. Такая классификация создана Г. Б. Бокием. В структурной кристаллографии и кристаллохимии более ценна классификация, построенная на структурных признаках. Вообще же в любой науке должны одновременно присутствовать разные типы классификаций, которые с разных сторон могут охарактеризовать объекты минералогии и установить связи между ними.

Мы будем пользоваться упрощенной системой сведений, которая призвана дать студентам самую общую картину химического состава и структуры минералов.

Все множество минералов по химическому принципу разбито на типы, они подразделены по этому же принципу на классы. Классы мы делим уже с учетом структуры минерала на подклассы. Подклассы же в свою очередь разбиты на группы. Это сделано то на химической, то на структурной основе. В редких случаях прибегают к еще одной категории промежуточной между подклассом и группой – семейству. В группы объединяются минеральные виды. Ниже по отношению к минеральному виду располагаются разновидности – структурные, химические и другие.

↑ Названия минералов

По существу минералы – это химические соединения и названия в минералогии и химии должны были бы соответствовать. Однако это не так. Используемые в настоящее время исторически сложившиеся названия минералов случайны по отношению к современной трактовке понятия минерала и минеральных видов, а очень многие излишни, так как относятся к многочисленным разновидностям минералов.

Есть названия, данные по собственным именам и фамилиям (биотит – в честь французского физика Жана Батиста Био, открывшего в кристаллах оптическую двуосность); по географическим названиям (ильменит – от Ильменских гор на Урале; мусковит, вернее московит, – от древнего «Московия»); по физическим свойствам («ортоклаз» от греч. – прямоколющийся «орто» – прямо, «класис» – растрескиваться, колоться; олигоклаз – иначеколющийся; «альбит» от лат. – белый); по химическому составу (куприт, от лат. – медь). А. С. Поваренных в 1966 г. предложил принципы переименования минералов по их химическому составу, но разработанные им названия не нашли широкого признания.

Минералыэто химические соединения, поэтому минералогия – это своего рода химия земной коры. Однако это чисто теоретический аспект минералогии. Практический аспект заключается в том, что геолог должен знать и уметь диагностировать объекты своей науки минералы, а в дальнейшем и горные породы, что немыслимо без знания минералов. При изучении материала вы должны ясно понимать, что знание минералов у студентов закладывается лишь во время их практических, лабораторных и самостоятельных (в том числе и вне учебного расписания) занятий с эталонными и рабочими коллекциями и в музее. В этом отношении минералогия оказывается коварным предметом для недавних еще школьников: ее невозможно заучить дома по учебникам, не затратив серьезных усилий на практическую работу с минералами, а их-то дома и нет. Трудно и то, что у большинства студентов далеко не сразу складываются навыки диагностики минералов, поначалу это огорчает и отпугивает их от дальнейших самостоятельных занятий. Не сразу дается умение правильно определить твердость минерала, распознать оттенки его цвета и особенности блеска, выявить спайность, сделать верные предположения о морфологии кристаллов и их симметрии. Важно проявить упорство, а затем в какой-то момент навыки работы с минералами станут привычными.

Полезно составлять для себя таблицы минералов:

1)название минерала, химическая формула, главные примеси;

2)тип структуры, сингония, форма кристаллов и агрегатов (рисунки);

3)спайность (степень совершенства, число направлений, углы);

4)излом;

5)твердость;

6)блеск;

7)цвет;

8)черта;

9)прочие свойства (магнитность, растворимость и др.);

10)условия нахождения;

11)минералы-спутники;

12)сходные минералы и отличительные признаки;

13)практическое значение;

Но заносить в ваши таблицы все сведения уже ошибка, иначе для чего же справочники? Важно указать для себя лишь те сведения о минерале, которые помогут самому диагностировать минерал. Если же пренебречь практической работой по изучению минералов, заученные теоретические знания быстро превращаются в бессмысленный набор сведений ни о чем.