Минералы, горные породы и их образование

СОСТАВ ЗЕМНОЙ КОРЫ И МИНЕРАЛЬНОЙ ЧАСТИ ПОЧВ

Состав земной коры изучен до глубины ~12 км. По результатам анализа образ­цов горных пород и минералов, выходящих на поверхность земли, взятых из горных выработок, глубоких буровых скважин и обнажений, вычислен средний состав химических элементов земной коры. 8 химических элементов составляют 91,03% массы земной коры (табл. 2.1). Первые 13 элементов (исключая титан), входят в состав твердой фазы почв и органиче­ского вещества растений, участвуют во всех жизненно важных процессах и обеспечивают плодородие почв. В твердой фазе почв эти элементы находятся в виде различных химических соединений, как неорганического, так и органического происхождения. Неорганические соединения представлены минералами.

Таблица 2.1. Химический состав земной коры (в процентах от массы земной коры, по А. Е. Ферсману)

Минералы, горные породы и их образование

Минерал (от позднелатинского minera – руда) – природное тело с определённым химическим составом и кристаллической структурой, образующееся в результате природных физико-химических процессов и обладающее определёнными физическими, механическими и химическими свойствами, являющееся составной частью Земной коры, горных пород, руд, метеоритов и других планет Солнечной системы.

В настоящее время около 4000 минералов признаны самостоятельными минеральными видами. Однако лишь около 70 из них широко распространены в природе. Они входят в состав горных пород и называются породообразующими.

Классификация минералов представляет определенную сложность, и претерпела ряд изменений. Основные трудности в классификации возникают из-за

-большого разнообразия минералов;

-непостоянного химического состава;

-разнообразия химических связей между элементами;

-большого числа признаков минерала.

Поэтому в современную схему кристаллохимической классификации минералов положены основные постулаты, которые учитывают:

1) химический характер соединений;

2) тип химических связей между структурными элементами;

3) координацию;

4) тип упаковки;

5) тип структуры.

По этому принципу все минералы разделены на 5 основных типов (табл. 2.2.). В пределах типов по характеру анионов минералы группируют в классы. В классах минералы подразделяют по типам соединения основных радикалов или атомов. Минералы близкого состава и структуры объединены в группы. Химические классы подразделяют на подклассы (по химическим свойствам и структуре), которые, в свою очередь, разбивают по структурному типуна семейства и группы (рис. 2.2) . Отдельные минеральные виды, входящие в состав группы, могут образовывать ряды, а один минеральный вид может иметь несколько разновидностей

В середине XIX в. в основу одного из методов построения классификации, были положены главный металл (или катион). При этом минералы железа попадали в одну группу, минералы свинца – в другую, минералы цинка – в третью и т.д.

Рисунок 2.2. Принцип классификации минералов

Таблица 2.2. Типы минералов

Позже было установлено, что минералы, содержащие один и тот же неметалл – анион или анионную группу (С1, CO₃, NO₃, SO₄), имеют близкие свойства и похожи между собой гораздо больше, чем минералы с одинаковым металлом. Важно и то, что минералы с общим анионом чаще встречаются в одинаковой геологической обстановке и имеют близкое происхождение. В современной систематике (табл. 2.3) минералы объединяются в классы по признаку общего аниона или анионной группы. Исключением являются самородные элементы, которые встречаются в природе сами по себе, не образуя соединений с другими элементами, например золото, медь, алмаз, графит.

Таблица 2.3. Пример классификации минералов

Кроме того, минералы классифицируют и по другим признакам: по степени кристалличности (рис. 2.3.), по условиям происхождения (рис. 2.4).

По степени кристалличностиразличают минералы явнокристаллические (полевой шпат, горный хрусталь, гипс), аморфные (опал) и метамиктные минералы, имеющие внешнюю форму кристаллов, но находящиеся в аморфном, стеклоподобном состоянии вследствие разрушения их изначальной кристаллической решётки под действием жёсткого радиоактивного излучения входящих в их собственный состав радиоактивных элементов (U, Th, и т.д.) В аморфных минералах атомы (ионы) или молекулы расположены беспорядочно, в кристаллах – по определенному закону, образующему структуру кристалла, или его кристалли­ческую решетку.

Рисунок 2.3. Классификация кристаллов по степени кристалличности.