Минерал

Как используются минералы?

Все минералы планеты нашли себе широкое применение в самых различных отраслях:

1. Первое место, несомненно, занимает промышленность. Например, при переработке глинозема можно получить большое количество цемента. А слюда является хорошим термо- и электроизолятором, кианит широко используется в качестве огнеупорного материала, а кварц для изготовления стекла.
2. Также минералы широко используются в качестве драгоценных и полудрагоценных камней для украшения ювелирных изделий. Те минералы, которые не несут высокой ценности повсеместно используют для ремонта, строительства и даже декора.
3. Не менее часто используются и гипс, апатит и селитра, но уже в качестве удобрений. Для изготовления фарфоровых статуэток и посуды применяют криолит, флюорит, кианит и другие минералы.
4. Отдельно стоит сказать про вольфрам. Его применяют для изготовления стали тугоплавких сортов. А также для изготовления лампы накаливания.
5. Наверняка, всем известны свинцовые пули, которые также изготовлены из минерала. А еще свинец широко применялся для защиты от радиоактивного излучения.
6. Не обошли стороной минерал и художники. Они применяют его в качестве красителя для своих красок. Например, аквамарин дает синий цвет, а изумрудная зелень – зеленый. Киноварь окрашивает в ярко-красные цвета и так далее.
7. Наверняка, нет ни одного человека, который бы ни разу в жизни не сделал хотя бы глоток минеральной воды. Получила она свое название не просто так. Свои полезные компоненты: соли, щелочи и другие, она получает именно от минералов. Вода на глубине взаимодействует с ними и обогащается щелочами.

Примечания

1. Бетехтин А. Г. Минералогия и понятие о минерале // Курс минералогии. 3-е изд., исправленное и дополненное. М.: Кн. дом Университет, 2014. С. 11-13
2. ↑ Минерал //  :  / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
3. ↑
4. ↑
5. Dyar and Gunter, pp. 4-7
6. Дир У.-А., Хауи Р.-А., Зусман Дж., Породообразующие минералы, пер. с англ., т. 4, М., 1966
7. Марфунин А. С., Полевые шпаты — фазовые взаимоотношения, оптические свойства, геологическое распределение, М., 1962.
8. Dyar and Gunter, p. 141
9. Dyar and Gunter, p. 549
10. Бетехтин А. Г. Классификация и номенклатура минералов // Курс минералогии. 3-е изд., исправленное и дополненное. М.: Кн. дом Университет, 2014. 151—158.
11. Lawrence E. Jerome. Crystal Power: The Ultimate Placebo Effect. Prometheus Books, 1989

Классификация основных породообразующих минералов и их характеристика

На сегодняшний день зафиксировано 5336 видов минералов. Ежегодно фиксируется около десятка новых. Лишь 100–150 из них широко представлены в земной коре, остальные считаются редкими. Классификация минералов строится на следующих основаниях: по происхождению, составу, свойствам, структурно-химической основе.

По происхождению (эндогенное, экзогенное, метаморфическое)

По генезу выделяют три основных группы породообразующих химических соединений: эндогенные, экзогенные и метаморфические. Эндогенное минералообразование связано с геологическими процессами образования мантии и магматических расплавов. В результате магматической деятельности расплав кристаллизуется, образуя силикатные материалы. К магматическим эндогенным минералам относят алюмосиликаты и силикаты.

Минералы экзогенного генеза появились в результате процессов, происходящих на поверхности земной коры: на суше или в воде. Их возникновение обусловлено выветриванием – воздействием окружающей среды, атмосферных осадков, реакций с растворенными в воде химическими элементами, живых организмов. Экзогенные материалы имеют следующие свойства: небольшая твердость, способность вступать в контакт с водой. Экзогенный генез имеют следующие группы минералов:

• глинистые – гидрослюда, каолинит;
• железистые соединения – галит, сильвин;
• органические – жемчуг, опал.

Минералы метаморфического генеза формируются из экзогенных пород. Перемещаясь вглубь земной коры, эти вещества подвергаются воздействию высокой температуры, а также сильному давлению. Они перекристаллизовываются, приобретают твердость, плотность. Метаморфический генез имеют кварц, слюды, пироксены, амфиболы, гранат, хлориты.

По составу и структуре

Международная минералогическая ассоциация в 2009 году утвердила классификацию минералов по химическому составу и структуре. Они делятся на органические и неорганические. Неорганические включают несколько групп:

• самородки;
• сульфиды и сульфосоли;
• галогениды;
• окислы и гидроокислы;
• оксисоли.

Самородками называются минералы, которые представляют собой элементы периодической таблицы, не связанные в соединения. В самородном состоянии встречается 45 элементов, но большинство из них редки. К самородкам относятся золото, серебро, железо, алмаз, графит, висмут.

Сульфосоли формируются в гидротермальных источниках, некоторые имеют магматическое и осадочное происхождение. К ним относятся: пирит, галенит, сфалерит, арсенопирит, леллингит.

Окислы и гидроокислы, как понятно из названия этого вида, представляют собой соединение металлов с кислородом. Это одна из наиболее распространенных групп минералов в земной коре. Их количество составляет около 17%, один только кремнезем занимает 12,6%. Большая часть окислов сформировалась на поверхности земной коры или в водных бассейнах – там, где был постоянный доступ к кислороду.

Из всех перечисленных групп последняя, включающая силикаты и алюмосиликаты, является самой обширной. Она включает в себя около 800 видов минералов, которые составляют 90% литосферы, а это значит, что они считаются самыми распространенными на Земле. Основные породообразующие элементы – полевой шпат и кварц, на их долю приходится более 50% массы земной коры. Кроме них к этому классу относятся слюды, пироксены, гранаты, топаз, берилл, турмалин, асбест.

Что такое горные породы

Горная порода — масса или агрегат одного или нескольких минеральных видов или органических веществ, которые образовались в результате природных процессов.

Природные образования представлены твердыми, консолидированными или мягкими, рыхлыми материалами. Вещества образуют земную кору, могут состоять из минералов однородной или разнообразной структуры, а также обломков других пород.

Геологические процессы определяют характеристики горных пород:

• компонентный состав;
• строение;
• особенности залегания.

Материалы в большей степени состоят из петрогенных элементов, которые являются главными химическими веществами породообразующих минералов. Горные породы образованы в земной коре миллионы лет назад, но с течением времени появляются новые породы. Все они служат источником полезных ископаемых, которые активно использует человек.

Термин «горная порода» состоит из двух слов, которые теряют смысл по отдельности. Наименование, используемое современниками, впервые было введено в оборот русским минералогом и химиком Василием Михайловичем Севергиным в 1798 году.

Твердые и мягкие

Природные образования в земной коре могут отличаться по структуре. Твердость определяет способность материала сопротивляться механическому давлению. Данное качество высоко ценится в современной промышленности.

Перечень примеров твердых горных пород:

1. Наиболее твердым камнем в мире является гранит.
2. К другим подобным разновидностям со схожими характеристиками прочности относятся сиенит и лабрадорит.
3. Черный габбро также считается одним из самых крепких камней на планете.

Такие материалы образовались миллионы лет назад. Жидкая магма при высоком давлении и температуре приобретала кристаллическую структуру твердого вещества. Для наиболее прочных камней характерна полнокристаллическая массивная заметная текстура.

Мягкие горные породы представляют собой материалы, состоящие из системы связанных между собой частиц. Они легко поддаются механической обработки и характеризуются разной плотностью в зависимости от химического состава и специфики происхождения.

К очень мягким, рыхлым и мягким материалам относятся:

• супесь;
• песок;
• ил;
• суглинок;
• мягкая глина;
• соль.

Породы данного типа встречаются на планете повсеместно. Они могут граничить с твердыми горными породами, залегать на поверхности или в недрах. Наиболее характерным геологическим регионом с присутствием мягких горных пород являются нефтяные месторождения на схеме Западной Сибири.

Популярные минералы

Алмаз представляет собой кубическую модификацию углерода. В чистом (прозрачном) виде представлен только данным элементом. Окрашенные варианты включают различные примеси. Синтезируется несколькими способами из углерода. Это наиболее твердый минерал (10 по шкале Мооса). Применяется в стеклорезах, бурильном оборудовании, ювелирных изделиях.

Изумруд — модификация берилла с примесью Cr3+ или оксидов V и Fe. Отличается от него зеленой окраской и прозрачностью. Встречается в кристаллах и сростках. Имеет метаморфическое происхождение. Обладает высокой твердостью (7,5 — 8) и кислотоустойчивостью. Искусственные изумруды отличаются меньшими плотностью и показателем преломления. Применяется в основном в ювелирной промышленности.

Рубин представлен модификацией корунда с примесью Cr3+, Fe3+, V3+. Отличается от него красным цветом (пурпурным, бурым). Синтетические камни получают путем выращивания из расплава корунда. Характеризуются равномерной окраской в отличие от естественных. Второй по твердости минерал после алмаза (9). Используется в приборостроении, производстве часов и лазерных технологиях, ювелирной промышленности.

Сапфир — разновидность корунда, включающая примеси Fe3+, Fe2+, Ti. С минералогической точки зрения сапфиром считают исключительно варианты синего цвета, с ювелирной — любых окрасок, кроме красной. Синтетические разновидности бывают как чистыми (бесцветными), так и с примесями (различных цветов). Используется в офтальмологии, стоматологии, производстве стекол и защитных экранов, ювелирной промышленности.

Александрит — разновидность хризоберилла с примесью Cr. Отличается сильным плеохроизмом (меняет окраску от темных сине-зеленых оттенков до пурпурной), встречаются прозрачные варианты. Твердость — 8,5. Имеет магматическое происхождение. Искусственные кристаллы получают двумя методами. Применяется в основном в ювелирной промышленности.

Жемчуг — биогенное образование. Формируется в раковинах моллюсков. Не относится к минералам, однако включает в состав арагонит. Представлен телами округлой или неправильной формы твердостью 3 — 4.  Бывает различных цветов (белый, черный, голубой, желтоватый, зеленый, розовый и др.). Существуют имитации из стекла и пластмассы. Используется в основном в ювелирной промышленности.

Янтарь — биогенное образование, представленное ископаемой окаменевшей смолой палеогенового и верхнемелового периодов. Встречается в виде аморфных образований твердостью 2 — 2,5. Цвет — от светло-желтого до коричневого, бесцветный, красный, зеленоватый, белый.

Существуют имитации из натуральных смол и пластмасс. В основном применяется в ювелирной промышленности, меньше в фармацевтике, электронной, химической, пищевой промышленности, парфюмерии.

Топ 10 интересных фактов о минералах

1. Всего в мире изучено и классифицировано около 4000 видов различных минералов.
2. Колчедан, или кошачье золото, очень легко спутать с золотой рудой, чем некогда активно пользовались разные мошенники (см. интересные факты о золоте).
3. Красивый зелёный минерал нефрит по прочности почти вдвое превышает закалённую сталь.
4. Графит стал использоваться в производстве карандашей случайно. Учёный разбил графитовую чашку, и её осколок оставил след на листе бумаги.
5. Во время экспедиции на Луну астронавты нашли уникальный минерал транквиллитит. Много десятилетий считалось, что на Земле его вообще нет, но в 2011 образцы были найдены в Австралии (см. интересные факты о Луне).
6. Минерал турмалин напоминает арбуз — он красно-розовый, а сверху покрыт зелёной коркой.
7. Самым прочным известным минералом является алмаз. Однако, его можно разбить мощным ударом молотка.
8. Рубин и сапфир по составу практически идентичны, и фактически они представляют собой один и тот же минерал, просто разных цветов.
9. Самым распространённым минералом на поверхности Земли является кварц (см. интересные факты о кварце). А самым распространённым в земной коре в целом — полевой шпат.
10. Гранитные здания могут стоять много сотен, если не тысяч лет, так как этот минерал чрезвычайно устойчив к природным воздействиям, таким, как влага и ветер.

https://catalogmineralov.ru/mineral/

http://стофактов.рф/25-интересных-фактов-о-минералах/я

Какими физическими свойствами обладают минералы?

Физические свойства минералов позволяют составить их описание и классифицировать каждый вид. Минералы обладают рядом важнейших характеристик, по которым их также можно классифицировать. Эти показатели различаются в зависимости от класса вещества, его химического строения. Выделяют механические, оптические, тепловые и электрические свойства минералов.

Механические характеристики

К механическим свойствам минералов относятся:

• Твердость – особая способность сопротивляться внедрению другого тела. Определяется по 10-балльной шкале Мооса. Значение 1 принадлежит тальку и графиту, которые являются самыми мягкими минералами. Первенство принадлежит алмазу, лишь немногим ему уступают сапфир и рубин. Золото и серебро – довольно мягкие металлы и находятся в начале шкалы, их твердость равна 3.
• Хрупкость – свойство разрушаться без деформаций. На первый взгляд, хрупкость – противоположность твердости, но такое впечатление ошибочно. Например, алмаз является самым твердым минералом, но при этом он довольно хрупкий.

• Спайность – способность кристалла раскалываться в определенных направлениях. Бывает весьма совершенной и совершенной, при которой минерал с легкостью расщепляется на тонкие пластины (слюда, полевой шпат, ортоклаз, каменная соль), средней и несовершенной, когда спайность практически отсутствует (корунд, золото, платина).
• Плотность – масса единицы объема вещества. Также существует понятие удельной плотности, при которой измеряется отношение плотности минерала к плотности воды. Наибольшее значение имеют металлы и самородки.

• Излом – форма поверхности при расколе кристалла. Часто зависит от спайности. Бывает занозистым (тальк), землистым (каолинит), зернистым (гранит, базальт), раковистым (обсидиан), ступенчатым (полевой шпат), шероховатым (известняк), крючковатым (медь, серебро, золото).
• Побежалость – радужная пленка, которая образуется на поверхности кристалла в результате окисления.

Оптические свойства

Оптические свойства играют большую роль в определении ценности кристалла. Драгоценные камни оцениваются по их оптическим качествам. Алмаз считается самым дорогим в мире как раз из-за высоких показателей блеска, преломления света, прозрачности.

Оптические свойства минералов:

Цвет – специфический и изменчивый признак, который может варьироваться в зависимости от примесей, его определяют визуально. Некоторые минералы могут быть окрашены в разные цвета иметь разные названия в зависимости от оттенка. Самым ярким примером является корунд. Примесь хрома придает корунду красный оттенок, и тогда он называется рубином. Титан и железо придают ему синий цвет, и такой корунд именуется сапфиром.

• Блеск – отражение светового потока от поверхности. Бывает стеклянным (кварц, гипс, изумруд, рубин), алмазным (алмаз, циркон), металлическим (серебро, золото, пирит, халькопирит, гематит), восковым (кремень, сердолик, бирюза), матовым (мел, агат), жирным (сера, тальк).
• Цвет черты – цвет минерала, измельченного в порошок. Может совпадать с цветом самого минерала или отличаться. Например, у желтого пирита черта зеленовато-черная. Не все минералы оставляют черту. Если они тверже 7 по шкале Мооса, то считается, что цвета черты у них нет.
• Преломление – изменение направления луча света при прохождении через кристалл. Некоторые минералы имеют высокую степень преломления, поэтому используются в оптике.

Дисперсия – разложение света на цвета спектра. Благодаря дисперсии мы наблюдаем игру света на гранях драгоценных камней.

Тепловые и электрические

Теплопроводность – это способность тел проводить тепло от более нагретых объектов к менее нагретым. Все минералы обладают теплопроводностью, которая может варьироваться по шкале от более высоких показателей к низким. Нулевая теплопроводность у вакуума, потому что в нем отсутствуют атомы и молекулы, которые могли бы своим движением передавать энергию. Один из самых высоких показателей у алмаза – 1001–2600 Вт/м·К, теплопроводность некоторых других веществ:

• карборунд – 490 Вт/м·К;
• золото – 320 Вт/м·К;
• железо – 92 Вт/м·К;
• кварц – 8 Вт/м·К;
• гранит – 2,4 Вт/м·К.

Электропроводность – это способность материала проводить электрический ток. Зависит от многих факторов, в том числе и от температуры. Показатели некоторых веществ:

• серебро – 62500000 См/м;
• медь – 59500000 См/м;
• золото – 45500000 См/м;
• графит – 125000 См/м.

Разнообразие минералов

Что такое минерал? Ответить на этот вопрос непросто. Следует учитывать, что в сегодняшнем мире существует более 4 тыс. различных типов подземных богатств. Минералы ежегодно открываются и «закрываются». Например, найденное в горных породах вещество одним своим существованием доказывает несостоятельность целой классификации, составленной учеными. Такие случаи — далеко не редкость.

Фото силикатов представлено вашему вниманию ниже.

Следует учитывать, что 4 тыс. минералов — это не такая уж и большая цифра. Если сравнивать ее с общим количеством неорганических соединений, то разница будет очевидна: последних содержится около миллиона видов. Чем объясняют геологи столь небогатое разнообразие минеральных богатств? Во-первых, распространенностью элементов в Солнечной системе. На нашей планете преобладают кремний и кислород. Соединение этих веществ приводит к появлению силикатов — подавляющей минеральной группы на Земле. С другой стороны, минералы так рассеяны, что поиски новых элементов будет делом еще нескольких сотен поколений. Вторая причина ограниченности минералов — это неустойчивость большинства химических соединений.

Горные породы и минералы, используемые человеком

Полезные ископаемые служат людям в быту, на работе. Ни одна отрасль экономики не выживет без этого. Они присутствуют в сложных технических сооружениях, привычных предметах: посуда, мебель, зеркала. Мы обязаны им практически во всех сферах жизни. В будильниках используют кварц, в гаджетах тоже. Салют – пиротехника содержит медь, кальций, натрий. Без их участия не было бы киноиндустрии. А люди не покорили бы космос.

Где используют камни

№	Сфера применения	Породы, минералы
1	Строительство мостов, дорог, зданий	Гранит, слюда, магнезит, кремень, сланец, булыжный камень, мрамор
2	Облицовочные работы	Гранит, мрамор, лабрадорит, сланец, бутовый камень
3	Медицина, фармацевтика	Кремень, мирабилит, гипс
4	Скульптура, живопись	Мрамор, охра, киноварь, графит
5	Сельское хозяйство	Известняк
6	Изготовление точных приборов	Алмаз, сапфир, кварц
7	Полиграфическая продукция	Известняк

Каждый кулинар вспомнит о соли, без которой еда теряет вкус. Но она нужна не только за столом. Весной, осенью раствором признанного антисептика лечат ангину. Ионы натрия способствуют передаче нервных импульсов. Подсчитано: ежегодно люди съедают по 4-6 кг соли.

Цеолиты, которые выводят из организма радионуклиды, оценили после Чернобыльской аварии. Тогда они спасли тысячи жизней. Имеются данные об их потенциале в борьбе с онкологическими болезнями. Медицина широко использует радиоактивные вещества, которые добывают из аналогичного натурального сырья.

Физические свойства минералов

На сегодняшний день разработана единая классификация диагностических признаков, свойственных минеральным веществам. Здесь следует выделить твердость, определяемую по шкале Мооса, а также цвет, блеск, излом, спайность, магнитность, хрупкость и побежалость. Каждое свойство рассматриваемых пород будет подробно изучено далее.

Для того чтобы определить минерал, ответственные за это люди изучают его вещественный состав и строение кристаллической решетки, то есть его физические свойства.

Итак, физические свойства минералов:

1. Цвет минерала. В отдельных случаях цвет минерала можно определить спектральным методом путем исследования его светового излучения. Некоторые минералы имеют особенность менять окраску в зависимости от падающего на них света. Также отдельные экземпляры имеют различную окраску по всей своей длине. Цвет черты является наиболее точным признаком диагностики. Для определения цвета минерала определяют, как правило, цвет его порошка. Для этого проводят царапину испытуемым по матовой фарфоровой поверхности.
2. Прозрачность. По этому признаку минералы делят на несколько небольших групп: прозрачные (хорошо видно предметы), полупрозрачные (предметы видно довольно плохо), просвечивающие (пропускает только в том случае, когда минерал в виде тонкой пластины), непрозрачные (минерал не пропускает свет вообще).
3. Блеск. Блеском называется способность предмета отражать свет. При диагностике минералов по блеску их делят на две группы: минералы с металлическим блеском и с полуметаллическим (алмаз, стекло, глянец и другие).
4. Спайность. Так, называют способность минерала расщепляться на отдельные частицы. Здесь также различают разные виды спайности: весьма совершенная (минерал без усилия расщепляется на отдельные частицы), совершенная (при легком ударе рассыпается на кусочки, образуя ровные поверхности), средняя (при рассыпании образуются изломы), несовершенная (трудно обнаруживаются спайности в минерале) и весьма несовершенная (спайность отсутствует).
5. Излом. Диагностируют характер излома, разделяя минералы на несколько групп с: ровным изломом, ступенчатым, неровным, зернистым изломом, землистым, раковистым, игольчатым и крючковатым.
6. Твердость. Это способность поверхности сопротивляться проникновению другого вещества. Определяется путем царапанья минерала ногтем, ножом, стеклом или другим минералом. Измеряется по шкале Мооса.
7. Удельный вес. Выделяют следующие классы: легкие (удельный вес составляет до 2,5 грамм на кубический сантиметр), средние (от 2,6 до 4 грамм на кубический сантиметр) и минералы с большим удельным весом (больше 4 грамм на кубический сантиметр).
8. Магнитность. Свойство минералов отклонять магнитную стрелку компаса и притягиваться магнитом.
9. Хрупкость и ковкость. Ковкими минералами считаются те, что способны менять форму при ударе молотком. Хрупкие же при ударе рассыпаются.
10. Электропроводность. Это способность вещества, в данном случае минерала, под действием электрического поля проводить электроток.
11. Запах. При горении, трении, смачивании различные минералы приобретают самые разнообразные запахи. Например, угарный газ или сероводород.
12. Вкус. Вкусовые эффекты присутствуют только у растворяемых в воде минералов.
13. Жирность и шероховатость.
14. Гигроскопичность. Свойство минерала притягивать к себе молекулы воды.

Какие камни относятся к минералам?

Некоторые люди ошибочно полагают, что все камни можно отнести к минералам. Так, например, называют гидротермальные камни, что в корне неверно. Минералами можно считать только природные камни. Например, янтарь, азурит, танзанит.

Можно насчитать не одну тысячу красивых минеральных камней, но далеко не все будут считаться полудрагоценными, а уж тем более драгоценными. Последними считаются камни необычайной красоты, но встречаются они крайне редко, что вполне оправдывает их высокую стоимость.

Драгоценными камнями, которые относятся к минералам можно считать, например, лабунцовит – силикат со сложным составом. Или осумилит – очень редкий минерал. Черчит – редчайший гипсовый минерал. Хризоберилл – оксид бериллия и алюминия. И конечно же, алмаз, рубин, изумруд и другие.

Полудрагоценные камни встречаются, конечно, не так редко, поэтому цена на них ниже. Но все же встретить их можно не очень часто. Аметист, относящийся к числу полудрагоценных камней, также считается минералом. К ним же относятся и, например, бирюза, аквамарин, топаз и янтарь.

Минералогия – это очень интересная наука, как и сам процесс зарождения минералов и их изучение. Минералы играют немалую роль в жизни людей и всей Земли. Поэтому не стоит их обесценивать. Это такое же богатство планеты, как и все остальное.