§ 2. Породообразующие минералы Общие сведения

Изучаемая человекам часть твердой оболочки Земли (литосфера) состоит из различных горных пород, которые в свою очередь состоят из минералов, отличающихся друг от друга по химическому составу и физическим свойствам (цвету, блеску, плотности, твердости и т. д.).

Минералы представляют собой природные химические соединения (или элементы), однородные по составу и строению и являющиеся составной частью горных пород и руд. Встречаются они в природе преимущественно в твердом состоянии (кварц, слюда, кальцит), в жидком (самородная ртуть) и газообразном (сероводород). Они возникают в результате различных физико-химических процессов, происходящих в земной коре, включая и продукты жизнедеятельности организмов.

В природе известно около 2000 минералов, но очень немногие из них имеют широкое пространственное распространение и играют существенную роль в строении горных пород. Таких минералов известно около 50. Именно они называются породообразующими минералами. Без знания их происхождения, состава и свойств нельзя приступить к изучению горных пород.

Породообразующие минералы в подавляющем большинстве представляют собой вещества кристаллические, т. е. обладающие кристаллической структурой. Твердые вещества, характеризующиеся отсутствием закономерного расположения атомов (беспорядочной структурой), называются аморфными. Это изотропные вещества, обладающие по всем направлениям одинаковыми физическими свойствами.

Основные физические свойства минералов

Все минералы как физические тела обладают разнообразными свойствами: обликом кристаллов, твердостью, плотностью, спайностью, изломом, цветом, цветом черты и др. В зависимости от химического состава и кристаллической структуры эти свойства у различных минералов проявляются по-разному, и каждый; минерал характеризуется какими-либо особыми признаками, по которым его можно отличить от других. Физические свойства минералов используются для определения минералов и дают возможность, в свою очередь, судить о свойствах горных пород.

I. Форма кристаллов.

В природе большинство минералов распространено в виде зерен неправильной формы. Гораздо реже встречаются минералы, имеющие более или менее выраженную форму многогранников. Но и те и другие обладают внутренним кристаллическим строением.

Одним из основных характерных свойств большинства кристаллических минералов является их свойство самоограничения, т. е. - способность принимать многогранную форму. Каждому минералу свойственна своя кристаллическая форма, которая зависит от химического состава, строения вещества и условий его образования.

Кристаллами называются природные или искусственно созданные тела, которые имеют форму многогранников. Пространственное расположение составляющих частиц характеризует структуру кристалла.

Плоскости, ограничивающие кристаллы, называются гранями, линии пересечения граней - ребрам, точки пересечения ребер — вершинами (рис. 1). Установлено, что углы между соответствующими гранями кристаллов одного и того же минерала одинаковы и постоянны. Этот закон постоянства гранных углов дает возможность по этим углам точно определять, минералы. При постоянстве гранных углов величина и форма граней минерала может значительно меняться, в связи с чем будет меняться общий вид кристаллов, но структура кристаллов при этом остается неизменной. Закон постоянства гранных углов вытекает из того, что при росте кристаллов грани его перемещаются параллельно самим себе.

Рис. 1. Формы кристаллов

Кристаллы, как правило, имеют симметричное строение, выражающееся в повторении элементов его ограничения: граней, ребер и вершин.

Штриховатость. Нередко грани кристаллов бывают покрыты штрихами. Для ряда минералов это свойство является весьма постоянным и служит одним из диагностических признаков. Так, например, поперечная, параллельная штриховка на призматических гранях кварца; долевая штриховка на гранях турмалина, взаимно перпендикулярная штриховка на гранях пирита (рис. 4).

Рис.4. Штриховка на гранях кристаллов

2. Твердость. Под твердостью подразумевают степень сопротивления механическому воздействию другого, более прочного тела или особость минерала сопротивляться царапанию других минералов. Твердость обусловлена силой сцепления частиц.

В минералогической практике применяется наиболее простой способ определения твердости царапанием одного минерала другим, т.е. устанавливается относительная твердость. Для оценки этой твердости применяется шкала Мооса, состоящая из десяти эталонных минералов, из которых каждый последующий своим острым концом царапает все предыдущие.

За эталоны приняты следующие минералы в порядке твердости •от.1 до 10:

1—тальк,

2—гипс,

3--кальцит,

4—флюорит,

5—апатит,

6—ортоклаз,

7—кварц,

8—топаз,

9—корунд,

10—алмаз.

Минералы с твердостью 1 и 2 мягкие, царапаются ногтем, с твердостью 3—5 средние, не оставляют царапины на стекле, с твердостью 6 и 7 твердые, не оставляют царапины на кварце и с твердостью 8—10 очень твердые, царапают кварц. В практике полевых работ при отсутствии шкалы Мооса -нередко прибегают к определению твердости при помощи распространенных предметов. Так твердость карандаша — 1, ногтя —^: 2—2,5; бронзовой монеты — 3—3,5; железного гвоздя — 4, стекла — 5; стального ножа — 6; напильника — 7. Главная масса природных минералов обладает твердостью от 2 до 6. Это свойство является одним из важнейших признаков, характеризующих различные минералы.

При определении твердости по свежей поверхности минерала царапает эталонным минералом и устанавливают, какой минерал оставляет царапину. Если определяемый минерал царапается кварцем, а сам царапает ортоклаз, то это значит, что его твердость заключена между 6 и 7.