Лекция 1 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 видомназывают 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 видR₃²⁺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 альмандинFe₃Al₂(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 кремнияSiO₂тригональной 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 отпредельной химической формулыминерального 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 разновидностяминазывают 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 кальцитCaCO₃– родохрозитMnCO₃в 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.