Мінерал, мінеральний вид, різновид
Класифікаційної одиницею в мінералогії служить мінеральний вид. Одне з сучасних визначень мінералу було дано акад. В.С. Соболєвим, який до мінеральних видів відносить природні сполуки, що мають однотипну структуру і склад, змінюється в певних межах. Мінерал володіє правильним, закономірним розташуванням атомів, що встановлює межі для зміни його хімічного складу і надає йому характерні фізичні властивості.
Мінерали існують у вигляді індивідів, що розрізняються своєю морфологією, особливостями внутрішньої будови кристалів, властивостями. Внаслідок явищ ізоморфізму індивіди одного і того ж мінералу можуть відрізнятися в якихось межах за хімічним складом, а значить, і за деякими особливостям кристалічної решітки індивідів. Це подібно до того, як в світі живої природи індивіди рослин і тварин відрізняються один від одного - кожен з них в чомусь індивідуальний, звідси і походить ця назва. Узагальнюючи спостереження, в біології вводять поняття виду. Також і в мінералогії є поняття «мінеральний вид», яке виникло як результат узагальнення спостережень за багатьма індивідів.
Мінеральним видом називають природна хімічна сполука з певним складом (в межах невеликих варіацій) і кристалічною структурою. Використання цього поняття розглянемо на прикладі мінералів, званих гранатами. Загальна формула гранатів має вигляд R32+R23+(SiO4)3, вони кристалізуються в кубічної сингонії. Мають різний колір - від білого, зеленого, жовтого, коричневого, червоного до чорного з різними їх відтінками. Фізичні властивості (щільність, блиск, твердість) їх також різні. Це пояснюється відмінністю хімічного складу мінералів внаслідок ізоморфізму. Візьмемо, наприклад, піропMg3Al2(Si3O12) І альмандин Fe3Al2(Si3O12), Що представляють собою чисті речовини, які в природі практично не зустрічаються. Тому з залізо-магнезіальних гранатів до Піроп відносять гранати складу (Mg, Fe)3Al2(Si3O12), В яких піропу буде більше 50%. Хоч як би змінювався хімічний склад гранатів, їх структура не змінюється, якщо не брати до уваги відмінності деяких міжплощинних відстаней і зміни позицій конкретних атомів. Головне - просторова група симетрії їх кристалічної решітки залишається незмінною.
А ось, наприклад, поліморфні модифікації - це різні мінеральні види. Так діоксиди кремнію SiO2 тригональной і тетрагональной структур є різними мінералами (мінеральними видами) - кварц (перший) і стишовит (другий).
У межах мінеральної виду виділяють різновиди за хімічним складом і структурними особливостями, і як наслідок різновиди за фізичними властивостями, крісталломорфологіі і т.д.
Хімічними різновиди - це мінерали даного мінерального виду, що відрізняються один від одного деякими відхиленнями складу від граничної хімічної формули мінерального виду. Граничною називається хімічна формула ідеально чистого речовини (міна). Належність мінералу визначається по головним хімічним елементам в його складі - так прийнято в рішеннях Міжнародної мінералогічної асоціації.
Структурними різновидами називають мінерали даного мінерального виду, що відрізняються деякими особливостями структури. Так, при ізоморфних замещениях атомів відбувається певне перекручення структури - вона в звичайному випадку стає не такою ідеальною, але в межах поняття «мінеральний вид». Бувають більш складні випадки, як, наприклад, в безперервному ряду кальцит CaCO3 - родохрозит MnCO3 в деяких випадках суміші половинних складів характеризуються особливим порядком розселення домішкових атомів в решітці мінералу і з`являється самостійний мінеральний вид - кутнагоріт зі складом СаMn(CO3)2.
Число, склад і симетрія мінералів
Загальна кількість мінеральних видів становить близько 3500-4000. Розбіжності в підрахунках пов`язані з тим, що, по-перше, деякі мінерали вивчені недостатньо повно і тому неоднозначно сприймаються деякими дослідниками. По-друге, прийняті кордону понять «мінеральний вид», «структурна і хімічна (особливо структурна) різновиди» умовні, а тому в складних випадках ці межі можуть бути проведені по-різному.
Найбільш численні мінеральні види, в які входять кисень і водень, - це основні хімічні елементи в світі мінералів. Потім за кількістю мінеральних видів хімічні елементи шикуються в такий ряд (в порядку убування): Si, Fe, Ca, S, Al, Na, Mg, Cu, Mn, P, As, Pb. Однак неоднорідність розподілу хімічних елементів в протопланетному речовині Сонячної системи визначила істотну різницю в наборі мінералів, виявлених на внутрішніх і зовнішніх планетах. Головними на внутрішніх планетах (Меркурій, Венера, Земля, Марс) є силікати, алюмосилікати і оксиди. Мінеральні фази зовнішніх планет (Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон) екзотичні для земних умов - це кристалічні H2O, CH4, S, SO3.
На прикладі Землі і її кори виразно проступає головна кількісна закономірність: ряд убування поширеності хімічних елементів у земній корі багато в чому збігається з рядом зменшення числа мінералів для цих же хімічних елементів (табл. 1).Таблиця 1. Поширеність хімічних елементів у земній корі і число мінералів для них
Хімічний елемент | Вміст у земній корі, ат. % | число мінералів | Хімічний елемент | Вміст у земній корі, ат. % | число мінералів |
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 |
Тут тільки три винятку - для мінералів кальцію, заліза і сірки. Але якщо врахувати числа мінералів міді (437), фосфору (398), марганцю (416), миш`яку (387), свинцю (371), бору (179), урану (199), цих розбіжностей буде значно більше. Вони пояснюються різними факторами, такими як ступінь активності елемента (число мінеральних видів більше у хімічно активних елементів), нерівномірним розподілом хімічних елементів по гірських породах, зонам і ділянкам минералообразования в земній корі.
Класифікація мінералів
Сучасні основи систематики мінералів як хімічних сполук закладені шведським хіміком і мінералогом Й. Я. Берцеліусом в 1814 р Вперше найбільш повне вираження ця хімічна основа знайшла в класифікації Дж. Дена, в третьому виданні його багатотомного видання «Система мінералогії» (1850-1854) . Тут було виділено п`ять класів: а) самородні речовини-б) сірчисті і миш`яковисті сполуки-в) галоїдні сполуки-г) кисневі сполуки-д) органічні речовини. Ці підрозділи майже без ізмененійсохраняются у всіх перевиданнях довідника Дж. Дена і практично у всіх сучасних класифікаціях мінералів-в одних класифікаціях вони виступають в якості класів, в інших - в якості типів.
У всіх класифікаціях початковим є виділення мінеральних видів, потім вони об`єднуються в групи, але в різних класифікаціях це робиться по-різному.
Справа в тому, що автори сучасних класифікацій прагнуть врахувати відразу два чинники - хімічний склад і структуру (це замінюють одним словом - кристаллохимия). Так, на двох засадах побудовані майже всі сучасні класифікації: Х. Штрунца (1941, 1982, 1997), А. Г. Бетехтина (1950), А. С. Куховарських (1966), Е. К. Лазаренко (1971), Е . І. Семенова (1981), А. А. Годовикова (1975, 1979, 1983). відмінна можливість і на високій швидкості через сайт online-torrent.нет. На даному сайті ви знайдете безліч новинок кіно і серіалів, а також можливість перегляду фільмів онлайн.
Найбільш логічна класифікація, побудована тільки на одному принципі - хімічному, якому віддавав перевагу В. І. Вернадський. Така класифікація буде повніше відображати родинні зв`язки або, навпаки, відмінності мінералів як хімічних речовин. Така класифікація створена Г. Б. Бокієм. У структурної кристалографії і кристалохімії цінніша класифікація, побудована на структурних ознаках. Взагалі ж в будь-якій науці повинні одночасно бути присутнім різні типи класифікацій, які з різних сторін можуть охарактеризувати об`єкти мінералогії та встановити зв`язки між ними.
Ми будемо користуватися спрощеною системою відомостей, яка покликана дати студентам саму загальну картину хімічного складу і структури мінералів.
Всі безліч мінералів за хімічним принципом розбито на типи, вони поділені за цим же принципом на класи. Класи ми ділимо вже з урахуванням структури мінералу на підкласи. Підкласи же в свою чергу розбиті на групи. Це зроблено то на хімічній, то на структурній основі. У рідкісних випадках вдаються до ще однієї категорії проміжної між подклассом і групою - сімейства. У групи об`єднуються мінеральні види. Нижче по відношенню до мінерального виду розташовуються різновиди - структурні, хімічні та інші.
назви мінералів
По суті мінерали - це хімічні сполуки і назви в мінералогії та хімії повинні були б відповідати. Однак це не так. Використовувані в даний час історично сформовані назви мінералів випадкові по відношенню до сучасного трактування поняття мінералу і мінеральних видів, а дуже багато зайві, так як ставляться до численних різновидів мінералів.
Є назви, дані по власних імен та прізвищ (біотит - на честь французького фізика Жана Батіста Біо, відкрив в кристалах оптичну двуосность) - з географічних назв (ільменіт - від Ільменських гір на Уралі- мусковит, вірніше московит, - від стародавнього «Московія» ) - за фізичними властивостями ( «ортоклаз» від грец. - прямоколющійся «орто» - прямо, «класіс» - розтріскуватися, колоться- олигоклаз - іначеколющійся- «альбіт» від лат. - білий) - за хімічним складом (Купрій, від лат . - мідь). А. С. Куховарських в 1966 році запропонував принципи перейменування мінералів по їх хімічним складом, але розроблені ним назви не знайшли широкого визнання.
Мінералието хімічні сполуки, тому мінералогія - це свого роду хімія земної кори. Однак це чисто теоретичний аспект мінералогії. Практичний аспект полягає в тому, що геолог повинен знати і вміти діагностувати об`єкти своєї науки мінерали, а в подальшому і гірські породи, що немислимо без знання мінералів. При вивченні матеріалу ви повинні ясно розуміти, що знання мінералів у студентів закладається лише під час їх практичних, лабораторних та самостійних (в тому числі і поза навчального розкладу) занять з еталонними і робочими колекціями і в музеї. В цьому відношенні мінералогія виявляється підступним предметом для недавніх ще школярів: її неможливо завчити будинку за підручниками, не витративши серйозних зусиль на практичну роботу з мінералами, а їх-то будинку і немає. Важко і те, що у більшості студентів далеко не відразу складаються навички діагностики мінералів, спочатку це засмучує і відлякує їх від подальших самостійних занять. Не відразу дається вміння правильно визначити твердість мінералу, розпізнати відтінки його кольору та особливості блиску, виявити розщеплення, зробити вірні припущення про морфології кристалів і їх симетрії. Важливо проявити завзятість, а потім в якийсь момент навички роботи з мінералами стануть звичними.
Корисно складати для себе таблиці мінералів:
1) назву мінералу, хімічна формула, головні домішки;
2) тип структури, сингония, форма кристалів і агрегатів (малюнки);
3) розщеплення (ступінь досконалості, число напрямків, кути);
4) злам;
5) твердість;
6) блиск;
7) колір;
8) риса;
9) інші властивості (магнітні, розчинність і ін.);
10) умови перебування;
11) мінерали-супутники;
12) подібні мінерали та відмінні ознаки;
13) практичне значення;
Але заносити в ваші таблиці всі відомості вже помилка, інакше для чого ж довідники? Важливо вказати для себе лише ті відомості про мінерал, які допоможуть самому діагностувати мінерал. Якщо ж знехтувати практичною роботою по вивченню мінералів, завчені теоретичні знання швидко перетворюються в безглуздий набір відомостей ні про що.
