Минералы — природные неорганические вещества¶

Минералы — это природные неорганические (в редких случаях органические) твёрдые вещества, образующиеся в результате естественных геологических процессов, обладающие определённым химическим составом и упорядоченной кристаллической структурой. Минералы являются основными компонентами горных пород, почв и рудных месторождений. По состоянию на начало XXI века описано более 5800 минеральных видов, из которых около 100 считаются распространёнными, а несколько десятков — промышленно значимыми.

¶Происхождение и определение

Термин «минерал» происходит от латинского minera — «руда», «горная порода». В современной минералогии минерал определяется как естественное неорганическое твёрдое вещество с определённым химическим составом и определённой кристаллической структурой, образовавшееся в результате природных процессов. Критерии минерала включают:

• природное происхождение (искусственные аналоги минералов считаются синтетическими);
• неорганическую природу (хотя ряд органических соединений, например, янтарь и алмаз, исторически относят к минералам);
• твёрдое состояние при обычных условиях;
• определённый химический состав, который может варьировать в пределах допустимого для данной минеральной группы;
• упорядоченную кристаллическую структуру (исключение — аморфные минералы, такие как опал).

¶Классификация

Минералы классифицируют по нескольким основаниям. По химическому составу выделяют:

Большинство минералов (около 90 %) относится к классу силикатов, в которых основу структуры составляют тетраэдры SiO₄.

По кристаллической структуре различают островные, цепочные, ленточные, слоевые и каркасные силикаты. По происхождению минералы делят на магматические, осадочные, метаморфические и гидротермальные.

¶Свойства

Минералы характеризуются набором диагностических свойств, используемых в минералогии для их идентификации:

• Кристаллическая форма — внешний облик кристалла, отражающий внутреннюю симметрию (кубическая, гексагональная, моноклинная и другие системы).
• Твёрдость — измеряется по шкале Мооса от 1 (тальк) до 10 (алмаз).
• Спайность — способность минерала раскалываться по определённым плоскостям.
• Блеск — металлический, стеклянный, перламутровый, матовый и др.
• Цвет и черта (цвет минерала в порошке).
• Плотность — от 1,9 г/см³ (сера) до 23 г/см³ (осмий, иридий).
• Прозрачность — от прозрачных до непрозрачных.
• Индекс преломления и другие оптические свойства.

¶Образование

Минералы образуются в различных геологических условиях:

1. Магматический путь — кристаллизация из магмы при остывании. Так возникают оливин, пироксены, плагиоклазы, кварц.
2. Осадочный путь — выпадение из растворов (химическое осаждение, эвапориты — гипс, галит), механическое накопление обломков (песчаники), жизнедеятельность организмов (раковины, кораллы).
3. Метаморфический путь — перекристаллизация под действием высоких температур и давлений (гнейс, мрамор, сланцы).
4. Гидротермальный путь — осаждение из горячих водных растворов, часто с участием вулканических процессов. Так формируются многие рудные месторождения.

¶Применение

Минералы имеют огромное практическое значение:

• Строительные материалы: известняк, гранит, мрамор, гипс, песок.
• Металлургия: руды железа (магнетит, гематит), меди (халькопирит), алюминия (боксит), олова (касситерит).
• Химическая промышленность: соль (галит), сера, фосфориты, барит.
• Абразивы и режущие инструменты: алмаз, корунд, карборунд.
• Драгоценные и поделочные камни: алмаз, рубин, сапфир, изумруд, топаз, огранённый кварц (аметист, цитрин).
• Сельское хозяйство: апатит — основной источник фосфорных удобрений.
• Энергетика: урановые руды (уранинит), уголь (не минерал, но горючее ископаемое).

¶Минералы России

Россия обладает одними из крупнейших в мире запасов минерального сырья. Крупнейшие месторождения:

• Кольский полуостров — апатит-нефелиновые руды (Хибинские месторождения), магнетит, редкоземельные элементы.
• Урал — железные руды (Магнитогорск), медные (Гайское, Сибайское), хромиты, платина.
• Кузнецкий бассейн — каменный уголь.
• Норильский промышленный район — никель, медь, палладий, платина.
• Якутия (Алмазоносная провинция) — месторождения алмазов (Удачное, Мир, Грибное).
• Кольский полуостров и Карелия — железные руды (Костомукша).

По объёму добычи ряда минералов Россия входит в мировые лидеры: по палладию, никелю, апатиту, алмазам (по объёму), железной руде.

¶Интересные факты

• Самый распространённый минерал в земной коре — полевые шпаты (около 60 % объёма коры), затем идут кварц и пироксены.
• Алмаз и графит состоят из одного элемента — углерода, но различаются структурой и свойствами.
• Минералы могут быть радиоактивными: уранинит, торит, монацит.
• Некоторые минералы меняют цвет при нагревании или облучении (например, турмалин).
• В 2022 году в России открыто более 30 новых минеральных видов.

¶История

Минералогия как наука зародилась в Древней Греции и Древнем Риме. Теофраст (IV в. до н. э.) в трактате «О камнях» описал около 20 минералов. В XVI–XVII веках Георгий Агрикола систематизировал знания о минералах в труде «De re metallica» (1556). В XIX веке были разработаны основы кристаллографии и минералогии (М. В. Ломоносов, Д. И. Винкельман, А. Г. Вёрман). В XX веке минералогия обогатилась рентгеноструктурным анализом, электронной микроскопией и другими методами.

Источники:

• Минералогия: учебник / под ред. В. В. Соболева. — М.: Недра.
• Ферсман А. Е. Занимательная минералогия. — Л.: Наука.
• Геологический словарь / под ред. А. В. Сидоренко. — М.: Недра.
• Минералогический журнал (Всеукраинское минералогическое общество).
• Классификация минералов по данным Международной минералогической ассоциации (IMA).