Минералы и горные породы. Из чего состоят минералы?

Различие между вторичными и первичными компонентами имеет важное значение в петрографии. Первичные единицы проливают свет на условия генезиса. горной породы, По вторичным минералам можно проследить ход изменений и преобразований, которые произошли в следующей форме. горная порода.

Минералы в природе

1. дендриты образуются при быстрой кристаллизации минералов, при кристаллизации в тонких трещинах или в вязком веществе (например, в жидкой глине), когда отдельные кристаллы наслаиваются друг на друга и образуют формы, напоминающие ветви деревьев. Примером могут служить дендриты самородной меди или серебра и дендриты соединений марганца в виде тонких черных веточек, втянутых в стенки трещин в известняке, доломите и других породах (рис. 27). (рис. 27).

2. друзы — это агрегаты кристаллов, соединенных одним концом с общим основанием так, что только свободные концы имеют грани. На рисунке 28 показана кристаллическая друза. горного хрусталя.

3. обломки — круглые или другие типы минеральных агрегатов, которые образуются в пористых осадочных породах породах (пески, некоторые глины), где минеральное вещество уплотняется в агрегаты в отдельных точках. В этом процессе кристаллы растут в виде радиальных лучей, а края кристаллов образуют сферическую форму конкреции.

Примерами являются марказитовые конкреции FeS₂ (рис. 29 и 30), фосфатные породы, сфероидальный сидерит, кремнезем и некоторые другие минералы, образующиеся между осадочными породами. пород.

Камни имеют сферическую, сплющенную, неправильную округлую форму и варьируются по размеру от почти микроскопических до больших масс в 10 кг и более.

4. геоды (выделения) — это полости в горной породе, частично заполнены минеральным материалом (рис. 31). Они обычно образуются, когда минералообразующий раствор попадает в полость и выделяемые из него минералы откладываются на стенках, образуя концентрические слои кристаллов; в центре полости обычно остается свободное пространство. В центре обычно имеется полость. горного Аметист, цеолиты, кальцит и другие минералы. Канавки особенно часто встречаются в базальтах и других магматических породах. породах.

Полости в гранитных пегматитах, которые образованы кристаллами дыма горного полевого шпата, берилла, топаза и других минералов (мегалитические полости) на Урале называют «следами заноса». 5.

5. оолиты образуются, когда минеральное вещество из раствора отделяется вокруг определенных зерен — песчинок, тел бактерий — и покрывает их, как раковины, накладываясь друг на друга.

Таким образом, образуются минеральные сферы с концентрической структурой оболочки, иногда с волокнистой структурой, которые соединяются с минеральным цементом аналогичного состава. Размеры отдельных оолитов варьируются от янтарного зерна до горошины и намного крупнее. Оолитовая структура наблюдается в арагоните (рис. 32), отложенном в горячих известняковых источниках Карловых Вар (Чехословакия), в бурой железной и марганцевой руде морского происхождения, например, в Керченском месторождении (Крым), в известняках вокруг Севастополя (Крым) и в некоторых других минералах из и горных породах осадочного происхождения.

6. когда раствор капает с потолка пещеры, часть его испаряется, а растворенное вещество выделяется в виде твердого вещества, в результате чего образуются ледяные кристаллы минералов, свисающие с потолка; эти образования называются сталактитами (рис.). Другая часть того же раствора испаряется, когда капли падают на пол пещеры, а выделившееся из раствора вещество образует круглый выступ — сталагмит. Сталагмит растет вверх и со временем может соединиться со сталактитом, свисающим с потолка.

ИЗОМОРФИЗМ

Изоморфизм — это явление, при котором кристаллическая решетка конкретного вещества позволяет заменять определенные ионы (например, Mg) ионами другого состава (например, Fe») без изменения основной формы кристалла. Из-за степени такого замещения многие физические свойства «смешанных» кристаллов или «твердых растворов» постоянно меняются от одного «чистого» компонента к другому. Например, оптические свойства магнезита — MgCo₃ последовательно изменяются при замене ионов Mg на двухвалентные ионы Fe до тех пор, пока чистый карбонат сидерита железа (FeCO₃Если известно соотношение Mg и Fe в карбонате, можно рассчитать показатели преломления и определить состав «твердого раствора» в обратной зависимости от показателей преломления.

Открытие изоморфизма в начале 19 века нанесло сильный удар по идее о том, что форма кристаллов определяет их состав. С другой стороны, концепция изоморфизма помогла понять сложный состав многих минералов, особенно силикатов, и определить их типы. В теории строения кристаллов до открытия рентгенодифракционного анализа существовало представление о молекулярной структуре кристаллов, в результате чего сложный состав изоморфных смесей представлялся как смесь «молекул» исходных или предельных компонентов.

Состав Mg-Fe-карбоната брайнерита определяется формулой nMgCO₃ т FeCO₃или nMgCO₃ (100 л) FeCO₃Гораздо уместнее выразить состав количественно неопределенной формулой (Mg, Fe) CO₃.

Однако возможность изоморфной замены не ограничивается этим простым случаем. В минералах, особенно в силикатах, изоморфные замещения могут быть гораздо более сложными. Например, ионы кальция в анортитовом полевом шпате (CaAl₂Si₂O₈) замещаются ионами натрия, но в то же время ионы алюминия замещаются ионами кремния. Состав такого композита представлен формулой (Ca, Na)Al(Al, Si)Si.₂O₈. Более точно, состав плагиоклаза можно представить как смесь анортитового и альбитового «компонентов». NaAlSi .₃O₈т.е. t CaAl₂Si₂O₈(100- t) NaAlSi₃O₈.

Каковы условия возможности изоморфного замещения в кристаллах? Существует три таких условия. Во-первых, взаимно замещенные ионы должны иметь сходные размеры (ионные радиусы не должны отличаться более чем на 15%), а во-вторых, сумма значений взаимно замещенных ионов должна быть одинаковой. В-третьих, влияние замещенных ионов на другие ионы, окружающие их, должно быть очень узким.

Такая широкая возможность изоморфного замещения ионов в кристаллических решетках усложняет характеристику состава минералов и затрудняет выражение этого состава в простой формуле.

Химия минералов

Как уже упоминалось во введении, минералы — это химические соединения, которые образовались естественным образом в земной коре без влияния человека.

Химическая формула минерала выводится из его химического анализа, который дает процентный состав вещества. Если вы знаете процентный состав, то легко найдете формулу.

Типы минералов указывают не только на их химический состав, но и на то, как элементы связаны между собой. Например, тип малахита — Cu₂(OH)₂CO₃ показывает, что он очень прочно связывает воду в меди, а не как H₂O, но в форме гидроксила OH, и выделяется только при сильном нагревании.

Ядро расположено в центре Земли (см. рисунок 3), его радиус составляет около 3,5 тысяч километров. Температура ядра достигает 10 000 К, то есть она выше температуры внешних слоев Солнца, а его плотность составляет 13 г/см3 (для сравнения: вода — 1 г/см3). Предполагается, что ядро состоит Сплавы железа и никеля.

Так что же такое минерал?

Минералы — это однородные природные тела, которые представляют собой химические соединения определенного состава, имеют кристаллическую структуру и образовались в результате геологических процессов. Они являются компонентами горных пород.

Горные породы — Массы или агрегаты одного или нескольких видов минералов или органических веществ, образовавшиеся в результате природных процессов.

Это материалы, из которых состоит земная кора. Они могут быть твердыми, хрупкими, мягкими и консолидированными. породы.

Существуют и другие понятия, связанные с вышеперечисленными. Разновидность минерала — это группа минералов, которые имеют незначительные различия в химическом составе и физических свойствах. Минеральный атом — это минеральное тело, разделенное границей раздела.

Происхождение минералов

Генезис — это процесс образования минералов. Процессы делятся на три группы в зависимости от источника энергии.

1. Магматогенные (гипогенные) процессы

Образование происходит в результате застывания и кристаллизации магмы. Этот раствор плавится, состоящикоторая состоит в основном из силикатов (соединений кремния) и содержит все химические элементы, либо преодолевает сопротивление вышележащей породы, либо осаждается из породы. пород и выливается на поверхность или остается под землей, где остывает и кристаллизуется. Следовательно, продукты классифицируются как экстрактивные или мешающие.

Поскольку вся магма преимущественно силикатная, в ней образуются силикатные соли (силикатные минералы). Многие из них — породообсиликатные минералы, образующие граниты, сиениты, диориты и другие кристаллические породы. породы. Они состоят в основном из полевого шпата, гранита, слюды, черта, оливина и др. При их образовании происходит переход Si, Al, Ca, Fe, Mg, Ti, K, Na, H2, O2 из магмы в остаточный расплав.

Во время проникновения в земную кору температура магмы составляет около 1200°C. К концу кристаллизации она снижается до 500-600°C, и при этой температуре остаточный расплав становится пород При такой температуре остаточный расплав проникает в трещины и образует пегматитовые жилы.

Некоторые из летучих веществ проникают через трещины в кристаллические жилы. породы. Они воздействуют на минералы, из которых состоят, и преобразуют их. Так, в гранитах образуются руды серого, вольфрама, молибдена, олова и редких металлов.

При дальнейшем понижении температуры выделяются гидротермальные растворы. В них образуются месторождения золота, цинка, меди, серебра, урана, свинца, сурьмы, ртути, олова и мышьяка.

2. Метаморфические процессы (эндогенные)

Это изменения минералов в недрах Земли, вызванные давлением и температурой. Эти явления связаны с изменениями в геологической среде и с первым появлением пород.

Различают региональный метаморфизм и контактный метаморфизм. Первый тип метаморфизма затрагивает большие площади и распространяется на большие глубины. В результате этого процесса образуются сланцы и гнейсы. Контактный метаморфизм состоит при воздействии магмы (особенно гранитной), когда она проникает в слои мергеля и известняка. В результате они превращаются в шарики и тени. Иногда с ними связаны месторождения железа, вольфрама, молибдена, олова и кобальта.

3. Экзогенные процессы

Эти явления вызываются внешними факторами, связанными с энергией солнца. Они возникают при нормальном давлении и низких температурах вблизи поверхности Земли. Они состоят из минералов, обнаженных и погребенных на небольшой глубине. породы и минералы, обнаженные на небольшой глубине и подвергшиеся эрозии (выветриванию) под механическим и химическим воздействием воды, солнца, ветра, организмов и т.д. Некоторые из выветрившихся и деградировавших минералов. пород Часть разрушенных минералов мигрирует, другая часть остается на месте и образует месторождения золота, платины, циркона, алмазов, граната, олова, магнетита, вольфрамовой руды и т.д. Многие породообМногие из наиболее важных металлов разлагаются и растворяются. Их соли уносятся водой и выпадают в осадок в сухих районах, образуя отложения гипса, натриевых и калийных солей и мирабилита.

Другими словами, экзогенное минералообразование — это результат взаимного влияния атмосферных, биосферных и гидросферных факторов на минералы на поверхности Земли. Новые минералы, которые образуются таким образом из исходных минералов, называются супергенные минералы.

Кроме того, существует биохимический подтип экзогенного минералообразования. Он состоит Когда останки организмов и их жизненные функции трансформируются. В результате образуются горючие ископаемые, мел, известняк, природная сера, некоторые бурые железняки и фосфатные породы. Очень распространены полевые шпаты, плагиоклаз, керты и т.д.

Классификация

Как правило, структурно-химические классификации считаются базовыми.

В химии кристаллов, например, существует 9 типов:

1. Силикаты. Соли кремниевых кислот. Представлены наиболее распространенными в земной коре породообОсновные минералы (более 90% массы), из которых состоят все виды. горных пород. Включают около 800 видов, разделенных на основе структуры кристаллической решетки на 6 подтипов: островные, кольцевые, цепочечные, ленточные, слоевые, каркасные. Это полевые шпаты, плагиоклазы, роговые обманки и т. д.
2. Карбонаты. Около 80 наименований, представленных солями угольной кислоты. Наиболее распространены среди них магнезит, кальцит, доломит.
3. Оксиды и гидроксиды. Сюда входит около 200 минералов-соединений с кислородом и гидроксильной группой. Подразделяются на соединения с кремнием (кварц и др.) и соединения с металлами (гематит, лимонит и др.). Составляют около 17% массы земной коры.
4. Сульфиды. Около 200 соединений с серой (пирит, борнит, киноварь и др.).
5. Сульфаты. Примерно 260 минеральных видов, представленных солями серной кислоты (гипс, барит, ангидрит и др.).
6. Галоиды. Соли галоидных кислот. Включают около 100 наименований (галит, сильвин, флюорит и др.).
7. Фосфаты. Соли фосфорной кислоты, в том числе апатит и фосфорит.
8. Вольфраматы. Соли вольфрамовой кислоты (вольфрамит, шеелит и др.).
9. Самородные элементы. Включают 45 наименований, состоящих из одного элемента (золото, сера, алмаз и др.).

Структурно-химическая

Существует также структурно-химическая классификация, которая очень похожа на эту. В соответствии с этим существует два типа: неорганические и органические минералы.

К первым относятся следующие категории:

• самородные элементы и интерметаллические соединения;
• нитриды, карбиды, фосфиды;
• сульфиды, сульфосоли и подобные;
• галоидные соединения и галогеносоли;
• окислы;
• кислородные соли.

Минералы делятся на четыре типа в зависимости от их внешнего вида:

• 1. Породообразующие. Составляют большинство горных пород.
• 2. Акцессорные. Часто присутствуют в них, но обычно составляют до 5%.
• 3. Рудные. Образуют значительные скопления в виде рудных месторождений и содержат промышленно ценные компоненты.
• 4. Редкие. Немногочисленны или единичны.

В природе существует три формы появления:

1. Минеральные индивиды. Это составные части агрегатов, представленные кристаллами, зернами и прочими выделениями, обособленные поверхностями раздела.
2. Минеральные агрегаты. Срастания индивидов одного или различных минералов, не имеющие четких признаков симметричных фигур. Бывают одно- и многоэтапными.
3. Минеральные тела — скопления агрегатов с естественными границами. По размерам могут быть от микроскопических до сопоставимых с геологическими объектами.

Кроме того, используется генетическая классификация, описанная выше.

● Как определить, что минерал — это минерал? Есть несколько характеристик, которыми должен обладать минерал, чтобы быть минералом: он твердый, он природный, а не искусственный, он имеет одинаковую химическую структуру и он неорганический.

Минералы земные и небесные

В конце 1960-х годов, когда американские астронавты уже побывали на Луне, многие районы Монголии все еще оставались девственной геологической территорией. Здесь, в Гоби, в крупнейшем в мире массиве щелочного гранита было обнаружено крупное месторождение циркона. В одном из выходов гранита и пегматита был обнаружен силикат циркония необычного цвета, который оказался новым минералом. Минерал был назван армстронгитом в честь первого землянина, ступившего на поверхность другой планеты.

Каждый минерал — относительно однородное твердое вещество, образовавшееся в результате естественных физических и химических процессов, — характеризуется определенным химическим составом и структурой, т.е. порядком расположения атомов по отношению друг к другу. На основе этих данных можно определить минерал, а физические свойства, такие как цвет, твердость, плотность, прозрачность и т.д., могут быть очень похожи у разных минералов.

На сегодняшний день известно более 4 500 минералов различных видов, триста из которых были открыты только за последние двадцать лет. Новый минерал может быть открыт только после тщательного изучения образцов горных пород. В настоящее время для этого используется современное оборудование, такое как микроскоп и XRF-анализатор, который обычно базируется на сканирующем электронном микроскопе. Электронный луч, генерируемый микроскопом, направляется на образец — полированную «таблетку» исследуемого материала. породы, что заставляет каждый атом в образце излучать в характерном рентгеновском диапазоне частот.

Таким образом, можно определить химический состав различных минеральных фаз в образце и обнаружить те из них, для которых не существует известных аналогов. Следующим шагом на «пути к открытию» является определение параметров элементарной ячейки кристалла.

Конечно, не все минералы горных породах могут быть открыты новые минералы. Чаще всего это происходит при изучении двух типов породРуды редких и благородных металлов и руды, богатые щелочными минералами. пород, Руды, богатые щелочными минералами.

Щелочная «кладовая»

Руды, особенно богатые щелочными минералами, — это так называемые агпаитовые минералы породы Руды, содержащие больше щелочных минералов (калия и натрия), чем алюминия (т.е. отношение общего количества атомов K и Na к количеству атомов Al больше 1).

Образуются эти породы из магмы подходящего состава. Сначала кристаллизуется полевой шпат или нефелин (число атомов K + Na = Al), а избыток щелочного металла накапливается в остаточном расплаве. Когда магма остывает, они участвуют в образовании «сверхщелочных» темных минералов, а также минералов с редкими металлами. В этом случае каждый микроэлемент образует свою собственную минеральную фазу с калием или натрием, отсюда и большое разнообразие таких минералов в агпаитовых породах. породах Существует большое разнообразие таких минералов.

Свой вклад вносит и изменчивость термодинамических условий (давление, температура, окислительно-восстановительный потенциал и т.д.), характерных для процесса кристаллизации магматического расплава. В результате при участии одного и того же редкого элемента могут образовываться различные минеральные фазы с разной структурой и соотношением химических элементов. Иногда эти фазы кристаллизуются сами по себе, иногда они занимают место более ранних образований. Поэтому неудивительно, что в агпаитовых породах минералы, они встречаются там как в микро-, так и в макроколичествах.

Более того, «агпаитовые минералы» часто имеют привлекательные формы и цвета кристаллов. Пестрая картина, возникающая при исследовании их образцов под микроскопом, объясняется тем, что ионы редких элементов обычно очень велики и «деформируют» кристаллическую решетку, внедряясь в нее. В результате оптические свойства кристалла различаются в разных направлениях, что приводит к появлению ярких интерференционных цветов.

Массивы щелочных пород Самые красивые и разнообразные минералы обычно «спрятаны» в труднодоступных местах — за полярным кругом и в тайге, в высоких горах и в пустыне. Более того, многие из них расположены на границах между регионами, а в приграничных районах геологические исследования часто проводятся менее тщательно, поэтому многие потенциально интересные геологические объекты могут быть не замечены.

Все это объясняет, почему сам Кольский полуостров с его тремя огромными агпаитовыми массивами — Хибинским, Ловозерским и щелочным гранитным массивом Кейв — является настоящим Клондайком для любителей красивых и редких минералов, и почему каждый год здесь совершаются новые минералогические открытия.

Часть земной коры, простирающаяся на глубину, доступную для геологических исследований, является недрами Земли. Недра Земли нуждаются в особой защите и разумном использовании

Из чего состоят минералы

Прямо под нашими ногами лежат сокровища. Они могут выглядеть как обычные камни, но могут рассказать о многом. Откуда они берутся? Почему одни твердые, а другие мягкие, одни невероятно красивые, а другие совсем простые? В ближайшее время МИФ выпустит книгу «Что такое камень?», в которой вы найдете ответы на эти и многие другие вопросы о камнях. В этой статье вы узнаете, как распознать и отличить некоторые минералы, горные породы и окаменелости.

Наша планета представляет собой сферу из камня. Верхняя часть его внешней оболочки, земная кора, состоит из осадочных пород. горными породами. Они образовались из раковин водных организмов, отложившихся на дне древних морей, или из крошечных остатков гор, смытых водой, ветром или ледниками. Нижняя часть земной коры состоит из гранитов, т.е. затвердевшей магмы. Метаморфический горные породы которые образуются в нижней части земной коры или мантии из осадочных и магматических пород. пород, которые подвергаются воздействию огромного давления и высоких температур.

Мрамор

Мрамор — это красивый метаморфический порода. Эта изысканная горная порода, которая образуется на большой глубине из карбоната пород, выпускается в различных оттенках. Под воздействием высоких температур и давления глубоко в земле известняк и доломит меняют свою структуру. Образовавшиеся кристаллы формируют привычную зернистую структуру породы. породу — мрамор.

Мрамор состоит Зерна кальцита неправильной формы. Именно эти зерна придают блеск полированной поверхности камня. Эта поверхность вовсе не является зеркалом: отраженный свет рассеивается и придает мрамору мягкий блеск.

Самый распространенный оттенок мрамора — белый, но существует более трех тысяч разновидностей, включая зеленый, синий, черный и даже золотой! Источник

Известняк

Известняк обычно светло-серого цвета, но может быть и белым, и даже темно-серым. Существует много видов известняка, но все они. они состоят Они сделаны из кальцита и закипают при контакте с соляной кислотой. Органогенный известняк состоит из карбонатных остатков животных и растений. В нем часто находят окаменелости. Источник

Песчаник

Слово «песчаник» навевает мысли о пляжах, пустынных дюнах и летнем солнце. Как следует из названия, эта порода состоит он сделан из песка. Песчаник — одна из самых распространенных осадочных пород. пород на земле. Она состоит Он состоит из зерен кварцевого песка, сцементированных глиной, карбонатом или силикатом. Песчаник бывает разных цветов, от зеленоватого до шоколадно-коричневого, но чаще всего он желтый или красновато-коричневый. Источник

Минералы

Любая горная порода Он состоит из минералов или сцементированных фрагментов других материалов. горных пород. Минерал — это природное тело, однородное по своему составу и свойствам, состоящекристаллов. Минералы — это природные образования, но не живые существа. Они возникают и развиваются как жидкости, а затем превращаются в твердые тела с особыми свойствами. Каждый минерал состоит определенных веществ имеет свой цвет, структуру и форму.

Малахит

Этот яркий изумрудно-зеленый минерал был самой важной медной рудой в древние времена. Хорошо выраженные кристаллы малахита встречаются редко, более того, столбики, пластинки и иголочки довольно мелкие. Гораздо чаще встречаются округлые агрегаты в виде тонких нитей и бутонов, которые придают шикарный вид полированному срезу. Источник

Алмаз

Блеск отполированного бриллианта неоспорим. Этот минерал образуется глубоко под землей, когда атомы углерода в кристаллической решетке располагаются таким образом, чтобы образовать между собой максимально прочную связь. Алмаз — самый твердый минерал на земле: алмазный бур может просверлить все, что угодно. горную породу! Источник

Кварц

Кварц — как песок — есть везде! Он является компонентом большинства магм горных пород. Особенно много его в породах, богатых кремнием:

в гранитах, пегматитах и риолитах. Благодаря своей твердости кварц успешно противостоит атмосферным воздействиям. Ветер и вода разрушают большинство минералов, но зерна кварца плавают вместе с ними. Зерна кварца откладываются в руслах и на берегах рек, а также на дне озер и морей. Источник

Окаменелости

В земной коре спрятаны бесчисленные сокровища. Не только драгоценные камни, такие как алмазы и изумруды, но и останки растений и животных, окаменевшие за миллионы лет. Некоторые из них похожи на современные виды, но большинство древних организмов исчезли: Их больше не существует на Земле.

Типы окаменелостей

Эуфосилы — это останки живых организмов, которые превратились в камень и были замещены минералами. Окаменеть могут не только растения и животные, но и следы их жизнедеятельности. К ним относятся отпечатки ног динозавров (следовые окаменелости) и фекалии (копеподы). Когда организм полностью разложился, но его хозяин породы сохраняет свою форму, формируется слепок. Когда на поверхности отпечатывается только одна сторона организма породы отпечатывается только одна сторона организма, такая окаменелость называется слепком. Следы часто остаются на коже животных и листьях растений.

Источник

Часть земной коры, простирающаяся на глубину, доступную для геологических исследований, является недрами Земли. Недра Земли нуждаются в особой защите и разумном использовании

Что такое минерал?

Минералы — это естественные тела природы. Они образуются в результате различных физических и химических процессов на поверхности или внутри Земли. Все минералы находятся или когда-то находились в кристаллическом состоянии. состоянии. Они могут быть как в твердой или жидкой форме (вода, ртуть), так и в газообразной (метан, углекислый газ). состоянии.

Слово «минерал» имеет латинское происхождение и происходит от слова «minerale», что означает «руда». Минералы однородны по своему физическому и химическому составу и являются составными частями горных пород, метеоритов, руд.

Термин «минерал» иногда используется вместо более научного термина «минеральный вид» или «минеральный сорт». Минеральный вид — это общий образец минерала, имеющий общий химический состав и кристаллическую структуру, т.е. общий набор конкретных образцов. Вид — это тип минерала, который имеет общий химический состав и кристаллическую структуру, но сильно отличается по своим морфологическим характеристикам (окраска, размер зерен и т.д.). Например, халцедон, аметист, хрусталь и цитрин являются разновидностями минерала кварц.

Образование минералов

Минералы образуются либо в земной коре, либо на поверхности земли. Существует три типа процессов формирования:

• Эндогенные (глубинные). При этом образование минералов происходит глубоко под землей. Расплавленные силикатные породы (магма), протекая в толщу земной коры из нижележащих слоев, застывают. Выделяющиеся при этом газы и водные растворы собираются в пустотах и трещинах. Так появляются новые минералы.
• Экзогенные (поверхностные). Этот вид процессов характерен тем, что образование новых минералов происходит на земной поверхности: в местах соприкосновения литосферы с гидросферой, биосферой и атмосферой. Здесь происходят такие процессы, как выветривание, образование горных пород вследствие жизнедеятельности организмов (например, образование ракушечника из минерализованных останков морских животных).
• Метаморфические. В земной коре постоянно протекают геологические процессы, которые вызывают образование новых минералов. Например, осадочные горные пород биогенного происхождения могут оказаться в толще литосферы. Там они подвергаются действию высокой температуры и давления. Так из известняка получается мрамор. Или наоборот, при извержении вулкана магма достигает поверхности, изливается, застывает и подвергается выветриванию и прочим экзогенным изменениям.

Классы минералов

Общепринятая классификация минералов была разработана IMA (Международным минералогическим обществом). Основной единицей классификации является класс. Классы включают семейства, подклассы, группы и подгруппы. Классификация в основном основана на химических свойствах и включает классы:

• Сульфиды (арсениды, антимониды, селениды, висмутиды, телуриды, а также семейство пирита-марказита). Это группа сернистых соединений из 250 минералов. Примеры: киноварь, медный и железный колчедан.
• Сульфаты, производные серной кислоты с низкой твердостью и неметаллическим блеском: глауберова соль, гипс, ангидрит.
• Сульфосоли,
• Галогениды. Больше 100 минералов, фтористых, хлористых и прочих галогеновых соединений: флюорит, хлорид натрия, сильвин.
• Окислы (включает надгруппы шпинели и хегмобитов) и гидроокислы. Эти два класса составляют до 17 % всей земной коры. Из них 12% приходится на долю кварца. Кроме него окислы и гидроокислы кремния и металлов объединяют множество минералов малой и большой плотности: боксит, корунд, магнетит, гематит и пр.
• Карбонаты. Соли угольной кислоты в литосфере представлены более чем 80 минералами. Это магнезит, сидерит, доломит, кальцит и пр.
• Арсенитов (антимониты, селениты, висмутиты, телуриты и собственно арсениты),
• Нитраты,
• Бораты,
• Хроматы,
• Молибдаты,
• Фосфаты, т.е. соли фосфорной кислоты. В классе около 200 минералов малой твердости и плотности: фосфат кальция, апатиты.
• Вольфраматы,
• Силикаты, алюмосиликаты. Это более 800 минералов с большим породообразующим потенциалом: 80% от всей земной коры. Если отнести к силикатам и кварц, то их доля составт больше 90%. Силикаты характерны кристаллической решеткой, в основе которой находится кремний-кислородный тетраэдр: авгит, оливин, слюды, берилл и пр.
• Арсенаты,
• Ванадаты.

Классификация также включает несколько специальных супергрупп (апатиты, лауниты, алуниты, гранаты, магнетиты).

Нативным элементам присвоена своя категория в соответствии с международной классификацией. К ним относятся золотые самородки, платина, мышьяк, ртуть, железо, никель, сера и углерод (например, графит и алмазы).

Существует также категория органических минералов, в которую входят некоторые природные минералы (ацетаты, мелиты, оксалаты и т.д.). Следует проводить различие между биогенными минералами и органическими минералами. К первым относятся природный асфальт, смолы (янтарь), жемчуг, копал, озокерит и сунгит. Все эти вещества не являются минералами, поскольку не имеют и никогда не имели кристаллической структуры. Однако их часто ошибочно называют органическими металлами.

Горные породы — Массы или агрегаты одного или нескольких видов минералов или органических веществ, образовавшиеся в результате природных процессов.

Ядро

Ядро расположено в центре Земли (см. рисунок 3), его радиус составляет около 3,5 тысяч километров. Температура ядра достигает 10 000 К, то есть она выше температуры внешних слоев Солнца, а его плотность составляет 13 г/см3 (для сравнения: вода — 1 г/см3). Предполагается, что ядро состоит Сплавы железа и никеля.

Внешнее ядро Земли толще внутреннего (его радиус 2200 км) и находится в жидком (расплавленном) состоянии. состоянии. Внутреннее ядро подвергается огромному давлению. Его компоненты находятся в твердом состоянии. состоянии.

Рисунок 3. Земля: ядро, мантия и кора.

Мантия

Мантия — это геосфера Земли, которая окружает ядро и составляет 83% объема нашей планеты (см. рис. 3). Его нижняя граница находится на глубине 2900 км. Мантия Земли делится на менее плотную и менее пластичную верхнюю часть (800-900 км), из которой поступает магма (в переводе с греческого «густая мазь», расплавленное вещество недр Земли, смесь химических соединений и элементов, включая газы, в особой полужидкой форме. состоянии) и кристаллический нижний слой толщиной около 2 000 км.

Кора — это внешняя оболочка литосферы (см. рис. 3). Его плотность примерно вдвое меньше средней плотности Земли — 3 г/см3.

Кора отделена от мантии границей Мохоровича (часто называемой границей Мохо), которая характеризуется резким увеличением скорости сейсмических волн. Он был открыт в 1909 году хорватским ученым Андреем Мохоровичичем (1857-1936).

Поскольку процессы в верхней части мантии Земли влияют на движение вещества в земной коре, их называют литосферой (каменной мантией). Толщина литосферы колеблется от 50 до 200 км.

Ниже литосферы находится астеносфера — менее твердая и менее вязкая, но более пластичная оболочка с температурой 1200 °C. Он может преодолеть барьер Мохо и проникнуть в земную кору. Астеносфера является источником вулканизма. Они содержат очаги расплавленной магмы, которая проникает в земную кору или вытекает на поверхность.

Состав и строение земной коры

По сравнению с мантией и ядром земная кора представляет собой очень тонкий, твердый и хрупкий слой. Он изготовлен из более легкого материала, который в настоящее время содержит около 90 встречающихся в природе химических элементов. Эти элементы неравномерно представлены в земной коре. Семь элементов — кислород, алюминий, железо, кальций, натрий, калий и магний — составляют 98% массы земной коры (см. рисунок 5).

Определенные комбинации химических элементов образуют различные горные породы также минералы. Возраст самых древних из них составляет не менее 4,5 миллиарда лет.

Рисунок 4. Структура земной коры

Рисунок 5. Состав земной коры

Минерал — это относительно однородное природное тело, которое образуется как на глубине, так и на поверхности литосферы. Примерами минералов являются алмаз, кварц, гипс, тальк и т.д. (Описание физических свойств различных минералов приведено в Приложении 2). Состав минералов Земли показан на следующем рисунке. 6.

Рисунок 6. Общий минеральный состав Земли

Горные породы состоят Минералы, из которых состоит Земля, состоят из различных типов минералов. Они могут состоять из одного или нескольких минералов.

Осадочные горные породы — Глина, известняк, мел, песчаник и т.д. — образуются в результате осаждения веществ в водной среде и в почве. Они располагаются слоями. Геологи называют их «страницами истории Земли», потому что они рассказывают нам кое-что о природных условиях, преобладавших на нашей планете в прежние времена.

Среди осадочных горных пород бывают органогенными и неорганическими (фракционированными и хемогенными).

Органогенные горные породы образуется в результате накопления остатков животных и растений.

Обломочные горные породы Они образуются в результате выветривания, осаждения водой, льдом или ветром продуктов разрушения горных пород (табл. 1).

Таблица 1: Фрагменты. горные породы В зависимости от размера обломков

Размер комочков (частиц)

Песок и песчаник

Хемогенные горные породы образуется в результате осаждения растворенных веществ из морской и озерной воды.

В земной коре из магмы образуется магма. горные породы (см. рис. 7), такие как гранит и базальт.

Осадочные и магматические породы значительно изменяются под воздействием высоких температур и давления, когда они опускаются на большую глубину и становятся метаморфическими породами. горные породы. Например, известняк становится мрамором, а кварцевый песчаник — кварцитом.

Земная кора состоит из трех слоев: осадочного, гранитного и базальтового.

Осадочный слой (см. Рисунок 8) состоит в основном из осадочных пород. горными породами. Здесь преобладают глинистые и аргиллитовые сланцы; часто встречаются песчаные, углеродистые и вулканические сланцы. породы. Минеральные месторождения, такие как уголь, газ и нефть, находятся в осадочном слое. Все они имеют биологическое происхождение. Уголь, например, является продуктом древних растительных преобразований. Толщина осадочного слоя варьируется в широком диапазоне, от полного отсутствия в некоторых районах суши до 20-25 км в глубоких впадинах.

Рисунок 7. классификация горных пород по происхождению

«Гранитный» слой состоит метаморфические и магматические пород, по своим свойствам похожи на гранит. Наиболее распространенными являются гнейсы, граниты, кристаллические сланцы и т.д. Гранитный слой встречается не везде, но на тех континентах, где он ярко выражен, его максимальная толщина может достигать нескольких десятков километров.