Απόπειρες συστηματοποίησης ορυκτών σε διάφορες βάσεις έγιναν στον αρχαίο κόσμο. Αρχικά (από τον Αριστοτέλη έως τον Ibn Sina και τον Biruni), τα ορυκτά συστηματοποιήθηκαν σύμφωνα με εξωτερικά χαρακτηριστικά. Από το 2ο μισό του 19ου αι. Οι χημικές ταξινομήσεις έγιναν εξαιρετικά διαδεδομένες, και τον εικοστό αιώνα. – κρυσταλλικό χημικό. Επί του παρόντος, η πιο κοινή ταξινόμηση ορυκτών βασίζεται στη χημική αρχή (χημική σύνθεση, τύπος χημικών ενώσεων, φύση του χημικού δεσμού). Οι μικρότερες ταξινομήσεις εντός των τάξεων διακρίνονται λαμβάνοντας υπόψη τα δομικά χαρακτηριστικά των ορυκτών (Πίνακας 1.1).

Σύντομη περιγραφή κατηγοριών ορυκτών

Εγγενή στοιχεία. Περίπου 40 χημικά στοιχεία είναι γνωστά στη φύση στη φυσική τους κατάσταση, αλλά τα περισσότερα από αυτά είναι πολύ σπάνια. Η παρουσία στοιχείων σε φυσική μορφή σχετίζεται με τη δομή των ατόμων τους, τα οποία έχουν σταθερά κελύφη ηλεκτρονίων. Τα χημικά αδρανή στοιχεία υπό φυσικές συνθήκες ονομάζονται ευγενή στοιχεία.

Au, Pt, Ag, Cu, Fe, Pb, Sn, Hg, Zn, Al βρίσκονται με τη μορφή φυσικών μετάλλων· κράματα αρκετών μετάλλων είναι επίσης τυπικά στη φυσική τους κατάσταση, για παράδειγμα (Pt+Fe), (Pt +Fe+Ni), ( Au+Ag), κ.λπ. Τα πιο κοινά φυσικά ημιμέταλλα είναι τα As, Sb, Se, Te και τα πιο κοινά μη μέταλλα είναι διάφορες τροποποιήσεις του C (γραφίτης, διαμάντι) και του S. Γραφίτης και θείο συχνά σχηματίζουν μεγάλα κοιτάσματα.

Χαλκογονίδια (θειούχες ενώσεις) είναι ενώσεις κατιόντων με θείο (σουλφίδια). Περίπου 200 θειούχες ενώσεις είναι γνωστές στη φύση, αλλά μόνο 20 από αυτές απαντώνται σε σημαντικές ποσότητες. Οι πιο κοινές ενώσεις είναι Fe, Cu, Pb, Zn, Sb, Hg.

Το χρώμα των σουλφιδίων είναι ποικίλο (μολυβδογκρι, μαύρο, ορειχάλκινο-κίτρινο, χαλκό-κίτρινο, πορτοκαλί, κίτρινο, κόκκινο). Η σκληρότητα κυμαίνεται από 1 έως 6-6,5, η πυκνότητα ποικίλλει από μέτρια έως υψηλή.

Ο κύριος όγκος των σουλφιδίων σχηματίζεται υδροθερμικά· είναι επίσης γνωστά σουλφίδια πυριγενούς και μεταμορφικής προέλευσης, μερικά είναι αποτέλεσμα εξωγενών διεργασιών.

Τα σουλφίδια είναι σημαντικά ορυκτά μεταλλεύματος, πρώτες ύλες για την παραγωγή μη σιδηρούχων, βαρέων και ορισμένων σπάνιων και ιχνοστοιχείων μετάλλων και των κραμάτων τους.

Πίνακας 1.1

Ταξινόμηση ορυκτών

Ενώσεις οξυγόνου. Οξείδια και υδροξείδια – ενώσεις στοιχείων με οξυγόνο· τα υδροξείδια περιέχουν και νερό. Στον φλοιό της γης, αυτά τα ορυκτά αποτελούν περίπου το 17%, εκ των οποίων το πυρίτιο (SiO 2) αντιστοιχεί στο 12,6%. Οξείδια και υδροξείδια σιδήρου – 3,9%. Τα κοινά ορυκτά περιλαμβάνουν επίσης οξείδια και υδροξείδια του αλουμινίου, του μαγγανίου και τα οξείδια του τιτανίου.

Οι φυσικές ιδιότητες αυτών των ορυκτών είναι διαφορετικές, τα περισσότερα από αυτά χαρακτηρίζονται από υψηλή σκληρότητα. Η προέλευση είναι πυριγενής, πηγματίτης, υδροθερμική, αλλά τα περισσότερα οξείδια σχηματίζονται ως αποτέλεσμα εξωγενών διεργασιών στα ανώτερα μέρη της λιθόσφαιρας. Πολλά ενδογενή ορυκτά καταστρέφονται κατά τις καιρικές συνθήκες και μετατρέπονται σε οξείδια και υδροξείδια, ως πιο σταθερές ενώσεις υπό επιφανειακές συνθήκες. Όντας φυσικά και χημικά σταθερά, πολλά οξείδια συσσωρεύονται σε τοποθετητές.

Θειικά – φυσικά άλατα θειικού οξέος. Στη φύση είναι γνωστά περίπου 190 ορυκτά είδη, τα οποία είναι απλά άνυδρα άλατα ή σύνθετα άλατα με νερό σύστασης και κρυστάλλωσης. Η κύρια δομική μονάδα είναι η ανιονική ρίζα 2, μεταξύ των κατιόντων που σχηματίζουν είδη είναι τα Ca 2+, Ba 2+, Mg 2+ κ.λπ.

Το χρώμα των θειικών αλάτων οφείλεται σε ακαθαρσίες ιόντων χρωμοφόρου και στην παρουσία δομικών ελαττωμάτων. Χαρακτηρίζεται από χαμηλή σκληρότητα (2-3,5), καλή διαλυτότητα στο νερό.

Τα θειικά άλατα σχηματίζονται υπό οξειδωτικές συνθήκες σε περιοχές με εναποθέσεις θειούχου, σε κρούστες που ξεπερνούν τις καιρικές συνθήκες, καθώς και ως χημειογενείς αποθέσεις σόδας, θειικών αλάτων, αλυκών και μεγάλων λεκανών νερού. Τα ενδογενή θειικά άλατα είναι τυπικά για τις υδροθερμικές φλέβες μέσης και χαμηλής θερμοκρασίας· λιγότερο συχνά σημειώνονται ως προϊόντα ηφαιστειακής δραστηριότητας.

Φωσφορικά άλατα – άλατα ορθοφωσφορικού οξέος. Πάνω από 230 απλές και σύνθετες, υδατικές και άνυδρες ενώσεις είναι γνωστές στη φύση. Η κύρια δομική μονάδα είναι η ανιονική ρίζα 3-; Ανάμεσα στα κατιόντα που σχηματίζουν είδη είναι τα Ca 2+, Fe 2+, Fe 3+, Mg 2+, TR 3+, κ.λπ. Τα φωσφορικά άλατα βρίσκονται με τη μορφή επιπεδωμένων με φύλλα και επιπεδωμένων κρυστάλλων ή με τη μορφή φολιδωτών συσσωματωμάτων. Χαρακτηριστικές ιδιότητες: άχρωμο ή έντονα χρωματισμένο μπλε σε διάφορες αποχρώσεις. φωτοβολία; σκληρότητα – 3-5, πυκνότητα – 1,6-7,0 g/cm3. Προέλευση: μαγματική, υδροθερμική, εξωγενής.

Ανθρακικά– άλατα ανθρακικού οξέος. Τα κύρια κατιόντα είναι τα Ca 2+, Fe 2+, Na +, Mg 2+, Ba 2+, Cu 2+, Zn 2+ κ.λπ. Πρόκειται για μια μεγάλη ομάδα (περίπου 120 ορυκτά είδη), πολλά από τα οποία είναι ευρέως διαδεδομένα . Τα ανθρακικά άλατα βρίσκονται με τη μορφή καλά κομμένων κρυστάλλων σημαντικού μεγέθους. Πυκνές, κοκκώδεις μάζες που συνθέτουν παχιά μονομεταλλικά στρώματα. ακτινωτά, βελονοειδή, συντηγμένα, σε σχήμα νεφρού συσσωματώματα και λεπτά μείγματα με άλλα μέταλλα.

Τα περισσότερα ανθρακικά είναι λευκά ή άχρωμα. Το χρώμα των ανθρακικών αλάτων δίνεται από ιόντα χρωμοφόρου όπως Fe 2+, Mn 2+, TR 3+, Cu 2+ και λεπτές μηχανικές ακαθαρσίες (αιματίτης, πίσσα κ.λπ.). Η σκληρότητα είναι περίπου 3-4,5, η πυκνότητα είναι χαμηλή, με εξαίρεση τα ανθρακικά Zn, Pb, Ba.

Ένα σημαντικό διαγνωστικό χαρακτηριστικό είναι η επίδραση στα ανθρακικά οξέα (HCl, HNO 3), από τα οποία βράζουν σε διάφορους βαθμούς με την απελευθέρωση διοξειδίου του άνθρακα.

Από προέλευση, τα ανθρακικά είναι ιζηματογενή (βιοχημικά ή χημικά ιζήματα), ιζηματογενή-μεταμορφικά. επιφάνεια, χαρακτηριστική της ζώνης οξείδωσης. υδροθερμική χαμηλή και μέση θερμοκρασία. μετασωματική. Μερικές φορές κρυσταλλώνονται από ηφαιστειακές λάβες ασβεστίτη και σόδας πυριγενούς προέλευσης.

Τα ανθρακικά είναι τα σημαντικότερα μη μεταλλικά ορυκτά, καθώς και πολύτιμα μεταλλεύματα Zn, Pb, Fe, Cu και άλλων μετάλλων. Οι ασβεστόλιθοι, οι δολομίτες, τα μάρμαρα είναι σχεδόν μονομεταλλικά πετρώματα που αποτελούνται από ανθρακικά άλατα.

Πυριτικά – άλατα πυριτικού οξέος. Τα πυριτικά αντιπροσωπεύουν έως και το 75% της μάζας του φλοιού της γης και περίπου το 25% των ορυκτών ειδών. Πάνω από 700 φυσικά πυριτικά είναι γνωστά στη φύση, συμπεριλαμβανομένων των σημαντικότερων ορυκτών που σχηματίζουν πετρώματα (άστριοι, πυρόξενα, αμφιβολίες, μαρμαρυγία κ.λπ.).

Η κύρια δομική μονάδα είναι απλές απομονωμένες τετραεδρικές ρίζες 4-. Τα κύρια κατιόντα είναι Na +, Mg 2+, Al 3+, Ca 2+, Fe 2,3+, K +, Mn 2+.

Η δομική ποικιλομορφία των πυριτικών αλάτων καθορίζεται από τη δομή των ριζών πυριτίου-οξυγόνου. Υπάρχουν πυριτικά άλατα με ρίζες νησίδας, αλυσίδας, ταινίας, φύλλου και πλαισίου.

Νησιωτικά πυριτικά, δηλ. πυριτικά με απομονωμένα τετράεδρα 4- και απομονωμένες ομάδες τετραέδρων. Σε πυριτικά με απομονωμένα 4-τετράεδρα, καθένα από τα τέσσερα οξυγόνα έχει ένα ελεύθερο σθένος. Τα τετράεδρα δεν συνδέονται άμεσα μεταξύ τους· η σύνδεση γίνεται μέσω των κατιόντων Mg, Fe, Al, Zr κ.λπ. Τα πυριτικά με νησιωτική δομή έχουν ισομετρική εμφάνιση και χαρακτηρίζονται από αυξημένη σκληρότητα και πυκνότητα (ολιβίνη).

Τα πυριτικά της αλυσίδας χαρακτηρίζονται από μια δομή στην οποία τα τετράεδρα ενώνονται με τη μορφή συνεχών μεμονωμένων αλυσίδων. Ρίζες 4-, 6-, κατιόντα Ca 2+, Mg 2+, Fe 3+, Al 3+, Na + (πυροξένια).

Τα πυριτικά άλατα κορδέλας έχουν τετράεδρα με τη μορφή διπλών αλυσίδων, κορδέλες και ιμάντες. Ρίζα 6-, κατιόντα Ca 2+, Mg 2+, Fe 3+, Al 3+, Na +, (αμφιβόλια). Συχνά περιέχουν ιόντα (OH) ‾ 2.

Τα πυριτικά με δομές αλυσίδας και κορδέλας είναι συνήθως επιμήκεις, χαρακτηρίζονται από πρισματικούς και στηλώδεις κρυστάλλους, βελονοειδείς και ινώδεις αδρανή.

Τα πυριτικά φύλλα είναι πυριτικά με συνεχείς στρώσεις τετραέδρων πυριτίου-οξυγόνου. Η ρίζα αυτής της δομής είναι 2-. Στιβάδες τετραέδρων απομονώνονται μεταξύ τους και συνδέονται με κατιόντα Mg 2+, Fe 3+, Al 3+, Ni + κ.λπ. Περιέχουν ιόντα (OH) 2, (OH, F) 2 (ταλκ, σερπεντίνη, ορυκτά αργίλου , μαρμαρυγία, χλωρίτες).

Τα πυριτικά φύλλα χαρακτηρίζονται από πολύ τέλεια διάσπαση και φυλλώδη εμφάνιση ορυκτών. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι τα ίδια τα στρώματα των τετραέδρων πυριτίου-οξυγόνου είναι πολύ ισχυρά και η σύνδεση μεταξύ τους, που πραγματοποιείται μέσω κατιόντων, είναι λιγότερο ισχυρή.

Τα πυριτικά πλαίσια είναι πυριτικά άλατα με συνεχή τρισδιάστατα πλαίσια από αλουμίνιο και τετραέδρα πυριτίου-οξυγόνου. Σε αυτή την περίπτωση, όλα τα οξυγόνα στα τετράεδρα είναι κοινά, τα σθένή τους χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση με κατιόντα και το πλαίσιο είναι ουδέτερο. Η ρίζα ενός τέτοιου πλαισίου είναι 0. Είναι αυτό το πλαίσιο που αντιστοιχεί στη δομή του χαλαζία (για το λόγο αυτό, ο χαλαζίας μπορεί να ταξινομηθεί ως πυριτικά με δομή πλαισίου).

Οι ρίζες αλουμινίου-οξυγόνου m- σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της αντικατάστασης του τετρασθενούς πυριτίου με τρισθενές αλουμίνιο, το οποίο προκαλεί την εμφάνιση ενός ελεύθερου σθένους και συνεπάγεται την ανάγκη συμπερίληψης άλλων κατιόντων. Τα πυριτικά κατιόντα που σχηματίζουν είδη είναι τα Na + , K + , Ca 2+ (άστριοι, άστριοι).

Τα περισσότερα πυριτικά είναι άχρωμα ή λευκά. Πυριτικά από Fe, Mn, Ni, Zr και άλλα στοιχεία βάφονται σε διαφορετικά χρώματα. Η λάμψη είναι υαλώδης έως διαμάντι. Η διάσπαση είναι τέλεια σε δύο ή τρεις κατευθύνσεις, πολύ τέλεια, πυκνότητα από 2,0 έως 6,5 g/cm 3, σκληρότητα 1-8.

Τα πυριτικά είναι πολυγονικά ορυκτά. Κρυσταλλώνονται από το μάγμα, σχηματίζονται κατά τη διαδικασία της μεταμόρφωσης και είναι τυπικές ζώνες οξείδωσης κοιτασμάτων μεταλλεύματος.

Αλογονίδια (ενώσεις αλογονιδίων). Χλωρίδια – άλατα υδροχλωρικού οξέος. Είναι γνωστά περίπου 100 ορυκτά είδη. Το εγγενές χρώμα των χλωριδίων είναι λευκό. Οι καθαροί κρύσταλλοι είναι άχρωμοι και διαφανείς. Κίτρινο, καφέ, γκρι, κόκκινο και άλλα χρώματα δίνονται σε ενώσεις αλογόνου από μηχανικές ακαθαρσίες: υδροξείδια σιδήρου, οργανικές ουσίες κ.λπ. Τα χλωρίδια έχουν χαμηλή σκληρότητα - 1,0-3,5. Η πυκνότητα ποικίλλει από 1,5-2,5 έως 6,5-8,3 g/cm 3, διαλύεται καλά στο νερό και είναι υγροσκοπικό.

Τα χλωρίδια σχηματίζονται κυρίως με χημειογενή-ιζηματογενή μέσα - κατά την εξάτμιση του νερού από λίμνες αλατιού και σόδας ή θαλάσσιες λεκάνες και λιμνοθάλασσες.

Φθοριούχα– φυσικές ενώσεις των στοιχείων Na, K, Ca, Mg και άλλα στοιχεία με φθόριο. Είναι γνωστά έως και 59 ορυκτά είδη, τα περισσότερα από τα οποία είναι περιορισμένης κατανομής. Το πιο πολύτιμο ορυκτό είναι ο φθορίτης, ο οποίος βρίσκεται σε κοιτάσματα των υδροθερμικών, πνευμονολυτών και γκρέιζεν.

Ο Πίνακας 1.2 δείχνει τα χαρακτηριστικά των κύριων ορυκτών που σχηματίζουν πετρώματα και ορυκτών που είναι πιο διαδεδομένα στη φύση και έχουν πρακτική αξία.

Ερωτήσεις αυτοδιαγνωστικού ελέγχου

Να ορίσετε τον όρο ορυκτό.

Τι κατάσταση μπορεί να έχουν τα ορυκτά σε φυσικές συνθήκες;

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ορυκτών με κρυσταλλική και άμορφη δομή;

Τι ονομάζεται ορυκτό αδρανή; Τι τύποι μονάδων υπάρχουν;

Να αναφέρετε τις πιο σημαντικές φυσικές ιδιότητες των ορυκτών.

Τι είναι η διάσπαση; Οι λόγοι της.

Ποιες μέθοδοι υπάρχουν για τον προσδιορισμό της σκληρότητας;

Ονομάστε τα ορυκτά στην κλίμακα σκληρότητας Mohs.

Πώς συμβαίνει το κάταγμα ορυκτών;

Τι προκαλεί το χρώμα των ορυκτών;

Τι είναι το αμαύρωση; Ποια ορυκτά είναι χαρακτηριστικό;

Πώς διαφέρουν τα ορυκτά σε λαμπρότητα;

Πώς προσδιορίζονται οι μαγνητικές ιδιότητες των ορυκτών;

Με ποια κριτήρια μπορούν να ταξινομηθούν τα ορυκτά; Ποιο κριτήριο ταξινόμησης ορυκτών είναι το πιο επιστημονικά τεκμηριωμένο;

Ποιες διεργασίες σχηματισμού ορυκτών είναι ενδογενείς και ποιες εξωγενείς;

Ασκηση:

Χρήση πίνακα 1.2, μπισκότα, ποτήρια, αντιδραστήρια κ.λπ. αναγνωρίζουν δείγματα από τη συλλογή που παρέχει ο δάσκαλος.

Αυτή η ταξινόμηση βασίζεται στην αρχή της κρυσταλλικής χημικής ουσίας

Κύριες κατηγορίες ορυκτών

• 1) πυριτικά
• 2) οξείδια και υδροξείδια
• 3) ανθρακικά
• 4) φωσφορικά άλατα
• 5) θειικά
• 6) νιτρικά
• 7) σουλφίδια
• 8) εγγενή στοιχεία
• 1. Κατηγορία πυριτικών - τα πιο κοινά στον φλοιό της γης (πάνω από το 33% όλων των ορυκτών, λιγότερο από το 85% της μάζας του φλοιού της γης)

Η κύρια δομική μονάδα πυριτικών αλάτων, το τετράεδρο πυριτίου-οξυγόνου 4, έχει τέσσερις δεσμούς ελεύθερου σθένους, λόγω των οποίων συνδέονται άλλα χημικά στοιχεία και τετράεδρα πυριτίου-οξυγόνου.

Ανάλογα με τη φύση των συνδέσεων, υπάρχουν

• α) Νησιωτικά πυριτικά (τα τετράεδρα αντιπροσωπεύουν νησίδες απλών, διπλών τετραέδρων ή ομάδες των 3, 4, 6 τετραέδρων συνδεδεμένων σε δακτυλίους, τα τετραέδρα συνδέονται με κατιόντα Mg 2+, Fe 2+, Fe 3+, Mn 2+). Παραδείγματα: ολιβίνη, γρανάτες, ζιρκόν, τοπάζι. Η κατηγορία χαρακτηρίζεται από υψηλή πυκνότητα.
• β) Πυριτικά δακτυλίου (τετράεδρα συνδεδεμένα σε μεγάλους δακτυλίους) - παράδειγμα - βηρύλιο, τουρμαλίνη
• γ) Πυριτικά αλυσίδων (τα τετράεδρα συνδέονται μεταξύ τους σε συνεχείς αλυσίδες με μια ρίζα 4). Ένα παράδειγμα είναι ο Αυγίτης.
• δ) Πυριτικά άλατα κορδέλας (τα τετράεδρα σχηματίζουν διπλές αλυσίδες με ρίζα 6-) Παράδειγμα - hornblende, ακτινόλιθος, νεφρίτης. Η τάξη χαρακτηρίζεται από ινώδη δομή.
• ε) Πυριτικά φύλλα (τα τετράεδρα σχηματίζουν ένα συνεχές στρώμα). Παράδειγμα - μίκας, υδρομίκες, πηλοί, σερπεντίνη. Η κατηγορία χαρακτηρίζεται από πολύ τέλειο ντεκολτέ
• στ) Πυριτικά πλαισίων (άστριοι). Στα πυριτικά, το bvth - fdubnate μεταξύ τους σε συνεχείς αλυσίδες με ρίζα PP 3,4,6 τετραεδρικών στοιχείων αυτού του τύπου· ένα συνεχές πλαίσιο αποτελείται από τετράεδρα που διασυνδέονται μέσω των οξυγόνων και των τεσσάρων κορυφών. Δεν υπάρχουν ελεύθερα σθένη εδώ, η προσθήκη άλλων ιόντων είναι αδύνατη. Το πυρίτιο μπορεί να αντικατασταθεί από αλουμίνιο ή τιτάνιο, με αποτέλεσμα επιπλέον σθένος. Η κατηγορία χαρακτηρίζεται από τέλειο διάσπαση

Διακρίνονται οι ακόλουθες υποκατηγορίες

• 1. άστριοι καλίου-νάτριου - ορθοκλάση, μικροκλίνη
• 2. άστριοι νατρίου-ασβεστίου - αλβίτης, ανδεσίτης, λαμπραδορίτης
• 3. feldspathides - νεφελίνη
• 4. ζεόλιθος
• 2. Κατηγορία οξειδίων και υδροξειδίων (υπάρχουν περίπου 200 ορυκτά στην κατηγορία, το 17% της μάζας του φλοιού της γης, το μερίδιο του χαλαζία είναι 12,6%, τα οξείδια και τα υδροξείδια - 3,9%). Διακριτική ικανότητα - υψηλή σκληρότητα και πυκνότητα. Οι εκπρόσωποι αυτής της κατηγορίας συνδυάζουν ορυκτά διαφορετικής προέλευσης και χωρίζονται, σύμφωνα με το όνομα, σε δύο υποκατηγορίες: οξείδια με υψηλή και μέση σκληρότητα και υδροξείδια με χαμηλή σκληρότητα. Από την άλλη πλευρά, η ονομαζόμενη κατηγορία μπορεί να χωριστεί σε οξείδια και υδροξείδια του πυριτίου και οξείδια και υδροξείδια μετάλλων. Τα οξείδια και τα υδροξείδια του πυριτίου είναι εξαιρετικά σημαντικής σημασίας στον σχηματισμό πετρωμάτων: ο χαλαζίας SiO2 από μόνος του αντιπροσωπεύει έως και το 12% της μάζας του φλοιού της γης. Οι κρυπτοκρυσταλλικές τροποποιήσεις του χαλαζία αντιπροσωπεύονται από χαλκηδόνιο διαφορετικού χρώματος. Μεταξύ των ένυδρων οξειδίων του πυριτίου είναι απαραίτητο να αναφέρουμε το οπάλιο SiO2 x nH2O. Αυτά τα ορυκτά χαρακτηρίζονται από υαλώδη ή μεταλλική λάμψη, αντίστοιχα. Τα οξείδια και τα υδροξείδια μετάλλων έχουν μεγάλη σημασία στη διαμόρφωση του μεταλλεύματος. Χαρακτηρίζονται, αντίστοιχα, από μεταλλική ή ματ γυαλάδα. Η μεγαλύτερη σημασία ανήκει σε ορυκτά όπως ο μαγνητίτης Fe3O4, ο αιματίτης Fe2O3, ο λιμονίτης Fe2O3 x nH2O, το κορούνδιο Al2O, ο βωξίτης Al2O x nH2O.
• 3. Κατηγορία ανθρακικών (80 ορυκτά, άλατα ανθρακικού οξέος, 1,5% κατά βάρος του φλοιού της γης) - μέτρια σκληρότητα, μη μεταλλική λάμψη, ανοιχτόχρωμο, διαλυτό σε νερό πλούσιο σε ελεύθερο διοξείδιο του άνθρακα. Παράδειγμα - ασβεστίτης, αραγωνίτης, μαλαχίτης, δολομίτης. Τα ανθρακικά άλατα έχουν μεγάλη σημασία σχηματισμού πετρωμάτων στη σύνθεση ιζηματογενών και μεταμορφωμένων πετρωμάτων, αντιπροσωπεύοντας έως και το 2% της μάζας του φλοιού της γης. Ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό των ανθρακικών αλάτων είναι η ενεργή αλληλεπίδρασή τους με το υδροχλωρικό οξύ, που συνοδεύεται από την ταχεία απελευθέρωση διοξειδίου του άνθρακα. Η λάμψη των περισσότερων ανθρακικών είναι υαλώδης και η σκληρότητα είναι χαμηλή. Οι πιο συνηθισμένοι εκπρόσωποι είναι ο ασβεστίτης CaCO3, ο μαγνησίτης MgCO3, ο δολομίτης CaMg(CO3)2, ο σιδερίτης FeCO3.
• 4. Η κατηγορία των φωσφορικών σχηματίζεται από άλατα φωσφορικού οξέος διαφόρων προελεύσεων. Η κατηγορία περιλαμβάνει περίπου 200 ορυκτά, που αποτελούν περίπου το 0,7% της μάζας του φλοιού της γης. Συχνότερα χρησιμοποιούμενα για την παραγωγή φωσφορικών λιπασμάτων μαγματικής προέλευσης είναι ο απατίτης Ca5 (F, Cl) 3 και ο φωσφορίτης (φωσφορικό ασβέστιο), κοντά σε αυτό σε σύνθεση, αλλά υπεργονιδιακής προέλευσης. Τα φωσφορικά άλατα χαρακτηρίζονται από χαμηλή σκληρότητα και πυκνότητα.
• 5. Κατηγορία θειικών (260 ορυκτά, 0,1% κατά βάρος του φλοιού της γης) - συνήθως πρόκειται για χημικά ιζήματα που εμφανίζονται μαζί με αλογόνα. Ο γύψος και ο ανυδρίτης είναι γεωπονικά μεταλλεύματα που χρησιμοποιούνται για τη γύψο σολονετζών. Τα θειικά είναι άλατα θειικού οξέος που συσσωρεύονται, ως επί το πλείστον, σε ένα υδατικό περιβάλλον κορεσμένο με άλατα. Τα ορυκτά χαρακτηρίζονται από χαμηλή σκληρότητα, μη μεταλλικούς τύπους λάμψης και ανοιχτό χρώμα. Ο γύψος CaSO4 x 2H2O, ο ανυδρίτης CaSO4, ο mirabilite (άλας Glauber) Na2SO4 x 10H2O είναι ευρέως διαδεδομένοι στον γήινο φλοιό.
• 6. Κατηγορία αλογονιδίων (100 ορυκτά, 0,5% κατά βάρος του φλοιού της γης) - άλατα υδραλογονικών οξέων, ελαφριά, διαφανή, πολύ διαλυτά στο νερό. Πολλά από αυτά είναι γεωπονικά μεταλλεύματα. Τα αλογονίδια (ενώσεις αλογονιδίων) είναι άλατα υδραλογονικών οξέων. Οι πιο κοινές ενώσεις είναι το χλωρίδιο και το φθόριο, όπως ο αλίτης NaCl (πετρώδες άλας) και ο συλβίτης KCl (άλας καλίου) που χρησιμοποιούνται στη χημική βιομηχανία. Ο φθορίτης CaF2 χρησιμοποιείται στην οπτική. Τα αλογονίδια διακρίνονται από τη υαλώδη λάμψη, τη χαμηλή σκληρότητα και πυκνότητα και συχνά την εύκολη διαλυτότητά τους στο νερό.
• 7. Κατηγορία νιτρικών (εξαιρετικά σπάνια στη φύση) - παράγωγα αλάτων νιτρικού οξέος. Το όνομα «αλατούρα» καθιερώθηκε για ορυκτά αυτής της κατηγορίας· διαπιστώθηκε ότι η πηγή του Ν σε αυτά είναι το άζωτο του αέρα. Ο σχηματισμός άλατος είναι βιογενούς προέλευσης· το άλας είναι ένα πολύτιμο ορυκτό λίπασμα.
• 8. Κατηγορία σουλφιδίων (200 ορυκτά, 0,15% της μάζας του φλοιού της γης) - άλατα υδροσουλφιδικού οξέος, μεταλλεύματα των πιο σημαντικών μετάλλων, σταθερά μόνο κάτω από το επίπεδο του εδάφους· υψηλότερα στη ζώνη των καιρικών συνθηκών, τα ορυκτά καταστρέφονται. Τα σουλφίδια είναι θειούχες ενώσεις βαρέων μετάλλων. Ο σχηματισμός σουλφιδίων συμβαίνει χωρίς πρόσβαση σε οξυγόνο, τα περισσότερα από αυτά είναι υδροθερμικής προέλευσης. Όταν οξειδώνονται, τα σουλφίδια μετατρέπονται εύκολα σε οξείδια, ανθρακικά ή θειικά. Η αξία των σουλφιδίων είναι ότι είναι μεταλλεύματα για μη σιδηρούχα μέταλλα και συχνά συνοδεύονται από χρυσό. Οι πιο συνηθισμένοι τύποι είναι πυρίτης (σιδηροπυρίτης) FeS2, χαλκοπυρίτης (πυρίτης χαλκού) CuFeS2, γαλένα (γυαλάδα μολύβδου) PbS, φαληρίτης (μίγμα ψευδαργύρου) ZnS, κιννάβαρο HgS, κ.λπ. Η συντριπτική πλειοψηφία των σουλφιδίων χαρακτηρίζεται από μεταλλική λάμψη. χαμηλή και μεσαία σκληρότητα, υψηλή πυκνότητα. Τα μέταλλα που αποτελούν τα σουλφίδια (Pb, As, Hg, Cd) είναι πολύ τοξικά και σε υψηλές συγκεντρώσεις αποτελούν κίνδυνο για όλα τα έμβια όντα.
• 9. Κατηγορία γηγενών στοιχείων (περίπου 50 ορυκτά, συμπεριλαμβανομένων των αερίων, λιγότερο από το 0,1% της μάζας του φλοιού της γης). Αυτά περιλαμβάνουν Pt, Ag, Au, Cu, S, διαμάντι, γραφίτη. Τα εγγενή ορυκτά αποτελούνται από ένα μόνο χημικό στοιχείο. Τα περισσότερα έχουν μεγάλη οικονομική σημασία (διαμάντι, γραφίτης, θείο, χρυσός, χαλκός κ.λπ.). Τα φυσικά χαρακτηριστικά των ιθαγενών ορυκτών είναι πολύ διαφορετικά.

Το περιεχόμενο του άρθρου

ΟΡΥΚΤΑ ΚΑΙ ΟΡΥΚΤΟΛΟΓΙΑ.Μεταλλικά στοιχεία – συμπαγείς φυσικοί σχηματισμοί που αποτελούν τα πετρώματα της Γης, της Σελήνης και ορισμένων άλλων πλανητών, καθώς και μετεωρίτες και αστεροειδείς. Τα ορυκτά, κατά κανόνα, είναι αρκετά ομοιογενείς κρυσταλλικές ουσίες με διατεταγμένη εσωτερική δομή και συγκεκριμένη σύνθεση, η οποία μπορεί να εκφραστεί με έναν κατάλληλο χημικό τύπο. Τα ορυκτά δεν είναι μείγμα μικροσκοπικών ορυκτών σωματιδίων, όπως η σμύριδα (που αποτελείται κυρίως από κορούνδιο και μαγνητίτη) ή λιμονίτης (σύνολο γαιθίτη και άλλων υδροξειδίων του σιδήρου), αλλά και ενώσεις στοιχείων με διαταραγμένη δομή, όπως ηφαιστειακά γυαλιά (οψιανός, κλπ.) .). Τα ορυκτά θεωρούνται χημικά στοιχεία ή οι ενώσεις τους που σχηματίζονται ως αποτέλεσμα φυσικών διεργασιών. Τα σημαντικότερα είδη ορυκτών πρώτων υλών οργανικής προέλευσης, όπως ο άνθρακας και το πετρέλαιο, εξαιρούνται από τον κατάλογο των ορυκτών.

Ορυκτολογία– η επιστήμη των ορυκτών, η ταξινόμηση, η χημική τους σύνθεση, τα χαρακτηριστικά και τα πρότυπα δομής (δομής), η προέλευση, οι συνθήκες στη φύση και η πρακτική εφαρμογή τους. Για μια βαθύτερη εξήγηση της εσωτερικής δομής των ορυκτών και της σύνδεσής τους με την ιστορία της Γης, η ορυκτολογία περιλαμβάνει τα μαθηματικά, τη φυσική και τη χημεία. Χρησιμοποιεί ποσοτικά δεδομένα σε μεγαλύτερο βαθμό από άλλες γεωλογικές επιστήμες, καθώς η λεπτή χημική ανάλυση και οι ακριβείς φυσικές μετρήσεις είναι απαραίτητες για την επαρκή περιγραφή των ορυκτών.

ΙΣΤΟΡΙΑ ΟΡΥΚΤΟΛΟΓΙΑΣ

Οι νιφάδες πυριτόλιθου με αιχμηρές άκρες χρησιμοποιήθηκαν από τον πρωτόγονο άνθρωπο ως εργαλεία ήδη στην Παλαιολιθική. Ο πυριτόλιθος (μια λεπτόκοκκη ποικιλία χαλαζία) ήταν από καιρό ένα σημαντικό ορυκτό. Στην αρχαιότητα, άλλα ορυκτά ήταν επίσης γνωστά στον άνθρωπο. Μερικά από αυτά, όπως ο αιματίτης κερασιού, ο κίτρινος-καφέ γαιθίτης και τα μαύρα οξείδια του μαγγανίου, χρησιμοποιήθηκαν ως χρώματα για ζωγραφική βράχου και ζωγραφική σώματος, ενώ άλλα, όπως κεχριμπάρι, νεφρίτης, φυσικός χρυσός, χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή τελετουργικών αντικειμένων, κοσμημάτων. και φυλαχτά. Στην Αίγυπτο της προδυναστικής περιόδου (5000–3000 π.Χ.) πολλά ορυκτά ήταν ήδη γνωστά. Για διακόσμηση χρησιμοποιήθηκαν εγγενής χαλκός, χρυσός και ασήμι. Λίγο αργότερα άρχισαν να κατασκευάζονται εργαλεία και όπλα από χαλκό και το κράμα του, μπρούτζο. Πολλά ορυκτά χρησιμοποιήθηκαν ως βαφές, άλλα για κοσμήματα και σφραγίδες (τιρκουάζ, νεφρίτης, κρύσταλλος, χαλκηδόνιος, μαλαχίτης, γρανάτης, λάπις λάζουλι και αιματίτης). Επί του παρόντος, τα ορυκτά χρησιμεύουν ως πηγή μετάλλων, οικοδομικών υλικών (τσιμέντο, σοβάς, γυαλί κ.λπ.), πρώτες ύλες για τη χημική βιομηχανία κ.λπ.

Στην πρώτη γνωστή πραγματεία για την ορυκτολογία Σχετικά με τις πέτρεςΟ μαθητής του Αριστοτέλη, ο Έλληνας Θεόφραστος (περίπου 372–287 π.Χ.) τα ορυκτά χωρίστηκαν σε μέταλλα, γη και πέτρες. Περίπου 400 χρόνια αργότερα, ο Πλίνιος ο Πρεσβύτερος (23–79 μ.Χ.) στα τελευταία πέντε βιβλία του Φυσική ιστορίασυνόψισε όλες τις πληροφορίες για την ορυκτολογία που ήταν διαθέσιμες εκείνη την εποχή.

Τον πρώιμο Μεσαίωνα, στις χώρες της Αραβικής Ανατολής, που απορρόφησαν τη γνώση της αρχαίας Ελλάδας και της αρχαίας Ινδίας, η επιστήμη άνθισε. Ο επιστήμονας-εγκυκλοπαιδιστής της Κεντρικής Ασίας Biruni (973 - περίπου 1050) συνέταξε περιγραφές πολύτιμων λίθων ( Ορυκτολογία) και επινόησε μια μέθοδο για την ακριβή μέτρηση των ειδικών βαρών τους. Ένας άλλος εξέχων επιστήμονας Ibn Sina (Avicenna) (περίπου 980–1037) σε μια πραγματεία Σχετικά με τις πέτρεςέδωσε μια ταξινόμηση όλων των γνωστών ορυκτών, χωρίζοντάς τα σε τέσσερις κατηγορίες: πέτρες και γαίες, ορυκτά καύσιμα, άλατα, μέταλλα.

Κατά τον Μεσαίωνα στην Ευρώπη, συσσωρεύτηκαν πρακτικές πληροφορίες για τα ορυκτά. Ο μεταλλωρύχος και ερευνητής, από ανάγκη, έγιναν ασκούμενοι ορυκτολόγοι και μετέφεραν την εμπειρία και τις γνώσεις τους σε φοιτητές και μαθητευόμενους. Το πρώτο σύνολο πραγματικών πληροφοριών για την πρακτική ορυκτολογία, την εξόρυξη και τη μεταλλουργία ήταν το έργο του G. Agricola Περί μετάλλων (De re metallica), που δημοσιεύτηκε το 1556. Χάρη σε αυτή την πραγματεία και ένα παλαιότερο έργο Σχετικά με τη φύση των απολιθωμάτων (De natura fossilium, 1546), που περιέχει μια ταξινόμηση ορυκτών με βάση τις φυσικές τους ιδιότητες, ο Agricola είναι γνωστός ως ο πατέρας της ορυκτολογίας.

Για 300 χρόνια μετά τη δημοσίευση των έργων του Agricola, η έρευνα στον τομέα της ορυκτολογίας ήταν αφιερωμένη στη μελέτη των φυσικών κρυστάλλων. Το 1669, ο Δανός φυσιοδίφης N. Stenon, συνοψίζοντας τις παρατηρήσεις του για εκατοντάδες κρυστάλλους χαλαζία, καθιέρωσε το νόμο της σταθερότητας των γωνιών μεταξύ των κρυσταλλικών επιφανειών. Έναν αιώνα αργότερα (1772) ο Romé de Lisle επιβεβαίωσε τα συμπεράσματα του Stenon. Το 1784, ο ηγούμενος R. Gayuy έθεσε τα θεμέλια για τις σύγχρονες ιδέες σχετικά με την κρυσταλλική δομή. Το 1809, ο Wollaston εφηύρε ένα ανακλαστικό γωνιόμετρο, το οποίο κατέστησε δυνατή την πραγματοποίηση ακριβέστερων μετρήσεων των γωνιών μεταξύ των όψεων των κρυστάλλων και το 1812 πρότεινε την έννοια του χωρικού πλέγματος ως νόμου της εσωτερικής δομής των κρυστάλλων. Το 1815, ο P. Cordier πρότεινε τη μελέτη των οπτικών ιδιοτήτων θραυσμάτων θρυμματισμένων ορυκτών κάτω από ένα μικροσκόπιο. Η περαιτέρω ανάπτυξη της μικροσκοπικής έρευνας συνδέεται με την εφεύρεση το 1828 από τον W. Nicol μιας συσκευής για την παραγωγή πολωμένου φωτός (Πρίσμα Nicol). Το πολωτικό μικροσκόπιο βελτιώθηκε το 1849 από τον G. Sorby, ο οποίος το εφάρμοσε στη μελέτη διαφανών λεπτών τμημάτων πετρωμάτων.

Υπήρχε ανάγκη ταξινόμησης ορυκτών. Το 1735 ο C. Linnaeus δημοσίευσε ένα έργο Σύστημα της φύσης (Σύστημα φύσης), στα οποία τα ορυκτά ταξινομήθηκαν σύμφωνα με εξωτερικά χαρακτηριστικά, δηλ. όπως τα φυτά και τα ζώα. Στη συνέχεια, οι Σουηδοί επιστήμονες - ο A. Kronstedt το 1757 και ο J. Berzelius το 1815 και το 1824 - πρότειναν διάφορες επιλογές για χημικές ταξινομήσεις ορυκτών. Η δεύτερη ταξινόμηση Berzelius, που τροποποιήθηκε από τον K. Rammelsberg το 1841–1847, καθιερώθηκε σταθερά αφού ο Αμερικανός ορυκτολόγος J. Dana τη χρησιμοποίησε ως βάση για την τρίτη έκδοση. Ορυκτολογικά συστήματα (Σύστημα Ορυκτολογίας της Dana, 1850). Μεγάλη συμβολή στην ανάπτυξη της ορυκτολογίας τον 18ο – πρώτο μισό του 19ου αιώνα. συνεισέφεραν οι Γερμανοί επιστήμονες A.G. Werner και I.A. Breithaupt και οι Ρώσοι - M.V. Lomonosov και V.M. Severgin.

Στο δεύτερο μισό του 19ου αιώνα. Τα βελτιωμένα πολωτικά μικροσκόπια, τα οπτικά γωνιόμετρα και οι αναλυτικές τεχνικές κατέστησαν δυνατή τη λήψη ακριβέστερων δεδομένων για μεμονωμένα ορυκτά είδη. Όταν οι κρύσταλλοι άρχισαν να μελετώνται χρησιμοποιώντας ανάλυση ακτίνων Χ, ήρθε μια βαθύτερη κατανόηση της δομής των ορυκτών. Το 1912, ο Γερμανός φυσικός M. Laue διαπίστωσε πειραματικά ότι πληροφορίες για την εσωτερική δομή των κρυστάλλων μπορούν να ληφθούν περνώντας ακτίνες Χ μέσα από αυτούς. Αυτή η μέθοδος έφερε επανάσταση στην ορυκτολογία: η κυρίως περιγραφική επιστήμη έγινε πιο ακριβής και οι ορυκτολόγοι μπόρεσαν να συσχετίσουν τις φυσικές και χημικές ιδιότητες των ορυκτών με τις κρυσταλλικές τους δομές.

Στα τέλη του 19ου - αρχές του 20ου αιώνα. Η ανάπτυξη της ορυκτολογίας διευκολύνθηκε πολύ από το έργο των εξαιρετικών Ρώσων επιστημόνων N.I. Koksharov, V.I. Vernadsky, E.S. Fedorov, A.E. Fersman, A.K. Boldyrev και άλλων. Στο δεύτερο μισό του 20ού αιώνα. Η ορυκτολογία έχει υιοθετήσει νέες μεθόδους έρευνας της φυσικής στερεάς κατάστασης, ειδικότερα, τη φασματοσκοπία υπέρυθρης ακτινοβολίας, μια ολόκληρη σειρά μεθόδων συντονισμού (ηλεκτρονικός παραμαγνητικός συντονισμός, πυρηνικός συντονισμός γάμμα, κ.λπ.), φασματοσκοπία φωταύγειας κ.λπ., καθώς και τις πιο πρόσφατες αναλυτικές μεθόδους, συμπεριλαμβανομένης της ανάλυσης με μικροανιχνευτή ηλεκτρονίων, της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σε συνδυασμό με την περίθλαση ηλεκτρονίων κ.λπ. Η χρήση αυτών των μεθόδων καθιστά δυνατό τον προσδιορισμό της χημικής σύνθεσης των ορυκτών "σε ένα σημείο", δηλ. σε μεμονωμένους κόκκους ορυκτών, μελετήστε τα λεπτά χαρακτηριστικά της κρυσταλλικής τους δομής, την περιεκτικότητα και την κατανομή των ακαθαρσιών στοιχείων, τη φύση του χρώματος και τη φωταύγεια. Η εισαγωγή ακριβών μεθόδων φυσικής έρευνας προκάλεσε μια πραγματική επανάσταση στην ορυκτολογία. Τα ονόματα τέτοιων Ρώσων επιστημόνων όπως οι N.V. Belov, D.S. Korzhinsky, D.P. Grigoriev, I.I. Shafranovsky και άλλοι συνδέονται με αυτό το στάδιο στην ανάπτυξη της ορυκτολογίας.

ΚΥΡΙΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΟΡΥΚΤΩΝ

Για μεγάλο χρονικό διάστημα, τα κύρια χαρακτηριστικά των ορυκτών ήταν το εξωτερικό σχήμα των κρυστάλλων και άλλων εκκρίσεών τους, καθώς και οι φυσικές ιδιότητες (χρώμα, γυαλάδα, διάσπαση, σκληρότητα, πυκνότητα κ.λπ.), που εξακολουθούν να έχουν μεγάλη σημασία στην περιγραφή τους. και οπτική (ιδιαίτερα, πεδίο ) διαγνωστικά. Αυτά τα χαρακτηριστικά, καθώς και οι οπτικές, χημικές, ηλεκτρικές, μαγνητικές και άλλες ιδιότητες, εξαρτώνται από τη χημική σύνθεση και την εσωτερική δομή (κρυσταλλική δομή) των ορυκτών. Ο πρωταρχικός ρόλος της χημείας στην ορυκτολογία αναγνωρίστηκε από τα μέσα του 19ου αιώνα, αλλά η σημασία της δομής έγινε εμφανής μόνο με την εισαγωγή της ακτινογραφίας. Η πρώτη αποκωδικοποίηση κρυσταλλικών δομών πραγματοποιήθηκε ήδη το 1913 από τους Άγγλους φυσικούς W. G. Bragg και W. L. Bragg.

Τα ορυκτά είναι χημικές ενώσεις (με εξαίρεση τα αυτοφυή στοιχεία). Ωστόσο, ακόμη και άχρωμα, οπτικά διαφανή δείγματα αυτών των ορυκτών περιέχουν σχεδόν πάντα μικρές ποσότητες ακαθαρσιών. Τα φυσικά διαλύματα ή τήγματα από τα οποία κρυσταλλώνονται ορυκτά αποτελούνται συνήθως από πολλά στοιχεία. Κατά τον σχηματισμό των ενώσεων, μερικά άτομα λιγότερο κοινών στοιχείων μπορούν να αντικαταστήσουν τα άτομα των κύριων στοιχείων. Μια τέτοια υποκατάσταση είναι τόσο συνηθισμένη που η χημική σύνθεση πολλών ορυκτών μόνο πολύ σπάνια προσεγγίζει αυτή της καθαρής ένωσης. Για παράδειγμα, η σύνθεση του κοινού ορυκτού ολιβίνης που σχηματίζει βράχο ποικίλλει εντός των συνθέσεων δύο λεγόμενων. τα τελικά μέλη της σειράς: από φορστερίτη, πυριτικό μαγνήσιο Mg 2 SiO 4, έως φαγιαλίτη, πυριτικό σίδηρο Fe 2 SiO 4. Η αναλογία Mg:Si:O στο πρώτο ορυκτό και Fe:Si:O στο δεύτερο είναι 2:1:4. Σε ολιβίνες ενδιάμεσης σύστασης οι αναλογίες είναι ίδιες, δηλ. (Mg + Fe): Si:O ισούται με 2:1:4 και ο τύπος γράφεται ως (Mg,Fe) 2 SiO 4. Εάν οι σχετικές ποσότητες μαγνησίου και σιδήρου είναι γνωστές, τότε αυτό μπορεί να αντικατοπτρίζεται στον τύπο (Mg 0,80 Fe 0,20) 2 SiO 4, από τον οποίο μπορεί να φανεί ότι το 80% των ατόμων μετάλλου αντιπροσωπεύεται από μαγνήσιο και το 20% από σίδερο.

Δομή.

Όλα τα ορυκτά, με εξαίρεση το νερό (το οποίο - σε αντίθεση με τον πάγο - συνήθως δεν ταξινομείται ως ορυκτά) και αντιπροσωπεύονται ως στερεά σε συνηθισμένες θερμοκρασίες. Ωστόσο, εάν το νερό και ο υδράργυρος ψύχονται πολύ, στερεοποιούνται: νερό στους 0°C και υδράργυρος στους -39°C. Σε αυτές τις θερμοκρασίες, τα μόρια του νερού και τα άτομα υδραργύρου σχηματίζουν μια χαρακτηριστική κανονική τρισδιάστατη κρυσταλλική δομή (οι όροι "κρυσταλλική ” και “συμπαγή”) “ σε αυτή την περίπτωση είναι σχεδόν ισοδύναμα). Έτσι, τα ορυκτά είναι κρυσταλλικές ουσίες των οποίων οι ιδιότητες καθορίζονται από τη γεωμετρική διάταξη των συστατικών τους ατόμων και τον τύπο του χημικού δεσμού μεταξύ τους.

Το μοναδιαίο κύτταρο (η μικρότερη υποδιαίρεση ενός κρυστάλλου) αποτελείται από κανονικά διατεταγμένα άτομα που συγκρατούνται μεταξύ τους με ηλεκτρονικούς δεσμούς. Αυτά τα μικροσκοπικά κελιά, που επαναλαμβάνονται ασταμάτητα στον τρισδιάστατο χώρο, σχηματίζουν έναν κρύσταλλο. Τα μεγέθη των μονάδων κυττάρων σε διαφορετικά ορυκτά είναι διαφορετικά και εξαρτώνται από το μέγεθος, τον αριθμό και τη σχετική διάταξη των ατόμων μέσα στο κύτταρο. Οι παράμετροι του κυττάρου εκφράζονται σε angstroms (Å) ή νανόμετρα (1 Å = 10 –8 cm = 0,1 nm). Τα στοιχειώδη κελιά ενός κρυστάλλου τοποθετημένα μεταξύ τους σφιχτά, χωρίς κενά, γεμίζουν τον όγκο και σχηματίζουν ένα κρυσταλλικό πλέγμα. Οι κρύσταλλοι χωρίζονται με βάση τη συμμετρία της μονάδας κυψέλης, η οποία χαρακτηρίζεται από τη σχέση μεταξύ των άκρων και των γωνιών της. Συνήθως υπάρχουν 7 συστήματα (με σειρά αυξανόμενης συμμετρίας): τρικλινικό, μονοκλινικό, ρομβικό, τετραγωνικό, τριγωνικό, εξαγωνικό και κυβικό (ισομετρικό). Μερικές φορές τα τριγωνικά και εξαγωνικά συστήματα δεν διαχωρίζονται και περιγράφονται μαζί με το όνομα εξαγωνικό σύστημα. Οι συγγονίες χωρίζονται σε 32 κατηγορίες κρυστάλλων (τύποι συμμετρίας), συμπεριλαμβανομένων 230 διαστημικών ομάδων. Αυτές οι ομάδες εντοπίστηκαν για πρώτη φορά το 1890 από τον Ρώσο επιστήμονα E.S. Fedorov. Χρησιμοποιώντας ανάλυση περίθλασης ακτίνων Χ, προσδιορίζονται οι διαστάσεις του μοναδιαίου κυττάρου ενός ορυκτού, η συγγονία του, η τάξη συμμετρίας και η διαστημική ομάδα και αποκρυπτογραφείται η κρυσταλλική δομή, δηλ. τη σχετική θέση στον τρισδιάστατο χώρο των ατόμων που αποτελούν το μοναδιαίο κύτταρο.

ΓΕΩΜΕΤΡΙΚΗ (ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΚΗ) ΚΡΥΣΤΑΛΛΟΓΡΑΦΙΑ

Οι κρύσταλλοι με τις επίπεδες, λείες, γυαλιστερές άκρες τους έχουν από καιρό προσελκύσει την προσοχή του ανθρώπου. Από την εμφάνιση της ορυκτολογίας ως επιστήμης, η κρυσταλλογραφία έχει γίνει η βάση για τη μελέτη της μορφολογίας και της δομής των ορυκτών. Διαπιστώθηκε ότι οι όψεις των κρυστάλλων έχουν μια συμμετρική διάταξη, η οποία επιτρέπει στον κρύσταλλο να αντιστοιχιστεί σε ένα συγκεκριμένο σύστημα και μερικές φορές σε μία από τις κατηγορίες (συμμετρία) βλέπε παραπάνω). Μελέτες ακτίνων Χ έχουν δείξει ότι η εξωτερική συμμετρία των κρυστάλλων αντιστοιχεί στην εσωτερική κανονική διάταξη των ατόμων.

Τα μεγέθη των ορυκτών κρυστάλλων ποικίλλουν σε πολύ μεγάλο εύρος - από γίγαντες που ζυγίζουν 5 τόνους (η μάζα ενός καλοσχηματισμένου κρυστάλλου χαλαζία από τη Βραζιλία) έως τόσο μικρά που τα πρόσωπά τους μπορούν να διακριθούν μόνο με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο. Το κρυσταλλικό σχήμα ακόμη και του ίδιου ορυκτού μπορεί να διαφέρει ελαφρώς σε διαφορετικά δείγματα. Για παράδειγμα, οι κρύσταλλοι χαλαζία είναι σχεδόν ισομετρικοί, βελονικοί ή πεπλατυσμένοι. Ωστόσο, όλοι οι κρύσταλλοι χαλαζία, μεγάλοι και μικροί, μυτεροί και επίπεδοι, σχηματίζονται από την επανάληψη πανομοιότυπων μονάδων κυψελών. Εάν αυτές οι κυψέλες είναι προσανατολισμένες σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση, ο κρύσταλλος έχει ένα επίμηκες σχήμα, εάν σε δύο κατευθύνσεις εις βάρος της τρίτης, τότε το σχήμα του κρυστάλλου είναι πίνακα. Δεδομένου ότι οι γωνίες μεταξύ των αντίστοιχων επιφανειών του ίδιου κρυστάλλου έχουν σταθερή τιμή και είναι συγκεκριμένες για κάθε ορυκτό τύπο, αυτό το χαρακτηριστικό περιλαμβάνεται αναγκαστικά στα χαρακτηριστικά του ορυκτού.

Τα ορυκτά που αντιπροσωπεύονται από μεμονωμένους καλά κομμένους κρυστάλλους είναι σπάνια. Πολύ συχνότερα εμφανίζονται με τη μορφή ακανόνιστων κόκκων ή κρυσταλλικών αδρανών. Συχνά ένα ορυκτό χαρακτηρίζεται από έναν ορισμένο τύπο αδρανών, το οποίο μπορεί να χρησιμεύσει ως διαγνωστικό χαρακτηριστικό. Υπάρχουν διάφοροι τύποι μονάδων.

Τα δενδριτικά διακλαδισμένα συσσωματώματα μοιάζουν με φύλλα φτέρης ή βρύα και είναι χαρακτηριστικά, για παράδειγμα, του πυρολυσίτη.

Τα ινώδη αδρανή που αποτελούνται από πυκνά συσσωρευμένες παράλληλες ίνες είναι τυπικά του χρυσοτίλου και του αμίαντου αμφίβολου.

Τα κολόμορφα αδρανή, τα οποία έχουν λεία, στρογγυλεμένη επιφάνεια, κατασκευάζονται από ίνες που εκτείνονται ακτινικά από ένα κοινό κέντρο. Οι μεγάλες στρογγυλές μάζες είναι μαστοειδείς (μαλαχίτης), ενώ οι μικρότερες έχουν σχήμα νεφρού (αιματίτης) ή σχήμα σταφυλιού (ψιλομελάνη).

Τα φολιδωτά αδρανή που αποτελούνται από μικρούς κρυστάλλους που μοιάζουν με πλάκες είναι χαρακτηριστικά της μαρμαρυγίας και του βαρίτη.

Οι σταλακτίτες είναι σχηματισμοί στάγδην που κρέμονται με τη μορφή παγώνων, σωλήνων, κώνων ή «κουρτινών» σε καρστικές σπηλιές. Προκύπτουν ως αποτέλεσμα της εξάτμισης του μεταλλικού νερού που διαρρέει μέσα από ασβεστολιθικές ρωγμές και συχνά αποτελούνται από ασβεστίτη (ανθρακικό ασβέστιο) ή αραγωνίτη.

Οι ολίτες, αδρανή που αποτελούνται από μικρές μπάλες και μοιάζουν με αυγά ψαριού, βρίσκονται σε ορισμένους ασβεστίτες (ελαιτικός ασβεστόλιθος), γαιθίτη (ελαιτικό σιδηρομετάλλευμα) και άλλους παρόμοιους σχηματισμούς.

ΚΡΥΣΤΑΛΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ

Μετά τη συσσώρευση δεδομένων ακτίνων Χ και τη σύγκριση τους με τα αποτελέσματα των χημικών αναλύσεων, έγινε προφανές ότι τα χαρακτηριστικά της κρυσταλλικής δομής ενός ορυκτού εξαρτώνται από τη χημική του σύσταση. Έτσι, τέθηκαν τα θεμέλια μιας νέας επιστήμης - της κρυσταλλοχημείας -. Πολλές φαινομενικά άσχετες ιδιότητες των ορυκτών μπορούν να εξηγηθούν λαμβάνοντας υπόψη την κρυσταλλική τους δομή και τη χημική τους σύνθεση.

Μερικά χημικά στοιχεία (χρυσός, ασήμι, χαλκός) απαντώνται στα γηγενή, δηλ. καθαρή, μορφή. Είναι κατασκευασμένα από ηλεκτρικά ουδέτερα άτομα (σε αντίθεση με τα περισσότερα ορυκτά, τα άτομα των οποίων φέρουν ηλεκτρικό φορτίο και ονομάζονται ιόντα). Ένα άτομο με έλλειψη ηλεκτρονίων είναι θετικά φορτισμένο και ονομάζεται κατιόν. ένα άτομο με περίσσεια ηλεκτρονίων έχει αρνητικό φορτίο και ονομάζεται ανιόν. Η έλξη μεταξύ αντίθετα φορτισμένων ιόντων ονομάζεται ιονικός δεσμός και χρησιμεύει ως η κύρια δεσμευτική δύναμη στα ορυκτά.

Με έναν άλλο τύπο δεσμού, τα εξωτερικά ηλεκτρόνια περιστρέφονται γύρω από τους πυρήνες σε κοινές τροχιές, συνδέοντας τα άτομα μεταξύ τους. Ο ομοιοπολικός δεσμός είναι ο ισχυρότερος τύπος δεσμού. Τα ορυκτά με ομοιοπολικούς δεσμούς έχουν συνήθως υψηλή σκληρότητα και σημεία τήξης (για παράδειγμα, διαμάντι).

Ένας πολύ μικρότερος ρόλος στα ορυκτά παίζει ο ασθενής δεσμός van der Waals που εμφανίζεται μεταξύ ηλεκτρικά ουδέτερων δομικών μονάδων. Η δεσμευτική ενέργεια τέτοιων δομικών μονάδων (στρώματα ή ομάδες ατόμων) κατανέμεται άνισα. Οι δεσμοί Van der Waals παρέχουν έλξη μεταξύ αντίθετα φορτισμένων περιοχών σε μεγαλύτερες δομικές μονάδες. Αυτός ο τύπος δεσμού παρατηρείται μεταξύ στρωμάτων γραφίτη (μία από τις φυσικές μορφές άνθρακα), που σχηματίζονται λόγω του ισχυρού ομοιοπολικού δεσμού των ατόμων άνθρακα. Λόγω των αδύναμων δεσμών μεταξύ των στρωμάτων, ο γραφίτης έχει χαμηλή σκληρότητα και πολύ τέλεια διάσπαση, παράλληλα με τα στρώματα. Ως εκ τούτου, ο γραφίτης χρησιμοποιείται ως λιπαντικό.

Τα αντίθετα φορτισμένα ιόντα πλησιάζουν το ένα το άλλο σε απόσταση στην οποία η απωστική δύναμη εξισορροπεί την ελκτική δύναμη. Για οποιοδήποτε συγκεκριμένο ζεύγος κατιόντων-ανιόντων, αυτή η κρίσιμη απόσταση είναι ίση με το άθροισμα των «ακτίνων» των δύο ιόντων. Με τον προσδιορισμό των κρίσιμων αποστάσεων μεταξύ διαφορετικών ιόντων, ήταν δυνατό να προσδιοριστεί το μέγεθος των ακτίνων των περισσότερων ιόντων (σε νανόμετρα, nm).

Δεδομένου ότι τα περισσότερα ορυκτά χαρακτηρίζονται από ιοντικούς δεσμούς, οι δομές τους μπορούν να απεικονιστούν με τη μορφή σφαιρών επαφής. Οι δομές των ιοντικών κρυστάλλων εξαρτώνται κυρίως από το μέγεθος και το πρόσημο του φορτίου και τα σχετικά μεγέθη των ιόντων. Δεδομένου ότι ο κρύσταλλος στο σύνολό του είναι ηλεκτρικά ουδέτερος, το άθροισμα των θετικών φορτίων των ιόντων πρέπει να είναι ίσο με το άθροισμα των αρνητικών. Στο χλωριούχο νάτριο (NaCl, το ορυκτό αλογονίδιο), κάθε ιόν νατρίου έχει φορτίο +1 και κάθε ιόν χλωρίου -1 (Εικ. 1), δηλ. Κάθε ιόν νατρίου αντιστοιχεί σε ένα ιόν χλωρίου. Ωστόσο, στον φθορίτη (φθοριούχο ασβέστιο, CaF 2), κάθε ιόν ασβεστίου έχει φορτίο +2 και το ιόν φθορίου –1. Επομένως, για να διατηρηθεί η συνολική ηλεκτρική ουδετερότητα των ιόντων φθορίου, πρέπει να είναι διπλάσια από τα ιόντα ασβεστίου (Εικ. 2).

Η δυνατότητα ένταξής τους σε μια δεδομένη κρυσταλλική δομή εξαρτάται επίσης από το μέγεθος των ιόντων. Εάν τα ιόντα έχουν το ίδιο μέγεθος και είναι συσκευασμένα με τέτοιο τρόπο ώστε κάθε ιόν να αγγίζει άλλα 12, τότε βρίσκονται σε κατάλληλο συντονισμό. Υπάρχουν δύο τρόποι συσκευασίας σφαιρών ίδιου μεγέθους (Εικ. 3): κυβική κλειστή συσκευασία, η οποία γενικά οδηγεί στο σχηματισμό ισομετρικών κρυστάλλων και εξαγωνική στενή συσκευασία, η οποία σχηματίζει εξαγωνικούς κρυστάλλους.

Κατά κανόνα, τα κατιόντα είναι μικρότερα σε μέγεθος από τα ανιόντα και τα μεγέθη τους εκφράζονται σε κλάσματα της ακτίνας των ανιόντων, που λαμβάνονται ως ένα. Συνήθως χρησιμοποιείται η αναλογία που προκύπτει διαιρώντας την ακτίνα του κατιόντος με την ακτίνα του ανιόντος. Εάν ένα κατιόν είναι μόνο ελαφρώς μικρότερο από τα ανιόντα με τα οποία συνδυάζεται, μπορεί να είναι σε επαφή με τα οκτώ ανιόντα που το περιβάλλουν ή, όπως λέγεται συνήθως, είναι σε οκταπλάσια συντονισμό σε σχέση με τα ανιόντα που βρίσκονται, σαν να ήταν, στις κορυφές ενός κύβου γύρω του. Αυτός ο συντονισμός (ονομάζεται επίσης κυβικός) είναι σταθερός σε αναλογίες ιοντικής ακτίνας από 1 έως 0,732 (Εικ. 4, ΕΝΑ). Σε μικρότερη αναλογία ιοντικής ακτίνας, οκτώ ανιόντα δεν μπορούν να στοιβάζονται για να αγγίξουν το κατιόν. Σε τέτοιες περιπτώσεις, η γεωμετρία πλήρωσης επιτρέπει τον εξαπλάσιο συντονισμό κατιόντων με ανιόντα που βρίσκονται σε έξι κορυφές του οκταέδρου (Εικ. 4, σι), οι οποίες θα είναι σταθερές σε αναλογίες των ακτίνων τους από 0,732 έως 0,416. Με μια περαιτέρω μείωση στο σχετικό μέγεθος του κατιόντος, συμβαίνει μια μετάβαση σε τεταρτοταγή ή τετραεδρικό συντονισμό, ο οποίος είναι σταθερός σε αναλογίες ακτίνας από 0,414 έως 0,225 (Εικ. 4, V), στη συνέχεια σε τριπλασιασμό – αναλογίες εντός ακτίνας από 0,225 έως 0,155 (Εικ. 4, σολ) και διπλό – με λόγους ακτίνας μικρότερους από 0,155 (Εικ. 4, ρε). Αν και άλλοι παράγοντες καθορίζουν επίσης τον τύπο του πολυεδρικού συντονισμού, για τα περισσότερα ορυκτά η αρχή του λόγου της ιοντικής ακτίνας είναι ένα αποτελεσματικό μέσο για την πρόβλεψη της κρυσταλλικής δομής.

Ορυκτά με εντελώς διαφορετικές χημικές συνθέσεις μπορούν να έχουν παρόμοιες δομές που μπορούν να περιγραφούν χρησιμοποιώντας τα ίδια πολύεδρα συντονισμού. Για παράδειγμα, στο χλωριούχο νάτριο NaCl, ο λόγος της ακτίνας του ιόντος νατρίου προς την ακτίνα του ιόντος χλωρίου είναι 0,535, υποδηλώνοντας οκταεδρικό ή εξαπλάσιο συντονισμό. Εάν έξι ανιόντα συγκεντρώνονται γύρω από κάθε κατιόν, τότε για να διατηρηθεί η αναλογία κατιόντων προς ανιόν 1:1, πρέπει να υπάρχουν έξι κατιόντα γύρω από κάθε ανιόν. Αυτό παράγει μια κυβική δομή γνωστή ως δομή τύπου χλωριούχου νατρίου. Αν και οι ιοντικές ακτίνες του μολύβδου και του θείου διαφέρουν έντονα από τις ιοντικές ακτίνες του νατρίου και του χλωρίου, η αναλογία τους καθορίζει επίσης τον εξαπλάσιο συντονισμό, επομένως το PbS galena έχει δομή όπως το χλωριούχο νάτριο, δηλ. ο αλίτης και ο γαλήνιος είναι ισοδομικοί.

Οι ακαθαρσίες στα ορυκτά συνήθως υπάρχουν με τη μορφή ιόντων που αντικαθιστούν εκείνες του ορυκτού ξενιστή. Τέτοιες υποκαταστάσεις επηρεάζουν πολύ τα μεγέθη των ιόντων. Εάν οι ακτίνες δύο ιόντων είναι ίσες ή διαφέρουν λιγότερο από 15%, υποκαθίστανται εύκολα. Εάν αυτή η διαφορά είναι 15–30%, αυτή η αντικατάσταση είναι περιορισμένη. με διαφορά άνω του 30%, η υποκατάσταση είναι πρακτικά αδύνατη.

Υπάρχουν πολλά παραδείγματα ζευγών ισοδομικών ορυκτών με παρόμοιες χημικές συνθέσεις μεταξύ των οποίων συμβαίνει υποκατάσταση ιόντων. Έτσι, οι ανθρακικοί σιδερίτης (FeCO 3) και ο ροδοχρωσίτης (MnCO 3) έχουν παρόμοιες δομές και ο σίδηρος και το μαγγάνιο μπορούν να αντικαταστήσουν το ένα το άλλο σε οποιαδήποτε αναλογία, σχηματίζοντας το λεγόμενο. στερεά διαλύματα. Υπάρχει μια συνεχής σειρά στερεών διαλυμάτων μεταξύ αυτών των δύο ορυκτών. Σε άλλα ζεύγη ορυκτών, τα ιόντα έχουν περιορισμένες δυνατότητες αμοιβαίας υποκατάστασης.

Δεδομένου ότι τα ορυκτά είναι ηλεκτρικά ουδέτερα, το φορτίο των ιόντων επηρεάζει επίσης την αμοιβαία υποκατάστασή τους. Εάν η υποκατάσταση συμβεί με ένα αντίθετα φορτισμένο ιόν, τότε μια δεύτερη υποκατάσταση πρέπει να λάβει χώρα σε κάποιο μέρος αυτής της δομής, στην οποία το φορτίο του ιόντος υποκατάστασης αντισταθμίζει την παραβίαση της ηλεκτρικής ουδετερότητας που προκαλείται από το πρώτο. Τέτοια υποκατάσταση συζυγούς παρατηρείται σε άστριο - πλαγιοκλάσους, όταν το ασβέστιο (Ca 2+) αντικαθιστά το νάτριο (Na +) με το σχηματισμό μιας συνεχούς σειράς στερεών διαλυμάτων. Το πλεονάζον θετικό φορτίο που προκύπτει από την αντικατάσταση του ιόντος Na + από το ιόν Ca 2+ αντισταθμίζεται με την ταυτόχρονη αντικατάσταση του πυριτίου (Si 4+) με αλουμίνιο (Al 3+) σε παρακείμενες περιοχές της κατασκευής.

ΦΥΣΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΟΡΥΚΤΩΝ

Αν και τα κύρια χαρακτηριστικά των ορυκτών (χημική σύνθεση και εσωτερική κρυσταλλική δομή) καθορίζονται με βάση χημικές αναλύσεις και περίθλαση ακτίνων Χ, αντανακλώνται έμμεσα σε ιδιότητες που παρατηρούνται ή μετρώνται εύκολα. Για τη διάγνωση των περισσότερων ορυκτών, αρκεί να προσδιοριστεί η λάμψη, το χρώμα, η διάσπαση, η σκληρότητα και η πυκνότητά τους.

Λάμψη

– ποιοτικό χαρακτηριστικό του φωτός που ανακλάται από ένα ορυκτό. Ορισμένα αδιαφανή ορυκτά αντανακλούν έντονα το φως και έχουν μεταλλική λάμψη. Αυτό είναι κοινό σε ορυκτά μεταλλεύματος όπως το γαλένα (ορυκτό μολύβδου), ο χαλκοπυρίτης και ο βορνίτης (ορυκτά χαλκού), ο αργεντίτης και ο ακανθίτης (ορυκτά αργύρου). Τα περισσότερα ορυκτά απορροφούν ή μεταδίδουν σημαντικό μέρος του φωτός που πέφτει πάνω τους και έχουν μια μη μεταλλική λάμψη. Ορισμένα ορυκτά έχουν λάμψη που μεταβαίνει από μεταλλικό σε μη μεταλλικό, το οποίο ονομάζεται ημιμεταλλικό.

Τα ορυκτά με μη μεταλλική λάμψη είναι συνήθως ανοιχτόχρωμα, μερικά από αυτά είναι διαφανή. Ο χαλαζίας, ο γύψος και η ελαφριά μαρμαρυγία είναι συχνά διαφανείς. Άλλα ορυκτά (για παράδειγμα, ο γαλακτώδης λευκός χαλαζίας) που μεταδίδουν φως, αλλά μέσω των οποίων τα αντικείμενα δεν μπορούν να διακριθούν σαφώς, ονομάζονται ημιδιαφανή. Τα ορυκτά που περιέχουν μέταλλα διαφέρουν από άλλα στη μετάδοση του φωτός. Εάν το φως διέρχεται από ένα ορυκτό, τουλάχιστον στις πιο λεπτές άκρες των κόκκων, τότε είναι, κατά κανόνα, μη μεταλλικό. αν το φως δεν περνάει, τότε είναι μετάλλευμα. Υπάρχουν, ωστόσο, εξαιρέσεις: για παράδειγμα, ο ανοιχτόχρωμος φαληρίτης (ορυκτό ψευδάργυρο) ή η κιννάβαρη (ορυκτό υδράργυρο) είναι συχνά διαφανείς ή ημιδιαφανείς.

Τα ορυκτά διαφέρουν ως προς τα ποιοτικά χαρακτηριστικά της μη μεταλλικής λάμψης τους. Ο πηλός έχει μια θαμπή, γήινη γυαλάδα. Ο χαλαζίας στις άκρες των κρυστάλλων ή στις επιφάνειες θραύσης είναι υαλώδης, ο τάλκης, που χωρίζεται σε λεπτά φύλλα κατά μήκος των επιπέδων διάσπασης, είναι φίλντισι. Φωτεινή, αστραφτερή, σαν διαμάντι, η λάμψη ονομάζεται διαμάντι.

Όταν το φως πέφτει σε ένα ορυκτό με μη μεταλλική λάμψη, ανακλάται εν μέρει από την επιφάνεια του ορυκτού και μερικώς διαθλάται σε αυτό το όριο. Κάθε ουσία χαρακτηρίζεται από έναν ορισμένο δείκτη διάθλασης. Επειδή μπορεί να μετρηθεί με υψηλή ακρίβεια, είναι ένα πολύ χρήσιμο διαγνωστικό χαρακτηριστικό ορυκτών.

Η φύση της λάμψης εξαρτάται από τον δείκτη διάθλασης και οι δύο εξαρτώνται από τη χημική σύνθεση και την κρυσταλλική δομή του ορυκτού. Γενικά, τα διαφανή ορυκτά που περιέχουν άτομα βαρέων μετάλλων χαρακτηρίζονται από υψηλή στιλπνότητα και υψηλό δείκτη διάθλασης. Αυτή η ομάδα περιλαμβάνει κοινά ορυκτά όπως ο αγγελίτης (θειικός μόλυβδος), ο κασιτρίτης (οξείδιο του κασσιτέρου) και ο τιτανίτης ή σφαίνη (πυριτικό τιτάνιο ασβέστιο). Τα ορυκτά που αποτελούνται από σχετικά ελαφριά στοιχεία μπορούν επίσης να έχουν υψηλή λάμψη και υψηλό δείκτη διάθλασης εάν τα άτομά τους είναι σφιχτά συσκευασμένα και συγκρατούνται μεταξύ τους με ισχυρούς χημικούς δεσμούς. Ένα αξιοσημείωτο παράδειγμα είναι το διαμάντι, το οποίο αποτελείται από ένα μόνο ελαφρύ στοιχείο, τον άνθρακα. Σε μικρότερο βαθμό, αυτό ισχύει για το ορυκτό κορούνδιο (Al 2 O 3), οι διαφανείς έγχρωμες ποικιλίες του οποίου - ρουμπίνι και ζαφείρια - είναι πολύτιμοι λίθοι. Αν και το κορούνδιο αποτελείται από ελαφρά άτομα αλουμινίου και οξυγόνου, είναι τόσο στενά συνδεδεμένα μεταξύ τους που το ορυκτό έχει μια αρκετά ισχυρή λάμψη και σχετικά υψηλό δείκτη διάθλασης.

Ορισμένες γυαλάδες (ελαιώδες, κηρώδες, ματ, μεταξένιο, κ.λπ.) εξαρτώνται από την κατάσταση της επιφάνειας του ορυκτού ή από τη δομή του ορυκτού αδρανούς. Η ρητινώδης λάμψη είναι χαρακτηριστική πολλών άμορφων ουσιών (συμπεριλαμβανομένων ορυκτών που περιέχουν τα ραδιενεργά στοιχεία ουράνιο ή θόριο).

Χρώμα

– ένα απλό και βολικό διαγνωστικό σημάδι. Παραδείγματα περιλαμβάνουν ορειχάλκινο-κίτρινο πυρίτη (FeS 2), μολυβδογκρίζο γαλήνιο (PbS) και ασημί-λευκό αρσενοπυρίτη (FeAsS 2). Σε άλλα ορυκτά μεταλλεύματος με μεταλλική ή ημιμεταλλική λάμψη, το χαρακτηριστικό χρώμα μπορεί να καλυφθεί από το παιχνίδι του φωτός σε μια λεπτή επιφανειακή μεμβράνη (αμαυρώσει). Αυτό είναι κοινό για τα περισσότερα ορυκτά χαλκού, ειδικά τον βορνίτη, ο οποίος ονομάζεται "μεταλλεύμα παγωνιού" λόγω της ιριδίζουσας γαλαζοπράσινης αμαύρωσής του που αναπτύσσεται γρήγορα όταν σπάσει πρόσφατα. Ωστόσο, άλλα ορυκτά χαλκού είναι βαμμένα με γνωστά χρώματα: ο μαλαχίτης είναι πράσινος, ο αζουρίτης είναι μπλε.

Ορισμένα μη μεταλλικά ορυκτά είναι αναμφισβήτητα αναγνωρίσιμα από το χρώμα που καθορίζεται από το κύριο χημικό στοιχείο (κίτρινο - θείο και μαύρο - σκούρο γκρι - γραφίτης κ.λπ.). Πολλά μη μεταλλικά ορυκτά αποτελούνται από στοιχεία που δεν τους δίνουν συγκεκριμένο χρώμα, αλλά έχουν έγχρωμες ποικιλίες, το χρώμα των οποίων οφείλεται στην παρουσία ακαθαρσιών χημικών στοιχείων σε μικρές ποσότητες που δεν είναι συγκρίσιμες με την ένταση του χρώμα που προκαλούν. Τέτοια στοιχεία ονομάζονται χρωμοφόρα. Τα ιόντα τους χαρακτηρίζονται από επιλεκτική απορρόφηση φωτός. Για παράδειγμα, ο βαθύς μωβ αμέθυστος οφείλει το χρώμα του σε ίχνη σιδήρου στον χαλαζία, ενώ το βαθύ πράσινο χρώμα του σμαραγδιού οφείλεται στη μικρή ποσότητα χρωμίου στο βηρύλιο. Τα χρώματα σε κανονικά άχρωμα ορυκτά μπορεί να προκύψουν από ελαττώματα στην κρυσταλλική δομή (που προκαλούνται από μη γεμάτες ατομικές θέσεις στο πλέγμα ή την ενσωμάτωση ξένων ιόντων), που μπορεί να προκαλέσουν επιλεκτική απορρόφηση ορισμένων μηκών κύματος στο φάσμα του λευκού φωτός. Στη συνέχεια τα ορυκτά βάφονται σε επιπλέον χρώματα. Τα ρουμπίνια, τα ζαφείρια και οι αλεξανδρίτες οφείλουν το χρώμα τους σε αυτά ακριβώς τα εφέ φωτός.

Τα άχρωμα ορυκτά μπορούν να χρωματιστούν με μηχανικά εγκλείσματα. Έτσι, η λεπτή διάσπαρτη διάδοση του αιματίτη δίνει στον χαλαζία ένα κόκκινο χρώμα, τον χλωρίτη - πράσινο. Ο γαλακτώδης χαλαζίας θολώνει με εγκλείσματα αερίου-υγρού. Αν και το ορυκτό χρώμα είναι μια από τις πιο εύκολα προσδιορισμένες ιδιότητες στη διάγνωση ορυκτών, πρέπει να χρησιμοποιείται με προσοχή καθώς εξαρτάται από πολλούς παράγοντες.

Παρά τη μεταβλητότητα στο χρώμα πολλών ορυκτών, το χρώμα της σκόνης ορυκτών είναι πολύ σταθερό και επομένως είναι ένα σημαντικό διαγνωστικό χαρακτηριστικό. Συνήθως, το χρώμα μιας ορυκτής σκόνης καθορίζεται από τη γραμμή (το λεγόμενο «χρώμα γραμμής») που αφήνει το ορυκτό όταν περνά πάνω από μια πορσελάνινη πλάκα χωρίς γυαλάδα (μπισκότο). Για παράδειγμα, το ορυκτό φθορίτη έρχεται σε διαφορετικά χρώματα, αλλά η ράβδωσή του είναι πάντα λευκή.

Σχίσιμο.

Χαρακτηριστική ιδιότητα των ορυκτών είναι η συμπεριφορά τους κατά τη διάσπαση. Για παράδειγμα, ο χαλαζίας και η τουρμαλίνη, των οποίων η επιφάνεια θραύσης μοιάζει με γυάλινο τσιπ, έχουν κονχοειδές κάταγμα. Σε άλλα ορυκτά, το κάταγμα μπορεί να περιγραφεί ως τραχύ, οδοντωτό ή θρυμματισμένο. Για πολλά ορυκτά, το χαρακτηριστικό δεν είναι το κάταγμα, αλλά η διάσπαση. Αυτό σημαίνει ότι διασπώνται κατά μήκος λείων επιπέδων που σχετίζονται άμεσα με την κρυσταλλική τους δομή. Οι δυνάμεις σύνδεσης μεταξύ των επιπέδων του κρυσταλλικού πλέγματος μπορεί να ποικίλλουν ανάλογα με την κρυσταλλογραφική κατεύθυνση. Εάν είναι πολύ μεγαλύτερα σε ορισμένες κατευθύνσεις από ό,τι σε άλλες, τότε το ορυκτό θα χωριστεί στον πιο αδύναμο δεσμό. Δεδομένου ότι η διάσπαση είναι πάντα παράλληλη με τα ατομικά επίπεδα, μπορεί να προσδιοριστεί υποδεικνύοντας τις κρυσταλλογραφικές κατευθύνσεις. Για παράδειγμα, ο αλίτης (NaCl) έχει διάσπαση κύβου, δηλ. τρεις αμοιβαία κάθετες διευθύνσεις πιθανής διάσπασης. Η διάσπαση χαρακτηρίζεται επίσης από την ευκολία εκδήλωσης και την ποιότητα της προκύπτουσας επιφάνειας διάσπασης. Η μίκα έχει πολύ τέλειο σχίσιμο προς μία κατεύθυνση, δηλ. χωρίζεται εύκολα σε πολύ λεπτά φύλλα με λεία γυαλιστερή επιφάνεια. Το Topaz έχει τέλειο σχίσιμο προς μία κατεύθυνση. Τα ορυκτά μπορεί να έχουν δύο, τρεις, τέσσερις ή έξι κατευθύνσεις διάσπασης κατά μήκος των οποίων είναι εξίσου εύκολο να διαχωριστούν, ή πολλές κατευθύνσεις διάσπασης διαφορετικών βαθμών. Ορισμένα μέταλλα δεν έχουν καθόλου διάσπαση. Δεδομένου ότι η διάσπαση, ως εκδήλωση της εσωτερικής δομής των ορυκτών, είναι η σταθερή τους ιδιότητα, χρησιμεύει ως σημαντικό διαγνωστικό χαρακτηριστικό.

Σκληρότητα

– την αντίσταση που παρέχει ένα ορυκτό όταν γρατσουνίζεται. Η σκληρότητα εξαρτάται από την κρυσταλλική δομή: όσο πιο σφιχτά είναι συνδεδεμένα τα άτομα στη δομή ενός ορυκτού μεταξύ τους, τόσο πιο δύσκολο είναι να γρατσουνιστεί. Ο τάλκης και ο γραφίτης είναι ορυκτά που μοιάζουν με μαλακές πλάκες, κατασκευασμένα από στρώματα ατόμων που συνδέονται μεταξύ τους με πολύ αδύναμες δυνάμεις. Είναι λιπαρά στην αφή: όταν τρίβονται στο δέρμα του χεριού, τα μεμονωμένα λεπτά στρώματα γλιστρούν. Το πιο σκληρό ορυκτό είναι το διαμάντι, στο οποίο τα άτομα άνθρακα είναι τόσο σφιχτά συνδεδεμένα που μπορεί να γρατσουνιστεί μόνο από ένα άλλο διαμάντι. Στις αρχές του 19ου αι. Ο Αυστριακός ορυκτολόγος F. Moos τακτοποίησε 10 ορυκτά με αύξουσα σειρά σκληρότητας. Έκτοτε, χρησιμοποιούνται ως πρότυπα για τη σχετική σκληρότητα των ορυκτών, τα λεγόμενα. Κλίμακα Mohs (Πίνακας 1).

Για να προσδιορίσετε τη σκληρότητα ενός ορυκτού, είναι απαραίτητο να προσδιορίσετε το σκληρότερο ορυκτό που μπορεί να χαράξει. Η σκληρότητα του ορυκτού που εξετάζεται θα είναι μεγαλύτερη από τη σκληρότητα του ορυκτού που γρατσουνίστηκε, αλλά μικρότερη από τη σκληρότητα του επόμενου ορυκτού στην κλίμακα Mohs. Οι δυνάμεις σύνδεσης μπορεί να ποικίλλουν ανάλογα με την κρυσταλλογραφική κατεύθυνση και δεδομένου ότι η σκληρότητα είναι μια πρόχειρη εκτίμηση αυτών των δυνάμεων, μπορεί να ποικίλλει σε διαφορετικές κατευθύνσεις. Αυτή η διαφορά είναι συνήθως μικρή, με εξαίρεση τον κυανίτη που έχει σκληρότητα 5 στην κατεύθυνση παράλληλη με το μήκος του κρυστάλλου και 7 στην εγκάρσια κατεύθυνση.

Στην ορυκτολογική πρακτική, χρησιμοποιείται επίσης η μέτρηση των απόλυτων τιμών σκληρότητας (η λεγόμενη μικροσκληρότητα) με τη χρήση συσκευής σκληρόμετρου, η οποία εκφράζεται σε kg/mm ​​2.

Πυκνότητα.

Η μάζα των ατόμων των χημικών στοιχείων ποικίλλει από υδρογόνο (το ελαφρύτερο) έως ουράνιο (το πιο βαρύ). Αν όλα τα άλλα πράγματα είναι ίσα, η μάζα μιας ουσίας που αποτελείται από βαριά άτομα είναι μεγαλύτερη από αυτή μιας ουσίας που αποτελείται από ελαφρά άτομα. Για παράδειγμα, δύο ανθρακικά άλατα - ο αραγωνίτης και ο κηρουσίτης - έχουν παρόμοια εσωτερική δομή, αλλά ο αραγωνίτης περιέχει ελαφρά άτομα ασβεστίου και ο κηρουσίτης περιέχει βαριά άτομα μολύβδου. Ως αποτέλεσμα, η μάζα του σερουσίτου υπερβαίνει τη μάζα του αραγωνίτη του ίδιου όγκου. Η μάζα ανά μονάδα όγκου ενός ορυκτού εξαρτάται επίσης από την ατομική πυκνότητα συσκευασίας. Ο ασβεστίτης, όπως και ο αραγωνίτης, είναι ανθρακικό ασβέστιο, αλλά στον ασβεστίτη τα άτομα είναι λιγότερο πυκνά συσκευασμένα, επομένως έχει μικρότερη μάζα ανά μονάδα όγκου από τον αραγωνίτη. Η σχετική μάζα, ή η πυκνότητα, εξαρτάται από τη χημική σύνθεση και την εσωτερική δομή. Πυκνότητα είναι ο λόγος της μάζας μιας ουσίας προς τη μάζα του ίδιου όγκου νερού στους 4° C. Έτσι, εάν η μάζα ενός ορυκτού είναι 4 g και η μάζα του ίδιου όγκου νερού είναι 1 g, τότε η πυκνότητα του ορυκτού είναι 4. Στην ορυκτολογία, συνηθίζεται να εκφράζεται η πυκνότητα σε g/cm 3.

Η πυκνότητα είναι ένα σημαντικό διαγνωστικό χαρακτηριστικό των ορυκτών και δεν είναι δύσκολο να μετρηθεί. Πρώτα, το δείγμα ζυγίζεται στον αέρα και μετά σε νερό. Δεδομένου ότι ένα δείγμα βυθισμένο στο νερό υπόκειται σε μια ανοδική άνωση, το βάρος του εκεί είναι μικρότερο από ό,τι στον αέρα. Η απώλεια βάρους είναι ίση με το βάρος του νερού που εκτοπίζεται. Έτσι, η πυκνότητα καθορίζεται από την αναλογία της μάζας ενός δείγματος στον αέρα προς την απώλεια βάρους του σε νερό.

ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΟΡΥΚΤΩΝ

Αν και η χημική σύνθεση χρησίμευσε ως βάση για την ταξινόμηση των ορυκτών από τα μέσα του 19ου αιώνα, οι ορυκτολόγοι δεν συμφωνούσαν πάντα για τη σειρά με την οποία τα ορυκτά θα πρέπει να διατάσσονται σε αυτήν. Σύμφωνα με μια μέθοδο κατασκευής μιας ταξινόμησης, τα ορυκτά ομαδοποιήθηκαν σύμφωνα με το ίδιο κύριο μέταλλο ή κατιόν. Σε αυτή την περίπτωση, τα ορυκτά σιδήρου ανήκαν σε μια ομάδα, τα ορυκτά μολύβδου σε μια άλλη, τα ορυκτά ψευδάργυρου σε μια τρίτη, κ.λπ. Ωστόσο, όπως αναπτύχθηκε η επιστήμη, αποδείχθηκε ότι ορυκτά που περιέχουν το ίδιο μη μέταλλο (ανιόν ή ανιονική ομάδα) έχουν παρόμοιες ιδιότητες και είναι πολύ πιο παρόμοια μεταξύ τους από ορυκτά με ένα κοινό μέταλλο. Επιπλέον, ορυκτά με κοινό ανιόν εμφανίζονται στο ίδιο γεωλογικό περιβάλλον και είναι παρόμοιας προέλευσης. Ως αποτέλεσμα, στη σύγχρονη ταξινομία ( εκ.τραπέζι 2) τα ορυκτά ομαδοποιούνται σε κατηγορίες με βάση την κοινή τους ανιόν ή ανιονική ομάδα. Η μόνη εξαίρεση είναι τα αυτοφυή στοιχεία, τα οποία εμφανίζονται στη φύση από μόνα τους, χωρίς να σχηματίζουν ενώσεις με άλλα στοιχεία.

Οι χημικές κατηγορίες χωρίζονται σε υποκατηγορίες (με βάση τη χημεία και το δομικό μοτίβο), οι οποίες, με τη σειρά τους, χωρίζονται σε οικογένειες και ομάδες (με βάση τον δομικό τύπο). Μεμονωμένα ορυκτά είδη σε μια ομάδα μπορεί να σχηματίζουν σειρές και ένα ορυκτό είδος μπορεί να έχει πολλές ποικιλίες.

Μέχρι τώρα περίπου. 4000 ορυκτά αναγνωρίζονται ως ανεξάρτητα ορυκτά είδη. Νέα ορυκτά προστίθενται σε αυτόν τον κατάλογο καθώς ανακαλύπτονται και είναι γνωστά από καιρό, αλλά απαξιώνονται, καθώς βελτιώνονται οι μέθοδοι ορυκτολογικής έρευνας, αποκλείονται.

ΠΡΟΕΛΕΥΣΗ ΚΑΙ ΣΥΝΘΗΚΕΣ ΕΥΡΕΣΗΣ ΟΡΥΚΤΩΝ

Η ορυκτολογία δεν περιορίζεται στον προσδιορισμό των ιδιοτήτων των ορυκτών, αλλά μελετά επίσης την προέλευση, τις συνθήκες εμφάνισης και τις φυσικές ενώσεις των ορυκτών. Από την αρχή της Γης πριν από περίπου 4,6 δισεκατομμύρια χρόνια, πολλά ορυκτά έχουν καταστραφεί από μηχανική σύνθλιψη, χημικό μετασχηματισμό ή τήξη. Όμως τα στοιχεία που αποτελούσαν αυτά τα ορυκτά διατηρήθηκαν, ανασυγκροτήθηκαν και σχημάτισαν νέα ορυκτά. Έτσι, τα ορυκτά που υπάρχουν σήμερα είναι προϊόντα διεργασιών που αναπτύχθηκαν σε όλη τη γεωλογική ιστορία της Γης.

Το μεγαλύτερο μέρος του φλοιού της γης αποτελείται από πυριγενή πετρώματα, τα οποία σε ορισμένα σημεία καλύπτονται από ένα σχετικά λεπτό κάλυμμα ιζηματογενών και μεταμορφωμένων πετρωμάτων. Επομένως, η σύνθεση του φλοιού της γης, καταρχήν, αντιστοιχεί στη μέση σύνθεση του πυριγενούς πετρώματος. Οκτώ στοιχεία ( βλέπε πίνακα 3) αποτελούν το 99% της μάζας του φλοιού της γης και, κατά συνέπεια, το 99% της μάζας των ορυκτών που τον συνθέτουν.

Στοιχείο Μάζα τοις εκατό Όγκος τοις εκατό Οξυγόνο 46,40 94,04 Πυρίτιο 28,15 0,88 Αλουμίνιο 8,23 0,48 Σίδηρος 5,63 0,49 Ασβέστιο 4,15 1,18 Νάτριο 2,36 1,11 Μαγνήσιο 0,9333

Όσον αφορά τη στοιχειακή σύνθεση, ο φλοιός της γης είναι μια δομή πλαισίου που αποτελείται από ιόντα οξυγόνου που συνδέονται με μικρότερα ιόντα πυριτίου και αλουμινίου. Έτσι, τα κύρια ορυκτά είναι τα πυριτικά, τα οποία αντιπροσωπεύουν περίπου. 35% όλων των γνωστών ορυκτών και περίπου. 40% – το πιο κοινό. Οι σημαντικότεροι από αυτούς είναι οι άστριοι (μια οικογένεια αργιλοπυριτικών που περιέχουν κάλιο, νάτριο και ασβέστιο και λιγότερο συχνά βάριο). Άλλα κοινά πυριτικά που σχηματίζουν πετρώματα είναι ο χαλαζίας (ωστόσο, πιο συχνά ταξινομείται ως οξείδια), οι μίκες, οι αμφιβολίες, τα πυροξένια και η ολιβίνη.

Πυριγενή πετρώματα.

Τα πυριγενή, ή πυριγενή, πετρώματα σχηματίζονται όταν το λιωμένο μάγμα ψύχεται και κρυσταλλώνεται. Τα ποσοστά των διαφορετικών ορυκτών, και επομένως ο τύπος του πετρώματος που σχηματίζεται, εξαρτώνται από την αναλογία των στοιχείων που περιέχονται στο μάγμα τη στιγμή που στερεοποιήθηκε. Κάθε τύπος πυριγενούς πετρώματος συνήθως αποτελείται από ένα περιορισμένο σύνολο ορυκτών που ονομάζονται κύρια πετρώματα. Εκτός από αυτά, δευτερεύοντα και βοηθητικά ορυκτά μπορεί να υπάρχουν σε μικρότερες ποσότητες. Για παράδειγμα, τα κύρια ορυκτά στον γρανίτη μπορεί να είναι ο άστριος κάλιο (30%), ο άστριος ασβέστιος νατρίου (30%), ο χαλαζίας (30%), η μαρμαρυγία και το hornblende (10%). Ζιργκόν, σφαίνη, απατίτης, μαγνητίτης και ιλμενίτης μπορεί να υπάρχουν ως βοηθητικά ορυκτά.

Τα πυριγενή πετρώματα ταξινομούνται συνήθως με βάση τον τύπο και την ποσότητα κάθε άστριου που περιέχουν. Ωστόσο, ορισμένοι βράχοι στερούνται άστριου. Τα πυριγενή πετρώματα ταξινομούνται περαιτέρω από τη δομή τους, η οποία αντανακλά τις συνθήκες κάτω από τις οποίες στερεοποιήθηκε το πέτρωμα. Το μάγμα, που κρυσταλλώνεται αργά βαθιά μέσα στη Γη, δημιουργεί διεισδυτικά πλουτονικά πετρώματα με χονδροειδή έως μεσαία κοκκώδη δομή. Εάν το μάγμα εκραγεί στην επιφάνεια ως λάβα, ψύχεται γρήγορα και παράγει λεπτόκοκκα ηφαιστειακά (διαχυτικά ή εξωθητικά) πετρώματα. Μερικές φορές ορισμένα ηφαιστειακά πετρώματα (για παράδειγμα, οψιανός) κρυώνουν τόσο γρήγορα που δεν έχουν χρόνο να κρυσταλλωθούν. παρόμοια πετρώματα έχουν υαλώδη εμφάνιση (ηφαιστειακά γυαλιά).

Ιζηματογενή πετρώματα.

Όταν το υπόβαθρο έχει ξεπεραστεί ή διαβρωθεί, το κλαστικό ή διαλυμένο υλικό ενσωματώνεται στο ίζημα. Ως αποτέλεσμα της χημικής διάβρωσης των ορυκτών, που συμβαίνει στα όρια της λιθόσφαιρας και της ατμόσφαιρας, σχηματίζονται νέα ορυκτά, για παράδειγμα, αργιλικά ορυκτά από άστριο. Ορισμένα στοιχεία απελευθερώνονται όταν ορυκτά (όπως ο ασβεστίτης) διαλύονται στα επιφανειακά νερά. Ωστόσο, άλλα ορυκτά, όπως ο χαλαζίας, ακόμη και μηχανικά θρυμματισμένα, παραμένουν ανθεκτικά στις χημικές καιρικές συνθήκες.

Μηχανικά και χημικά σταθερά ορυκτά με επαρκώς υψηλή πυκνότητα που απελευθερώνονται κατά τη διάρκεια των καιρικών συνθηκών σχηματίζουν εναποθέσεις πλαστών στην επιφάνεια της γης. Από πλαστές, τις περισσότερες φορές εξορύσσονται προσχώσεις (ποτάμι), χρυσός, πλατίνα, διαμάντια, άλλοι πολύτιμοι λίθοι, κασσίτερος (κασιρίτης) και ορυκτά από άλλα μέταλλα. Κάτω από ορισμένες κλιματολογικές συνθήκες, σχηματίζονται παχιές κρούστες που ξεπερνούν τις καιρικές συνθήκες, συχνά εμπλουτισμένοι με μεταλλεύματα. Οι κρούστες που ξεπερνούν τις καιρικές συνθήκες συνδέονται με βιομηχανικά κοιτάσματα βωξίτη (μεταλλεύματα αλουμινίου), συσσωρεύσεις αιματίτη (μεταλλεύματα σιδήρου), ένυδρο πυριτικό νικέλιο, ορυκτά νιοβίου και άλλα σπάνια μέταλλα.

Ο κύριος όγκος των προϊόντων διάβρωσης μεταφέρεται μέσω ενός συστήματος υδάτινων ρευμάτων σε λίμνες και θάλασσες, στον πυθμένα των οποίων σχηματίζει ένα στρωματοποιημένο ιζηματογενές στρώμα. Οι σχιστόλιθοι αποτελούνται κυρίως από ορυκτά αργίλου, ενώ ο ψαμμίτης αποτελείται κυρίως από τσιμεντοειδείς κόκκους χαλαζία. Το διαλυμένο υλικό μπορεί να αφαιρεθεί από το νερό από ζωντανούς οργανισμούς ή να κατακρημνιστεί μέσω χημικών αντιδράσεων και εξάτμισης. Το ανθρακικό ασβέστιο απορροφάται από το θαλασσινό νερό από τα μαλάκια, τα οποία το χρησιμοποιούν για να χτίσουν τα σκληρά τους κελύφη. Οι περισσότεροι ασβεστόλιθοι σχηματίζονται από τη συσσώρευση κελυφών και σκελετών θαλάσσιων οργανισμών, αν και κάποιο ανθρακικό ασβέστιο κατακρημνίζεται χημικά.

Οι εναποθέσεις εξατμιστήρα σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της εξάτμισης του θαλασσινού νερού. Οι εβαπορίτες είναι μια μεγάλη ομάδα ορυκτών, που περιλαμβάνουν αλίτη (επιτραπέζιο αλάτι), γύψο και ανυδρίτη (θειικό ασβέστιο), σιλβίτη (χλωριούχο κάλιο). έχουν όλες σημαντικές πρακτικές εφαρμογές. Αυτά τα ορυκτά εναποτίθενται επίσης κατά την εξάτμιση από την επιφάνεια των αλμυρών λιμνών, αλλά στην περίπτωση αυτή, η αύξηση της συγκέντρωσης σπάνιων στοιχείων μπορεί να οδηγήσει σε πρόσθετη καθίζηση ορισμένων άλλων ορυκτών. Σε αυτό το περιβάλλον σχηματίζονται βορικά.

Μεταμορφωμένα πετρώματα.

Περιφερειακή μεταμόρφωση.

Τα πυριγενή και ιζηματογενή πετρώματα που βρίσκονται θαμμένα σε μεγάλα βάθη, υπό την επίδραση της θερμοκρασίας και της πίεσης, υφίστανται μετασχηματισμούς που ονομάζονται μεταμορφωμένοι, κατά τους οποίους αλλάζουν οι αρχικές ιδιότητες των πετρωμάτων και τα αρχικά ορυκτά ανακρυσταλλώνονται ή μετασχηματίζονται πλήρως. Ως αποτέλεσμα, τα ορυκτά είναι συνήθως διατεταγμένα κατά μήκος παράλληλων επιπέδων, δίνοντας στα πετρώματα μια σχιστολιθική εμφάνιση. Τα λεπτά σχιστολιθικά μεταμορφωμένα πετρώματα ονομάζονται σχιστόλιθοι. Συχνά είναι εμπλουτισμένα σε ορυκτά πυριτικών πλακών (μαρμαρυγία, χλωρίτη ή τάλκη). Τα πιο τραχιά σχιστολιθικά μεταμορφωμένα πετρώματα είναι γνεύσια. περιέχουν εναλλασσόμενες ζώνες χαλαζία, άστριο και σκουρόχρωμα ορυκτά. Όταν οι σχιστόλιθοι και οι γνεύσιοι περιέχουν κάποιο τυπικά μεταμορφωμένο ορυκτό, αυτό αντανακλάται στο όνομα του πετρώματος, για παράδειγμα, σχιστόλιθος σιλλιμανίτης ή σταυρόλιθος, κυανίτης ή γνεύς γρανάτης.

Μεταμορφισμός επαφής.

Όταν το μάγμα ανεβαίνει στα ανώτερα στρώματα του φλοιού της γης, συνήθως συμβαίνουν αλλαγές στα πετρώματα στα οποία έχει εισχωρήσει, τα λεγόμενα. μεταμορφισμός επαφής. Αυτές οι αλλαγές εκδηλώνονται με την ανακρυστάλλωση του αρχικού ή το σχηματισμό νέων ορυκτών. Η έκταση της μεταμόρφωσης εξαρτάται τόσο από τον τύπο του μάγματος όσο και από τον τύπο του βράχου που διαπερνά. Πηλώδη πετρώματα και πετρώματα παρόμοια σε χημική σύσταση μετατρέπονται σε κέρατα επαφής (βιοτίτης, κορδιερίτης, γρανάτης κ.λπ.). Οι πιο έντονες αλλαγές συμβαίνουν όταν το γρανιτικό μάγμα εισχωρεί στους ασβεστόλιθους: τα θερμικά φαινόμενα προκαλούν την ανακρυστάλλωσή τους και το σχηματισμό μαρμάρου. Ως αποτέλεσμα της χημικής αλληλεπίδρασης με τους ασβεστόλιθους, τα διαλύματα που διαχωρίζονται από το μάγμα σχηματίζουν μια μεγάλη ομάδα μετάλλων (πυριτικά ασβέστιο και μαγνήσιο: βολλαστονίτης, γρανάτες grossular και andradite, vesuvianite ή idocrase, epidote, tremolite και diopside). Σε ορισμένες περιπτώσεις, ο μεταμορφισμός επαφής εισάγει ορυκτά μεταλλεύματος, καθιστώντας τα πετρώματα πολύτιμες πηγές χαλκού, μολύβδου, ψευδαργύρου και βολφραμίου.

Μετασωμάτωση.

Ως αποτέλεσμα του μεταμορφισμού της περιοχής και της επαφής, δεν υπάρχει σημαντική αλλαγή στη χημική σύσταση των αρχικών πετρωμάτων, αλλά αλλάζει μόνο η σύσταση ορυκτών και η εμφάνισή τους. Όταν τα διαλύματα εισάγουν κάποια στοιχεία και αφαιρούν άλλα, συμβαίνει μια σημαντική αλλαγή στη χημική σύσταση των πετρωμάτων. Τέτοια νεοσχηματισμένα πετρώματα ονομάζονται μετοσωματικά. Για παράδειγμα, η αλληλεπίδραση των ασβεστόλιθων με διαλύματα που απελευθερώνονται από το γρανιτικό μάγμα κατά την κρυστάλλωση οδηγεί στο σχηματισμό γύρω από γρανιτικούς όγκους ζωνών επαφής-μετασωματικών μεταλλευμάτων - σκαρπ, που συχνά φιλοξενούν ανοργανοποίηση.

ΚΟΠΟΘΕΜΑΤΑ ΜΕΤΑΛΛΕΥΜΑΤΟΣ ΚΑΙ ΠΗΓΜΑΤΙΤΗΣ

Η χημική σύνθεση του χονδρόκοκκου γρανίτη μπορεί να διαφέρει σημαντικά από τη σύνθεση του αρχικού μάγματος. Η μελέτη των πετρωμάτων έδειξε ότι τα ορυκτά απελευθερώνονται από το μάγμα με μια συγκεκριμένη σειρά. Τα πλούσια σε σίδηρο και μαγνήσιο ορυκτά όπως η ολιβίνη και τα πυροξένια, καθώς και τα βοηθητικά μέταλλα, κρυσταλλώνονται πρώτα. Λόγω της υψηλότερης πυκνότητάς τους από το περιβάλλον τήγμα, καθιζάνουν προς τα κάτω ως αποτέλεσμα της διαδικασίας του μαγματικού διαχωρισμού. Πιστεύεται ότι με αυτόν τον τρόπο σχηματίζονται δουνίτες - πετρώματα που αποτελούνται σχεδόν εξ ολοκλήρου από ολιβίνη. Παρόμοιες προελεύσεις αποδίδονται σε ορισμένες μεγάλες συσσωρεύσεις μαγνητίτη, ιλμενίτη και χρωμίτη, οι οποίες είναι οι σειρές σιδήρου, τιτανίου και χρωμίου αντίστοιχα.

Ωστόσο, η σύνθεση του τήγματος που απομένει μετά την απομάκρυνση των ορυκτών με μαγματικό διαχωρισμό δεν είναι εντελώς πανομοιότυπη με τη σύνθεση του πετρώματος που σχηματίζεται από αυτό. Κατά την κρυστάλλωση του τήγματος, η συγκέντρωση του νερού και άλλων πτητικών συστατικών (για παράδειγμα, ενώσεις φθορίου και βορίου) αυξάνεται σε αυτό, και μαζί με αυτά πολλά άλλα στοιχεία των οποίων τα άτομα είναι πολύ μεγάλα ή πολύ μικρά για να εισέλθουν στις κρυσταλλικές δομές του πετρώματος. - σχηματισμός ορυκτών. Τα υδατικά υγρά που απελευθερώνονται από το κρυσταλλοποιούμενο μάγμα μπορούν να ανέλθουν μέσω ρωγμών στην επιφάνεια της Γης, σε μια περιοχή με χαμηλότερες θερμοκρασίες και πιέσεις. Αυτό προκαλεί την εναπόθεση ορυκτών στις ρωγμές και το σχηματισμό φλεβικών αποθέσεων. Ορισμένες φλέβες αποτελούνται κυρίως από μη μεταλλικά ορυκτά (χαλαζίας, ασβεστίτης, βαρίτης και φθορίτης). Άλλες φλέβες περιέχουν μέταλλα όπως χρυσό, ασήμι, χαλκό, μόλυβδο, ψευδάργυρο, κασσίτερο και υδράργυρο. Συνεπώς, μπορεί να αντιπροσωπεύουν πολύτιμα κοιτάσματα μεταλλεύματος. Δεδομένου ότι τέτοιες αποθέσεις σχηματίζονται με τη συμμετοχή θερμαινόμενων υδατικών διαλυμάτων, ονομάζονται υδροθερμικές. Πρέπει να ειπωθεί ότι οι μεγαλύτερες υδροθερμικές αποθέσεις δεν είναι φλέβες, αλλά μετασωματικές. Πρόκειται για κοιτάσματα σε σχήμα φύλλου ή άλλου σχήματος που σχηματίζονται με την αντικατάσταση των πετρωμάτων (συχνά ασβεστόλιθων) με μεταλλεύματα διαλύματα. Τα ορυκτά που αποτελούν τέτοια κοιτάσματα λέγεται ότι είναι υδροθερμικής-μετασωματικής προέλευσης.

Οι πηγματίτες σχετίζονται γενετικά με το κρυσταλλοποιούμενο γρανιτικό μάγμα. Μια μάζα ρευστού υψηλής κινητικότητας, ακόμα πλούσιας στα στοιχεία που συνθέτουν τα ορυκτά που σχηματίζουν βράχο, μπορεί να εκτοξευθεί από τον θάλαμο του μάγματος στο βράχο υποδοχής, όπου κρυσταλλώνεται για να σχηματίσει σώματα χονδρόκοκκης δομής, που αποτελείται κυρίως από βράχο. -Σχηματίζοντας ορυκτά - χαλαζία, άστριος και μαρμαρυγία. Τέτοια σώματα βράχου, που ονομάζονται πηγματίτες, είναι πολύ μεταβλητά σε μέγεθος. Το μέγιστο μήκος των περισσότερων σωμάτων πηγματίτη είναι αρκετές εκατοντάδες μέτρα, αλλά το μεγαλύτερο από αυτά φτάνει τα 3 χιλιόμετρα και για τα μικρά μετριέται στα πρώτα μέτρα. Οι πηγματίτες περιέχουν μεγάλους κρυστάλλους μεμονωμένων ορυκτών, συμπεριλαμβανομένων των μεγαλύτερων κρυστάλλων άστριου στον κόσμο μήκους πολλών μέτρων, μαρμαρυγίας - διαμέτρου έως 3 m, χαλαζία - βάρους έως 5 τόνων.

Ορισμένα υγρά που σχηματίζουν πηγματίτη συγκεντρώνουν σπάνια στοιχεία (συχνά με τη μορφή μεγάλων κρυστάλλων), για παράδειγμα, βηρύλλιο σε βηρύλιο και χρυσοβερύλιο, λίθιο σε σποδουμένιο, πεταλίτη, αμβλυγονίτη και λεπιδολίτη, καίσιο σε εκίτη, βόριο σε τουρμαλίνη, φθόριο σε απατίτη και τοπάζ . Τα περισσότερα από αυτά τα ορυκτά είναι ποικιλιών κοσμημάτων. Η βιομηχανική σημασία των πηγματιτών οφείλεται εν μέρει στο γεγονός ότι αποτελούν πηγή πολύτιμων λίθων, αλλά κυρίως - υψηλής ποιότητας άστριο καλίου και μαρμαρυγία, καθώς και μεταλλεύματα λιθίου, καισίου και τανταλίου και εν μέρει βηρυλλίου.

Βιβλιογραφία:

Ορυκτά: Κατάλογος, τόμ. 1–4. Μ., 1960–1992
Φλάισερ Μ. Λεξικό ορυκτών ειδών. Μ., 1980
Ορυκτολογική Εγκυκλοπαίδεια. Λ., 1985
Berry L., Mason B., Dietrich R. Ορυκτολογία.Μ., 1987

Επί του παρόντος, περισσότερα από 3.000 ορυκτά είναι γνωστά. Η σύγχρονη ταξινόμηση των ορυκτών βασίζεται σε αρχές που λαμβάνουν υπόψη τα πιο βασικά χαρακτηριστικά των ορυκτών ειδών - χημική σύνθεση και κρυσταλλική δομή.

Σε αυτήν την ταξινόμηση, η βασική μονάδα θεωρείται ένα ορυκτό είδος που έχει μια ορισμένη κρυσταλλική δομή και μια ορισμένη σταθερή χημική σύνθεση. Ο ορυκτός τύπος μπορεί να έχει ποικιλίες. Ως ποικιλία νοείται ορυκτά του ίδιου τύπου που διαφέρουν μεταξύ τους σε κάποια φυσική ιδιότητα, για παράδειγμα, στο χρώμα του ορυκτού χαλαζία σε πολλές ποικιλίες (μαύρο - morion, διαφανές - κρύσταλλο βράχου, μωβ - αμέθυστος).

Σύμφωνα με αυτό, η ταξινόμηση μπορεί να παρουσιαστεί ως εξής:

1. Εγγενής

2. Σουλφίδια

3. Χαλίδες

4. Οξείδια και υδροξείδια

5. Ανθρακικά

6. Θειικά άλατα

7. Φωσφορικά άλατα

8. Πυριτικά

1. Εγγενή στοιχεία (ορυκτά).

Αυτή η κατηγορία περιλαμβάνει ορυκτά που αποτελούνται από ένα χημικό στοιχείο και ονομάζονται από αυτό το στοιχείο. Για παράδειγμα: εγγενής χρυσός, θείο κ.λπ. Όλα χωρίζονται σε δύο ομάδες: τα μέταλλα και τα αμέταλλα. Η πρώτη ομάδα περιλαμβάνει εγγενή Au, Ag, Cu, Pt, Fe και μερικά άλλα, η δεύτερη - As, Bi, S και C (διαμάντι και γραφίτης).

Γένεση (προέλευση) - σχηματίζεται κυρίως κατά τη διάρκεια ενδογενών διεργασιών σε διεισδυτικά πετρώματα και φλέβες χαλαζία, S (θείο) - κατά τη διάρκεια του ηφαιστείου. Κατά τις εξωγενείς διεργασίες, τα πετρώματα καταστρέφονται, τα αυτοφυή ορυκτά απελευθερώνονται (λόγω της αντοχής τους σε φυσικές και χημικές επιδράσεις) και η συγκέντρωσή τους σε μέρη ευνοϊκά για αυτό. Έτσι, μπορούν να σχηματιστούν τοποθετήσεις από χρυσό, πλατίνα και διαμάντι.

Εφαρμογή στην εθνική οικονομία:

1- Παραγωγή κοσμημάτων και συναλλαγματικά αποθέματα (Au, Pt, Ag, διαμάντια).

2- λατρευτικά αντικείμενα και σκεύη (Au, Ag),

3- ραδιοηλεκτρονικά (Au, Ag, Cu), πυρηνική, χημική βιομηχανία, ιατρική, εργαλεία κοπής - διαμάντι.

4- γεωργία - θειάφι.

2. Σουλφίδια– άλατα υδροσουλφιδικού οξέος.

Διαιρείται σε απλόςμε τον γενικό τύπο A m X p και σουλφοάλατα– A m B n X p, όπου – A είναι άτομο μετάλλου, B είναι άτομα μετάλλων και μεταλλοειδών, X είναι άτομα θείου.

Τα σουλφίδια κρυσταλλώνονται σε διαφορετικά συστήματα - κυβικά, εξαγωνικά, ορθορομβικά κ.λπ. Σε σύγκριση με τα αυτοφυή, έχουν ευρύτερη σύνθεση κατιόντων στοιχείων. Ως εκ τούτου, υπάρχει μεγαλύτερη ποικιλία ορυκτών ειδών και ευρύτερο φάσμα της ίδιας ιδιοκτησίας.

Κοινές ιδιότητες για τα σουλφίδια είναι η μεταλλική στιλπνότητα, η χαμηλή σκληρότητα (έως 4), τα γκρι και σκούρα χρώματα και η μεσαία πυκνότητα.

Ταυτόχρονα, μεταξύ των σουλφιδίων υπάρχουν διαφορές σε ιδιότητες όπως η διάσπαση, η σκληρότητα και η πυκνότητα.

Τα σουλφίδια είναι η κύρια πηγή μεταλλευμάτων μη σιδηρούχων μετάλλων και λόγω των προσμίξεων σπάνιων και ευγενών μετάλλων αυξάνεται η αξία χρήσης τους.

Γένεση - διάφορες ενδογενείς και εξωγενείς διεργασίες.

3.Χαλίδες.Τα πιο διαδεδομένα είναι τα φθοριούχα και τα χλωρίδια, ενώσεις κατιόντων μετάλλων με μονοσθενές φθόριο και χλώριο.

Τα φθορίδια είναι ανοιχτόχρωμα ορυκτά μέσης πυκνότητας και σκληρότητας. Αντιπροσωπευτικός είναι ο φθορίτης CaF2. Τα χλωρίδια είναι τα ορυκτά αλογονίτης και σελβίτης (NaCl και KCl).

Τα κοινά χαρακτηριστικά των αλογόνων είναι η χαμηλή σκληρότητα, η κρυστάλλωση στο κυβικό σύστημα, η τέλεια διάσπαση, η μεγάλη γκάμα χρωμάτων και η διαφάνεια. Ο χαλίτης και ο συλβίτης έχουν ειδικές ιδιότητες - αλμυρή και πικρή-αλμυρή γεύση.

Τα φθόριο και τα χλωρίδια διαφέρουν ως προς τη γένεσή τους. Ο φθορίτης είναι προϊόν ενδογενών διεργασιών (υδροθερμική) και ο αλίτης και ο συλβίτης σχηματίζονται υπό εξωγενείς συνθήκες λόγω της καθίζησης κατά την εξάτμιση στα υδατικά συστήματα.

Στην εθνική οικονομία, ο φθορίτης χρησιμοποιείται στην οπτική, τη μεταλλουργία και για την παραγωγή υδροφθορικού οξέος. Ο αλίτης και ο συλβίτης χρησιμοποιούνται στη χημική βιομηχανία και τη βιομηχανία τροφίμων, την ιατρική και τη γεωργία και τη φωτογραφία.

4. Οξείδια και υδροξείδια– αντιπροσωπεύουν μια από τις πιο κοινές κατηγορίες με περισσότερα από 150 ορυκτά είδη στα οποία άτομα ή κατιόντα μετάλλων σχηματίζουν ενώσεις με οξυγόνο ή μια ομάδα υδροξυλίου (ΟΗ). Αυτό εκφράζεται με τον γενικό τύπο ΑΧ ή ΑΒΧ - όπου Χ είναι τα άτομα οξυγόνου ή η ομάδα υδροξυλίου. Τα πιο ευρέως αντιπροσωπευόμενα οξείδια είναι τα Si, Fe, Al, Ti και Sn. Μερικά από αυτά σχηματίζουν επίσης τη μορφή υδροξειδίου. Ένα χαρακτηριστικό των περισσότερων υδροξειδίων είναι η μείωση των τιμών των ιδιοτήτων σε σύγκριση με τη μορφή οξειδίου του ίδιου ατόμου μετάλλου. Ένα εντυπωσιακό παράδειγμα είναι οι μορφές οξειδίου και υδροξειδίου του Al.

Τα οξείδια μπορούν να χωριστούν σε μεταλλικά και μη μεταλλικά με βάση τη χημική σύσταση και τη λάμψη τους. Η πρώτη ομάδα χαρακτηρίζεται από μέτρια σκληρότητα, σκούρα χρώματα (μαύρο, γκρι, καφέ) και μέτρια πυκνότητα. Ένα παράδειγμα είναι τα ορυκτά αιματίτης και κασιρίτης. Η δεύτερη ομάδα χαρακτηρίζεται από χαμηλή πυκνότητα, υψηλή σκληρότητα 7-9, διαφάνεια, μεγάλη γκάμα χρωμάτων και έλλειψη διάσπασης. Παράδειγμα p - ορυκτά χαλαζίας, κορούνδιο.

Στην εθνική οικονομία, τα οξείδια και τα υδροξείδια χρησιμοποιούνται ευρέως για την παραγωγή Fe, Mn, Al, Sn. Ως πολύτιμοι και ημιπολύτιμοι λίθοι χρησιμοποιούνται διαφανείς, κρυστάλλινες ποικιλίες κορουνδίου (ζαφείρι και ρουμπίνι) και χαλαζία (αμέθυστος, βράχος κρύσταλλος κ.λπ.).

Γένεση – κατά τη διάρκεια ενδογενών και εξωγενών διεργασιών.

5. Ανθρακικά– άλατα ανθρακικού οξέος, γενικός τύπος ACO3 – όπου Α είναι Ca, Mg, Fe κ.λπ.

Γενικές ιδιότητες - κρυσταλλώνεται σε ρομβικά και τριγωνικά συστήματα (καλές κρυσταλλικές μορφές και ρομβική διάσπαση). χαμηλή σκληρότητα 3-4, κυρίως ανοιχτόχρωμο, αντίδραση με οξέα (HCl και HNO3) με απελευθέρωση διοξειδίου του άνθρακα.

Τα πιο κοινά είναι: ασβεστίτης CaCO3, μαγνησίτης Mg CO3, δολομίτης CaMg (CO3)2, σιδερίτης Fe CO3.

Ανθρακικά άλατα με ομάδα υδροξυλίου (ΟΗ): Μαλαχίτης Cu2 CO3 (OH)2 – πράσινο χρώμα και αντίδραση με HCl, Lapis lazuli Cu3 (CO3)2 (OH)2 – μπλε χρώμα, διαφανές σε κρυστάλλους.

Η γένεση των ανθρακικών είναι ποικίλη - ιζηματογενής (χημική και βιογενής), υδροθερμική, μεταμορφική.

Τα ανθρακικά είναι ένα από τα κύρια ορυκτά σχηματισμού πετρωμάτων των ιζηματογενών πετρωμάτων (ασβεστόλιθοι, δολομίτες κ.λπ.) και των μεταμορφωμένων - μάρμαρο, skarns. Χρησιμοποιούνται στις κατασκευές, την οπτική, τη μεταλλουργία και ως λιπάσματα. Ο μαλαχίτης χρησιμοποιείται ως διακοσμητικός λίθος. Οι μεγάλες συσσωρεύσεις μαγνησίου και σιδερίτη είναι πηγή σιδήρου και μαγνησίου.

6. Θειικά άλατα– άλατα θειικού οξέος, δηλ. έχουν ρίζα SO4. Τα πιο κοινά και γνωστά θειικά είναι τα Ca, Ba, Sr, Pb. Οι κοινές τους ιδιότητες είναι η κρυστάλλωση σε μονοκλινικά και ορθορομβικά συστήματα, το ανοιχτό χρώμα, η χαμηλή σκληρότητα, η υαλώδης λάμψη και η τέλεια διάσπαση.

Ορυκτά: γύψος CaSO4 2H2O, ανυδρίτης CaSO4, βαρίτης BaSO4 (υψηλής πυκνότητας), σελεστίνη SrSO4.

Σχηματίζονται κάτω από εξωγενείς συνθήκες, συχνά μαζί με αλογόνα. Ορισμένα θειικά άλατα (βαρίτης, σελεστίνη) είναι υδροθερμικής προέλευσης.

Εφαρμογή – κατασκευές, γεωργία, ιατρική, χημική βιομηχανία.

7. Φωσφορικά άλατα– άλατα φωσφορικού οξέος, δηλ. που περιέχει PO4.

Ο αριθμός των ορυκτών ειδών είναι μικρός· θα εξετάσουμε τον ορυκτό απατίτη Ca(PO4)3(F,Cl,OH). Σχηματίζει κρυσταλλικά και κοκκώδη αδρανή, σκληρότητα 5, εξαγωνικό σύστημα, ατελής διάσπαση, πράσινο-μπλε χρώμα. Περιέχει ακαθαρσίες από στρόντιο, ύττριο, στοιχεία σπάνιων γαιών.

Το Genesis είναι μαγματικό και ιζηματογενές, όπου σχηματίζει φωσφορίτη όταν αναμιγνύεται με σωματίδια αργίλου.

Εφαρμογή - αγροτικές πρώτες ύλες, χημική παραγωγή και σε κεραμικά προϊόντα.

8. Πυριτικά- η πιο κοινή και ποικιλόμορφη κατηγορία ορυκτών (έως 800 είδη). Η ταξινόμηση των πυριτικών αλάτων βασίζεται στο τετράεδρο πυριτίου-οξυγόνου -4. Ανάλογα με τη δομή που σχηματίζουν όταν συνδέονται μεταξύ τους, όλα τα πυριτικά χωρίζονται σε: νησίδα, στρώμα, κορδέλα, αλυσίδα και πλαίσιο.

Νησιωτικά πυριτικά - σε αυτά η σύνδεση μεταξύ απομονωμένων τετραέδρων πραγματοποιείται μέσω κατιόντων. Αυτή η ομάδα περιλαμβάνει ορυκτά: ολιβίνη, τοπάζι, γρανάτες, βηρύλιο, τουρμαλίνη.

Τα πυριτικά στρώματα αντιπροσωπεύουν συνεχή στρώματα, όπου τα τετράεδρα συνδέονται με ιόντα οξυγόνου και μεταξύ των στρωμάτων η σύνδεση πραγματοποιείται μέσω κατιόντων. Επομένως, έχουν μια κοινή ρίζα στον τύπο 4-. Αυτή η ομάδα περιλαμβάνει ορυκτά μαρμαρυγίας: βιοτίτης, τάλκης, μοσχοβίτης, σερπεντίνη.

Αλυσίδα και κορδέλα - τετράεδρα σχηματίζουν μονές ή διπλές αλυσίδες (κορδέλες). Αλυσίδα - έχουν μια κοινή ρίζα 4- και περιλαμβάνουν μια ομάδα πυροξενίων.

Τα πυριτικά άλατα κορδέλας με ριζικά 6- συνδυάζουν ορυκτά της ομάδας των αμφιβολιών.

Πυριτικά πλαίσια - σε αυτά, τα τετράεδρα συνδέονται μεταξύ τους με όλα τα άτομα οξυγόνου, σχηματίζοντας ένα πλαίσιο με μια ρίζα. Αυτή η ομάδα περιλαμβάνει άστριες και πλαγιοκλάστες. Οι άστριοι συνδυάζουν ορυκτά με κατιόντα Na και K. Αυτά είναι ορυκτά μικροκλίνης και ορθοκλάσης. Οι πλαγιοκλάστες περιέχουν Ca και Na ως κατιόντα και η αναλογία μεταξύ αυτών των στοιχείων δεν είναι σταθερή. Επομένως, οι πλαγιοκλάστες αντιπροσωπεύουν μια ισομορφική σειρά ορυκτών: αλβίτης - ολιγοκλάση - ανδεσίνη - λαμπραδορίτης - βυταουνίτης - ανορθίτης. Από αλβίτη σε ανορθίτη η περιεκτικότητα σε Ca αυξάνεται.

Η σύνθεση των κατιόντων στα πυριτικά περιέχει συχνότερα: Mg, Fe, Mn, Al, Ti, Ca, K, Na, Be, λιγότερο συχνά Zr, Cr, B, Zn, σπάνια και ραδιενεργά στοιχεία. Πρέπει να σημειωθεί ότι μέρος του πυριτίου στα τετραέδρα μπορεί να αντικατασταθεί από Al, και στη συνέχεια ταξινομούμε τα ορυκτά ως αργιλοπυριτικά.

Η πολύπλοκη χημική σύνθεση και η ποικιλομορφία της κρυσταλλικής δομής συνδυάζονται για να παράγουν ένα ευρύ φάσμα φυσικών ιδιοτήτων. Ακόμη και χρησιμοποιώντας την κλίμακα Mohs ως παράδειγμα, μπορεί να φανεί ότι η σκληρότητα των πυριτικών αλάτων κυμαίνεται από 1 έως 9.

Η διάσπαση ποικίλλει από πολύ τέλειο έως ατελές.

Τα πυριτικά συχνά ομαδοποιούνται ανά χρώμα - σκούρο χρώμα, ανοιχτόχρωμο. Αυτό εφαρμόζεται ευρέως σε πυριτικά άλατα - ορυκτά που σχηματίζουν πετρώματα.

Τα πυριτικά σχηματίζονται κυρίως κατά το σχηματισμό πυριγενών και μεταμορφωμένων πετρωμάτων σε ενδογενείς διεργασίες. Μια μεγάλη ομάδα αργιλικών ορυκτών (καολίνης κ.λπ.) σχηματίζεται υπό εξωγενείς συνθήκες κατά τη διάβρωση των πυριτικών πετρωμάτων.

Πολλά πυριτικά είναι ορυκτά και χρησιμοποιούνται στην εθνική οικονομία. Πρόκειται για οικοδομικά υλικά, όψεις, διακοσμητικές και πολύτιμες πέτρες (τοπάζ, γρανάτες, σμαράγδι, τουρμαλίνη κ.λπ.), μεταλλεύματα μετάλλων (Be, Zr, Al) και αμέταλλα (B), σπάνια στοιχεία. Βρίσκουν εφαρμογή στις βιομηχανίες καουτσούκ και χαρτιού, ως πυρίμαχα και κεραμικές πρώτες ύλες.

Μαζί με την ταξινόμηση των κρυσταλλικών χημικών, υπάρχουν και άλλες ταξινομήσεις ορυκτών που βασίζονται σε άλλες αρχές. Για παράδειγμα, η γενετική ταξινόμηση βασίζεται στον τύπο γένεσης των ορυκτών· στην τεχνολογία επεξεργασίας μεταλλεύματος, χρησιμοποιούνται ταξινομήσεις με βάση τις φυσικές (διαχωριστικές) ιδιότητές τους, για παράδειγμα, μαγνητισμό, πυκνότητα, διαλυτότητα, συντήξη και άλλα χαρακτηριστικά.

Αν και η χημική σύνθεση χρησίμευσε ως βάση για την ταξινόμηση των ορυκτών από τα μέσα του 19ου αιώνα, οι ορυκτολόγοι δεν συμφωνούσαν πάντα για τη σειρά με την οποία τα ορυκτά θα πρέπει να διατάσσονται σε αυτήν. Σύμφωνα με μια μέθοδο κατασκευής μιας ταξινόμησης, τα ορυκτά ομαδοποιήθηκαν σύμφωνα με το ίδιο κύριο μέταλλο ή κατιόν.

Σε αυτή την περίπτωση, τα ορυκτά σιδήρου ανήκαν σε μια ομάδα, τα ορυκτά μολύβδου σε μια άλλη, τα ορυκτά ψευδάργυρου σε μια τρίτη, κ.λπ. Ωστόσο, όπως αναπτύχθηκε η επιστήμη, αποδείχθηκε ότι ορυκτά που περιέχουν το ίδιο μη μέταλλο (ανιόν ή ανιονική ομάδα) έχουν παρόμοιες ιδιότητες και είναι πολύ πιο παρόμοια μεταξύ τους από ορυκτά με ένα κοινό μέταλλο.

Επιπλέον, ορυκτά με κοινό ανιόν εμφανίζονται στο ίδιο γεωλογικό περιβάλλον και είναι παρόμοιας προέλευσης. Ως αποτέλεσμα, στη σύγχρονη ταξινομία Τα ορυκτά ομαδοποιούνται σε κατηγορίες με βάση την κοινή ανιόν ή ανιονική τους ομάδα.

Η μόνη εξαίρεση είναι τα αυτοφυή στοιχεία, τα οποία εμφανίζονται στη φύση από μόνα τους, χωρίς να σχηματίζουν ενώσεις με άλλα στοιχεία.

Τα ορυκτά ταξινομούνται ανάλογα με τη χημική τους σύνθεση και την κρυσταλλική τους δομή στις ακόλουθες ομάδες:

• εγγενή στοιχεία?
• σουλφίδια και σουλφοάλατα.
• ενώσεις αλογόνου (αλογονίδια);
• οξείδια;
• άλατα οξυγόνου (ανθρακικά, θειικά, βολφραμικά, φωσφορικά, πυριτικά άλατα).

Η επί του παρόντος αποδεκτή ταξινόμηση των ορυκτών βασίζεται στη χημική τους σύνθεση και δομή. Μεγάλη προσοχή δίνεται επίσης στη γένεση (ελληνική «γένεση» - προέλευση), η οποία καθιστά δυνατή την κατανόηση των προτύπων κατανομής των ορυκτών στον φλοιό της γης.

Εγγενή στοιχεία

Ο φλοιός της γης δεν περιέχει περισσότερο από 0,1% (κατά μάζα) ιθαγενών στοιχείων (83 ορυκτά). Η εξόρυξή τους συνδέεται με σημαντικές δυσκολίες και ως εκ τούτου πολλά από αυτά εκτιμώνται ιδιαίτερα και, ως πρότυπα ανθρώπινης εργασίας, χρησιμοποιούνται στα αποθέματα χρυσού των χωρών ως εγγύηση για το εθνικό νόμισμα στο διεθνές εμπόριο. Γενετικά σχετίζεται με διεργασίες κρυστάλλωσης μάγματος (Pt, διαμάντι, γραφίτης), υδροθερμικές (Au) και ιζηματογενείς διεργασίες (S). Ο εγγενής σίδηρος είναι συχνά κοσμικής προέλευσης.

Τα εγγενή μέταλλα χαρακτηρίζονται από εξαιρετικά υψηλή ολκιμότητα, μεταλλική λάμψη, ελατότητα, θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα, που προκαλούνται από μεταλλικούς δεσμούς στο κρυσταλλικό πλέγμα.

Οι υψηλές πυκνότητες είναι επίσης χαρακτηριστικές. Διακατέχονται από τα βαρύτερα ορυκτά: nevyanskite (έως 21,5 g/cm3) και syssertskite (έως 22,5 g/cm3).

Εκτός από τα φυσικά μέταλλα (Ru, Rh, Pd, Ag, Os, Ir, Pt, Au, Fe, Cu, Ni, Hg), υπάρχουν επίσης φυσικά μεταλλοειδή (As, Sb, Bi) και αμέταλλα (S, Se, Te, C).

Ο μετεωρικός σίδηρος παρατηρείται περιστασιακά με τη μορφή κανονικών κύβων (εξαεδρικός σίδηρος) και οκταέδρων (οκταεδρικός σίδηρος). Συνήθως με τη μορφή λιωμένων μαζών μη στρογγυλεμένου σχήματος με χαρακτηριστικές κοιλότητες σε σχήμα δακτύλου στην επιφάνεια. Ο λεγόμενος «σίδηρος Pallas» περιέχει εγκλείσματα ολιβίνης (MgFeSiO 4).

Σουλφίδια

Ο φλοιός της γης δεν περιέχει περισσότερο από 0,15% (κατά μάζα) ορυκτών αυτής της ομάδας (230 ορυκτά). Από χημική άποψη, αυτές οι ενώσεις είναι άλατα του οξέος υδρόθειου. Υπάρχουν τόσο σουλφίδια αυστηρά στοιχειομετρικής σύστασης (FeS 2, CuFeS 2, κ.λπ.) όσο και ενώσεις στις οποίες η περιεκτικότητα σε θείο ποικίλλει εντός ορισμένων ορίων (πολυσουλφίδια, για παράδειγμα FeS x, όπου x = 1,0,1 - 1,14).

Χαρακτηριστικά είναι τα δικτυώματα ιοντικών κρυστάλλων. Τα περισσότερα σουλφίδια είναι βαριά, μαλακά και γυαλιστερά. Έχουν υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα. Στις περισσότερες περιπτώσεις, υδροθερμικής προέλευσης, μερικές φορές προϊόν κρυστάλλωσης θειούχου μάγματος.Κατά τη διάρκεια της διάβρωσης στη ζώνη οξείδωσης, τα σουλφίδια μετατρέπονται πρώτα σε θειικά και στη συνέχεια σε οξείδια, υδροξείδια και ανθρακικά.

Τα σουλφίδια αντιπροσωπεύουν τη μεταλλευτική βάση της μη σιδηρούχου μεταλλουργίας και αποτελούν την πρώτη ύλη για την παραγωγή θειικού οξέος. Δεδομένου ότι το θείο κάνει το χάλυβα ερυθρό εύθραυστο, η παρουσία θειούχων στα μεταλλεύματα σιδήρου μειώνει την ποιότητά τους. Πριν από την τήξη υψικαμίνων, τα κονιοποιημένα μεταλλεύματα σιδήρου υποβάλλονται σε συσσωμάτωση σε εργοστάσια πυροσυσσωμάτωσης. Κατά τη διάρκεια της πυροσυσσωμάτωσης, είναι δυνατή η αφαίρεση έως και 99% θειούχου θείου από το μετάλλευμα.

Ενώσεις αλογονιδίου

Ο φλοιός της Γης περιέχει περίπου 0,5% (κατά μάζα) ενώσεις αλογόνου, οι οποίες είναι υδροθερμικής ή ιζηματογενούς προέλευσης. Ο φθορίτης βρίσκεται συχνά στις φλέβες του πηγματίτη. Από χημική άποψη, αυτά τα μέταλλα είναι άλατα οξέων: HF, HI, HBr, HCI. Χαρακτηριστικά: υαλώδης λάμψη, χαμηλή πυκνότητα, διαλυτότητα στο νερό. Οι ενώσεις αλογονιδίου έχουν ιοντικά πλέγματα.

Η μεταλλουργία χρησιμοποιεί μεγάλες ποσότητες φθορίτη για την υγροποίηση των σκωριών. Οι ενώσεις αλογονιδίου χρησιμοποιούνται ευρέως στη χημεία, τη γεωργία (λιπάσματα) και τη βιομηχανία τροφίμων.

Οξείδια

Ο φλοιός της γης περιέχει έως και 17% (κατά μάζα) οξείδια. Τα πιο συνηθισμένα είναι ο χαλαζίας (12,6%), τα οξείδια και υδροξείδια του σιδήρου (3,9%), τα οξείδια και τα υδροξείδια του AI, Mn, Ti, Cr. Ας υπενθυμίσουμε εδώ ότι το μεγαλύτερο μέρος του σιδηρομεταλλεύματος και των μεταλλευμάτων μαγγανίου είναι ιζηματογενούς προέλευσης. Τα ορυκτά της ομάδας των οξειδίων είναι η μεταλλευτική βάση της σιδηρούχας μεταλλουργίας. Τα σημαντικότερα μεταλλεύματα μεταλλευμάτων σιδήρου και μαγγανίου: αιματίτης (Fe 2 O 3), μαγνητίτης (Fe 3 O 4), καφέ σιδηρομετάλλευμα (Fe 2 O 3 . H 2 O), πυρολουσίτης (MnO 2), βραουνίτης (Mn 2 O 3), hausmannite (Mn 3 O 4), ψιλομελάνιο (MnO 2 . MnO . n H 2 O), μαγγανίτης (MnO 2 . Mn(OH) 2.

Τα κρυσταλλικά πλέγματα οξειδίων χαρακτηρίζονται από ιονικούς δεσμούς. Τα οξείδια Fe, Mn, Cr, Ti έχουν ημιμεταλλική λάμψη και σκούρο χρώμα. Αυτά τα ορυκτά είναι αδιαφανή. Χαρακτηριστική ιδιότητα του μαγνητίτη (Fe3O4) και του ιλμενίτη (FeO. TiO2) είναι ο μαγνητισμός τους.

Ανθρακικά, θειικά, βολφραμικά, φωσφορικά άλατα

Τα ανθρακικά, που αποτελούν περίπου το 1,7% του φλοιού της Γης, είναι ιζηματογενή ή υδροθερμικά ορυκτά. Από χημική άποψη, πρόκειται για άλατα ανθρακικού οξέος - H2CO3. Τα ανθρακικά έχουν δικτυώματα ιοντικών κρυστάλλων. χαρακτηρίζεται από χαμηλές πυκνότητες, υαλώδη λάμψη, ανοιχτό χρώμα (εκτός από ανθρακικούς χαλκούς), σκληρότητα 3-5, αντίδραση με αραιό HCl. Τα ανθρακικά χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία σιδήρου και χάλυβα ως ροή και ως πρώτη ύλη για την παραγωγή πυρίμαχων υλικών και ασβέστη.

Ο φλοιός της γης περιέχει 0,1% (κατά μάζα) θειικά άλατα, τα οποία είναι κυρίως χημικής ιζηματογενούς προέλευσης και είναι άλατα του θειικού οξέος H2SO4. Συνήθως αυτά είναι μαλακά, ελαφριά, ελαφριά ορυκτά. Εξωτερικά, είναι παρόμοια με τα ανθρακικά, αλλά δεν αντιδρούν με το HCl. Τα θειικά άλατα χρησιμοποιούνται στη χημική και κατασκευαστική βιομηχανία. Είναι μια εξαιρετικά επιβλαβής ακαθαρσία στα σιδηρομεταλλεύματα, καθώς κατά τη συσσωμάτωση είναι δυνατό να αφαιρεθεί όχι περισσότερο από 60 - 70% θειικού θείου στην αέρια φάση.