Maqolaning mazmuni

MENERALLAR VA MİNERALOGIYA.Minerallar – Yer, Oy va boshqa ba'zi sayyoralarning jinslarini, shuningdek meteoritlar va asteroidlarni tashkil etuvchi qattiq tabiiy shakllanishlar. Minerallar, qoida tariqasida, tartiblangan ichki tuzilishga va ma'lum bir tarkibga ega bo'lgan, tegishli kimyoviy formula bilan ifodalanishi mumkin bo'lgan bir hil kristalli moddalardir. Minerallar zumrad (asosan korund va magnetitdan iborat) yoki limonit (gyotit va boshqa temir gidroksidlari yig'indisi) kabi mayda mineral zarrachalar aralashmasi emas, ular shuningdek, vulqon oynalari (obsidian) kabi tartibsiz tuzilishga ega elementlarning birikmalarini ham o'z ichiga oladi. va boshqalar) .). Minerallar tabiiy jarayonlar natijasida hosil bo'lgan kimyoviy elementlar yoki ularning birikmalari hisoblanadi. Ko'mir va neft kabi organik kelib chiqadigan eng muhim mineral xom ashyo turlari foydali qazilmalar ro'yxatidan chiqariladi.

Mineralogiya– foydali qazilmalar, ularning tasnifi, kimyoviy tarkibi, tuzilishi (tuzilishi) xususiyatlari va qonuniyatlari, kelib chiqishi, tabiatdagi sharoitlari va amaliy qo‘llanilishi haqidagi fan. Minerallarning ichki tuzilishini va ularning Yer tarixi bilan aloqasini chuqurroq tushuntirish uchun mineralogiya matematika, fizika va kimyoni o'z ichiga oladi. U boshqa geologiya fanlariga qaraganda miqdoriy ma'lumotlardan ko'proq foydalanadi, chunki minerallarni etarli darajada tavsiflash uchun nozik kimyoviy tahlil va aniq fizik o'lchovlar zarur.

MINERALOGIYA TARIXI

O'tkir qirrali chaqmoq toshlari paleolit ​​davridayoq ibtidoiy odamlar tomonidan qurol sifatida ishlatilgan. Flint (kvarsning nozik taneli navi) uzoq vaqtdan beri asosiy mineral bo'lib kelgan. Qadim zamonlarda boshqa minerallar ham insonga ma'lum bo'lgan. Ulardan ba'zilari, masalan, olcha gematiti, sariq-jigarrang goetit va marganetsning qora oksidi tosh rasmlari va tanani bo'yash uchun bo'yoq sifatida ishlatilgan, boshqalari, masalan, kehribar, nefrit, tabiiy oltin kabilar marosim buyumlari, zargarlik buyumlari yasashda ishlatilgan. va tumorlar. Predinastiya davridagi Misrda (miloddan avvalgi 5000-3000 yillar) ko'plab minerallar allaqachon ma'lum bo'lgan. Bezatish uchun mahalliy mis, oltin va kumush ishlatilgan. Biroz vaqt o'tgach, mis va uning qotishmasi bronzadan asboblar va qurollar yasala boshlandi. Ko'pgina minerallar bo'yoq sifatida ishlatilgan, boshqalari zargarlik buyumlari va nishonlar uchun ishlatilgan (firuza, jade, kristall, kalsedon, malaxit, granat, lapis lazuli va gematit). Hozirgi vaqtda foydali qazilmalar metallar, qurilish materiallari (sement, gips, shisha va boshqalar), kimyo sanoati uchun xom ashyo va boshqalar manbai bo'lib xizmat qiladi.

Mineralogiyaga oid birinchi risolada Toshlar haqida Aristotelning shogirdi yunon Teofrast (miloddan avvalgi 372-287 yillar) minerallar metallar, tuproqlar va toshlarga bo'lingan. Taxminan 400 yil o'tgach, Pliniy Elder (milodiy 23-79) o'zining so'nggi besh kitobida Tabiiy tarix mineralogiya bo'yicha o'sha paytda mavjud bo'lgan barcha ma'lumotlarni umumlashtirgan.

Ilk o'rta asrlarda qadimgi Yunoniston va qadimgi Hindiston bilimlarini o'zlashtirgan Arab Sharqi mamlakatlarida ilm-fan rivojlandi. Markaziy Osiyolik olim-entsiklopedist Beruniy (973 - taxminan 1050) qimmatbaho toshlar tavsifini tuzgan ( Mineralogiya) va ularning solishtirma ogʻirliklarini aniq oʻlchash usulini ixtiro qildi. Yana bir taniqli olim Ibn Sino (Avitsenna) (taxminan 980–1037) risolasida Toshlar haqida barcha ma'lum minerallarning tasnifini berdi, ularni to'rtta sinfga ajratdi: toshlar va tuproqlar, qazilma yoqilg'ilar, tuzlar, metallar.

O'rta asrlarda Evropada foydali qazilmalar haqida amaliy ma'lumotlar to'plangan. Konchi va qidiruvchi zarurat tufayli amaliy mineraloglar bo‘lib, o‘z tajriba va bilimlarini talaba va shogirdlarga o‘rgatdilar. Amaliy mineralogiya, tog'-kon va metallurgiyaga oid birinchi faktik ma'lumotlar to'plami G. Agrikolaning ishi edi. Metallar haqida (De re metallica), 1556 yilda nashr etilgan. Ushbu risola va oldingi ish tufayli Qazilmalarning tabiati haqida (De natura fosilium, 1546), minerallarning jismoniy xususiyatlariga ko'ra tasnifini o'z ichiga oladi, Agricola mineralogiyaning otasi sifatida tanilgan.

Agrikolaning asarlari nashr etilgandan keyin 300 yil davomida mineralogiya sohasidagi tadqiqotlar tabiiy kristallarni o'rganishga bag'ishlangan. 1669-yilda daniyalik tabiatshunos N.Stenon yuzlab kvars kristallari haqidagi kuzatishlarini umumlashtirib, kristall yuzlari orasidagi burchaklarning doimiylik qonunini o‘rnatdi. Bir asr o'tgach (1772) Rome de Lisle Stenonning xulosalarini tasdiqladi. 1784 yilda abbot R. Gayuy kristall tuzilishi haqidagi zamonaviy g'oyalarga asos soldi. 1809 yilda Uollaston kristallarning yuzlari orasidagi burchaklarni aniqroq o'lchash imkonini beradigan aks ettiruvchi goniometrni ixtiro qildi va 1812 yilda kristallarning ichki tuzilishi qonuni sifatida fazoviy panjara tushunchasini ilgari surdi. 1815-yilda P. Kordier mikroskop ostida maydalangan minerallar bo‘laklarining optik xossalarini o‘rganishni taklif qildi. Mikroskopik tadqiqotlarning keyingi rivojlanishi 1828 yilda V. Nikol tomonidan qutblangan yorug'lik (Nikol prizmasi) ishlab chiqarish uchun qurilma ixtirosi bilan bog'liq. Polarizatsiya qiluvchi mikroskop 1849 yilda G. Sorbi tomonidan takomillashtirildi va uni tog' jinslarining shaffof yupqa qismlarini o'rganishda qo'lladi.

Foydali qazilmalarni tasniflash zarurati tug‘ildi. 1735 yilda C. Linney asarini nashr etdi Tabiat tizimi (Sistema tabiati), unda minerallar tashqi xususiyatlariga ko'ra tasniflangan, ya'ni. xuddi o'simliklar va hayvonlar kabi. Keyin shved olimlari - 1757 yilda A. Kronshtedt va 1815 va 1824 yillarda J. Berzelius minerallarni kimyoviy tasniflashning bir necha variantlarini taklif qildilar. 1841-1847 yillarda K. Rammelsberg tomonidan o'zgartirilgan ikkinchi Berzelius tasnifi amerikalik mineralog J. Dana uchinchi nashr uchun asos sifatida foydalanganidan keyin mustahkam o'rnatildi. Mineralogiya tizimlari (Dananing mineralogiya tizimi, 1850). 18-asr - 19-asrning birinchi yarmida mineralogiya rivojlanishiga katta hissa qo'shgan. nemis olimlari A.G.Verner va I.A.Breithaupt va ruslar - M.V.Lomonosov va V.M.

19-asrning ikkinchi yarmida. Polarizatsiya qiluvchi mikroskoplar, optik goniometrlar va analitik usullarning takomillashtirilgani alohida mineral turlari haqida aniqroq ma’lumotlarni olish imkonini berdi. Kristallar rentgen analizi yordamida o'rganila boshlaganida, minerallarning tuzilishini chuqurroq tushunish paydo bo'ldi. 1912 yilda nemis fizigi M.Laue kristallarning ichki tuzilishi haqidagi ma'lumotlarni ular orqali rentgen nurlarini o'tkazish yo'li bilan olish mumkinligini tajriba yo'li bilan aniqladi. Ushbu usul mineralogiyada inqilob qildi: asosan tavsiflovchi fan aniqroq bo'ldi va mineraloglar minerallarning fizik va kimyoviy xossalarini ularning kristall tuzilmalari bilan bog'lay olishdi.

19-asr oxiri - 20-asr boshlarida. Minerologiyaning rivojlanishiga 20-asrning 2-yarmida rus olimlari N.I.V.I.Vernadskiy, A.E. mineralogiya qattiq jismlar fizikasining yangi tadqiqot usullarini, xususan, infraqizil spektroskopiyani, rezonans usullarining butun seriyasini (elektron paramagnit rezonans, yadro gamma-rezonansi va boshqalar), lyuminesans spektroskopiyasini va boshqalarni, shuningdek, eng yangi analitik usullarni o'zlashtirdi. shu jumladan elektron mikroprob tahlili, elektron difraksiyasi bilan birlashtirilgan elektron mikroskopiya va boshqalar. Ushbu usullardan foydalanish minerallarning kimyoviy tarkibini "bir nuqtada" aniqlash imkonini beradi, ya'ni. minerallarning alohida donalari bo'yicha, ularning kristall tuzilishining nozik xususiyatlarini, nopok elementlarning tarkibi va tarqalishini, rang va lyuminesans tabiatini o'rganing. Aniq fizik tadqiqot usullarini joriy etish mineralogiyada haqiqiy inqilobni keltirib chiqardi. N.V.Belov, D.S.Korjinskiy, D.P.Grigoryev, I.I.Shafranovskiy va boshqa rus olimlarining nomlari mineralogiya rivojlanishining bu bosqichi bilan bogʻliq.

MENERAL KAZMALARNING ASOSIY XUSUSIYATLARI

Uzoq vaqt davomida minerallarning asosiy xarakteristikalari kristallarining tashqi shakli va boshqa sekretlari, shuningdek, ularni tavsiflashda hali ham katta ahamiyatga ega bo'lgan fizik xususiyatlari (rangi, porlashi, bo'linishi, qattiqligi, zichligi va boshqalar) edi. va vizual (xususan, dala) diagnostika. Bu xususiyatlar, shuningdek, optik, kimyoviy, elektr, magnit va boshqa xususiyatlar minerallarning kimyoviy tarkibi va ichki tuzilishiga (kristal tuzilishi) bog'liq. Kimyoning mineralogiyadagi asosiy roli 19-asr oʻrtalarida eʼtirof etilgan, ammo strukturaning ahamiyati rentgenografiyaning joriy etilishi bilangina maʼlum boʻldi. Kristalli tuzilmalarning birinchi dekodlanishi 1913 yilda ingliz fiziklari V. G. Bragg va V. L. Bragg tomonidan amalga oshirilgan.

Minerallar kimyoviy birikmalardir (mahalliy elementlardan tashqari). Biroq, bu minerallarning rangsiz, optik jihatdan shaffof namunalarida ham deyarli har doim kichik miqdordagi aralashmalar mavjud. Minerallar kristallanadigan tabiiy eritmalar yoki eritmalar odatda ko'p elementlardan iborat. Aralashmalarning hosil bo'lishi jarayonida kamroq tarqalgan elementlarning bir nechta atomlari asosiy elementlarning atomlarini almashtirishi mumkin. Bunday almashtirish shunchalik keng tarqalganki, ko'pgina minerallarning kimyoviy tarkibi juda kamdan-kam hollarda sof birikmaga yaqinlashadi. Masalan, keng tarqalgan tosh hosil qiluvchi mineral olivinning tarkibi ikkita deb ataladigan kompozitsiyalar ichida o'zgaradi. seriyaning yakuniy a'zolari: forsterit, magniy silikat Mg 2 SiO 4 dan fayalit, temir silikat Fe 2 SiO 4 ga qadar. Birinchi mineralda Mg:Si:O, ikkinchisida Fe:Si:O nisbati 2:1:4. Oraliq tarkibli olivinlarda nisbatlar bir xil, ya'ni. (Mg + Fe):Si:O 2:1:4 ga teng va formula (Mg,Fe) 2 SiO 4 shaklida yoziladi. Agar magniy va temirning nisbiy miqdori ma'lum bo'lsa, buni (Mg 0,80 Fe 0,20) 2 SiO 4 formulasida aks ettirish mumkin, undan metall atomlarining 80% magniy, 20% esa magniy bilan ifodalanganligini ko'rish mumkin. temir bilan.

Tuzilishi.

Barcha minerallar, suvdan tashqari (ular muzdan farqli o'laroq, odatda minerallar deb tasniflanmaydi) va oddiy haroratlarda qattiq moddalar sifatida ifodalanadi. Biroq, agar suv va simob qattiq sovutilsa, ular qattiqlashadi: suv 0 ° C da, simob esa -39 ° C da. Bunday haroratlarda suv molekulalari va simob atomlari xarakterli muntazam uch o'lchamli kristalli tuzilmani hosil qiladi ("kristal" atamalari ” va “qattiq”) " bu holda deyarli ekvivalentdir). Shunday qilib, minerallar kristalli moddalar bo'lib, ularning xossalari ularni tashkil etuvchi atomlarning geometrik joylashuvi va ular orasidagi kimyoviy bog'lanish turi bilan belgilanadi.

Birlik xujayrasi (kristalning eng kichik bo'linmasi) elektron aloqalar bilan bir-biriga bog'langan muntazam ravishda joylashgan atomlardan iborat. Uch o'lchovli fazoda cheksiz takrorlanadigan bu mayda hujayralar kristall hosil qiladi. Turli minerallardagi birlik hujayralarning o'lchamlari har xil bo'lib, hujayra ichidagi atomlarning hajmi, soni va nisbiy joylashishiga bog'liq. Hujayra parametrlari angstromlarda (Å) yoki nanometrlarda (1 Å = 10 –8 sm = 0,1 nm) ifodalanadi. Kristalning elementar xujayralari mahkam birlashtirilib, bo'shliqlarsiz hajmni to'ldiradi va kristall panjara hosil qiladi. Kristallar uning qirralari va burchaklari o'rtasidagi munosabat bilan tavsiflangan birlik hujayraning simmetriyasiga qarab bo'linadi. Odatda 7 ta tizim mavjud (simmetriyani oshirish tartibida): triklinik, monoklinik, rombik, tetragonal, trigonal, olti burchakli va kubik (izometrik). Ba'zan trigonal va olti burchakli tizimlar ajratilmaydi va ular olti burchakli tizim nomi ostida birgalikda tavsiflanadi. Singoniyalar 32 ta kristall sinfiga (simmetriya turlari), shu jumladan 230 kosmik guruhga bo'lingan. Bu guruhlar birinchi marta 1890 yilda rus olimi E.S. Rentgen difraksion tahlildan foydalanib, mineralning birlik hujayrasining o'lchamlari, uning singoniyasi, simmetriya sinfi va fazoviy guruhi aniqlanadi, kristall strukturasi deshifr qilinadi, ya'ni. birlik hujayrani tashkil etuvchi atomlarning uch o'lchovli fazodagi nisbiy holati.

GEOMETRIK (MORFOLOGIK) KRISTALLOGRAFIYA

Yassi, silliq, yaltiroq qirralari bo'lgan kristallar qadimdan odamlarning e'tiborini tortdi. Mineralogiya fan sifatida paydo boʻlganidan beri kristallografiya minerallarning morfologiyasi va tuzilishini oʻrganish uchun asos boʻldi. Kristal yuzlari nosimmetrik joylashuvga ega ekanligi aniqlandi, bu kristallni ma'lum bir tizimga, ba'zan esa sinflardan biriga (simmetriya) tayinlash imkonini beradi ( yuqoriga qarang). Rentgen tadqiqotlari kristallarning tashqi simmetriyasi atomlarning ichki muntazam joylashuviga mos kelishini ko'rsatdi.

Mineral kristallarning o'lchamlari juda keng diapazonda o'zgarib turadi - og'irligi 5 tonna bo'lgan gigantlardan (Braziliyadan yaxshi shakllangan kvarts kristalining massasi) shunchalik kichikki, ularning yuzlarini faqat elektron mikroskop ostida ajratish mumkin. Hatto bir xil mineralning kristall shakli turli namunalarda bir oz farq qilishi mumkin; masalan, kvarts kristallari deyarli izometrik, o'tkir yoki tekislangan. Biroq, katta va kichik, uchli va tekis barcha kvarts kristallari bir xil birlik hujayralarining takrorlanishidan hosil bo'ladi. Agar bu hujayralar ma'lum bir yo'nalishda yo'naltirilgan bo'lsa, kristall cho'zilgan shaklga ega bo'lsa, uchinchi tomonga zarar etkazadigan bo'lsa, kristallning shakli jadval shaklida bo'ladi. Xuddi shu kristallning mos keladigan yuzlari orasidagi burchaklar doimiy qiymatga ega bo'lganligi va har bir mineral turiga xos bo'lganligi sababli, bu xususiyat mineralning xususiyatlariga kiradi.

Alohida yaxshi kesilgan kristallar bilan ifodalangan minerallar kam uchraydi. Ko'pincha ular tartibsiz donalar yoki kristalli agregatlar shaklida paydo bo'ladi. Ko'pincha mineral ma'lum turdagi agregat bilan tavsiflanadi, bu diagnostik xususiyat bo'lib xizmat qilishi mumkin. Birliklarning bir nechta turlari mavjud.

Dendritik shoxlangan agregatlar paporotnik barglari yoki moxga o'xshaydi va, masalan, piroluzitga xosdir.

Zich o'ralgan parallel tolalardan tashkil topgan tolali agregatlar xrizotil va amfibol asbestga xosdir.

Silliq, yumaloq sirtga ega bo'lgan kolomorf agregatlar umumiy markazdan radial ravishda cho'zilgan tolalardan qurilgan. Katta dumaloq massalar mastoid (malakit), kichiklari esa buyrak shaklida (gematit) yoki uzum shaklida (psilomelan) bo'ladi.

Slyuda va barit uchun mayda plastinkasimon kristallardan tashkil topgan qobiqli agregatlar xarakterlidir.

Stalaktitlar - karst g'orlarida muzlar, naychalar, konuslar yoki "pardalar" shaklida osilgan tomchilatib yuboriladigan shakllanishlar. Ular minerallashgan suvlarning bug'lanishi natijasida ohaktosh yoriqlari orqali paydo bo'ladi va ko'pincha kaltsit (kaltsiy karbonat) yoki aragonitdan iborat.

Oolitlar, mayda sharchalardan tashkil topgan va baliq tuxumiga oʻxshash agregatlar baʼzi kaltsit (oolit ohaktosh), goetit (oolit temir rudasi) va boshqa shunga oʻxshash tuzilmalarda uchraydi.

KRISTAL KIMYO

Rentgen ma'lumotlarini to'plash va ularni kimyoviy tahlil natijalari bilan solishtirgandan so'ng, mineralning kristall tuzilishining xususiyatlari uning kimyoviy tarkibiga bog'liqligi ma'lum bo'ldi. Shunday qilib, yangi fan – kristall kimyosining asoslari yaratildi. Minerallarning bir-biriga bog'liq bo'lmagan ko'plab xususiyatlarini ularning kristal tuzilishi va kimyoviy tarkibini hisobga olgan holda tushuntirish mumkin.

Ba'zi kimyoviy elementlar (oltin, kumush, mis) mahalliy, ya'ni. sof, shakl. Ular elektr neytral atomlardan qurilgan (atomlari elektr zaryadiga ega bo'lgan va ionlar deb ataladigan ko'pgina minerallardan farqli o'laroq). Elektronlari kam bo'lgan atom musbat zaryadlangan bo'lib, u kation deb ataladi; elektronlari ortiqcha bo'lgan atom manfiy zaryadga ega va anion deb ataladi. Qarama-qarshi zaryadlangan ionlar orasidagi tortishish ionli bog'lanish deb ataladi va minerallarda asosiy bog'lovchi kuch bo'lib xizmat qiladi.

Boshqa turdagi bog'lanish bilan tashqi elektronlar umumiy orbitalarda yadrolar atrofida aylanadi va atomlarni bir-biriga bog'laydi. Kovalent bog'lanish eng kuchli bog'lanish turidir. Kovalent bog'langan minerallar odatda yuqori qattiqlik va erish nuqtalariga ega (masalan, olmos).

Minerallarda ancha kichikroq rolni elektr neytral struktura birliklari o'rtasida yuzaga keladigan zaif van der Waals bog'i o'ynaydi. Bunday strukturaviy birliklarning (atomlar qatlamlari yoki guruhlari) bog'lanish energiyasi notekis taqsimlanadi. Van der Waals aloqalari kattaroq strukturaviy birliklarda qarama-qarshi zaryadlangan hududlar o'rtasida tortishishni ta'minlaydi. Ushbu turdagi bog'lanish uglerod atomlarining kuchli kovalent bog'lanishi tufayli hosil bo'lgan grafit qatlamlari (uglerodning tabiiy shakllaridan biri) o'rtasida kuzatiladi. Qatlamlar orasidagi zaif bog'lanishlar tufayli grafit past qattiqlik va qatlamlarga parallel ravishda juda mukammal bo'linishga ega. Shuning uchun grafit moylash vositasi sifatida ishlatiladi.

Qarama-qarshi zaryadlangan ionlar bir-biriga itaruvchi kuch jalb qiluvchi kuchni muvozanatlashtiradigan masofaga yaqinlashadi. Har qanday maxsus kation-anion juftligi uchun bu kritik masofa ikki ionning "radiuslari" yig'indisiga teng. Turli ionlar orasidagi kritik masofalarni aniqlash orqali ko‘pchilik ionlar radiuslarining o‘lchamini (nanometrlarda, nm) aniqlash mumkin bo‘ldi.

Ko'pgina minerallar ionli bog'lanish bilan tavsiflanganligi sababli, ularning tuzilmalarini teginish sharlari shaklida ko'rish mumkin. Ion kristallarining tuzilishi asosan zaryadning kattaligi va belgisiga va ionlarning nisbiy kattaligiga bog'liq. Kristal butun sifatida elektr neytral bo'lganligi sababli, ionlarning musbat zaryadlari yig'indisi manfiylarning yig'indisiga teng bo'lishi kerak. Natriy xloridda (NaCl, mineral galit) har bir natriy ioni +1 zaryadga ega va har bir xlorid ioni -1 (1-rasm), ya'ni. Har bir natriy ioni bitta xlor ioniga to'g'ri keladi. Biroq, ftoritda (kaltsiy ftorid, CaF 2) har bir kaltsiy ioni +2, ftorid ioni esa -1 zaryadga ega. Shuning uchun ftor ionlarining umumiy elektr neytralligini saqlash uchun u kaltsiy ionlaridan ikki baravar ko'p bo'lishi kerak (2-rasm).

Ularning ma'lum kristall tuzilishga qo'shilish imkoniyati ham ionlarning o'lchamiga bog'liq. Agar ionlar bir xil o'lchamda bo'lsa va har bir ion boshqa 12 ionga tegadigan tarzda qadoqlangan bo'lsa, ular tegishli muvofiqlikda bo'ladi. Bir xil o'lchamdagi sharlarni qadoqlashning ikkita usuli mavjud (3-rasm): odatda izometrik kristallarning shakllanishiga olib keladigan kubikli yaqin o'rash va olti burchakli kristallarni hosil qiluvchi olti burchakli yaqin o'rash.

Qoida tariqasida, kationlar anionlarga qaraganda kichikroq va ularning o'lchamlari bitta sifatida qabul qilingan anion radiusining fraktsiyalarida ifodalanadi. Odatda kation radiusini anion radiusiga bo'lish natijasida olingan nisbat qo'llaniladi. Agar kation o'zi birlashadigan anionlardan bir oz kichikroq bo'lsa, u uni o'rab turgan sakkizta anion bilan aloqada bo'lishi mumkin yoki odatda aytilgandek, anionlarga nisbatan sakkiz marta koordinatsiyada bo'lishi mumkin. u atrofidagi kubning uchlarida edi. Bu koordinatsiya (shuningdek kubik deb ataladi) 1 dan 0,732 gacha bo'lgan ionli radius nisbatlarida barqarordir (4-rasm, A). Kichikroq ionli radius nisbatida, sakkizta anionni katyonga tegizish uchun yig'ib bo'lmaydi. Bunday hollarda qadoqlash geometriyasi oktaedrning oltita uchida joylashgan anionlar bilan kationlarni olti marta muvofiqlashtirish imkonini beradi (4-rasm, b), bu ularning radiuslarining 0,732 dan 0,416 gacha bo'lgan nisbatlarida barqaror bo'ladi. Kationning nisbiy hajmining yanada kamayishi bilan to'rtlamchi yoki tetraedral koordinatsiyaga o'tish sodir bo'ladi, u 0,414 dan 0,225 gacha radius nisbatlarida barqaror bo'ladi (4-rasm, V), keyin uch barobarga - 0,225 dan 0,155 gacha bo'lgan radius nisbatlarida (4-rasm, G) va ikki barobar - radius nisbati 0,155 dan kam (4-rasm, d). Boshqa omillar ham koordinatsion ko'pburchak turini aniqlasa-da, ko'pchilik minerallar uchun ion radiusi nisbati printsipi kristal tuzilishini bashorat qilishning samarali vositalaridan biridir.

Mutlaqo boshqa kimyoviy tarkibdagi minerallar o'xshash tuzilishga ega bo'lishi mumkin, ularni bir xil koordinatsion polihedra yordamida tasvirlash mumkin. Masalan, natriy xlorid NaCl da natriy ioni radiusining xlorid ionining radiusiga nisbati 0,535 ga teng, bu oktaedral yoki olti marta koordinatsiyani bildiradi. Agar har bir kation atrofida oltita anion to'plangan bo'lsa, u holda 1:1 kation va anion nisbatini saqlab qolish uchun har bir anion atrofida oltita kation bo'lishi kerak. Bu natriy xlorid tipidagi struktura deb nomlanuvchi kubik strukturani hosil qiladi. Qo'rg'oshin va oltingugurtning ion radiuslari natriy va xlorning ion radiuslaridan keskin farq qilsa-da, ularning nisbati ham olti marta koordinatsiyani aniqlaydi, shuning uchun PbS galenasi natriy xlorid kabi tuzilishga ega, ya'ni. galit va galena izostrukturalidir.

Minerallardagi aralashmalar odatda mezbon mineralning o'rnini bosadigan ionlar shaklida mavjud. Bunday almashtirishlar ionlarning o'lchamlariga katta ta'sir qiladi. Agar ikkita ionning radiuslari teng yoki 15% dan kam farq qilsa, ular osongina almashtiriladi. Agar bu farq 15-30% bo'lsa, bunday almashtirish cheklangan; 30% dan ortiq farq bilan almashtirish amalda mumkin emas.

O'xshash kimyoviy tarkibga ega bo'lgan juft izostrukturali minerallarning ko'plab misollari mavjud, ular orasida ion almashinuvi sodir bo'ladi. Shunday qilib, siderit karbonatlari (FeCO 3) va rhodochrosite (MnCO 3) o'xshash tuzilmalarga ega va temir va marganets har qanday nisbatda bir-birini o'zgartirishi mumkin, bu esa shunday deb ataladi. qattiq eritmalar. Bu ikki mineral o'rtasida doimiy ketma-ket qattiq eritmalar mavjud. Boshqa juft minerallarda ionlarning o'zaro almashish imkoniyatlari cheklangan.

Minerallar elektr neytral bo'lganligi sababli, ionlarning zaryadi ham ularning o'zaro almashinishiga ta'sir qiladi. Agar qarama-qarshi zaryadlangan ion bilan almashtirish sodir bo'lsa, u holda ikkinchi almashtirish ushbu strukturaning qaysidir qismida sodir bo'lishi kerak, bunda o'rnini bosuvchi ionning zaryadi birinchisidan kelib chiqqan elektr neytralligining buzilishini qoplaydi. Bunday konjugat almashinuvi dala shpatlarida - plagioklazlarda, kaltsiy (Ca 2+) natriy (Na +) o'rnini doimiy ketma-ket qattiq eritmalar hosil qilganda kuzatiladi. Na + ionini Ca 2+ ioni bilan almashtirish natijasida yuzaga keladigan ortiqcha musbat zaryad, strukturaning qo'shni joylarida silikon (Si 4+) alyuminiy (Al 3+) bilan bir vaqtning o'zida almashtirilishi bilan qoplanadi.

MINERALLARNING FIZIK XUSUSIYATLARI

Minerallarning asosiy xarakteristikalari (kimyoviy tarkibi va ichki kristall tuzilishi) kimyoviy tahlillar va rentgen nurlari diffraktsiyasi asosida aniqlangan bo'lsa-da, ular bilvosita osongina kuzatiladigan yoki o'lchanadigan xususiyatlarda aks etadi. Ko'pgina minerallarga tashxis qo'yish uchun ularning yorqinligini, rangini, bo'linishini, qattiqligini va zichligini aniqlash kifoya.

Yorqin

- mineral tomonidan aks ettirilgan yorug'likning sifat ko'rsatkichi. Ba'zi shaffof bo'lmagan minerallar yorug'likni kuchli aks ettiradi va metall yorqinlikka ega. Bu galena (qo'rg'oshin minerali), xalkopirit va bornit (mis minerallari), argentit va akantit (kumush minerallari) kabi ruda minerallarida keng tarqalgan. Aksariyat minerallar ularga tushgan yorug'likning muhim qismini o'zlashtiradi yoki o'tkazadi va metall bo'lmagan yorqinlikka ega. Ba'zi minerallar metalldan metall bo'lmaganga o'tadigan yorqinlikka ega, bu yarim metall deb ataladi.

Metall bo'lmagan yorqinligi bo'lgan minerallar odatda ochiq rangga ega, ularning ba'zilari shaffofdir. Kvarts, gips va engil mika ko'pincha shaffofdir. Yorug'likni o'tkazadigan, lekin ob'ektlarni aniq ajratib bo'lmaydigan boshqa minerallar (masalan, sutli oq kvarts) shaffof deb ataladi. Tarkibida metallar boʻlgan minerallar yorugʻlik oʻtkazuvchanligi bilan boshqalardan farq qiladi. Agar yorug'lik mineraldan o'tib ketsa, hech bo'lmaganda donalarning eng nozik qirralarida bo'lsa, u holda, qoida tariqasida, metall bo'lmagan; agar yorug'lik o'tmasa, u ma'dandir. Biroq, istisnolar mavjud: masalan, ochiq rangli sfalerit (sink minerali) yoki kinobar (simob minerali) ko'pincha shaffof yoki shaffofdir.

Minerallar metall bo'lmagan yorqinligining sifat xususiyatlari bilan farqlanadi. Loyning zerikarli, tuproqli porlashi bor. Kristallarning chekkalaridagi yoki singan yuzalardagi kvarts shishasimon, yorilish tekisliklari bo'ylab ingichka barglarga bo'lingan talk - marvarid onasi. Yorqin, porloq, olmos kabi porlash olmos deb ataladi.

Metall bo'lmagan yaltiroq mineralga yorug'lik tushganda, u qisman mineral sirtidan aks etadi va shu chegarada qisman sinadi. Har bir modda ma'lum bir sindirish ko'rsatkichi bilan tavsiflanadi. Yuqori aniqlik bilan o'lchash mumkinligi sababli, bu juda foydali mineral diagnostika xususiyatidir.

Yorqinlikning tabiati sindirish ko'rsatkichiga bog'liq va ularning ikkalasi ham mineralning kimyoviy tarkibi va kristal tuzilishiga bog'liq. Umuman olganda, og'ir metall atomlarini o'z ichiga olgan shaffof minerallar yuqori yorqinligi va yuqori sinishi indeksi bilan ajralib turadi. Ushbu guruhga burchaksit (qo'rg'oshin sulfat), kassiterit (qalay oksidi) va titanit yoki sfen (kaltsiy titanium silikat) kabi keng tarqalgan minerallar kiradi. Nisbatan engil elementlardan tashkil topgan minerallar, agar ularning atomlari mahkam o'ralgan va kuchli kimyoviy bog'lar bilan bir-biriga bog'langan bo'lsa, yuqori yorqinlik va yuqori sinishi indeksiga ega bo'lishi mumkin. E'tiborli misol - olmos, u faqat bitta yorug'lik elementi, ugleroddan iborat. Kamroq darajada bu korund mineraliga (Al 2 O 3) tegishli bo'lib, uning shaffof rangli navlari - yoqut va safir - qimmatbaho toshlardir. Korund alyuminiy va kislorodning engil atomlaridan iborat bo'lsa-da, ular bir-biriga shunchalik qattiq bog'langanki, mineral juda kuchli yorqinlik va nisbatan yuqori sinishi indeksiga ega.

Ba'zi porlashlar (yog'li, mumsimon, mat, ipak va boshqalar) mineralning sirtining holatiga yoki mineral agregatning tuzilishiga bog'liq; qatronli porlash ko'plab amorf moddalarga (jumladan, uran yoki toriy radioaktiv elementlarni o'z ichiga olgan minerallarga) xosdir.

Rang

– oddiy va qulay diagnostika belgisi. Masalan, guruch-sariq pirit (FeS 2), qo'rg'oshin-kulrang galen (PbS) va kumush-oq arsenopirit (FeAsS 2). Metall yoki yarim metall yorqinligi bo'lgan boshqa rudali minerallarda xarakterli rang nozik sirt plyonkasida yorug'lik o'ynashi bilan maskalanishi mumkin. Bu ko'pchilik mis minerallari, ayniqsa, bornit uchun keng tarqalgan bo'lib, u yangi singanida tezda paydo bo'ladigan ko'k-yashil rangli qorayishi tufayli "tovus rudasi" deb ataladi. Biroq, boshqa mis minerallari tanish ranglarda bo'yalgan: malaxit yashil, azurit ko'k.

Ba'zi metall bo'lmagan minerallar asosiy kimyoviy element (sariq - oltingugurt va qora - to'q kulrang - grafit va boshqalar) tomonidan aniqlangan rang bilan aniq tan olinadi. Ko'pgina metall bo'lmagan minerallar ularni o'ziga xos rang bilan ta'minlamaydigan elementlardan iborat, ammo ular rangli navlarga ega, ularning rangi kimyoviy elementlarning kichik miqdordagi aralashmalari mavjudligi bilan bog'liq bo'lib, ular kimyoviy elementlarning intensivligi bilan taqqoslanmaydi. ular keltirib chiqaradigan rang. Bunday elementlarga xromoforlar deyiladi; ularning ionlari yorug'likning tanlab yutilishi bilan tavsiflanadi. Misol uchun, quyuq binafsha ametist o'z rangini kvartsdagi temirning iz miqdoriga qarzdor, zumradning quyuq yashil rangi esa berildagi xromning oz miqdori bilan bog'liq. Odatda rangsiz minerallardagi ranglar kristall strukturasidagi nuqsonlar (panjaradagi toʻldirilmagan atom pozitsiyalari yoki begona ionlarning qoʻshilishi natijasida yuzaga keladi), bu esa oq yorugʻlik spektrida maʼlum toʻlqin uzunliklarini tanlab yutilishiga olib kelishi mumkin. Keyin minerallar qo'shimcha ranglarda bo'yalgan. Yaqutlar, safirlar va aleksandritlar o'zlarining ranglarini aynan mana shu yorug'lik effektlariga ega.

Rangsiz minerallar mexanik qo'shimchalar bilan ranglanishi mumkin. Shunday qilib, gematitning yupqa tarqalgan tarqalishi kvartsga qizil rang, xlorit - yashil rang beradi. Sutli kvarts gaz-suyuq qo'shimchalar bilan bulutlangan. Mineral rang mineral diagnostikada eng oson aniqlanadigan xususiyatlardan biri bo'lsa-da, uni ehtiyotkorlik bilan ishlatish kerak, chunki u ko'plab omillarga bog'liq.

Ko'pgina minerallarning rangi o'zgaruvchanligiga qaramasdan, mineral kukunning rangi juda doimiydir va shuning uchun muhim diagnostik xususiyatdir. Odatda, mineral kukunning rangi sirlanmagan chinni plastinka (pechene) ustidan o'tkazilganda mineralning chiqib ketadigan chizig'i ("chiziq rangi" deb ataladi) bilan belgilanadi. Misol uchun, mineral florit turli xil ranglarda bo'ladi, lekin uning chizig'i doimo oq rangda.

Yirilish.

Minerallarning xarakterli xususiyati ularning bo'linish paytidagi xatti-harakatidir. Misol uchun, sinish yuzasi shisha chipiga o'xshash kvarts va turmalin konkoidal sindirishga ega. Boshqa minerallarda sinish qo'pol, qirrali yoki parchalangan deb ta'riflanishi mumkin. Ko'pgina minerallar uchun xarakterli sinish emas, balki parchalanishdir. Bu ularning kristall tuzilishi bilan bevosita bog'liq bo'lgan silliq tekisliklar bo'ylab yorilish degan ma'noni anglatadi. Kristal panjaraning tekisliklari orasidagi bog'lanish kuchlari kristallografik yo'nalishga qarab o'zgarishi mumkin. Agar ular ba'zi yo'nalishlarda boshqalarga qaraganda ancha katta bo'lsa, u holda mineral eng zaif bog'lanish bo'ylab bo'linadi. Bo'linish har doim atom tekisliklariga parallel bo'lganligi sababli, uni kristallografik yo'nalishlarni ko'rsatish orqali belgilash mumkin. Misol uchun, galit (NaCl) kubik bo'linishga ega, ya'ni. mumkin bo'lgan bo'linishning uchta o'zaro perpendikulyar yo'nalishi. Yirilish, shuningdek, namoyon bo'lish qulayligi va hosil bo'lgan parchalanish yuzasining sifati bilan tavsiflanadi. Slyuda bir yo'nalishda juda mukammal dekoltega ega, ya'ni. silliq porloq yuzaga ega bo'lgan juda nozik barglarga osongina bo'linadi. Topaz bir yo'nalishda mukammal dekoltega ega. Minerallar ikki, uch, to'rt yoki oltita bo'linish yo'nalishlariga ega bo'lishi mumkin, ular bo'ylab ular teng darajada oson bo'linadi yoki turli darajadagi bir nechta bo'linish yo'nalishlari bo'lishi mumkin. Ba'zi minerallarda umuman bo'linish yo'q. Yirilish, minerallarning ichki tuzilishining ko'rinishi sifatida, ularning doimiy mulki bo'lganligi sababli, u muhim diagnostik xususiyat bo'lib xizmat qiladi.

Qattiqlik

- mineralning tirnalganida beradigan qarshilik. Qattiqlik kristall tuzilishiga bog'liq: mineral tuzilishidagi atomlar bir-biriga qanchalik qattiq bog'langan bo'lsa, uni tirnash qiyinroq bo'ladi. Talk va grafit yumshoq plastinkaga o'xshash minerallar bo'lib, ular juda zaif kuchlar bilan bog'langan atomlar qatlamlaridan qurilgan. Ular teginish uchun yog'li: qo'l terisiga surtilganda, individual nozik qatlamlar sirg'alib ketadi. Eng qattiq mineral olmos bo'lib, unda uglerod atomlari shunchalik qattiq bog'langanki, uni faqat boshqa olmos bilan chizish mumkin. 19-asr boshlarida. Avstriyalik mineralog F.Mus 10 ta mineralni qattiqligining ortib borish tartibida joylashtirgan. O'shandan beri ular minerallarning nisbiy qattiqligi uchun standartlar sifatida ishlatilgan, deb ataladi. Mohs shkalasi (1-jadval).

Mineralning qattiqligini aniqlash uchun uni chizish mumkin bo'lgan eng qattiq mineralni aniqlash kerak. Tekshirilayotgan mineralning qattiqligi u tirnalgan mineralning qattiqligidan kattaroq, ammo Mohs shkalasi bo'yicha keyingi mineralning qattiqligidan kamroq bo'ladi. Bog'lanish kuchlari kristallografik yo'nalishga qarab o'zgarishi mumkin va qattiqlik bu kuchlarning taxminiy bahosi bo'lgani uchun u turli yo'nalishlarda o'zgarishi mumkin. Kristalning uzunligiga parallel yo'nalishda 5 va ko'ndalang yo'nalishda 7 qattiqligi bo'lgan siyanit bundan mustasno, bu farq odatda kichikdir.

Mineralogik amaliyotda sklerometr yordamida mutlaq qattiqlik qiymatlarini (mikroqattiqlik deb ataladi) o'lchash ham qo'llaniladi, bu kg / mm 2 da ifodalanadi.

Zichlik.

Kimyoviy elementlar atomlarining massasi vodoroddan (eng engil) urangacha (eng og'ir) farq qiladi. Boshqa barcha narsalar teng bo'lsa, og'ir atomlardan tashkil topgan moddaning massasi engil atomlardan tashkil topgan moddaning massasidan kattaroqdir. Masalan, ikkita karbonat - aragonit va serussit - o'xshash ichki tuzilishga ega, ammo aragonitda engil kaltsiy atomlari, serussit esa og'ir qo'rg'oshin atomlarini o'z ichiga oladi. Natijada, serussitning massasi bir xil hajmdagi aragonitning massasidan oshadi. Mineralning birlik hajmining massasi ham atom o'rash zichligiga bog'liq. Kaltsit, aragonit kabi, kaltsiy karbonatdir, ammo kaltsitda atomlar kamroq zich joylashgan, shuning uchun u aragonitga qaraganda birlik hajmiga nisbatan kamroq massaga ega. Nisbiy massa yoki zichlik kimyoviy tarkibga va ichki tuzilishga bog'liq. Zichlik moddaning massasining bir xil hajmdagi suv massasiga nisbati 4° S. Demak, agar mineralning massasi 4 g, bir xil hajmdagi suvning massasi 1 g bo'lsa, u holda mineralning zichligi 4. Minerologiyada zichlikni g/sm 3 da ifodalash odat tusiga kiradi.

Zichlik minerallarning muhim diagnostik belgisi bo'lib, uni o'lchash qiyin emas. Birinchidan, namuna havoda, keyin esa suvda tortiladi. Suvga cho'milgan namuna yuqoriga ko'taruvchi kuchga ta'sir qilganligi sababli, uning og'irligi havoga qaraganda kamroq. Og'irlikni yo'qotish ko'chirilgan suvning og'irligiga teng. Shunday qilib, zichlik havodagi namuna massasining suvdagi vazn yo'qotishiga nisbati bilan aniqlanadi.

MENERAL KAZMALAR TASNIFI

Kimyoviy tarkibi 19-asrning o'rtalaridan boshlab minerallarni tasniflash uchun asos bo'lib xizmat qilgan bo'lsa-da, mineraloglar undagi minerallarning tartibi qanday bo'lishi kerakligi haqida har doim ham umumiy fikrga ega emaslar. Tasniflashning bir usuliga ko'ra, minerallar bir xil asosiy metall yoki kation bo'yicha guruhlangan. Bunday holda, temir minerallari bir guruhga, qo'rg'oshin minerallari ikkinchi guruhga, rux minerallari uchinchi guruhga va hokazo. Ammo ilm-fanning rivojlanishi natijasida bir xil metall bo'lmagan (anion yoki anion guruh) bo'lgan minerallar o'xshash xususiyatlarga ega ekanligi va umumiy metallga ega bo'lgan minerallarga qaraganda bir-biriga o'xshashligi ma'lum bo'ldi. Bundan tashqari, umumiy anionga ega bo'lgan minerallar bir xil geologik muhitda uchraydi va kelib chiqishi bir xil. Natijada zamonaviy taksonomiyada ( sm. stol 2) minerallar umumiy anion yoki anion guruhiga qarab sinflarga birlashtiriladi. Yagona istisno - bu tabiatda o'z-o'zidan paydo bo'ladigan, boshqa elementlar bilan birikma hosil qilmaydigan mahalliy elementlar.

Kimyoviy sinflar kichik sinflarga bo'linadi (kimyo va strukturaviy motivga asoslangan), ular o'z navbatida oilalar va guruhlarga bo'linadi (struktura turiga qarab). Guruh ichidagi alohida mineral turlari qator hosil qilishi mumkin, bir mineral tur esa bir nechta navlarga ega bo'lishi mumkin.

Hozircha taxminan. 4000 ta mineral mustaqil mineral turlari sifatida tan olingan. Ushbu ro'yxatga yangi minerallar qo'shiladi, chunki ular kashf etilgan va uzoq vaqtdan beri ma'lum bo'lgan, ammo obro'sizlangan, mineralogik tadqiqotlar usullari takomillashgani sababli ular chiqarib tashlanadi.

FOYDALANGAN KAZMALARNI KELIB VA TOPISH SHARTLARI

Mineralogiya foydali qazilmalarning xossalarini aniqlash bilan cheklanib qolmaydi, u foydali qazilmalarning kelib chiqishi, paydo boʻlish sharoitlari va tabiiy assotsiatsiyalarini ham oʻrganadi. Taxminan 4,6 milliard yil oldin Yer paydo bo'lganidan beri ko'plab minerallar mexanik maydalash, kimyoviy o'zgarishlar yoki erish natijasida yo'q qilingan. Ammo bu minerallarni tashkil etgan elementlar saqlanib qolgan, qayta guruhlangan va yangi minerallar hosil qilgan. Shunday qilib, bugungi kunda mavjud bo'lgan minerallar Yerning butun geologik tarixi davomida rivojlangan jarayonlarning mahsulidir.

Yer qobigʻining katta qismi magmatik jinslardan tashkil topgan boʻlib, ular baʼzi joylarda choʻkindi va metamorfik jinslarning nisbatan yupqa qoplami bilan qoplangan. Shuning uchun er qobig'ining tarkibi, asosan, magmatik jinslarning o'rtacha tarkibiga mos keladi. Sakkiz element ( jadvalga qarang 3) yer qobig'i massasining 99% va shunga mos ravishda uni tashkil etuvchi minerallar massasining 99% ni tashkil qiladi.

Element massasi foiz Hajmi foiz Kislorod 46,40 94,04 Kremniy 28,15 0,88 Alyuminiy 8,23 0,48 Temir 5,63 0,49 Kalsiy 4,15 1,18 Natriy 2,36 1,11 Podyum 2,36 1,11 Podyum 2,333, magniy 09,333

Elementar tarkibi nuqtai nazaridan, er qobig'i kremniy va alyuminiyning kichik ionlari bilan bog'langan kislorod ionlaridan tashkil topgan ramka tuzilishi. Shunday qilib, asosiy minerallar silikatlar bo'lib, ular taxminan. Barcha ma'lum minerallarning 35% va taxminan. 40% - eng keng tarqalgan. Ulardan eng muhimlari dala shpatidir (tarkibida kaliy, natriy va kalsiy boʻlgan aluminosilikatlar oilasi, kamroq tarqalgani esa bariy). Boshqa keng tarqalgan tosh hosil qiluvchi silikatlar kvarts (lekin u ko'pincha oksidlar deb tasniflanadi), slyudalar, amfibollar, piroksenlar va olivindir.

Magmatik jinslar.

Magmatik yoki magmatik jinslar erigan magma sovib, kristallanganda hosil bo'ladi. Turli xil minerallarning foiz nisbati va shuning uchun hosil bo'lgan tog 'jinslarining turi magmaning qotib qolgan vaqtida tarkibidagi elementlarning nisbatiga bog'liq. Magmatik jinslarning har bir turi odatda asosiy jinslar deb ataladigan cheklangan minerallar to'plamidan iborat. Ularga qo'shimcha ravishda, kichik va yordamchi minerallar kamroq miqdorda bo'lishi mumkin. Misol uchun, granit tarkibidagi asosiy minerallar kaliyli dala shpati (30%), natriy kaltsiyli dala shpati (30%), kvarts (30%), slyuda va shoxli (10%) bo'lishi mumkin. Qo'shimcha minerallar sifatida sirkon, sfen, apatit, magnetit va ilmenit mavjud bo'lishi mumkin.

Magmatik jinslar odatda ulardagi har bir dala shpati turi va miqdoriga qarab tasniflanadi. Biroq, ba'zi jinslarda dala shpati yo'q. Magmatik tog' jinslari tuzilishiga ko'ra yana tasniflanadi, bu esa jinsning qotib qolgan sharoitlarini aks ettiradi. Yerning chuqurligida asta-sekin kristallanadigan magma qo'pol va o'rta donali tuzilishga ega bo'lgan intruziv plutonik jinslarni keltirib chiqaradi. Agar magma lava shaklida otilib chiqsa, u tez soviydi va mayda donador vulqon (effuziv yoki ekstruziv) jinslarni hosil qiladi. Ba'zan ba'zi vulqon jinslari (masalan, obsidian) shunchalik tez soviydiki, ularning kristallanishiga vaqt topa olmaydi; shunga o'xshash jinslar shishasimon ko'rinishga ega (vulqon ko'zoynaklari).

Cho'kindi jinslar.

Togʻ jinslari nurash yoki eroziyaga uchraganda, choʻkma tarkibiga singan yoki erigan material qoʻshiladi. Litosfera va atmosfera chegarasida yuzaga keladigan minerallarning kimyoviy parchalanishi natijasida yangi minerallar, masalan, dala shpatidan gil minerallar hosil bo'ladi. Minerallar (masalan, kaltsit) er usti suvlarida erishi natijasida ba'zi elementlar ajralib chiqadi. Biroq, boshqa minerallar, masalan, kvarts, hatto mexanik ezilgan bo'lsa ham, kimyoviy nurashga chidamli bo'lib qoladi.

Yetarlicha yuqori zichlikka ega bo'lgan mexanik va kimyoviy jihatdan barqaror minerallar er yuzasida yotqizilgan qatlamlarni hosil qiladi. Plasserlardan ko'pincha allyuvial (daryo), oltin, platina, olmos, boshqa qimmatbaho toshlar, qalay tosh (kassiterit) va boshqa metallarning minerallari qazib olinadi. Muayyan iqlim sharoitida ko'pincha rudali minerallar bilan boyitilgan qalin nurash qobig'i hosil bo'ladi. Yer qobig'ining ajralishi sanoat konlari boksit (alyuminiy rudalari), gematit (temir rudalari), suvli nikel silikatlar, niobiy minerallari va boshqa nodir metallarning to'planishi bilan bog'liq.

Yirtilish mahsulotlarining asosiy qismi suv oqimlari tizimi orqali ko'llar va dengizlarga olib boriladi, ularning tubida qatlamli cho'kindi qatlamini hosil qiladi. Slanetslar asosan gil minerallardan, qumtoshlar esa asosan sementlangan kvarts donalaridan tashkil topgan. Erigan material tirik organizmlar tomonidan suvdan olib tashlanishi yoki kimyoviy reaktsiyalar va bug'lanish orqali cho'kishi mumkin. Kaltsiy karbonat dengiz suvidan mollyuskalar tomonidan so'riladi, ular undan qattiq qobiqlarini qurish uchun foydalanadilar. Ko'pchilik ohaktoshlar dengiz organizmlarining qobiqlari va skeletlari to'planishi natijasida hosil bo'ladi, ammo kaltsiy karbonatning bir qismi kimyoviy yo'l bilan cho'kadi.

Evaporit konlari dengiz suvining bug'lanishi natijasida hosil bo'ladi. Evaporitlar minerallarning katta guruhi bo'lib, ular tarkibiga galit (osh tuzi), gips va angidrit (kaltsiy sulfatlari), silvit (kaliy xlorid); ularning barchasi muhim amaliy dasturlarga ega. Bu minerallar tuzli ko'llar yuzasidan bug'lanish jarayonida ham to'planadi, ammo bu holda nodir elementlar kontsentratsiyasining ortishi ba'zi boshqa minerallarning qo'shimcha yog'ingarchilikka olib kelishi mumkin. Aynan shu muhitda boratlar hosil bo'ladi.

Metamorfik jinslar.

Mintaqaviy metamorfizm.

Katta chuqurlikka ko‘milgan magmatik va cho‘kindi jinslar harorat va bosim ta’sirida metamorfik deb ataladigan o‘zgarishlarga uchraydi, bu davrda jinslarning asl xossalari o‘zgaradi, asl minerallar esa qayta kristallanadi yoki butunlay o‘zgaradi. Natijada, minerallar odatda parallel tekisliklar bo'ylab joylashgan bo'lib, jinslarga shistoz ko'rinishini beradi. Yupqa shistoz metamorfik jinslar slanetslar deb ataladi. Ular ko'pincha plastinka silikat minerallari (slyuda, xlorit yoki talk) bilan boyitiladi. Kattaroq shistoz metamorfik jinslar gneyslardir; ularda kvarts, dala shpati va toʻq rangli minerallarning oʻzgaruvchan bandlari mavjud. Shistlar va gneyslar odatda metamorfik minerallarni o'z ichiga olgan bo'lsa, bu tosh nomida aks etadi, masalan, sillimanit yoki staurolit shist, siyanit yoki granat gneys.

Kontakt metamorfizmi.

Magma er qobig'ining yuqori qatlamlariga ko'tarilganda, odatda u kirib kelgan jinslarda o'zgarishlar sodir bo'ladi, ya'ni. kontakt metamorfizmi. Bu o'zgarishlar asl nusxaning qayta kristallanishi yoki yangi minerallarning hosil bo'lishida namoyon bo'ladi. Metamorfizm darajasi magma turiga ham, u tarqalgan jins turiga ham bog'liq. Gilli jinslar va kimyoviy tarkibi bo'yicha o'xshash jinslar kontakt shoxlariga (biotit, kordiyerit, granat va boshqalar) aylanadi. Eng kuchli o'zgarishlar granit magmaning ohaktoshlarga kirib borishi bilan sodir bo'ladi: termal ta'sirlar ularning qayta kristallanishiga va marmar hosil bo'lishiga olib keladi; Ohaktoshlar bilan kimyoviy o'zaro ta'sir qilish natijasida magmadan ajralgan eritmalar katta minerallar guruhini (kaltsiy va magniy silikatlari: vollastonit, grossular va andradit granatalari, vezuvianit yoki idokraza, epidot, tremolit va diopsid) hosil qiladi. Ba'zi hollarda kontakt metamorfizmi rudali minerallarni kiritib, jinslarni mis, qo'rg'oshin, rux va volframning qimmatli manbalariga aylantiradi.

Metasomatoz.

Mintaqaviy va kontaktli metamorfizm natijasida asl tog’ jinslarining kimyoviy tarkibida sezilarli o’zgarish bo’lmaydi, faqat mineral tarkibi va tashqi ko’rinishi o’zgaradi. Eritmalar ba'zi elementlarni kiritganda va boshqalarni olib tashlaganda, jinslarning kimyoviy tarkibida sezilarli o'zgarishlar yuz beradi. Bunday yangi hosil bo'lgan jinslar metosomatik deb ataladi. Masalan, ohaktoshlarning kristallanish jarayonida granit magma tomonidan ajralib chiqadigan eritmalar bilan o'zaro ta'siri granit massivlari atrofida kontakt-metasomatik rudalar zonalari - skarplarning paydo bo'lishiga olib keladi, ularda ko'pincha minerallashuv mavjud.

RUDA KONLARI VA PEGMATITLAR

Dag'al taneli granitning kimyoviy tarkibi asl magma tarkibidan sezilarli darajada farq qilishi mumkin. Tog' jinslarini o'rganish shuni ko'rsatdiki, minerallar ma'lum ketma-ketlikda magmadan ajralib chiqadi. Temir va magniyga boy minerallar, masalan, olivin va piroksenlar, shuningdek, yordamchi minerallar birinchi navbatda kristallanadi. Atrofdagi eritmalarga nisbatan zichligi yuqori bo'lganligi sababli ular magmatik ajralish jarayoni natijasida pastga qarab cho'kadi. Dunitlar shu tarzda hosil bo'ladi, deb ishoniladi - deyarli butunlay olivindan iborat jinslar. Shunga o'xshash kelib chiqishi, mos ravishda temir, titan va xrom qatorlari bo'lgan magnetit, ilmenit va xromitning katta to'planishi bilan bog'liq.

Biroq, magmatik segregatsiya yo'li bilan minerallar olib tashlanganidan keyin qolgan eritmaning tarkibi undan hosil bo'lgan jins tarkibiga to'liq mos kelmaydi. Eritmaning kristallanishi jarayonida undagi suv va boshqa uchuvchan komponentlar (masalan, ftor va bor birikmalari) va ular bilan bir qatorda atomlari tog` jinslarining kristall tuzilmalariga kirish uchun juda katta yoki juda kichik bo`lgan boshqa ko`plab elementlarning kontsentratsiyasi ortadi. - hosil qiluvchi minerallar. Kristallangan magmadan chiqadigan suvli suyuqliklar yoriqlar orqali Yer yuzasiga, pastroq harorat va bosim zonasiga ko'tarilishi mumkin. Bu yoriqlarda minerallarning cho'kishi va tomir konlarining shakllanishiga olib keladi. Ayrim tomirlar asosan nometall minerallardan (kvars, kaltsit, barit va ftorit) tashkil topgan. Boshqa tomirlar oltin, kumush, mis, qo'rg'oshin, rux, qalay va simob kabi metallarning minerallarini o'z ichiga oladi; shunga ko'ra, ular qimmatbaho ruda konlarini ifodalashi mumkin. Bunday konlar qizdirilgan suvli eritmalar ishtirokida hosil bo'lganligi sababli ular gidrotermal deb ataladi. Aytish kerakki, eng katta gidrotermal konlar tomirlar emas, balki metasomatikdir; ular tog' jinslarini (ko'pincha ohaktosh) rudali eritmalar bilan almashtirish natijasida hosil bo'lgan varaqsimon yoki boshqa shaklli konlardir. Bunday konlarni tashkil etuvchi minerallar gidrotermal-metasomatik kelib chiqishi aytiladi.

Pegmatitlar genetik jihatdan granit magmaning kristallanishi bilan bog'liq. Tog' jinslarini hosil qiluvchi minerallarni tashkil etuvchi elementlarga hali ham boy yuqori harakatchan suyuqlik massasi magma kamerasidan asosiy jinsga chiqarilishi mumkin, u erda kristallanadi va asosan tog 'jinslaridan tashkil topgan yirik donali tuzilishga ega. -hosil qiluvchi minerallar - kvarts, dala shpati va slyuda. Pegmatitlar deb ataladigan bunday tog 'jinslari hajmi jihatidan juda o'zgaruvchan. Ko'pgina pegmatit jismlarining maksimal uzunligi bir necha yuz metrni tashkil qiladi, lekin ularning eng kattasi 3 km uzunlikka etadi va kichiklar uchun u birinchi metrlarda o'lchanadi. Pegmatitlar tarkibida alohida minerallarning yirik kristallari, jumladan, dunyodagi eng katta dala patik kristallari, uzunligi bir necha metr, slyuda - diametri 3 m gacha, kvarts - og'irligi 5 tonnagacha.

Ba'zi pegmatit hosil qiluvchi suyuqliklar nodir elementlarni (ko'pincha yirik kristallar shaklida), masalan, berilliy va xrizoberilda berilliy, spodumenda litiy, petalitit, ambligonit va lepidolitda, seziy gesitda, turmalinda bor, apatit va topazda ftorni to'playdi. . Ushbu minerallarning aksariyati zargarlik buyumlari navlariga tegishli. Pegmatitlarning sanoat ahamiyati qisman ular qimmatbaho toshlar manbai ekanligi bilan bog'liq, lekin asosan - yuqori navli kaliy dala shpati va slyuda, shuningdek, litiy, seziy va tantal rudalari, qisman berilliy.

Adabiyot:

Foydali qazilmalar: katalog, jild. 1–4. M., 1960–1992
Fleisher M. Mineral turlari lug'ati. M., 1980 yil
Mineralogik ensiklopediya. L., 1985 yil
Berri L., Meyson B., Ditrix R. Mineralogiya. M., 1987 yil

Minerallar - ma'lum fizik xossalarga, shaklga ega bo'lgan va o'ziga xos hosil bo'lish shartlari yoki genezisi bilan tavsiflangan tabiiy kimyoviy birikmalar.

Misol: oltingugurt - mahalliy element, qishloq xo'jaligida keng qo'llaniladi, galit-NaCl - tosh tuzi - oziq-ovqat sanoatida qo'llaniladi, kvarts - SiO 2, tosh kristal - kvarts turi, slyuda (muskovit - engil, biotit - qora) - kvarts turi va boshqalar.

Minerallar turli xil fizik-kimyoviy va termodinamik muhitda hosil bo'ladi. Ammo har bir o'ziga xos mineral faqat ma'lum bir haroratda, bosimda, mineral moddaning konsentratsiyasida hosil bo'ladi va shuning uchun u faqat ma'lum sharoitlarda barqaror, u hosil bo'lgan sharoitlarga yaqin. Boshqa muhitda minerallar asta-sekin yo'q qilinadi, degeneratsiyalanadi, yangi sharoitlarda barqaror bo'lgan navlarni yoki hatto butunlay yangi mineral tuzilmalarni hosil qiladi.

2000 dan ortiq minerallar ma'lum bo'lib, ularning 4000 dan ortig'i tabiatda keng tarqalgan. Bu minerallar va ularning faqat 50 ga yaqini fanga ma'lum bo'lgan eng muhim jinslarning bir qismidir, ularning ko'pchiligi tuproqda topiladi va uning fizik-kimyoviy xususiyatlariga va unumdorligiga ta'sir qiladi; Bu minerallar tuproq skeleti minerallari deyiladi. 64 ta jins hosil qiluvchi minerallardan kamida 20-22 tasini bilishimiz kerak, ya'ni bo'sh cho'kindi jinslarning bir qismi bo'lganlar, ya'ni. gil, qum va boshqalar tarkibida. Lekin biz boshqa minerallarni bilishimiz kerak, chunki ularda (tog'larda) daraxtlar (o'rmonlar) o'sadi.

Minerallarning aksariyati qattiq (kvars, dala shpati va boshqalar), lekin suyuq minerallar (simob, suv, neft) va gazsimon (karbonat angidrid, vodorod sulfidi va boshqalar) mavjud. Kelib chiqish shartlariga ko'ra barcha minerallar quyidagilarga bo'linadi uch guruh: magmatik, cho'kindi va metamorfik.

Magmatik minerallarning shakllanishi yuqori haroratda va odatda yuqori bosimda sodir bo'ladi. Har xil chuqurlikdagi kichik izolyatsiyalangan cho'ntaklardagi jinslarning erishi natijasida magma hosil bo'ladi - turli xil gazlar, suv bug'lari va issiq suvli eritmalarni o'z ichiga olgan murakkab silikat tarkibidagi xamirga o'xshash eritma.

Eng umumiy sxemada minerallarning cho'kindi kelib chiqishi shunday ko'rinadi; nurash > transport > cho`kma (cho`kma hosil bo`lishi) > diagenez (tog` jinsining hosil bo`lishi). Shu tarzda hosil bo'lgan minerallar, jinslar va minerallar cho'kindi deyiladi. Sedimentatsiya (cho'kindilanish) er qobig'ining sirt qismlarida (dengizlarda ham, quruqlikda ham) va sirtning o'zida atmosferaga yaqin past harorat va bosimda, atmosfera, gidrosfera, er qobig'ining fizik-kimyoviy omillari ta'sirida sodir bo'ladi. va organizmlarning hayotiy faoliyati. Yog'ingarchilik bo'lishi mumkin Klassik, kimyoviy va biologik kelib chiqishi.

Tayyor minerallar va tog' jinslarining sezilarli erishisiz qattiq holatini saqlab qolgan holda o'zgarishi, degeneratsiyasi va qayta kristallanishining murakkab fizik-kimyoviy jarayoni. metamorfizm deb ataladi. Metamorfizm jarayonlari yuqori (100-200 dan 800 ° C gacha) harorat va yuqori bosim (152,103 kPa gacha) bo'lgan chuqurliklarda - kaltsit, ohaktosh - marmarga aylanadi.

Minerallarning tabiatda paydo bo'lish shakllari har xil. Choʻkmalar, gulzorlar, kristall qoʻshimchalari, qoʻziqorinli (talk), zich (kalsedon), tuproqsimon (kaolin, oxra), bargli (slyuda), ignasimon, prizmatik (gips, shoxli) va boshqalar bor.

Minerallarning tasnifi. Minerallarning eng ob'ektiv tasnifi kristall kimyoviy bo'lib, u minerallarning kimyoviy tarkibi va tuzilishini (kristalli, amorf) hisobga oladi.

Quyidagilar ajralib turadi: etti (7) sinf foydali qazilmalar: - mahalliy; - sulfidlar (oltingugurt birikmalari); - galoid birikmalari (galogenidlar); - oksidlar va gidroksidlar; - kislorod kislotalarining tuzlari; - silikatlar; - uglevodorod birikmalari.

I sinf - mahalliy elementlar. Bu sinfga tabiatda erkin holatda bo'lgan kimyoviy elementlar kiradi. Bular bitta elementdan (oltin, kumush, olmos, mis, platina va boshqalar) tashkil topgan minerallardir. Bu sinfning 90 ta minerallari ma'lum bo'lib, ular er qobig'i massasining taxminan 0,1% ni tashkil qiladi. Ular tosh hosil qiluvchi ahamiyatga ega emas, lekin ular juda katta milliy va iqtisodiy ahamiyatga ega.

II sinf - sulfidlar- H 2 S vodorod sulfidining hosilalari yoki kamroq tarqalgan polivodorod sulfidi. 200 ga yaqin minerallar ma'lum bo'lib, ular er qobig'i massasining 0,15-0,25% ni yoki barcha minerallarning taxminan 10% ni tashkil qiladi. Sulfidlar tosh hosil qilmaydigan minerallardir, lekin ko'plab muhim metallarning rudalari: mis, kumush, rux, qo'rg'oshin va boshqalar, buning natijasida ularning mamlakat iqtisodiyotidagi ahamiyati juda katta.

Ob-havo zonasidagi minerallar beqaror: ular yo'q qilinadi va turli xil kislorod birikmalariga aylanadi. Ushbu guruhdagi eng keng tarqalgan minerallar:

Pirit - FeS 2(oltingugurt pirit, temir pirit) - H 2 SO 4 ishlab chiqarish uchun asosiy xom ashyo turi, xalkopirit CuFeS 2(mis pirit) misning asosiy rudasi bo'lib, u nurlanish zonasida oson oksidlanadi, Cu va Fe sulfidlarini hosil qiladi, ular qishloq xo'jaligida keng qo'llaniladi; kinobar - HgS- simob olish uchun yagona ruda.

Sh sinf - halid birikmalari (galoidlar). Ushbu sinfning minerallari (~ 120 tur) xlorid (xloridlar) va gidroftorik (ftoridlar) kislotalarning tuzlari. Xloridlar tabiatda keng tarqalgan. Xloridlar cho'kindi bo'lib, suv havzalaridan (natriy va kaliy tuzlari) cho'kish natijasida hosil bo'ladi.

Galogenidlar suvsiz yoki suvli bo'lishi mumkin. Bularga inson va o'simliklar hayotidagi muhim minerallar kiradi galit(tosh tuzi) - NaCI, silvin- KCI (sariq va ko'k), karnalit– MgCl 2 KCl 6H 2 O (qizil). Galogenidlar tuz konlarida kaliy tuzlari bilan birga uchraydi va kaliyli o'g'itlar ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Bundan tashqari, ular konserva, kimyo sanoati va baliqchilikda keng qo'llaniladi.

IV sinf - oksidlar, turli elementlarning kislorod bilan birikmalari. Ular tabiatda juda keng tarqalgan va er qobig'ining shakllanishida juda katta rol o'ynaydi. Eng keng tarqalgan kvarts- SiO 2, opal– (SiO 2 nH 2 O), korund(Al 2 O 3), gematit (qizil temir rudasi) - Fe 2 O 3, magnetit– Fe 3 O 4 va boshqalar.

V sinf - Kislorod kislotalarining tuzlari– H 2 SO 4, HNO 3, H 3 PO 4, H 2 CO 3, chaqmoqtosh va boshqalar tuproq hosil qilishda va oʻgʻit ishlab chiqarishda katta ahamiyatga ega.

Masalan - tuzlari HNO 3 har doim o'g'itlarning eng muhim turi hisoblangan (NH 4 NO 3, Ca (NO 3) 2 va boshqalar), karbonat va sulfat kislota tuzlari– CaCO 3, CaSO 4 2H 2 O tuproqning fizikaviy va kimyoviy xossalarini yaxshilash va o‘simliklarning o‘sishini yaxshilash uchun ishlatiladi. Shu bilan birga, soda (Na 2 CO 3) mamlakat janubidagi o'simliklar uchun eng zaharli (zararli) kislorod tuzlaridan biridir.

Ushbu sinfning asosiy minerallari quyidagilar:

A) sulfatlar- sulfat kislota tuzlari. Gips -CaSO 4 2H 2 O, mirabilit - (Na 2 SO 4 10H 2 O) - soda ishlab chiqarish uchun, tibbiyotda - laksatif sifatida.

b) karbonatlar- karbonat kislota tuzlari. Kalsit - CaCO 3, magnezit - MgCO 3, dolomit - CaCO 3 MgCO 3, siderit - temir shpati (FeCO 3) - sarg'ish-oq, Fe, soda - Na 2 CO 3 10H 2 O ishlab chiqarish uchun.

V) fosfatlar- fosfor kislotasi tuzlari.

– apatit-Ca 5 (PO 4) 3 F, xlor-apatit Ca 5 (PO 4) 3 C1 – H 3 PO 4, superfosfat, fosforitlar ishlab chiqarish uchun - Ca 3 (PO 4) 2, vivianit - Fe 3 ( PO 4 ) 2 8H 2 O - oq - fosforli o'g'it havoda ko'k rangga aylanadi, siderit - FeCO 3.

VI sinf - silikat sinfi- kremniy va aluminosilik kislotalarning minerallari. Bu guruh tabiatda topilgan juda ko'p miqdordagi minerallarni o'z ichiga oladi. Silikatlar er qobig'ining 75% ni tashkil qiladi va agar siz 12% erkin kremniyni qo'shsangiz, bu minerallarning geokimyodagi etakchi roli aniq bo'ladi. Tuproq hosil qiluvchi jarayonlarda silikatlar PPC ning eng muhim qismlaridan biri hisoblanadi, ya'ni. tuproqning fizik, kimyoviy, biologik va agrotexnik xususiyatlari bog'liq bo'lgan eng faol qismi.

Oddiy silikatlar quyidagi minerallarni o'z ichiga oladi:

- olivin[(MgFe) 2 SiO 4 ] - quyuq yoki yashil-sariq rang, qimmatbaho tosh, olovli g'isht.

- shoxli aralash- magma zonasida granit, diorit, siyenit va boshqa ma'lum jinslarning jins hosil qiluvchi mineralidir. U murakkab va o'zgaruvchan kimyoviy tarkibga ega, turli xil soyalar bilan jigarrang rangga ega. Buzilganida metall gidroksidlari - karbonatlar va gil minerallari hosil bo'ladi.

- dala shpatlari- er qobig'i massasining taxminan 50% ni tashkil qiladi. Ular magmatik jinslarda, shuningdek slanets va qumtoshlarda uchraydi. Yengillashganda dala shpatilari karbonat angidrid tuzlari, gil minerallari va kremniy kislotasini hosil qiladi. Dala shpatlarining eng muhim vakillariga ortoklaz kiradi - turli xil ranglar, albit)