Ìèíåðàëû
Çåìíàÿ êîðà ñîñòîèò â îñíîâíîì èç âåùåñòâ,
íàçûâàåìûõ ìèíåðàëàìè — îò ðåäêèõ è ÷ðåçâû÷àéíî
öåííûõ àëìàçîâ äî ðàçëè÷íûõ ðóä, èç êîòîðûõ
ïîëó÷àþò ìåòàëëû äëÿ íàøèõ ïîâñåäíåâíûõ íóæä.
Ìèíåðàëû ñûãðàëè âàæíåéøóþ ðîëü â ðàçâèòèè
÷åëîâåêà è ñîçäàíèè öèâèëèçàöèé.  êàìåííîì âåêå
ëþäè ïîëüçîâàëèñü êðåìíèåâûìè îðóäèÿìè òðóäà.
Îêîëî 10 000 ëåò íàçàä ÷åëîâåê îñâîèë ñïîñîá
ïîëó÷åíèÿ ìåäè èç ðóäû, à ñ èçîáðåòåíèåì áðîíçû
(ñïëàâà ìåäè è îëîâà) íà÷àëñÿ íîâûé âåê —
áðîíçîâûé. Ñ íà÷àëà æåëåçíîãî âåêà, 3300 ëåò íàçàä,
÷åëîâåê îñâàèâàë âñå íîâûå è íîâûå ñïîñîáû
èñïîëüçîâàíèÿ ïîëåçíûõ èñêîïàåìûõ, äîáûòûõ èç
çåìíîé êîðû. Ñîâðåìåííàÿ ïðîìûøëåííîñòü
ïî-ïðåæíåìó çàâèñèò îò ìèíåðàëüíûõ ðåñóðñîâ
Çåìëè. Ó÷åíûå íàñ÷èòûâàþò îêîëî 3000 âèäîâ
ìèíåðàëîâ, íî òîëüêî 100 èç íèõ äîñòàòî÷íî øèðîêî
ðàñïðîñòðàíåíû. Ìèíåðàëû îòíîñÿòñÿ ê
íåîðãàíè÷åñêîìó (íåæèâîìó) ìèðó. ×àùå âñåãî îíè
ÿâëÿþòñÿ òâåðäûìè âåùåñòâàìè. Èñêëþ÷åíèå
ñîñòàâëÿåò ðòóòü.
Îðãàíè÷åñêèå è íåîðãàíè÷åñêèå âåùåñòâà
Ìíîãèå íàçûâàþò ìèíåðàëàìè âñå, ÷òî äîáûâàþò èç
çåìëè. Îíè îòíîñÿò ê ýòîìó ðàçðÿäó òàêæå
èñêîïàåìîå òîïëèâî, íàïðèìåð, óãîëü. Îäíàêî,
ìèíåðàëîãè — ëþäè, êîòîðûå ïðîôåññèîíàëüíî
èçó÷àþò ìèíåðàëû, — ñ÷èòàþò, ÷òî óãîëü, íåôòü è
ïðèðîäíûé ãàç — îðãàíè÷åñêèå ñóáñòàíöèè,
ïîñêîëüêó îáðàçîâàëèñü èç îñòàòêîâ êîãäà-òî
æèâûõ ðàñòåíèé è æèâîòíûõ, à ïîòîìó ìèíåðàëàìè íå
ÿâëÿþòñÿ.
Ó ìèíåðàëîâ îïðåäåëåííûé õèìè÷åñêèé ñîñòàâ. Îíè
âñåãäà îäíîðîäíû, äðóãèìè ñëîâàìè, âñå ÷àñòè
ìèíåðàëà îäèíàêîâû. Ýòèì îíè îòëè÷àþòñÿ îò
ãîðíûõ ïîðîä, âêëþ÷àþùèõ íåñêîëüêî ìèíåðàëîâ.
Ìèíåðàëû ñîñòîÿò èç õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ, ò. å.
âåùåñòâ, êîòîðûå óæå íåëüçÿ ðàçëîæèòü íà äðóãèå
âåùåñòâà õèìè÷åñêèì ïóòåì. Èç 107 èçâåñòíûõ íàóêå
ýëåìåíòîâ 90 âñòðå÷àþòñÿ â åñòåñòâåííîì âèäå â
çåìíîé êîðå. Íåêîòîðûå, èõ íàçûâàþò ñàìîðîäíûìè
ýëåìåíòàìè, ïðåáûâàþò â çåìíîé êîðå â ÷èñòîì èëè
ïî÷òè ÷èñòîì âèäå. Ñóùåñòâóåò 22 ñàìîðîäíûõ
ýëåìåíòà, ñðåäè íèõ — çîëîòî, ñåðåáðî è àëìàçû
(îäíà èç ôîðì óãëåðîäà).
Çåìíàÿ êîðà
Äâà ýëåìåíòà, êèñëîðîä è êðåìíèé, ñîñòàâëÿþò 74%
ìàññû çåìíîé êîðû. Àëþìèíèé, æåëåçî, êàëüöèé,
íàòðèé, êàëèé è ìàãíèé — åùå 24,27%. Âñå âìåñòå îíè
ôîðìèðóþò ïî÷òè 99% çåìíîé êîðû.
Ñàìûå ðàñïðîñòðàíåííûå ìèíåðàëû — ýòî ñèëèêàòû,
õèìè÷åñêîå ñîåäèíåíèå êèñëîðîäà è êðåìíèÿ, ÷àñòî
ñ ïðèìåñüþ îäíîãî èëè áîëåå èç îñòàëüíûõ øåñòè
ýëåìåíòîâ. Ïðåîáëàäàþò òàêèå ñèëèêàòû, êàê êâàðö,
ñëþäà è ïîëåâûå øïàòû. Âñå òðè â ðàçíûõ
ïðîïîðöèÿõ ÿâëÿþòñÿ îñíîâíûìè êîìïîíåíòàìè
ðàçíûõ òèïîâ ãðàíèòà. Êâàðö, ýðîäèðîâàííûé èç
ãðàíèòà, íàêàïëèâàåòñÿ íà ïîáåðåæüå è îáðàçóåò
ïåñ÷àíûå ïëÿæè.
Îïðåäåëåíèå ìèíåðàëîâ
×àñòî âñòðå÷àþùèåñÿ ìèíåðàëû, òàêèå êàê ïîëåâûå
øïàòû, êâàðö è ñëþäà, íàçûâàþòñÿ
ïîðîäîîáðàçóþùèìè. Ýòî îòëè÷àåò èõ îò ìèíåðàëîâ,
êîòîðûå íàõîäÿò òîëüêî â íåáîëüøèõ êîëè÷åñòâàõ.
Êàëüöèò — åùå îäèí ïîðîäîîáðàçóþùèé ìèíåðàë. Îí
ôîðìèðóåò èçâåñòíÿêîâûå ïîðîäû.
 ïðèðîäå ñóùåñòâóåò òàê ìíîãî ìèíåðàëîâ, ÷òî
ìèíåðàëîãàì ïðèøëîñü âûðàáîòàòü öåëóþ ñèñòåìó
èõ îïðåäåëåíèÿ, îñíîâàííóþ íà ôèçè÷åñêèõ è
õèìè÷åñêèõ ñâîéñòâàõ. Èíîãäà ðàñïîçíàòü ìèíåðàë
ïîìîãàþò î÷åíü ïðîñòûå ñâîéñòâà, íàïðèìåð, öâåò
èëè òâåðäîñòü, à ïîðîé äëÿ ýòîãî òðåáóþòñÿ
ñëîæíûå òåñòû â ëàáîðàòîðíûõ óñëîâèÿõ ñ
ïðèìåíåíèåì ðåàãåíòîâ.
Íåêîòîðûå ìèíåðàëû, òàêèå êàê ëàçóðèò (ñèíèé) è
ìàëàõèò (çåëåíûé), ìîæíî ðàñïîçíàòü ïî öâåòó. Íî
öâåò ÷àñòî îáìàí÷èâ, ïîòîìó ÷òî ó ìíîãèõ
ìèíåðàëîâ îí äîâîëüíî øèðîêî âàðüèðóåòñÿ.
Ðàçëè÷èÿ â öâåòå çàâèñÿò îò ïðèìåñåé,
òåìïåðàòóðû, îñâåùåíèÿ, ðàäèàöèè è ýðîçèè.
×åðòà ìèíåðàëà è òâåðäîñòü
Åñëè ïîñêðåñòè ìèíåðàë, ó íàñ ïîëó÷èòñÿ ïîðîøîê,
íàçûâàåìûé ÷åðòîé ìèíåðàëà. ×åðòà ÿâëÿåòñÿ
âàæíîé õàðàêòåðíîé îñîáåííîñòüþ, îíà èíîãäà
îòëè÷àåòñÿ îò öâåòà ìèíåðàëà â îáðàçöå è îáû÷íî
ïîñòîÿííà äëÿ îäíîãî è òîãî æå ìèíåðàëà.
Åùå ìèíåðàëû ðàçëè÷àþòñÿ ïî òâåðäîñòè,
îöåíèâàåìîé ïî øêàëå Ìîîñà (ïî èìåíè
àâñòðèéñêîãî ìèíåðàëîãà) îò 1 äî 10. Ìÿãêèé ìèíåðàë
òàëüê ïî íåé ñîîòâåòñòâóåò 1, à àëìàç, ñàìûé
òâåðäûé èç ïðèðîäíûõ ìàòåðèàëîâ, — 10.
Óäåëüíûé âåñ
Óäåëüíûé âåñ, èëè ïëîòíîñòü, — ýòî ñîîòíîøåíèå
ìåæäó âåñîì âåùåñòâà è îäèíàêîâîãî êîëè÷åñòâà
âîäû. Åñëè ìû ïðèìåì óäåëüíûé âåñ âîäû çà 1, òî ó
áîëüøèíñòâà ìèíåðàëîâ îí âàðüèðóåòñÿ îò 2,2 äî 3,2.
Ó íåêîòîðûõ ìèíåðàëîâ î÷åíü âûñîêèé èëè î÷åíü
íèçêèé óäåëüíûé âåñ. Íàïðèìåð, ó ãðàôèòà îí ðàâåí
1,9, à ó çîëîòà — îò 15 äî 20 â çàâèñèìîñòè îò ÷èñòîòû.
Åùå îäíèì ïîêàçàòåëåì äëÿ îïðåäåëåíèÿ ìèíåðàëîâ
ÿâëÿåòñÿ êëèâàæ, ò. å. òî, êàê ìèíåðàë ðàñïàäàåòñÿ
íà ÷àñòè ïðè óäàðå. Ìîæíî ïîëó÷èòü èíôîðìàöèþ î
ìèíåðàëå è ïîäíåñÿ åãî ê ñâåòó. Ïðîçðà÷íûå
ìèíåðàëû òàê ëåãêî ïðîïóñêàþò ñâåò, ÷òî ñêâîçü
íèõ âñå âèäíî. Ïîëóïðîçðà÷íûå òîæå ïðîïóñêàþò
ñâåò, íî ñêâîçü íèõ óæå íè÷åãî íå âèäíî.
Íåïðîçðà÷íûå ìèíåðàëû âîâñå íå ïðîïóñêàþò ñâåò,
à, íàîáîðîò, ïîãëîùàþò åãî èëè îòðàæàþò. ×àñòî ó
ìèíåðàëîâ áûâàåò ìåòàëëè÷åñêèé èëè ðàäóæíûé
áëåñê. Íàïðèìåð, ó ãàëåíà (ñâèíöîâîé ðóäû) —
ìåòàëëè÷åñêèé áëåñê, îí áëåñòèò ïî÷òè êàê ìåòàëë,
à ó áîëüøèíñòâà ñèëèêàòîâ — ñòåêëîâèäíûé, îíè
íàïîìèíàþò áëåñòÿùåå ñòåêëî. Ñóùåñòâóþò è äðóãèå
âèäû áëåñêà — àäàìàíòîâûé (êàê ó àëìàçà),
æåì÷óæíûé, øåëêîâèñòûé (èëè àòëàñíûé), çåìëèñòûé
(òóñêëûé). Ó íåêîòîðûõ ìèíåðàëîâ ìîæåò áûòü
íåñêîëüêî âèäîâ áëåñêà. Òàê, áëåñê êàëüöèòîâ
âàðüèðóåòñÿ îò ñòåêëîâèäíîãî äî çåìëèñòîãî.
Ó ìíîãèõ ìèíåðàëîâ åñòü ñïåöèôè÷åñêèå ñâîéñòâà,
ïî êîòîðûì èõ ëåãêî óçíàòü. Íàïðèìåð, ñêîðîäèò è
ñàìîðîäíûé ýëåìåíò ìûøüÿê ïðè íàãðåâàíèè ïàõíóò
÷åñíîêîì, à òàëüê — ìûëüíûé íà îùóïü.
Íåêîòîðûå ìèíåðàëû ôëþîðåñöèðóþò (ñâåòÿòñÿ èëè
ìåíÿþò öâåò) â óëüòðàôèîëåòîâûõ èëè
ðåíòãåíîâñêèõ ëó÷àõ. Äðóãèå ýëåêòðè÷åñêè
çàðÿæàþòñÿ ïðè íàãðåâàíèè èëè ïîä äàâëåíèåì.
À åñòü ìèíåðàëû, ðàñïîçíàòü êîòîðûå ìîæíî òîëüêî
ïîñðåäñòâîì ñïåöèàëüíûõ òåñòîâ â ëàáîðàòîðèè.
Îäíè ðàñòâîðÿþòñÿ òîëüêî â ãîðÿ÷èõ êèñëîòàõ, à â
õîëîäíûõ — íåò, äðóãèå — òîëüêî â
êîíöåíòðèðîâàííûõ, íî íå â ðàçâåäåííûõ.
Êðèñòàëëû
Ìèíåðàëû èìåþò îïðåäåëåííûé ñîñòàâ è ñâîþ
õèìè÷åñêóþ ôîðìóëó. Õèìè÷åñêàÿ ôîðìóëà ãàëèòà
(êàìåííîé ñîëè) NaCl. Ýòî çíà÷èò, ÷òî ãàëèò —
õèìè÷åñêîå ñîåäèíåíèå íàòðèÿ (Na) è õëîðà (Ñl).
Òàê êàê ó êàæäîãî ìèíåðàëà îïðåäåëåííûé è
ïîñòîÿííûé ñîñòàâ, àòîìû åãî ýëåìåíòîâ
âûñòðàèâàþò ïðàâèëüíóþ òðåõìåðíóþ ðåøåòêó
ñïåöèôè÷åñêîé äëÿ íåãî ñòðóêòóðû. Ýòè
êðèñòàëëè÷åñêèå ðåøåòêè ÿâëÿþòñÿ
ãåîìåòðè÷åñêèìè ôèãóðàìè, ïëîñêèå ãðàíè êîòîðûõ
ðàñïîëàãàþòñÿ ñèììåòðè÷íî. Åñëè âû íà êàêîå-òî
âðåìÿ îñòàâèòå â ïëîñêîé ïîñóäå íåìíîãî ñîëåíîé
âîäû, îíà èñïàðèòñÿ, è íà äíå îáðàçóþòñÿ
êðèñòàëëû ñîëè.  óâåëè÷èòåëüíîå ñòåêëî âèäíî,
÷òî îíè ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ïðàâèëüíûå êóáû.
Ñóùåñòâóåò ñåìü îñíîâíûõ êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèõ,
èëè èçîìåòðè÷åñêèõ, ñèñòåì, íàçûâàåìûõ
ñèíãîíèÿìè. Àëìàç, íàïðèìåð, ïðèíàäëåæèò ê
êóáè÷åñêîé ñèñòåìå, ðóáèí — ê ãåêñàãîíàëüíîé,
áèðþçà — ê òðèêëèííîé. Êàæäóþ ñèñòåìó ìîæíî
îïèñàòü â ñîîòâåòñòâèè ñî ñïåöèôèêîé åå
ñèììåòðèè — ñâîéñòâà, êîòîðîå ïðè âðàùåíèè
êðèñòàëëà âîêðóã îñè ïîçâîëÿåò åìó ïîÿâëÿòüñÿ â
òîæäåñòâåííîì âèäå äâà èëè áîëüøå ðàç çà îäèí
ïîëíûé îáîðîò. Êðèñòàëë ìîæíî îïðåäåëèòü ïî
êîëè÷åñòâó îñåé ñèììåòðèè.
Äðàãîöåííûå ìèíåðàëû
Åùå â êàìåííîì âåêå ëþäè äåëàëè óêðàøåíèÿ èç
çîëîòà, â áðîíçîâîì âåêå — èç ñåðåáðà. Ñåãîäíÿ â
ðàñïîðÿæåíèè þâåëèðîâ ìíîæåñòâî ìèíåðàëîâ.
Ñàìûå äîðîãèå äðàãîöåííûå êàìíè — ýòî àëìàç
(îñîáåííî áåñöâåòíûé), à òàêæå èçóìðóä, ðóáèí è
ñàïôèð, êîòîðûå öåíÿòñÿ â ïåðâóþ î÷åðåäü çà öâåò.
Ýòè êàìíè íàñòîëüêî äîðîãèå, ÷òî èõ âåñ èçìåðÿþò
â êàðàòàõ. Îäèí êàðàò ðàâåí 200 ìèëëèãðàììàì.
Àëìàçû ôîðìèðóþòñÿ ïîä îãðîìíûì äàâëåíèåì â
ñòðóêòóðàõ ìàãìàòè÷åñêîé ïîðîäû â ôîðìå òðóáû,
êèìáåðëèòàõ. Îíè çàðîæäàþòñÿ ãëóáîêî â ìàíòèè
Çåìëè. Àëìàç — ýòî ðàçíîâèäíîñòü õèìè÷åñêè
÷èñòîãî óãëÿ è ïî õèìè÷åñêîìó ñîñòàâó íå
îòëè÷àåòñÿ îò îáûêíîâåííîãî ìÿãêîãî ìèíåðàëà
ãðàôèòà, çíàêîìîãî íàì ïî êàðàíäàøàì. Àëìàç öåíÿò
çà òâåðäîñòü è áëåñê, ïðèîáðåòàåìûé ïðè îãðàíêå è
øëèôîâêå. Ïðè÷èíà òàêîãî îòëè÷èÿ àëìàçà îò
ãðàôèòà â òîì, ÷òî îíè èìåþò ðàçíóþ âíóòðåííþþ
ñòðóêòóðó. Ñïîñîáíîñòü âåùåñòâà ñóùåñòâîâàòü â
äâóõ è áîëåå ôîðìàõ ïðè îäèíàêîâîì õèìè÷åñêîì
ñîñòàâå íàçûâàåòñÿ ïîëèìîðôèçìîì.
Òàê, íàïðèìåð, èçóìðóä — ýòî ðåäêàÿ
ðàçíîâèäíîñòü áåðèëëà. Ñàìûå êðàñèâûå
ýêçåìïëÿðû íàõîäÿò â Êîëóìáèè (Þæíàÿ Àìåðèêà). À
ñàìûå èçâåñòíûå â ìèðå ðóáèíû (ðàçíîâèäíîñòü
òâåðäîãî ìèíåðàëà êîðóíäà) — â Ìüÿíìå (áûâøåé
Áèðìå). Ïðåêðàñíûå ñàïôèðû (ãîëóáûå êîðóíäû)
äîáûâàþò íà Øðè-Ëàíêå è â Òàèëàíäå.
|
