Файл: Свинко Й. М. Сивий М. Я. Геологія.pdf

Трапляється, oо однакові за хімічним складом мінера­ ли утворюють різні кристалічні решітки і належать до різних сингоній, а, отже, мають і відмінні властивості. Таке яви­ ще називають поліморфізмом.

Типовий приклад поліморфізму — алмаз і графіт, скла­ дені вуглецем. Перший кристалізується в кубічній сингонії, вважається найтвердішим мінералом, другий належить до гексагональної сингонії, дуже м'який.

Зворотне явище, коли мінерали з подібним хімічним складом і подібною кристалічною структурою утворюють і однакові кристалічні форми, називаються ізоморфізмом. У разі ізоморфізму в кристалічній решітці мінералів одні атоми чи іони можуть заміщуватись на інші з близькими атомними чи іонними радіусами. Це спричиняє утворен­ ня цілих ізоморфних рядів мінералів.

Так, коли іони Ре заміщують іони Мg, утворюється ізо­ морфний ряд мінералів, крайніми членами якого є магне­ зит МgСO3 і сидерит FеСO3. Всі мінерали ряду утворюють кристали у вигляді ромбоедрів, тобто кристалізуються в ромбічній сингонії.

У природі мінерали перебувають у найрізноманітніших формах. Слід зазначити, що поодинокі кристали (моно­ кристали), про які йшлося раніше, трапляються порівня­ но нечасто. Набагато частіше мінералогія має справу зі зростками кристалів. Зростки поділяються на закономірні

інезакономірні (або мінеральні агрегати). Як приклад за­ кономірних зростків виділяють двійники, які утворюються внаслідок зростання (чи проростання) двох монокристалів

іє найхарактернішими для гіпсу. Двійники, утворені зро­ станням кількох кристалів, називають полісинтетичними, вони типові для польових шпатів (рис. 7).

Види мінеральних агрегатів. За формою мінеральні аг­ регати поділяються на кристалічні, секреції, конкреції, дендрити, натічні форми і псевдоморфози, а також зер­ нисті й землисті (рис. 8).

Серед кристалічних агрегатів виділяють друзи і щітки. Друзи — це скупчення кристалів різного розміру на спільній основі. Наприклад — друзи гірського кришталю, аметисту тощо. Виникають при кристалізації мінеральної речовини із розчинів, що циркулювали по тріщинах чи в пустотах гірських порід. Щітки — зростки дрібних кристалів на спільній основі.

40

Секреції утворюються при заповненні мінералами по­ рожнин у породі. Для них часто характерною є концент­ рична будова, яка відбиває стадійність мінералоутворен­ ня. Процес виповнення порожнини мінеральною речови­ ною іде від периферії до центра. Дрібні секреції (до 10 мм у діаметрі), повністю виповнені мінералами, називають миг­ далинами. Великі секреції, часто із порожниною, стінки якої покриті друзами кристалів або натічними утворення­ ми, називають жеодами. Секреції утворюються в таких мінералах, як аметист, халцедон, агат тощо.

Рис. 7. Типи двійників:

а— кристал; б — двійник зростання; в — двійник проростання ортоклазу;

г— полісинтетичні двійники польового шпату

Конкреції — це сферичні чи більш-менш округлі тіла часто із радіально-променистою будовою всередині. Фор­ муються внаслідок відкладання мінеральної речовини на­ вколо будь-якого центра кристалізації. На відміну від сек­ рецій відкладання речовини спрямовано від центра до пе­ риферії. Конкреції особливо характерні для таких мінералів, як фосфорит, марказит, сидерит.

Дрібні конкреції зі шкаралупчастою будовою назива­ ють болітами. Вони часто цементуються в агрегати, які, залежно від розмірів кульок, бувають гороховими, ікря­ ними тощо. Оолітова будова характерна для руд алюмі­ нію, заліза, марганцю (боксит, сидерит, лімоніт, піролюзит), для деяких вапняків.

Дендрити — деревоподібні, плоскі, у вигляді плівок аг­ регати, які утворюються на стінках тріщин порід чи міне­ ралів. Такі форми утворюють самородні елементи — срібло,

41

Рис. 8. Природні форми мінералів:

а- друза кварцу; б - жеода кальциту; в — секреція агату; г — конкреція фосфориту;

д- ооліти бокситу; е - дендрит самородної міді; є — натічна форма малахіту (нирка)

мідь, золото. Характерні також для оксидів марганцю, залі­ за. Яскравий приклад — дендрити льоду на вікнах у мороз.

В печерах часто трапляються натічні форми мінераль­ них агрегатів — сталактити і сталагміти. Утворюються вони при повільному стіканні розчинів, які швидко крис­ талізуються. Сталактити ростуть згори донизу (звисають зі стелі печери), сталагміти — назустріч їм, наростаючи на дні порожнини, і часто зливаються зі сталактитами в ко­ лоноподібні утворення. Найвідоміші сталактити — буруль­ ки льоду на дахах будинків. Такі форми характерні і для кальциту. Натічні форми можуть утворювати також куле­ подібні чи неправильної форми тіла, з гладенькою блис­ кучою поверхнею — скляні голови (наприклад, бура скляна голова, червона скляна голова, характерні, відповідно, для лімоніту і гематиту).

Інколи в природі виникають мінеральні утворення, кристалографічна форма яких не властива даному мінера­ лу. Це так звані псевдоморфози. Наприклад, унаслідок окиснення кристал піриту (FeS2) може бути повністю заміне­ ний лімонітом (Fе2 03 n2Н20), зберігаючи форму поперед­ нього мінералу — куб, не характерну для лімоніту, який утворює землисті маси, ооліти.

Зернисті агрегати — це скупчення зерен одного чи кількох мінералів. Залежно від розміру зерен виділяють грубозернисті (з діаметром зерен понад 5 мм), середньо­ зернисті (1...5 мм) і дрібнозернисті агрегати (до 1 мм). Зернисті агрегати властиві багатьом мінералам — піриту, галеніту, апатиту, корунду.

Землисті агрегати — це пухкі борошнисті маси прихованокристалічної структури, легко розтираються руками. Кришталики їх розрізняються лише з допомогою мікрос­ копа. До них належать такі мінерали, як каолін, лімоніт, піролюзит тощо.

2.3.

Діагностичні ознаки мінералів

Для визначення мінералів у польових чи лабораторних умовах треба навчитися чітко встановлювати їхні основні діагностичні ознаки — фізичні та деякі хімічні. Знання діагностичних ознак дає змогу з достатньою достовірні­ стю визначити найпоширеніші мінерали не тільки у вели-

ких зразках, але й у разі наявності їх у породах у вигляді невеликих вкраплень, уламків тощо. Основними діагнос­ тичними фізичними ознаками мінералів є їхні колір, блиск, прозорість, твердість, спайність, злам, густина. Рідше ви­ користовуються магнітність, смак, запах тощо.

Колір мінералів визначається їхнім хімічним складом, кристалічною структурою, механічними домішками. Роз­ різняють колір мінералів у суцільному стані і в порошку. Оскільки лише порівняно невелика кількість мінералів має постійне забарвлення (малахіт — зелений, сірка — жовта, кіновар — червона), а багато мінеральних видів різнобарвні (флюорит — жовтий, коричневий, рожевий, зелений, фіо­ летовий, безбарвний; кварц — білий, чорний, димчастий, рожевий, зелений тошо), надійнішою ознакою є колір порошку мінералу, або його риска. Колір риски визнача­ ють, потерши мінералом об шорстку поверхню фарфоро­ вої пластинки (бісквіта). Наприклад, колір риски різно­ барвного флюориту завжди білий. Колір риски можна, однак, визначити лише для порівняно м'яких мінералів. Якщо ж твердість їх перевищує твердість бісквіта (5...6) за шкалою Мооса, то вони дряпають його, не залишаючи риски. Отже, для кожного мінералу встановлюють, за мож­ ливості, дві характеристики — колір його в суцільному стані (в куску), який визначається візуально, і колір рис­ ки. Остання характеристика особливо важлива для непро­ зорих, густозабарвлених мінералів. У прозорих і напівпро­ зорих різновидів мінералів порошок, як правило, безбарв­ ний, білий.

Інколи на поверхні деяких мінералів (халькопірит, борніт) можна спостерігати характерну райдужну плівку

— побіжалість, що утворюється внаслідок окиснення по­ верхні мінералів.

На поверхні деяких польових шпатів ( лабрадор) часто спостерігають голубуваті чи зеленкуваті переливи — іризацію, що зумовлено інтерференцією світла в їхніх поверх­ невих шарах.

Блиск мінералів зумовлений відбиттям світла від їхньої поверхні. За блиском мінерали поділяються на дві групи.

До першої належать мінерали з металічним чи напівметалічним (металоподібним) блиском. Металічний блиск нагадує блиск поверхні металу. Так блищать самородні метали, сульфіди, деякі оксиди (пірит, галеніт, золото, маг­ нетит тощо). Це непрозорі мінерали з чорною чи темно-

забарвленою рискою. Напівметалічний блиск (тьмяний ме­ талічний) характерний, наприклад, для графіту.

Другу, численнішу, групу утворюють мінерали з неметалічним блиском:

алмазний блиск — дуже сильний, характерний, для про­ зорих та напівпрозорих мінералів (алмаз, сфа­ лерит);

скляний блиск нагадує блиск поверхні скла, дуже поши­ рений (кальцит, галіт, кварц на гранях крис­ талів);

жирний блиск — поверхня мінералу видається ніби зма­ щеною жиром, чи покритою жирною плівкою (нефелін, кварц на зламі);

перламутровий блиск нагадує блиск внутрішніх повер­ хонь черепашок деяких молюсків (слюда, гіпс);

шовковистий блиск буває в мінералів, які утворюють голчасті чи волокнисті агрегати (азбест, селеніт);

восковий блиск мають деякі мінерали з аморфною бу­ довою (кремінь).

Окремі мінерали, зокрема ті, що утворюють землисті агрегати, взагалі не блищать, у цьому разі їхній блиск ха­ рактеризують як матовий (піролюзит, лімоніт).

Металічний блиск характерний для більшості рудоутворювальних мінералів, неметалічний — типовий для породоутворювальних мінералів.

Крім здатності відбивати світло, мінерали мають і здатність пропускати світло — прозорість. За цією озна­ кою виділяють мінерали прозорі, напівпрозорі (як матове скло) і непрозорі. До останніх належать мінерали з мета­ лічним блиском. Однак майже всі мінерали, за винятком деяких самородних, прозорі або просвічують у дуже тон­ ких зрізах, шліфах, які використовують для діагностуван­ ня їх під мікроскопом. Деякі мінерали (ісландський шпат) виявляють подвійне світозаломлення (подвоюють зобра­ ження, яке розглядається крізь них). Явище пояснюється тим, що світловий промінь, проходячи крізь кристал, по­ ляризується, розпадається на дві хвилі, які поширюються в перпендикулярних напрямках з різною швидкістю.

Під твердістю мінералів розуміють їхню здатність про­ тистояти зовнішній механічній дії (дряпанню, різанню,

стиранню тощо). Твердість залежить від особливостей кри­ сталічної структури мінералів.

Німецький мінералог Ф. Моос запропонував десяти­ бальну шкалу, в якій мінерали групуються відповідно до їхньої відносної твердості. Шкалу назвали його ім'ям —

шкала Мооса, або мінералогічна шкала твердості (табл. 4). Вона складається з 10 мінералів-еталонів, з яких кожний наступний, тобто мінерал з вищим порядковим номером, завдає подряпин кожному попередньому, тобто залишає на ньому неглибокий слід. Мінерали з рівними значення­ ми твердості не дряпають один одного.

Таблиця 4. Твердість мінералів за шкалою Мооса

Шкала твердості відносна. З її допомогою можна вста­ новити лише, який мінерал твердіший. Для порівняння наведено абсолютну твердість мінералів-еталонів, виміря­ ну на спеціальних приладах-склерометрах.

Мінерали з твердістю 1...2. за шкалою Мооса, умовно вважаються м'якими, з твердістю від 3 до 6 — середньої твердості і вище 6 — твердими.

46

Для визначення твердості мінералів, за шкалою Мооса, слід гострими краями зразків дряпати рівні, свіжі, не ви­ вітрені поверхні. В деяких мінералів, через особливості будови кристалічної решітки, твердість може бути різною в різних напрямках (анізотропія).

За відсутності шкали Мооса орієнтовну твердість міне­ ралу можна визначити підручними засобами. Наприклад, можна скористатись олівцем (твердість графіту — 1), заліз­ ним цвяхом — твердість 4, склом — твердість 5, ножем — твердість 5...6, голкою — твердість 6.

Спайністю називають здатність мінералів розколюва­ тися чи розщеплюватися за певними площинами, пара­ лельними дійсним чи можливим граням кристала, які на­ зивають площинами спайності. Вони здебільшого гладенькі, блискучі, утворюються внаслідок неоднакових сил зчеп­ лення між певними плоскими сітками кристалічної ре­ шітки кристала.

Розрізняють такі ступені спайності:

цілком досконалу — мінерал розщеплюється пальцями на окремі гладенькі пластини (слюди, гіпс, тальк);

досконалу — мінерал від легкого удару розколюється в одному чи кількох напрямках з утворенням рівних гла­ деньких поверхонь (кальцит, галіт, галеніт);

середню — внаслідок удару утворюються окремі улам­ ки, обмежені рівними і нерівними поверхнями (польові шпати);

недосконалу — в разі розколювання переважають улам­ ки з нерівними поверхнями (апатит, берил, олівін);

цілком недосконалу — всі уламки мають нерівні поверхні (кварц, магнетит), тобто в цьому разі спайності немає зовсім.

Деякі мінерали характеризуються спайністю в двох, трьох, чотирьох й шести напрямках. У такому разі вказу­ ють кути між площинами спайності.

Площини спайності не треба плутати із гранями крис­ талів. Слід пам'ятати, що, по-перше, площини спайності вирізняються сильнішим, ніж на гранях, блиском, свіжіші на вигляд, по-друге, у мінералів зі спайністю є здебільшо­ го декілька паралельних площин спайності. У деяких міне­ ралів на гранях видно штриховку (пірит, кварц), тоді як площини спайності завжди гладенькі.

Для мінералів з недосконалою чи цілком недоскона­ лою спайністю важливою діагностичною ознакою може служити злам, тобто характер поверхні уламків, на які міне-

47

рал розколюється внаслідок удару. Найпоширенішими видами зламу є:

раковистий — гладенька випукла поверхня з концент­ ричною ребристістю, що нагадує черепашку деяких мо­ люсків (кварц);

скабистий — характерний для стовпчастих чи волок­ нистих агрегатів деяких мінералів на поперечному сколі (рогова обманка, азбест);

землистий — характерний для тонкозернистих, пилу­ ватих агрегатів (лімоніт);

волокнистий (хризотил-азбест);

східчастий — з характерними східцеподібними уступа­ ми (галеніт);

нерівний (нефелін, апатит) тощо.

Густина мінералів у повсякденний практиці визначається лише орієнтовно звичайним зважуванням на долоні (в ла­ бораторних умовах з допомогою гідростатичних ваг). Гус­ тина мінералів коливається переважно від 1 до 20 г/см3. Важливо навчитися хоча б приблизно визначати належність мінералу до певної групи: легкі мінерали мають густину до 2,5 г/см3, середні — до 4, важкі — 4...6, дуже важкі — понад 6 г/см3. За певних навичок вдається досить легко відрізня­ ти, за необхідності, мінерали перших і останніх груп.

Деяким мінералам властиві також такі ознаки, як магнітність — здатність діяти на магнітну стрілку (магне­ тит), смак (галіт — солоний, сильвін — гіркуватий), запах (фосфорити при терті, сірка при горінні), ковкість (золо­ то), жирність на дотик (тальк), гнучкість (слюди), го­ рючість (слюди).

З хімічних ознак діагностичне значення має реакція з 10 % розчином соляної кислоти і розчинність у воді. Ре­ акцію з 10 % розчином НС1 (або зі столовим оцтом) дають мінерали групи карбонатів (скипання). Деякі мінерали (галіт, сильвін) можуть повністю або частково розчиняти­ ся в дистильованій воді.

2.4.

Найпоширеніші мінерали

Всі мінерали за походженням пожна поділити на дві групи: ендогенні та екзогенні. Перші формуються внаслі­ док складних фізико-хімічних процесів у надрах Землі,

48

другі виникають як наслідок дії зовнішніх чинників на земній поверхні та у верхньому шарі земної кори.

Група ендогенних мінералів утворюється з магматич­ ного розплаву при його вторгненні з верхньої мантії (ас­ теносфери) в товшу порід земної кори, а також внаслідок взаємодії з цими породами. Отже, процесами, що визна­ чають ендогенне мінералоутворення, є магматизм і мета­ морфізм.

На поверхні Землі ендогенні мінерали втрачають стій­ кість. Під дією процесів хімічного вивітрювання формуєть­ ся кора вивітрювання, головну роль у цьому разі відігра­ ють новоутворені мінерали (каолін, малахіт, лімоніт, бок­ сит тощо).

Велика група мінералів утворюється через хімічне осад­ ження на дні водойм: озер, морів, лагун, боліт. Таким чи­ ном формуються кальцит, доломіт, опал, гіпс, галіт тощо.

Внаслідок утворення за одних і тих самих умов багато мінералів у природі залягають асоційовано (спільно). Таке явище називають парагенезисом. Для різних типів процесів мінералоутворення формуються свої парагенетичні ряди, що має дуже важливе значення під час пошуків родовищ корисних копалин.

Так, у хромітових родовищах Південного Уралу магма­ тичного походження постійно присутні також олівін і пла­ тина. В пегматитових родовищах Уралу характерною є асо­ ціація: димчастий кварц, ортоклаз, топаз, турмалін. При­ кладом гідротермального мінералоутворення є так звані поліметалічні руди — мінерали свинцю, цинку, срібла, відомі на Алтаї, Кавказі. Для екзогенного Солікамського родови­ ща характерний парагенезис галіту, сильвіну, гіпсу. Отже, знання парагенетичних зв'язків дає змогу спеціалістам здійснювати пошуки багатьох цінних мінералів за їх супут­ никами, наприклад, корінні родовища алмазів у Якутії (Рес­ публіка Саха) було відкрито за супутником алмазу — піропом.

З величезної кількості мінералів, відомих у природі, лише кілька десятків їх найпоширеніші. Це породоутворювальні і рудні мінерали. Існує багато класифікацій міне­ ралів, які грунтуються на різних ознаках. Одну з найпо­ ширеніших класифікацій, в основу якої покладено хімічний склад мінералів, розроблено академіком О. Г. Бетехтіним. Згідно з нею, всі мінерали неорганічного походження гру­ пуються в такі класи: самородні елементи, сірчисті сполу­ ки (сульфіди), галоїдні сполуки, оксиди й гідроксиди, солі кисневих кислот (карбонати, сульфати, фосфати, нітрати,

49