Горные породы и минералы
Содержание |
Что такое минералы?
Минералы окружают нас повсюду. Из них состоят все горные породы и полезные ископаемые. С минералами мы сталкиваемся повсеместно - взять хотя бы поваренную соль или графит в стержне карандаша. Но есть среди минералов и такие редкие вещества, как серебро, золото и алмазы. При всем их огромном разнообразии у всех минералов есть ряд общих черт: это твердые вещества с однородным химическим составом; это природные соединения, встречающиеся на Земле в естественном состоянии; каждый из них обладает уникальной кристаллической структурой. Наконец, минералы не являются частью живой материи. Ученым удалось обнаружить в общей сложности более 2000 различных минералов.
Каковы свойства минералов?
Два главных свойства минералов - химический состав и кристаллическую структуру - чаще всего можно определить только в лаборатории, но есть еще ряд характеристик, которые помогают отличить один минерал от другого.
Порой о многом говорят форма и цвет минерала, хотя нередко в процессе роста и сращивания с соседними кристаллами минерал приобретает иную кристаллическую структуру, а его натуральный цвет меняется из-за примесей.
Кроме того, у минералов бывает различный блеск. Он может быть стеклянным, перламутровым, металлическим, восковым и т.д. Твердость образца зависит от его способности оставлять царапину на поверхности других минералов и определяется по 10-балльной системе (от 1 до 10). Так, твердость самого мягкого минерала, талька, равняется 1, а наивысший показатель 10 имеют только алмазы - более твердых природных соединений не существует.
При дроблении некоторые минералы раскалываются по определенным плоскостям. Эта особенность называется спайностью.
Все ли горные породы состоят из минералов?
Подобно пирогу, который всегда представляет собой смесь нескольких ингредиентов, горные породы в большинстве случаев включают в себя различные комбинации минералов. Гранит, например, состоит главным образом из кварца и полевого шпата. Однако существует несколько типов пород, образовавшихся из органических остатков. Уголь - это затвердевшая масса окаменелого растительного материала. Некоторые виды известняка сложены из остатков различной морской фауны -от кораллов до моллюсков, а наиболее древние известняки - из остатков микроскопических водорослей.
Как образовались горные породы?
Все горные породы на Земле делятся на три большие группы - магматические, осадочные и метаморфические - в зависимости от способа их образования. Породы, принадлежащие к первой группе, возникли из расплавленной магмы. Если магма затвердевает на глубине, то формируются крупнозернистые породы типа гранита. Когда же магма изливается на поверхность, она превращается в базальт и другие вулканические породы.
Осадочные породы - результат отложения и последующего отвердевания переносимых водными потоками и ветром различных осадков в водоемах и на суше. Некоторые из них, вроде песчаника и глинистого сланца, образуются из обломков ранее существовавших пород, разрушенных реками, дождями или ветрами. Известняки сформировались из растительных и животных остатков. Гипс, каменная соль и многие другие известняки сложены минералами, которые прежде находились в воде в растворенном состоянии. Слои, или пласты, осадочных пород могут иметь толщину от нескольких сантиметров до многих сотен метров.
Под воздействием высоких температур и давлений уже сложившиеся горные породы могут изменить свою кристаллическую структуру и превратиться в так называемые метаморфические породы. Так, гранит может стать гнейсом, глинистый сланец - кровельным сланцем, известняк - мрамором, а песчаник обычно превращается в кварцит.
Все ли драгоценные камни - минералы?
Некоторые драгоценные и полудрагоценные камни - жемчуг, кораллы, янтарь и гагат (черный янтарь) - имеют органическое происхождение, т.е. образовались из растительных и животных остатков. Однако подавляющее большинство драгоценных камней и самоцветов - это минералы. Наиболее почетное место среди них занимают алмазы, изумруды, сапфиры и рубины. Эти поистине царственные камни очень редки и ценятся так высоко благодаря своей безупречной прозрачности, ослепительному блеску и твердости.
Всевозможные драгоценные камни добывают по всему миру. Самые крупные месторождения алмазов находятся в ЮАР. На одном только руднике Кимберли за 42 года его существования добыли около трех тонн алмазов, а на соседнем руднике под названием «Премьер» в 1905 г. был найден знаменитый «Куллинан» - самый крупный в мире алмаз весом 3025 карат, или чуть больше 600 г.
Лучшие изумруды поставляет Колумбия, Бирма славится во всем мире своими рубинами, а наиболее высококачественные сапфиры добывают на юге Азии.
Чем обусловлен цвет драгоценных камней?
Некоторые минералы бывают только одного цвета. Так, малахит всегда зеленый, азурит - синий, а реальгар, используемый в фейерверках, - красный. Однако многие минералы отличаются большим разнообразием расцветок, что может быть обусловлено смешением с другими минералами, наличием химических примесей и другими причинами.
Благодаря химическим примесям бесцветный минерал корунд превращается в драгоценные камни. Так, сапфиры и рубины - это кристаллы корунда, окрашенные в первом случае легкой примесью титана, а во втором - хрома.
Изумруд и аквамарин, в свою очередь, представляют собой просто различные формы минерала берилла, ставшего драгоценным камнем благодаря присутствию примесей.
Как образуются звездчатые сапфиры?
Изящная шестиконечная звезда с лучами, исходящими из центра звездчатого сапфира, - результат причудливости процесса его образования. Минералы, имеющие игольчатую форму, выстраиваются внутри сапфира крест-накрест, образуя нечто вроде вышивки крестом. Лучи света, отражаясь от такой поверхности, образуют красивую шестиконечную звезду.
Некоторым минералам свойственна своеобразная переливчатость - так называемая игра света. Этот в чем-то сходный с только что описанным оптический эффект особенно хорошо проявляется у одной из разновидностей хризоберилла, известной также как «кошачий глаз».
Откуда берутся металлы?
Драгоценные камни - аристократия среди минералов, но есть и «простые труженики» - минеральные ассоциации, которые содержат различные металлы и поэтому играют значительно более важную роль в жизни человека. С тех самых пор, когда человек впервые научился делать орудия труда и оружие из кусков железа и меди, не прекращаются поиски пригодных для этих целей металлов.
Некоторые металлы, в частности медь, серебро, золото и платина, иногда встречаются в природе в чистом виде. Но чаще металлы образуют соединения с другими минералами. Если в какой-либо залежи содержится столько металла, что его извлечение экономически выгодно, то такие соединения называют рудами. Из ярко-красного минерала киновари получают ртуть, а минерал галенит служит богатейшим источником свинца. Самый важный из всех металл - железо - получают преимущественно из гематита, очень широко распространенной руды. После того как их различными способами извлекли из соответствующих руд, эти и другие металлы - от алюминия до цинка - служат человеку практически во всех сферах его жизни. Без них современная индустриальная цивилизация была бы просто невозможна.
