Классификации минералов

В настоящее время установлено более 3 000 минералов. Однако они распространены в земной коре крайне неравномерно: лишь около 50 минералов встречаются достаточно часто, слагают горные породы на 50 …100 % и называются породообразующими минералами. Другие минералы встречаются в подчиненном количестве (менее 1…5 %) – второстепенные минералы. Некоторые из второстепенных минералов (акцессорные) характерны только для горных пород определенного происхождения (хромит – для магматических пород — дунитов, циркон — для магматических щелочных пород, гипс – для осадочных одноименных пород). Практическое значение имеют около 300 минералов, в т. ч. и многие породообразующие и второстепенные. Если отдельные минералы и агрегаты удовлетворяют требованиям человека, промышленности, то их называют уже рудными минералами.

На практическом занятии в коллекциях представлены преимущественно …
породообразующие минералы, которые слагают часто встречающиеся горные породы. Важно обратить внимание на генетическую классификацию минералов – условия образования минералов: осадочные, магматические или метаморфические, т.к. минералы определенного генезиса будут слагать породы соответствующего происхождения. При этом следует запомнить типоморфные минералы, которые образуются только при определенных условиях, т.е. имеют конкретный генезис и встречаются в породах соответствующего происхождения.

Преимущественно осадочное происхождение имеют глинистые минералы, галит, гипс, кальцит, лимонит и некоторые другие; эндогенное магматическое и метаморфическое – многие породообразующие силикаты; только магматическое – лабрадор, нефелин, оливин; только метаморфическое – графит, серпентинит, тальк, хлорит, серицит и другие. Кварц – вездесущий минерал, является породообразующим для магматических кислых пород – гранита – риолита, для осадочных – песка, песчаника, суглинков, супесей и даже глинистых пород; для метаморфических – кварцитов, гнейсов и многих других. При этом в метаморфических породах кварц находится в ассоциации с такими темными силикатами, с которыми он никогда не образуется при кристаллизации магмы и не входит в состав магматических пород.

В основе современной классификации минералов лежат их химический состав и кристаллическая структура – кристаллохимическая классификация. Наиболее важные кристаллохимические классы минералов приведены в табл. 5.

 

Таблица 3

Определитель минералов по физическим свойствам

 

Название, химическая формула, кристаллохимический класс Главнейшие физические свойства: — цвет, черта, блеск, — спайность, твердость Другие отличительные особенности Сингония. Форма минеральных зерен — индивидов и агрегатов
I группа. Минералы мягкие (с твердостью ниже 2,5); чертятся ногтем А. Минералы с металлическим блеском
Графит, С, самородный элемент     Цвет железо-черный до темного, стально-серого,черта серовато-черная, блестящая, блеск металловидный, спайность весьма совершенная, тонкие листочки гибкие, но не упругие, твердость 1, пишет на бумаге, жирен на ощупь. Проводник электричества   Гексагональная. Таблички и чешуйки, сплошные или землистые массы, реже кристаллы в виде шестиугольных пластинок
Б. Минералы с неметаллическим блеском
Каолинит, слоистый (или листовые) силикат из подгруппы глинистых минералов Цвет белый до серого, от примесей может быть разных оттенков, черта белая, спайность весьма совершенная, твердость 1…2,5, на ощупь жирный, в сухом состоянии легко поглощает влагу, в высушенном виде липнет к языку, во влажном состоянии образует пластическую массу. При выдыхании ощущается запах глины Моноклинная. Обычны тонкодисперсные (< 0,005 мм) плотные массы, также землистые, порошковатые и чешуйчатые агрегаты
Тальк (жировик, мыльный или горшковый камень), Mg3[Si4O10](OH)2 , слоистый силикат Цвет белый или желтоватый, зеленоватый, серо-зеленый, черта белая, блеск перламутровый, спайность весьма совершенная, листочки гибкие, но не упругие, твердость 1, жирный на ощупь Моноклинная. Листоватые, чешуйчатые крупные кристаллы – благородный тальк (см. рис.1), или сплошные плотные массы – мыльный камень
Сера самородная, S, самородный элемент   Цвет серо-желтый; бурый и черный от включения битумов, черта светло-желтая, бесцветная, блеск жирный до алмазного, спайность несовершенная, излом раковистый до неровного, твердость 1,5…2. Очень хрупкая, загорается в пламени свечи, горит синим пламенем, издавая резкий запах S02. При трении заряжается отрицательно   Ромбическая. Кристаллы усеченные дипирамиды; друзы, плотные массы, зернистые агрегаты, корки, налеты  

 


Продолжение табл. 3


Каменная или поваренная соль (галит), NaCl, галогенид — хлорид Цвет белый, бесцветный, от примесей окрашивается в светлые тона: серый, синеватый, красноватый, ерта прозрачна или просвечивает, блеск стеклянный, спайность совершенная по кубу – раскалывается на кубики, твердость около 2. Растворяется в воде, вкус соленый   Кубическая. Кристаллы в виде кубов; обычны сплошные, плотные зернистые массы, сплошные пласты; реже корочки, налеты, выцветы
Гипс (легкий шпат), CaSO4·2H2O, сульфат Цвет белый, иногда желтый или розоватый, красный (от примесей), черта белая, блеск стеклянный, у волокнистых разностей шелковистый. спайность весьма совершенная – у листоватых кристаллов, листочки гибкие, но не упругие; совершенная – у других кристаллов, твердость 2. Слабо растворим в воде Моноклинная. Сплошной, зернистый, плотный, землистый, с матовым блеском — алебастр. Волокнистый с шелковым блеском — селенит. Кристаллы толсто-и тонкопластинчатые, очень крупные. Иногда двойники, напоминающие «ласточкин хвост», друзы  
II группа. Минералы средней твердости (с твердостью выше 2,5 и ниже 5,5); не чертятся ногтем и не царапают стекло А. Минералы с металлическим блеском
Медный колчедан (халькопирит), CuFeS2, сульфид Цвет латунно-желтый, часто покрыт пестрой побежалостью, черта черная с зеленоватым оттенком, спайность несовершенная, излом раковистый до неровного, твердость 3,5…4   Тетрагональная. Сплошные и плотные, зернистые массы; кристаллы редки. Важнейший рудный минерал для выплавления меди
Б. Минералы без металлического блеска
Биотит (черная магнезиальная слюда), слоистый силикат Цвет черный или черно-бурый, черта белая, блеск стеклянный, спайность весьма совершенная – легко расщепляется на тонкие, упругие и гибкие листочки, твердость 2…3   Моноклинная. Листоватые и чешуйчатые сплошные массы; кристаллы в виде тонких листочков, реже бочонковидные
Мусковит (белая калийная слюда), слоистый силикат Цвет серебристо-белый, светло-желтый, светло-коричневый, иногда бесцветный, прозрачный, блеск перламутровый, спайность весьма совершенная –расщепляется на тонкие, гибкие и упругие листочки, твердость 2…3. Диэлектрик то же (см. рис. 1), иногда имеют псевдогексагональный облик  

 

Продолжение табл. 3

Глауконит (калиево — магнезиально-железистая гидрослюда), слоистый гидросиликат   Цвет зеленый разных оттенков, черта зеленая, блеск матовый, спайность весьма совершенная, твердость 2…3. Листочки не упругие Моноклинная. Землистые, реже тонкочешуйчатые или зернистые массы. Мелкие округлые агрегаты в осадочных породах
Кальцит (известковый шпат), Са[СОз] карбонат Бесцветный, белый или светлоокрашенный (желтый, голубой), черта белая, спайность совершенная в 3 направлениях — легко разбивается на ромбоэдры, твердость 3. Прозрачная разновидность – исландский шпат, удваивает линии – двулучепреломление. Сильно вскипает от действия слабого раствора – 5…10 %-ой соляной кислоты Тригональная. Часто кристаллы в виде ромбоэдров, скаленоэдров. Щетки и друзы. Сталактиты, сталагмиты, оолиты («гороховый камень»). Сплошные зернистые агрегаты (у мрамора), землистые (у мела) или тонкозернистые (у известняка, мергеля и др. осадочных пород)
Арагонит, Са[СОз], карбонат   Цвет белый, желтоватый, серый, блеск стеклянный, спайность ясная в одном направлении, излом раковистый, твердость 3,4…5 Сильно вскипает от действия соляной кислоты Ромбическая. Шестоватые, волокнистые, радиально- лучистые агрегаты, натечные, ветвистые формы, оолиты
Доломит (горький шпат), , карбонат   Цвет белый, желтый, серый, светло-бурый за счет механических примесей, черта белая, спайность совершенная по ромбоэдру, твердость 3,5… 4. Слабо вскипает от действия соляной кислоты только в порошке Тригональная. Сплошные зернистые мраморовидные или плотные массы; пористые и землистые массы. Кристаллы ромбоэдры редки
Магнезит, , карбонат Цвет белый, серый, желтый, черта белая, блеск часто шелковистый и матовый у плотных агрегатов, спайность совершенная в 3 направлениях как у кальцита, твердость 3,5…4,5. Вскипает от нагретой соляной кислоты Тригональная. Грубозернистые мраморовидные метаморфического генезиса или плотные фарфоровидные, скрытокристаллические массы осадочного генезиса
Барит (тяжелый шпат), Bа[SО4] сульфат Бесцветный, белый, голубой, красный, бурый, черта белая, блеск стеклянный, спайность совершенная, твердость 3…3,5. Тяжелый, плотность 4,5   Ромбическая. Кристаллы призматические, щетки, друзы, агрегаты зернистых и пластинчатых кристаллов

Продолжение табл. 3

Ангидрит, Cа[SО4], сульфат Цвет белый, голубой, сероватый, иногда бесцветный, черта белая, блеск стеклянный, иногда перламутровый по плоскостям спайности, спайность совершенная, твердость 3…3,5. Похож на гипс, но не царапается ногтем   Ромбическая. Кристаллы толстотаблитчатые; мелко- зернистые, сплошные агрегаты, плотные массы
Плавиковый шпат (флюорит), CaF2 галогенид – фторид   Цвет фиолетовый, желтый, зеленый, розовый, белый, бесцветный до черного, нередко различная окраска в разных частях образца, черта белая, реже бледно-фиолетовая, блеск стеклянный, спайность совершенная по октаэдру – в четырех направлениях, твердость 4.   Кубическая. Характерные кристаллы в виде кубов и октаэдров. Друзы кристаллов или чаще вкрапления и зернистые агрегаты  
Серпентин (змеевик), слоистый силикат Цвет от светло- зеленоватого до темно-зеленого, местами черного, часто наблюдается изменение окраски в разных частях образца, черта белая или зеленоватая, блеск стеклянный, жирный или восковой, шелковистый, спайность совершенная, чешуйки ломкие, излом неровный, занозистый, твердость около 2,5…4 Моноклинная. Листоватые, сплошные плотные массы тонкочешуйчатого или волокнистого строения Волокнистая разновидность – асбест с шелковым блеском, легко разделяется на мягкие волокна, похожие на лен («горный лен»), образует прожилки в змеевике  
III группа. Минералы твердые (с твердостью от 5,5 до 7) Царапают стекло и чертятся кварцем. А. Минералы с металлическим блеском
Гематит (красный железняк, железный блеск), Fe2O3 оксид Цвет от красновато-бурого до железо-черного, черта вишнево-красная независимо от цвета агрегата – образца, блеск металловидный, спайность отсутствует, излом полураковистый до неровного, твердость 5…6. Немагнитен   Тригональная. Чешуйки, таблички и розетки (железная роза). Друзы. Часто тонкозернистые агрегаты
       

Продолжение табл. 3

Пирит (серный колчедан, железный колчедан), FeS2 сульфид Цвет соломенно-желтый, золотистый, черта черная, спайности нет, излом неровный, твердость 6…6,5   Кубическая. Кристаллы – кубы или пентагондодекаэдры (см. рис. 1). Типична штриховка, параллельная граням куба. Плотные мелкокристаллические массы
Б. Минералы без металлического блеска
Лимонит (бурый железняк) Fe2O3 · nH2O гидрооксид Цвет ржаво-желтый, желто-бурый, темно-бурый, иногда почти черный, черта желтовато-бурая, бурая, блеск матовый, спайность отсутствует, излом неровный, твердость от 1 до 5. Землистые охристые разновидности имеют меньшую твердость. Часто в виде «ржавчины» покрывает выветренные поверхности горных пород и пачкает руки   Скрытокристаллический, часто натечные формы, оолиты, радиально- лучистые конкреции, плотные, пористые, порошко-образные массы или потеки по поверхностям минералов и горных пород
Опал (полуопал с примесью окислов железа, глинистых веществ), SiO2 · nH2O гидрооксид Цвет белый, желтый, серый, синий, бурый, иногда красивая игра цветов (благородный опал), блеск стеклянный, матовый, просвечивает, полупрозрачный (благородный опал), излом раковистый, твердость 5,5…6,5   Аморфный. Стеклоподобные натечные образования, сплошные массы с раковистым сколом и изломом  
Ортоклаз, (K, Na) [(AlSi3)O8] каркасный силикат   Цвет светло-серый, белый, розовый, мясо-красный, черта белая, блеск стеклянный, спайность совершенная по двум направлениям под прямым углом, твердость 6   Моноклинная. Кристаллы хорошо выраженные, часто встречаются в двойниках; сплошные кристаллические массы в горных породах
Микроклин, (К, Na) [AlSi3)O8] каркасный силикат   Цвет розовый, красный, зеленый; зеленая разновидность – амазонский камень или амазонит; черта белая, блеск стеклянный, спайность совершенная по двум направлениям, угол между плоскостями спайности незначительно отклоняется от прямого на 20′, твердость 6   Триклинная. Призматические кристаллы, иногда гигантских размеров в жилах пегматитового или гидротермального генезиса; кристаллические агрегаты в магматических и метаморфических горных породах  

Продолжение табл. 3

Лабрадор (кальциево-натриевый плагиоклаз), изоморфная смесь: альбита – 50…70% и анортита – 50 …30%, каркасный силикат   Цвет серый, темно-серый с голубыми, зеленоватыми, синими переливами (иризация), черта бесцветная или белая, блеск стеклянный, полупрозрачный, спайность совершенная в двух направлениях, твердость 6…6,5. На плоскостях скола видны линии (штриховка) двойникования   Триклинная. Мелкие и крупные таблитчатые кристаллы, породообразующий минерал основных магматических пород. Порода, сплошь состоящая из лабрадора называется лабрадорит
Альбит (натриевый плагиоклаз), Na[(AlSi38] каркасный силикат   Цвет белый (иногда слегка буровато-желтый), черта бесцветная, белая, спайность совершенная по двум направлениям под косым углом (3,5…4°), иногда с тонкой штриховкой на плоскостях спайности, твердость 6…6,5 Триклинная. Плотные зернистые массы и таблитчатые агрегаты, а также друзы, кристаллы в пегматитах  
Анортит (кальциевый плагиоклаз), Ca[(Al2Si28] каркасный силикат Цвет серый, белый, или желтоватый, черта бесцветная, белая, блеск стеклянный, спайность ясная в двух направлениях, твердость 6…6,5   Триклинная. Мелкие кристаллы в основных магматических породах
Нефелин, Na[AlSiO4] (сплошные сливные массы с жирным блеском – элеолит), каркасный силикат Кристаллы бесцветные; в сливных разновидностях светлые тона серого, розового, желто-бурого цвета, черты нет, блеск жирный на изломе, на гранях кристаллов – стеклянный, спайность отсутствует,излом плоскораковистый, твердость 5,5…6. Легко выветривается и становится матовым, покрывается глиной   Гексагональная. Кристаллы редки, мелкие призматические; обычно неправильной формы зерна и сплошные зернистые массы, часто покрытые глинистыми минералами и «оспенного» вида в породах
Авгит, Ca(Mg,Fe,Al)[(Al,Si)2О6], ленточный силикат Цвет зеленый, бурый, до черного, черта светло-зеленая, блеск стеклянный, спайность средняя под углом, близким к прямому (87°), на плоскостях спайности излом в виде штриховки, твердость 5…6,5. Является породообразующим минералом магматических и метаморфических пород   Моноклинная. Мелкие зерна, реже хорошо образованные кристаллы в виде коротких призм или табличек в магматических и метаморфических породах

Продолжение табл. 3

Роговая обманка, Ca2Na(Mg,Fe)4(Al, Fe) [(Si,Al)4O11]2(OH)2 ленточный силикат Цвет серо-зеленый, темно-зеленый, черный, черта зеленоватая или бурая, блеск стеклянный, спайность совершенная по призме, излом занозистый, твердость 5,5…6     Моноклинная. Кристаллы столбчатые или призматические, вытянутые, реже лучистые сростки. Характерена для магматических и метаморфических пород
Актинолит (лучистый камень), Ca2(Mg, Fe)5[Si4O11]2(OH)2 ленточный силикат Цвет светло-зеленый до темно-зеленого, черта белая, зеленовато-белая, блеск стеклянный, шелковый, спайность совершенная по призме, излом занозистый, твердость 5…6. Хрупок Моноклинная. Сплошные игольчатого строения массы; кристаллы расходятся лучами; также волокнистые и плотные агрегаты метаморфического генезиса  
Халцедон, SiO2 (агат – с яркой, располагающейся концентрическими полосами окраской; кремень – с примесями опала, песка и глины); оксид Серый, голубовато-серый, розоватый, красный и оранжевый (сердолик), буроватый (кремень), зеленый (хризопраз), черты не дает, блеск восковой, матовый, просвечивает по краям, спайность отсутствует, излом раковистый. Раскалывается с образованием острых сколов Тригональная. Скрытокристаллическая разновидность кварца. В виде плотных масс; или натечных почковидных образований, или желваков. Секреции, корки, гроздевидные массы агата  
Оливин (перидот), (Mg, Fe)2 [SiO4] (хризолит – желтовато-зеленый, прозрачный) островной силикат   Цвет оливково-зеленый, желто-зеленый, буроватый до черного, прозрачный или просвечивает, черты нет, блеск стеклянный, спайность несовершенная, раковистый излом, твердость 6,5..7. Хрупкий   Ромбическая. Кристаллы редки, обычны сплошные зернистые массы. Типоморфный минерал ультраосновных магматических пород  
Эпидот Ca2(Al,Fe)3[OH] [Si07][Si04] островной силикат Цвет фисташково-зеленый и желто-зеленый, черта серая, блеск яркий стеклянный, спайность совершенная, излом раковистый, неровный, твердость 6—7 Моноклинная. Кристаллы грубоис- штрихованные, вдоль граней часты двойни- ки; обычны сплош- ные зернистые, удлиненные, призматические, шестоватые, и лучистые агрегаты  

 

 

Окончание табл. 3

IV группа. Минералы очень твердые (с твердостью больше 7 – режут стекло); без металлического блеска
Кварц, SiO2 оксид или каркасный силикат семейства кремнезема   Цвет белый, розовый, черный (морион), прозрачные и бесцветные кристаллы (горный хрусталь), фиолетовый (аметист), дымчатый (дымчатый кварц или раухтопаз), черты не дает – царапает, блеск стеклянный, на сколах жирный, спайность отсутствует, излом раковистый, твердость 7. Физически и химически устойчивый минерал Тригональная. Встречаются кристаллы удлиненной призматической формы с пирамидальными «головками» (см. рис.1). Характерна поперечная штриховка на гранях призмы. Друзы, сплошные зернистые или сливные массы в жилах
Гранаты, островные силикаты   Цвет темно-красный (пироп), темно-красный, буроватый (альмандин), зеленовато-желтый (гроссуляр), темно-бурый, черный (андрадит), розовый (спессартин), изумрудно-зеленый (уваровит), черты не дает, блеск стеклянный, на изломе жирный, спайность несовершенная, излом раковистый, неровный, твердость 7 Кубическая. Кристаллы – изомеричные многогранники: ромбододекаэдры и др., или сплошные зернистые массы  
Топаз, Al2[SiO4](F, OH)2 островной силикат   Цвет голубоватый, желтоватый, розовый, дымчатый, бесцветный, черты не дает, блеск стеклянный, сильный, прозрачный, спайность совершенная в одном направлении, излом неровный, твердость 8 Ромбическая. Кристаллы призматические с грубой штриховкой вдоль вертикальной оси кристалла; друзы, сплошные зернистые массы; окатанные кристаллы
Корунд, Al2O3 (наждак – сплошная зернистая порода, голубовато-серая, с примесями гематита, магнетита ), оксид Цвет синеватый, красный, серый, блеск стеклянный, прозрачный синий (сапфир), кроваво-красный (рубин), спайность отсутствует, излом неровный, твердость 9 Тригональная. Бочковидные кристаллы, часто на гранях косая штриховка. Мелкозернистые сплошные массы – наждак
Алмаз, С самородные элементы Цвет белый, голубой, зеленый, желтовато-коричневый, черный (карбонадо), бесцветный, блеск алмазный, Прозрачный или просвечивает; спайность средняя по октаэдру, излом раковистый, твердость 10   Кубическая. Обычны кристаллы октаэдры; радиально-лучистые шарики (борт); плотные черные или бурые массы (карбонадо)

Таблица 4

Характеристика важнейших породообразующих минералов

 

№ обр. Название, класс, и формула минерала Морфология индивидов или агрегатов Физические свойства     Генезис     Значение: для каких пород характерен, где используется
Цвет и цвет черты Твёр- дость Спайность Блеск Отличи- тельные
  кварц опал кальцит доломит магнезит гипс ангидрит полевые шпаты: лабрадор микроклин ортоклаз; авгит роговая обманка слюды: биотит, мусковит; серпентин, глинистые минералы: каолинит, глаукофан                

Выполнил Проверил

Анализ табл. 5, показывает, что в земной коре преобладают силикаты и особенно каркасные силикаты группы полевых шпатов. На предыдущей работе обращали внимание на то, что полевые шпаты отличаются твердостью и совершенной спайностью в двух направлениях – это характерные свойства, по которым они определяются визуально. Кроме того, группа полевых шпатов (ПШ)

Таблица 5

Основные кристаллохимические типы и классы минералов

 

Типы Классы Примеры минералов Кол-во от видов, % Содер­жание от массы в з. к., %
Про­стые Самородные элементы Медь, золото, серебро 3,3     0,10    
Сера, графит, алмаз
Сер­ни­стые   Суль­фиды и их ана­логи Галенит, сфалерит, халькопирит, пирит, арсенопирит, молибденит, киноварь, антимонит     13,0     1,15
Ки­сло­род­ные   Оксиды и гидро­ксиды Кварц, касситерит, корунд, магнетит, ильменит, гематит, гетит (лимонит), периклаз, брусит, бемит     12,5     17,00
  Сили­каты и алюмо­сили­каты Оливин, гранат, берилл     25,0       75,00  
Пироксены, амфиболы
Слюды, хлориты, тальк, серпентин
Полевые шпаты, нефелин, кварц
Карбонаты Кальцит, доломит, магнезит, малахит 4,5 1,70
Сульфаты Ангидрит, барит, гипс 9,0 0,50
Фосфаты Апатит 17,0 0,70
Вольфраматы Вольфрамит, шеелит 1,0 0,15
Га­лои- ды Хлориты Фто­риды   Галит, сильвин, карналлит, флюорит   5,7     1,50  

 

делится на виды в зависимости от их химического состава – катионов, и оптических микроскопических свойств. По химическому составу выделяются подсе-мейства (подгруппы) Ca–Na–ПШ – плагиоклазы (табл. 6) и K–Na–ПШ – щелочные полевые шпаты. К последним относятся ортоклаз (прямо раскалывающийся), микроклин, санидин.. Полевые шпаты отличаются слабой атмосферостойкостью – в субтропическом климате их структура разрушается из-за гидролиза, и образуются глинистые минералы: каолинит, монтмориллонит, глауконит.

Обратим еще раз внимание на то, что вид полевых шпатов определить визуально практически невозможно, но знать виды нужно, поскольку в различных магматических горных породах преобладают разные виды полевых шпатов. Именно они — разные виды полевых шпатов, будут написаны при описании и классификации пород в учебниках и пособиях, но в породах визуально удастся определить лишь группу полевых шпатов.

Таким образом, при описании минералов студентам следует обратить внимание на принадлежность их к кристаллохимическому, генетическому классу, а

Таблица 6

Виды (название) плагиоклазов (Pl)

Содержание Na, % Содержание Ca, % Название минерала
90–100 0–10 Альбит Кислые Pl
70–90 10–30 Олигоклаз
50–70 30–50 Андезит Средние Pl
30–50 50–70 Лабрадор Оснóвные Pl
10–30 90–70 Битовнит
0–10 100–90 Анортит

также на практическое значение минералов, то разобраться, для каких конкретно горных пород характерны отдельные минералы, а также в каких отраслях хозяйства они используются человеком?