Общая классификация минералов в современной практике

Минералы представляют собой химические природные соединения с кристаллической структурой. Они образовались на земле в результате геохимических и геологических процессов. С античных времён было обнаружено большое количество их разновидностей. И уже тогда начала свой длительный путь формирования современная, общепринятая классификация минералов по видам и разновидностям.

Минеральный вид – это любая минеральная целостность, которую можно выделить в отдельную категорию по следующим признакам:

• Структурно-групповой;
• Химический состав, который может меняться в зависимости от термодинамических условий его нахождения. Многолетние геологические исследования современности показали, что в земной коре расположилось до 4 тысяч типов минеральных пород.

Разновидности минералов одного типа с неизменной структурой могут иметь кристалломорфологические, химические и физические отличительные признаки. По этим критериям, например, различны между собой минералы одного вида типа сапфира, рубина и корунда, аметиста и кварца, цитрина и горного хрусталя.

Наиболее распространённой в современной практике считается классификация минералов по химическому принципу, включая такие характеристики минералов, как:

• Тип химического соединения;
• Химический состав;
• Разновидность химических связей.

Базовая классификация

1.      Минералы с гомоатомарной структурой

Общее содержание в почве (3,7%). Это самородные кристаллические формации (серебро, золото, платина), а также интерметаллиды (графит, алмаз, сера).

В природе обнаружено порядка сорока кристаллических целостностей с различной химической структурой. Однако большая их часть встречается в естественных условиях крайне редко.

В природе самородные металлы можно встретить в виде Al, Zn, Hg, Sn, Pb, Fe, Cu, Ag, Pt, Au – причём, типичными и распространёнными считаются соединения нескольких металлических единиц (Pt+Fe+Ni).

Существуют и самородные полуметаллы (интерметаллиды), среди которых наиболее распространены Te, Se, Sb и As. Из самородных неметаллических пород можно выделить С-модификации типа алмаза и графита, а также S-целостности. Сера и графит, как правило, участвуют в формировании особо крупных природных месторождений.

2.      Сульфиды

Общее содержание в почве (16%). Халькогениды или, как их ещё называют, сернистые соединения. По сути, это формации катионов с сульфидами (с серой). На сегодняшний день выделено более двухсот соединений сернистой природы. Однако лишь 10 % из них обнаружены в существенных количествах. Самые яркие их представители, сульфидные соединения с Hg, Sb, Zn, Pb, Cu, Fe.

Сульфиды различаются цветовой гаммой и представлены в природе чёрным, свинцово-серым, жёлто-латунным, оранжевым, жёлто-медным, красным и жёлтым оттенками. Твёрдость таких разностей по шкале Мооса составляет 1-6,5, а плотность варьируется в пределах средних и высоких значений.

Большая часть сульфидов образована в ходе геотермальных процессов, однако встречаются и разновидности с метаморфическим магматическим генезисом. Ещё реже можно встретить сульфидные минеральные соединения, образованные в результате экзогенных процессов.

Наиболее востребованы в рудной промышленности, а также в качестве сырья для получения тяжёлых, цветных, рассеянных и отдельных, редких металлов и металлических сплавов.

3.      Соединения с кислородной основой

Общее содержание в почве (75%). Оксиды и гидрооксиды относятся к классу минералов с кислородными соединениями. В гидрооксидах помимо кислорода присутствует вода. В земной коре обнаружено немногим менее 20% таких соединений от общего количества известных минералов. Из них 12 % занимает кремнезём, а гидроксиды и оксиды – почти 4%. Наиболее распространённые минералы этой категории – гидроокислы и окислы титана, марганца и алюминия.

По своим физическим свойствам представленные минералы различны между собой. Большая их часть имеет высокий показатель твёрдости. По природе происхождения это гидротермальные, пегматитовые и магматические породы. Однако большая часть окислов образована под действием экзогенизации в верхних литосферных слоях.

Эндогенные разности в процессе выветривания подвержены химическому разрушению с переходом в гидроокислы и окислы – эти соединения более устойчивы к поверхностным условиям. По своей химической и физической структуре многие типы окислов весьма устойчивы, вследствие чего происходит их постепенное накопление в россыпях.

Также таблица минералов, классифицирующая эту категорию, включает в себя сульфаты, силикаты, фосфаты и карбонаты.

Сульфатные минералы – класс, представленный солями серной кислоты природного происхождения. Сегодня выделено более 190 типов минералов, представляющих собой простейшие соли безводного типа, а также сложные соли с кристаллизационной и конституционной структурой H₂O в составе. Все они имеют общую структурную единицу [SO₄]². Катионы представлены соединениями на основе Mg²⁺, Ba²⁺, Ca²⁺.

Для этих минералов характерен низкий показатель твёрдости, порядка 2 – 35 единиц по шкале Мооса, а также гигроскопичность и хорошая водная растворимость. Сульфатные соединения формируют в условиях окисления в местах скопления сульфидных руд, в коре, где происходит активное выветривание пород.

Сульфаты эндогенного типа обнаруживаются в низкотемпературных и среднетемпературных гидротермальных жилах. Намного реже их встречаются в виде продуктов вулканической активности.

Фосфаты представлены ортофосфорно-кислотными солями и в природе обнаружены в виде 230 сложных и простых соединений на водной и безводной основе. Анионный радикал – это главная структурная единица фосфатов. Формирование различных видов фосфатов происходит при их смешивании с типообразующими катионами TR³⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, Ca²⁺ и прочих.

В геологических слоях фосфатные соединения можно встретить в форме листовых таблитчатых и уплощённых кристаллических образцов, а также чешуеобразных агрегатов. По своим оптическим свойствам это бесцветные либо сильно окрашенные кристаллы синих оттенков.

Также для фосфатных кристаллов характерна люминисценция и средняя твёрдость от 3 до 5 единиц по Моосу. Их плотность составляет порядка 1,5-7 граммов на кубический сантиметр. По своему природному происхождению это экзогенные, гидротермальные и магматические минеральные породы.

Карбонаты природно сформированы солями угольной кислоты при участии ведущих катионов. В эту группу минералов входит до 120 видов, большинство из которых широко распространены в своём роде. В природе карбонатные минеральные соединения можно встретить в форме крупных огранённых кристаллов, а также зернистой массы, формирующей плотные слои мономинералов. Также можно встретить почковые, игольчатые, лучистые и натечные, агрегированные формы и тонкие смеси с другими минеральными породами.

В большинстве своём угольно-кислотные минеральные соли имеют бесцветный вид или белый окрас. Карбонаты приобретают цветовую характеристику ха счёт примесей, включая механические, тонкодисперсные формы битума и гематита, а также ионы хроморфного типа.

Показатель твёрдости составляет не более 3-4,5 единиц по шкале Мооса. Карбонаты, за исключением Ba, Pb и Zn –формаций обладают невысокой плотностью. Они вступают в реакцию с кислотами HNO₃, HC, вскипая и выделяя углекислый газ.

Карбонаты сформированы в виде химических и биохимических осадков, а также осадочно-метаморфических минеральных целостностей. Для окисленных зон характерно формирование поверхностных форм. Также встречаются среднетемпературные, метасоматические и гидротермальные разности, периодически кристаллизующиеся на основе содовых и кальцитовых магма-вулканических лав.

Среди неметаллических ископаемых карбо-минералы представляют особую ценность, как и в составе Cu, Fe, Zn и Pb – металлических руд. Присутствуют горные породы практически мономинеральной структуры, сформированные карбонатами (мрамор, доломит, известняк).

Последняя подкатегория – силикаты или кремне-кислотные соли. Эти минеральные соединения составляют порядка 75% от массы всей земной коры и 25% от общего количества минеральных разностей. Силикаты природного происхождения представлены более чем 700 разновидностями, к числу которых можно отнести слюду, амфиболы, пироксены и полевые шпаты, являющиеся важными породообразующими минералами.

Основополагающей составляющей всех силикатов принято считать радикалы тетраэдрического типа [SiO₄]^4- с рядом ведущих катионов Мn²⁺, К⁺, Fe^2,3+, Ca²⁺, Al³⁺, Mg² и Na⁺. Структура кремнекислородных радикалов определяют структурное разнообразие этих минеральных разностей. По этому признаку можно выделить каркасные, листовые, ленточные, цепочечные и островные силикаты.

Островной тип представлен минералами с тетраэдрами изолированного типа и их группами. Каждый из 4-х атомов кислорода в составе тетраэдров [SiO₄]^4- обладает свободной валентностью. Непосредственной связи между отдельными тетраэдрами нет. Их сочленение происходит при участии катионов Zr, Al, Fe и Mg. Островные силикаты отличаются высокой плотностью и твердостью и представлены изометрическими минеральными образцами типа оливина.

Силикаты цепочечной структуры состоят из тетраэдров со сдвоенными цепочками, поясами, лентами. Зачастую имеют включения ионов (OH)^‾₂, а также амфиболы. Ленточные и цепочечные силикаты, как правило, имеют вытянутую форму и характерную столбчатую кристаллическую структуру, наряду с агрегатами волокнистого, а также игольчатого типа.

Силикаты листового типа представлены разностями непрерывных слоёв тетраэдров с кремнекислородной структуры. Радикал имеет следующую форму – [Si₂O₅]^2-. Такие минералы имеют разделённые между собой тетраэдрические непрерывные слои, которые сочленены друг с другом при помощи катионных связей Ni⁺, Al ³⁺, Fe ³⁺ и Mg ²⁺. В их составе присутствуют ионы (OH, F)₂ и (OH)₂, включая хлориты, слюду, минералы глинистого типа, серпентин и тальк.

Совершенная спайность – одна из ключевых характеристик листовых силикатов. Основной внешний признак – листоватый облик минеральных формаций, за счёт высокой прочности кремнекислотных тетраэдрических слоёв с менее прочными катионными межслойными связями.

Каркасный тип силикатов имеют трёхмерную каркасную структуру непрерывного типа на основе кремнекислородных и алюминиевых тетраэдров. При этом кислородные составляющие – общие для всех тетраэдров, а валентности распределяются с образованием связи с катионами. При этом сами каркасы нейтральны, а радикал имеет вид [SiO₂]⁰, в полной мере отвечающий кварцевой структуре. Именно по этой причине кварц относят к каркасным силикатам.

В большинстве своём силикаты представлены белыми или бесцветными минеральными образцами. Характерный окрас придают такие сопутствующие элементы, как Zr, Ni, Mn и Fe. Породы имеют алмазный либо стеклянный блеск, совершенную спайность по 2-3 направлениям, плотность порядка 2-6,5 грамм на кубический сантиметр. По шкале Мооса имеют довольно разнообразный показатель твёрдости от 1 до 8.

Все силикатные минералы имеют полигенную природу, кристаллизуясь из магматических пород и образуясь при метаморфических процессах в местах окисленных рудных месторождений.

4.      Галогениды (соединения галоидного типа)

В эту категорию входят хлориды и фториды. Первые представляют собой соляно-кислотные соли. В природе обнаружено примерно 100 минеральных разностей. Хлориды имеют белый природный окрас. Их кристаллы в чистом виде прозрачны и не имеют цвета.

Благодаря механическим примесям, включая органические вещества и железистые гидроокислы, кристаллы получают красный, серый, бурый жёлтый и др. окрас. Твёрдость хлоридов невысока и варьируется в пределах 1-3,5 по шкале Мооса. Плотность составляет 1,5 – 8 г/см³. Эти формации отличаются гигроскопичности и хорошо растворимы в воде.

Вторая подкатегория – фториды представлены природными соединениями на основе Mg, Ca, K, Na и прочих элементов в сочетании с фтором, откуда, собственно, и произошло их название. Среди фторидов наиболее ценными образцами считаются флюриты, которые можно встретить в составе грейзеновых, пневматолитовых и гидротермальных месторождений.

Другие типы классификации камней

По форме происхождения:

1. Натуральные – органические (жемчуг, янтарь и коралл) и минеральные (топаз, известняк, хрусталь горный, мрамор, яшма и гранит).
2. Искусственные – органические (искусственный жемчуг) и минеральные (алмаз, сапфир и рубин).

По предназначению:

1. Поделочные
2. Декоративные
3. Камни ювелирные
4. Строительные

По степени твёрдости:

1. Твёрдые камни (7-10), включая аметист, алмаз, агат, авантюрин, жадеит, гранит, бирюзу, аметист, амазонит, базальт, яшму, топаз, родонит, обсидиан, лазурит, ортоклаз, опал, лазурит, кремень и корунд.
2. Средне-твёрдые (4-6) – флюорит, нефрит, мрамор, малахит, известняк мраморовидный, доломит и азурит.
3. Мягкие (не более 3 баллов по шкале Мооса) – янтарь, тальк, сланец, серпентин, селенит, песчаник, мергель, кальцит, обыкновенный известняк, гагат и алебастр.

Основные классы ювелирных камней

Ювелирные камни представляют собой минеральные агрегаты и природные минералы, которые используются в производстве ювелирных украшений. Как правило, это редко встречающиеся в природе, высокодекоративные камни с хорошей износостойкостью. Современное ювелирное производство работает более чем с 300 разновидностями природных минеральных разностей.

Ювелирные минералы делятся по основному признаку – традиционности:

1. Традиционные – те камни, которые с давних времён принято использовать в производстве ювелирных украшений, включая гелиодор, сапфир, аквамарин, александрит, изумруд, рубин, алмаз, опал, гранатовые минералы, топазы, шпинель, полевые шпаты и кварц (циркон, диопсид, хризолит, лазурит, бирюза, малахит, родонит, нефрит, жадеит, яшма, серпентин, обсидиан).
2. Нетрадиционные – те камни, которые стали применять для дизайна ювелирных изделий в последнее время. К таковым можно отнести дианит, танзанит и чароит.