Минерал

Чтобы узнать о других значениях, см. Минерал (значения) .

Кристаллы серандита , натролита , анальцима и эгирина из Мон-Сен-Илера, Квебек, Канада.

В геологии и минералогии минерал , или минеральная разновидность — это, вообще говоря, твердое вещество с достаточно определённым химическим составом и специфической кристаллической структурой встречающееся в природе в чистом виде.

Геологическое . определение минерала обычно исключает соединения, которые встречаются только в живых организмах Однако некоторые минералы часто являются биогенными (например, кальцит ) или органическими соединениями в химическом смысле (например, меллит ). Более того, живые организмы часто синтезируют неорганические минералы (например, гидроксилапатит ), которые также встречаются в горных породах.

Понятие минерала отличается от камня , который представляет собой любой объемный твердый геологический материал, относительно однородный в достаточно большом масштабе. Порода может состоять из одного типа минерала или может представлять собой совокупность двух или более различных типов минералов, пространственно разделенных на отдельные фазы .

Некоторые природные твердые вещества без определенной кристаллической структуры, например опал или обсидиан , правильнее называть минералоидами . Если химическое соединение встречается в природе с разными кристаллическими структурами, каждая структура считается отдельным видом минерала. Так, например, кварц и стишовит — два разных минерала, состоящие из одного и того же соединения — диоксида кремния .

Международная минералогическая ассоциация (IMA) является общепризнанным стандартным органом по определению и номенклатуре минеральных видов. По состоянию на май 2024 г. IMA признает 6050 официальных видов минералов.

Химический состав названных видов минералов может несколько меняться из-за включения небольших количеств примесей. Отдельные разновидности вида иногда имеют собственные условные или официальные названия. Например, аметист — это фиолетовая разновидность минерала кварца . Некоторые виды минералов могут иметь переменные пропорции двух или более химических элементов , занимающих эквивалентные положения в структуре минерала; например, формула макинавита имеет вид (Fe, Ni)
₉9С
₈ , что означает Fe
_х Ни
_{9- х} С
₈ , где x — переменное число от 0 до 9. Иногда минерал переменного состава разделяется на отдельные виды более или менее произвольно, образуя минеральную группу ; так обстоит дело с силикатами Ca
_х мг
_yйФе
_{2- х - SiO} ​
₄ , группа оливина .

Помимо основного химического состава и кристаллической структуры, описание минерального вида обычно включает его общие физические свойства, такие как габитус , твердость , блеск , прозрачность , цвет, полоса , прочность , расщепление , излом , расслоение, удельный вес , магнетизм , флуоресценция . радиоактивность , а также ее вкус или запах и ее реакция на кислоту .

Минералы классифицируются по ключевым химическим компонентам; Двумя доминирующими системами являются классификация Дана и классификация Струнца. Силикатные минералы составляют примерно 90% земной коры . Другие важные минеральные группы включают самородные элементы , сульфиды , оксиды , галогениды , карбонаты , сульфаты и фосфаты .

Определения

Международная минералогическая ассоциация

Международная минералогическая ассоциация установила следующие требования к веществу, которое считается отдельным минералом:

1. Это должно быть природное вещество, образовавшееся в результате естественных геологических процессов на Земле или других внеземных телах. Сюда не входят соединения, непосредственно и исключительно образующиеся в результате деятельности человека ( антропогенные ) или в живых существах ( биогенные ), такие как карбид вольфрама , мочевые камни , кристаллы оксалата кальция в тканях растений и морские ракушки . Однако вещества такого происхождения могут соответствовать критериям, если в их генезисе были задействованы геологические процессы (как в случае с эвенкитом , полученным из растительного материала; или таранакитом , из помета летучих мышей ; или альперситом , из отходов шахт). Гипотетические вещества также исключаются, даже если предполагается, что они встречаются в недоступных природных средах, таких как ядро ​​Земли или другие планеты.
2. Это должно быть твердое вещество в своем естественном виде. Серьезным исключением из этого правила является самородная ртуть : она по-прежнему классифицируется IMA как минерал, хотя кристаллизуется только при температуре ниже -39 ° C, поскольку она была включена в список до того, как были установлены действующие правила. Вода и углекислый газ не считаются минералами, хотя они часто встречаются в виде включений в других минералах; но водяной лед считается минералом.
3. Он должен иметь четко выраженную кристаллографическую структуру ; или, в более общем смысле, упорядоченное расположение атомов. Это свойство подразумевает несколько макроскопических физических свойств, таких как кристаллическая форма, твердость и спайность. Он исключает озокерит , лимонит , обсидиан и многие другие аморфные (некристаллические) материалы, встречающиеся в геологических условиях.
4. Он должен иметь довольно четко определенный химический состав . Однако некоторые кристаллические вещества с фиксированной структурой, но переменным составом можно считать отдельными минеральными видами. Общим классом примеров являются твердые растворы , такие как макинавит (Fe, Ni) ₉ S ₈ , который в основном представляет собой сульфид железа со значительной долей атомов железа, замещенных атомами никеля . Другие примеры включают слоистые кристаллы с переменной укладкой слоев или кристаллы, которые отличаются только регулярным расположением вакансий и замещений. С другой стороны, некоторые вещества, имеющие непрерывный ряд составов, могут быть произвольно разделены на несколько минералов. Типичным примером является группа оливина (Mg, Fe) ₂ SiO ₄ , чьи концевые члены, богатые магнием и железом, считаются отдельными минералами ( форстерит и фаялит ).

Детали этих правил несколько противоречивы. Например, в последнее время было несколько предложений классифицировать аморфные вещества как минералы, но они не были приняты IMA.

IMA также неохотно принимает минералы, которые встречаются в природе только в форме наночастиц диаметром в несколько сотен атомов, но не определила минимальный размер кристаллов.

Некоторые авторы требуют, чтобы материал был стабильным или метастабильным твердым веществом при комнатной температуре (25 ° C). Однако IMA требует только, чтобы вещество было достаточно стабильным, чтобы его структура и состав были четко определены. Например, недавно компания признала меридианит (природный гидрат сульфата магния ) минералом, хотя он образуется и стабилен только при температуре ниже 2 °C.

По состоянию на май 2024 г. , 6050 минеральных видов одобрены IMA. Чаще всего их называют в честь человека , за которым следует место обнаружения; названия, основанные на химическом составе или физических свойствах, представляют собой две другие основные группы этимологии названий минералов. Большинство имен оканчиваются на «-ite»; Исключением обычно являются названия, устоявшиеся до организации минералогии как дисциплины, например галенит и алмаз .

Биогенные минералы

Дополнительная информация: Биоминерализация.

Темой разногласий среди геологов и минералогов стало решение IMA исключить биогенные кристаллические вещества. Например, Лоуэнстам (1981) заявил, что «организмы способны образовывать разнообразный набор минералов, некоторые из которых не могут образовываться неорганическим путем в биосфере».

Скиннер (2005) рассматривает все твердые вещества как потенциальные минералы и включает биоминералы в минеральное царство, то есть те, которые создаются в результате метаболической деятельности организмов. Скиннер расширил предыдущее определение минерала, классифицируя «элемент или соединение, аморфное или кристаллическое, образовавшееся в результате биогеохимических процессов», как минерал.

высокого разрешения Последние достижения в области генетики и рентгеновской абсорбционной спектроскопии открывают новые данные о биогеохимических отношениях между микроорганизмами и минералами, которые могут пролить новый свет на этот вопрос. Например, созданная по заказу IMA «Рабочая группа по экологической минералогии и геохимии» занимается минералами в гидросфере , атмосфере и биосфере . В сферу деятельности группы входят минералообразующие микроорганизмы, которые существуют почти на всех камнях, почвах и поверхностях частиц, охватывающих земной шар на глубине не менее 1600 метров ниже морского дна и на 70 километров в стратосфере (возможно, входя в мезосферу ).

Биогеохимические циклы способствовали образованию минералов на протяжении миллиардов лет. Микроорганизмы могут выделять металлы из раствора , способствуя образованию рудных месторождений. Они также могут растворение минералов катализировать .

До включения в список Международной минералогической ассоциации было обнаружено, названо и опубликовано более 60 биоминералов. Эти минералы (подмножество, представленное в таблице Лоуэнстама (1981) ) считаются собственно минералами согласно определению Скиннера (2005). Эти биоминералы не включены в официальный список названий минералов Международной ассоциации минералов; однако многие из этих представителей биоминералов распределены среди 78 классов минералов, перечисленных в классификационной схеме Dana.

Определение минерала, данное Скиннером (2005), учитывает этот вопрос, утверждая, что минерал может быть кристаллическим или аморфным. Хотя биоминералы не являются самой распространенной формой минералов, они помогают определить границы того, что представляет собой собственно минерал. В формальном определении Никеля (1995) кристалличность прямо упоминается как ключ к определению вещества как минерала. В статье 2011 года икосаэдрит , сплав алюминия, железа и меди, определен как минерал; названный в честь своей уникальной естественной икосаэдрической симметрии , он представляет собой квазикристалл . В отличие от настоящего кристалла, квазикристаллы упорядочены, но не периодически.

Камни, руды и драгоценные камни

Сланец — метаморфическая горная порода, характеризующаяся обилием пластинчатых минералов. В этом примере в породе присутствуют заметные силлиманита порфиробласты размером до 3 см (1,2 дюйма).

Горная порода – это совокупность одного или нескольких минералов. или минералоиды. Некоторые породы, такие как известняк или кварцит , состоят в основном из одного минерала — кальцита или арагонита в случае известняка и кварца в последнем случае. Другие породы можно определить по относительному содержанию ключевых (незаменимых) минералов; Гранит щелочного определяется пропорциями кварца, полевого шпата и плагиоклазового полевого шпата . Остальные минералы в породе называются акцессорными минералами и не оказывают существенного влияния на объемный состав породы. Горные породы также могут полностью состоять из неминерального материала; уголь — это осадочная горная порода, состоящая в основном из углерода органического происхождения.

В горных породах одни виды и группы минералов встречаются значительно чаще других; их называют породообразующими минералами. Основными примерами из них являются кварц, полевые шпаты , слюды , амфиболы , пироксены , оливины и кальцит; за исключением последнего, все эти минералы являются силикатами. В целом около 150 минералов считаются особенно важными, будь то с точки зрения их распространенности или эстетической ценности с точки зрения коллекционирования.

Коммерчески ценные минералы и горные породы, за исключением драгоценных камней, металлических руд или минерального топлива, называются промышленными минералами . Например, мусковит , белая слюда, может использоваться для окон (иногда называемых изингласом), в качестве наполнителя или изолятора.

Руды — это минералы с высокой концентрацией определенного элемента, обычно металла. Примерами являются киноварь (HgS), ртутная руда; сфалерит (ZnS), цинковая руда; касситерит (SnO ₂ ), оловянная руда; и колеманит руда , борная .

Драгоценные камни — это минералы, имеющие декоративную ценность, которые отличаются от недрагоценных камней своей красотой, долговечностью и, как правило, редкостью. Существует около 20 видов минералов, которые квалифицируются как драгоценные минералы, которые составляют около 35 наиболее распространенных драгоценных камней. Драгоценные минералы часто представлены в нескольких разновидностях, поэтому один минерал может составлять несколько разных драгоценных камней; например, рубин и сапфир оба являются корундом Al ₂ O ₃ .

Этимология

Первое известное использование слова «минерал» в английском языке ( среднеанглийский ) относится к 15 веку. Слово пришло из средневековой латыни : Minerale , от minera , шахта, руда.

Слово «вид» происходит от латинского вида , «определенный вид, вид или тип с отчетливым внешним видом или внешним видом».

Химия

Гюбнерит , богатый марганцем конечный член серии вольфрамита , с небольшим количеством кварца на заднем плане.

Обилие и разнообразие минералов напрямую контролируется их химическим составом, который, в свою очередь, зависит от содержания элементов на Земле. Большинство наблюдаемых минералов происходят из земной коры . Восемь элементов составляют большую часть ключевых компонентов минералов из-за их обилия в земной коре. Эти восемь элементов, составляющие более 98% массы земной коры, в порядке убывания содержания: кислород , кремний , алюминий , железо , магний , кальций , натрий и калий . Кислород и кремний являются, безусловно, двумя наиболее важными элементами: кислород составляет 47% массы земной коры, а кремний — 28%.

Образующиеся минералы наиболее стабильны при температуре и давлении образования в пределах, налагаемых объемной химией исходного тела. Например, в большинстве магматических пород присутствующие алюминий и щелочные металлы (натрий и калий) в основном встречаются в сочетании с кислородом, кремнием и кальцием в виде минералов полевого шпата. Однако, если порода необычайно богата щелочными металлами, алюминия будет недостаточно для соединения со всем натрием в виде полевого шпата, а избыток натрия будет образовывать натриевые амфиболы, такие как рибекит . Если содержание алюминия необычно велико, избыток алюминия образует мусковит или другие минералы, богатые алюминием. При недостатке кремния часть полевого шпата будет заменена полевошпатоидными минералами. Точные предсказания того, какие минералы будут присутствовать в породе определенного состава, образовавшейся при определенной температуре и давлении, требуют сложных термодинамических расчетов. Однако приблизительные оценки могут быть сделаны с использованием относительно простых эмпирических правил , таких как норма CIPW , которая дает разумные оценки вулканической породы, образовавшейся из сухой магмы.

Химический состав может варьироваться в зависимости от конечных членов вида ряда твердых растворов . Например, плагиоклазовые полевые шпаты представляют собой непрерывную серию от натрием богатого альбита (NaAlSi ₃ O ₈ ) до кальцием богатого анортита (CaAl ₂ Si ₂ O ₈ ) с четырьмя признанными промежуточными разновидностями между ними (указанными в порядке от натриево-обогащенных полевых шпатов). до богатых кальцием): олигоклаз , андезин , лабрадор и битовнит . Другие примеры серий включают оливиновую серию богатого магнием форстерита и богатого железом фаялита, а также вольфрамитовую серию марганцем, , богатого гюбнерита , богатого железом и ферберита .

Эту общую особенность минералов объясняют полиэдры химического замещения и координационные многогранники. В природе минералы не являются чистыми веществами и загрязнены любыми другими элементами, присутствующими в данной химической системе. В результате возможна замена одного элемента другим. Химическое замещение будет происходить между ионами одинакового размера и заряда; например, К ⁺ не заменит Си ⁴⁺ из-за химической и структурной несовместимости, вызванной большой разницей в размерах и заряде. Типичным примером химического замещения является Si. ⁴⁺ от Ала ³⁺ , близких по заряду, размерам и распространенности в земной коре. На примере плагиоклаза отмечены три случая замещения. Все полевые шпаты представляют собой каркасные силикаты с соотношением кремний-кислород 2: 1, а место для других элементов создается за счет замены Si. ⁴⁺ от Ала ³⁺ чтобы получить базовую единицу [AlSi ₃ O ₈ ] ⁻ ; без замены формула была бы сбалансирована по заряду как SiO ₂ , давая кварц. Значение этого структурного свойства будет объяснено далее на примере координационных многогранников. Второе замещение происходит между Na ⁺ и Ca ²⁺ ; однако разницу в заряде необходимо учитывать путем второй замены Si ⁴⁺ от Ала ³⁺ .

Координационные многогранники — это геометрическое представление того, как катион окружен анионом. В минералогии координационные многогранники обычно рассматривают с точки зрения кислорода из-за его обилия в земной коре. Основной единицей силикатных минералов является кремнеземистый тетраэдр – один Si ⁴⁺ окружен четырьмя О ²⁻ . Альтернативный способ описания координации силиката - это число: в случае кремнеземного тетраэдра говорят, что кремний имеет координационное число 4. Различные катионы имеют определенный диапазон возможных координационных чисел; для кремния это почти всегда 4, за исключением минералов очень высокого давления, где соединение сжимается так, что кремний находится в шестикратной (октаэдрической) координации с кислородом. Более крупные катионы имеют большее координационное число из-за увеличения относительного размера по сравнению с кислородом (последняя орбитальная подоболочка более тяжелых атомов также отличается). Изменение координационных чисел приводит к физическим и минералогическим различиям; например, при высоком давлении, например, в мантии , многие минералы, особенно силикаты, такие как оливин и гранат , преобразуются в структуру перовскита , где кремний находится в октаэдрической координации. Другими примерами являются алюмосиликаты кианит , андалузит и силлиманит (полиморфы, поскольку они имеют общую формулу Al). ₂ SiO ₅ ), которые различаются координационным числом Al ³⁺ ; эти минералы переходят друг из друга в ответ на изменения давления и температуры. В случае силикатных материалов замена Si ⁴⁺ от Ала ³⁺ позволяет добывать различные полезные ископаемые из-за необходимости сбалансировать заряды.

Поскольку восемь наиболее распространенных элементов составляют более 98% земной коры, небольшие количества других обычно присутствующих элементов замещаются обычными породообразующими минералами. Отличительные минералы большинства элементов довольно редки и встречаются только там, где эти элементы были сконцентрированы в результате геологических процессов, таких как гидротермальная циркуляция , до такой степени, что они больше не могут содержаться в обычных минералах.

Когда минералы реагируют, продукты иногда принимают форму реагента; Минерал продукта называется псевдоморфозой реагента (или после него). Здесь изображена псевдоморфоза каолинита по ортоклазу . Здесь псевдоморфа сохранила карловарское двойникование, обычное для ортоклаза.

Изменения температуры, давления и состава изменяют минералогию образца горной породы. Изменения состава могут быть вызваны такими процессами, как выветривание или метасоматоз ( гидротермальные изменения ). Изменения температуры и давления происходят, когда вмещающая порода подвергается тектоническим или магматическим движениям и переходит в другие физические режимы. Изменение термодинамических условий благоприятствует взаимодействию минеральных комплексов друг с другом с образованием новых минералов; Таким образом, две породы могут иметь одинаковый или очень похожий химический состав, но не иметь схожей минералогии. Этот процесс минералогических изменений связан с круговоротом горных пород . Пример серии минеральных реакций иллюстрируется следующим образом.

Ортоклазовый полевой шпат (KAlSi ₃ O ₈ ) — минерал, обычно встречающийся в граните , плутонической магматической породе . Под воздействием выветривания реагирует с образованием каолинита (Al ₂ Si ₂ O ₅ (OH) ₄ , осадочного минерала, и кремниевой кислоты ):

2 KAlSi ₃ О ₈ + 5 Н ₂ О + 2 Н ⁺ → Al ₂ Si ₂ O ₅ (OH) ₄ + 4 H ₂ SiO ₃ + 2 K ⁺

В условиях слабого метаморфизма каолинит реагирует с кварцем с образованием пирофиллита (Al ₂ Si ₄ O ₁₀ (OH) ₂ ):

Al ₂ Si ₂ O ₅ (OH) ₄ + SiO ₂ → Al ₂ Si ₄ O ₁₀ (OH) ₂ + H ₂ O

По мере увеличения степени метаморфизма пирофиллит реагирует с образованием кианита и кварца:

Al ₂ Si ₄ O ₁₀ (OH) ₂ → Al ₂ SiO ₅ + 3 SiO ₂ + H ₂ O

Альтернативно, минерал может изменить свою кристаллическую структуру в результате изменений температуры и давления, не вступая в реакцию. Например, кварц преобразуется во множество своих _{SiO 2} полиморфных модификаций , таких как тридимит и кристобалит при высоких температурах и коэсит при высоких давлениях.

Физические свойства

Классификация минералов варьируется от простой до сложной. Минерал можно идентифицировать по нескольким физическим свойствам, некоторые из которых достаточны для полной и безошибочной идентификации. В других случаях классифицировать минералы можно только с помощью более сложного оптического , химического или рентгеноструктурного анализа; однако эти методы могут быть дорогостоящими и отнимать много времени. Физические свойства, применяемые для классификации, включают кристаллическую структуру и габитус, твердость, блеск, прозрачность, цвет, полосатость, спайность и излом, а также удельный вес. Другие менее общие тесты включают флуоресценцию , фосфоресценцию , магнетизм , радиоактивность , стойкость (реакция на механически вызванные изменения формы или формы), пьезоэлектричество и реакционную способность к разбавленным кислотам .

Кристаллическая структура и привычка

Основные статьи: Кристаллическая система и Кристаллическая привычка.

См. Также: Кристаллические двойники

Топаз имеет характерную ромбическую вытянутую форму кристалла.

Кристаллическая структура возникает в результате упорядоченного геометрического пространственного расположения атомов во внутренней структуре минерала. Эта кристаллическая структура основана на регулярном внутреннем атомном или ионном расположении, которое часто выражается в геометрической форме, которую принимает кристалл. Даже когда минеральные зерна слишком малы, чтобы их можно было увидеть, или имеют неправильную форму, основная кристаллическая структура всегда является периодической и может быть определена с помощью дифракции рентгеновских лучей . Минералы обычно характеризуются их симметрией. Кристаллы ограничены , 32 точечными группами которые различаются своей симметрией. Эти группы, в свою очередь, подразделяются на более широкие категории, наиболее обширной из которых являются шесть семейств кристаллов.

Эти семейства можно описать относительными длинами трех кристаллографических осей и углами между ними; эти отношения соответствуют операциям симметрии, которые определяют более узкие точечные группы. Они кратко изложены ниже; a, b и c представляют собой оси, а α, β, γ представляют собой угол, противоположный соответствующей кристаллографической оси (например, α представляет собой угол, противоположный оси a, то есть угол между осями b и c):

Кристальная семья	Длина	Углы	Общие примеры
Изометрический	а = б = с	α = β = γ = 90°	Гранат , галит , пирит
четырехугольный	а = б ≠ с	α = β = γ = 90°	Рутил , циркон , андалузит
орторомбический	а ≠ б ≠ в	α = β = γ = 90°	Оливин , арагонит , ортопироксены
Шестиугольный	а = б ≠ с	α = β = 90°, γ = 120°	Кварц , кальцит , турмалин
Моноклиника	а ≠ б ≠ в	α = γ = 90°, β ≠ 90°	Клинопироксены , ортоклаз , гипс
Триклиника	а ≠ б ≠ в	α ≠ β ≠ γ ≠ 90°	Анортит , альбит , кианит

Семейство гексагональных кристаллов также разделено на две кристаллические системы — тригональную , имеющую ось симметрии третьего порядка, и гексагональную, имеющую ось симметрии шестого порядка.

Химия и кристаллическая структура вместе определяют минерал. С ограничением до 32 точечных групп минералы разного химического состава могут иметь одинаковую кристаллическую структуру. Например, галит (NaCl), галенит (PbS) и периклаз (MgO) принадлежат к гексаоктаэдрической точечной группе (изометрическое семейство), поскольку они имеют одинаковую стехиометрию между различными составляющими их элементами. Напротив, полиморфы — это группы минералов, которые имеют общую химическую формулу, но имеют другую структуру. Например, пирит и марказит , сульфиды железа, имеют формулу FeS ₂ ; однако первый изометрический, а второй орторомбический. Этот полиморфизм распространяется на другие сульфиды по общей формуле AX ₂ ; эти две группы вместе известны как группы пирита и марказита.

Полиморфизм может выходить за рамки чистой симметрии. Алюмосиликаты представляют собой группу из трех минералов – кианита , андалузита и силлиманита – которые имеют общую химическую формулу Al ₂ SiO ₅ . Кианит триклинный, а андалузит и силлиманит ромбические и принадлежат к дипирамидальной точечной группе. Эти различия возникают в зависимости от того, как алюминий координируется внутри кристаллической структуры. Во всех минералах один ион алюминия всегда находится в шестикратной координации с кислородом. Кремний, как правило, во всех минералах находится в четверной координации; Исключение составляет такой случай, как стишовит (SiO ₂ , полиморфная модификация кварца сверхвысокого давления с рутиловой структурой). В кианите второй алюминий находится в шестикратной координации; его химическая формула может быть выражена как Al ^[6] Ал ^[6] SiO ₅ , чтобы отразить его кристаллическую структуру. Андалузит имеет второй алюминий в пятикратной координации (Al ^[6] Ал ^[5] SiO ₅ ) и силлиманит имеет его в четырехкратной координации (Al ^[6] Ал ^[4] SiO ₅ ).

Различия в кристаллической структуре и химическом составе сильно влияют на другие физические свойства минерала. Аллотропы углерода, алмаз и графит, имеют совершенно разные свойства; Алмаз — самое твердое природное вещество, имеет адамантиновый блеск и принадлежит к семейству изометрических кристаллов, тогда как графит очень мягок, имеет жирный блеск и кристаллизуется в семействе гексагональных кристаллов. Эта разница объясняется различиями в связях. В алмазе атомы углерода находятся в sp ³ гибридные орбитали, что означает, что они образуют каркас, в котором каждый углерод ковалентно связан с четырьмя соседями тетраэдрическим образом; с другой стороны, графит состоит из листов углерода в sp ² гибридные орбитали, где каждый углерод ковалентно связан только с тремя другими. Эти листы удерживаются вместе гораздо более слабыми силами Ван-дер-Ваальса , и это несоответствие приводит к большим макроскопическим различиям.

Контактные близнецы, как видно из шпинели

Двойникование – это срастание двух или более кристаллов одного минерального вида. Геометрия двойников определяется симметрией минерала. В результате существует несколько типов близнецов, в том числе контактные близнецы, сетчатые близнецы, коленчатые близнецы, проникающие близнецы, циклические близнецы и полисинтетические близнецы. Контактные, или простые двойники, состоят из двух кристаллов, соединенных в плоскости; этот тип двойникования распространен в шпинели. Сетчатые двойники, часто встречающиеся в рутилах, представляют собой переплетенные кристаллы, напоминающие сетку. У коленчатых близнецов есть изгиб посередине, вызванный зарождением близнеца. Двойники проникновения состоят из двух монокристаллов, сросшихся друг с другом; примеры этого двойникования включают крестообразные двойники ставролита и карловарские двойники в ортоклазе. Циклические двойники возникают в результате повторения двойников вокруг оси вращения. Этот тип двойников происходит вокруг трех, четырех, пяти, шести или восьмикратных осей, и соответствующие модели называются тройками, четверками, пятёрками. , шестилетки и восьмерки. Шестёрки распространены в арагоните. Полисинтетические близнецы похожи на циклические близнецы наличием повторяющихся двойников; однако вместо того, чтобы происходить вокруг оси вращения, полисинтетическое двойникование происходит вдоль параллельных плоскостей, обычно в микроскопическом масштабе.

Кристаллическая привычка относится к общей форме кристалла. Для описания этого свойства используется несколько терминов. Общие формы включают игольчатые, которые описывают игольчатые кристаллы как у натролита , пластинчатые, дендритные (деревовидный узор, распространенный в самородной меди ), изометричные, типичные для граната, призматические (вытянутые в одном направлении) и таблитчатые, отличающиеся от пластинчатых. привычка в том, что первый пластинчатый, а второй имеет определенное удлинение. Что касается кристаллической формы, качество граней кристаллов является диагностическим для некоторых минералов, особенно с помощью петрографического микроскопа. Идиоморфные кристаллы имеют определенную внешнюю форму, а ангедральные — нет; эти промежуточные формы называются субэдральными.

Твердость

Основная статья: шкала твердости минералов Мооса

Алмаз – самый твердый природный материал, его твердость по шкале Мооса равна 10.

Твердость минерала определяет, насколько он может противостоять царапинам или вмятинам. Это физическое свойство контролируется химическим составом и кристаллической структурой минерала.

Наиболее часто используемой шкалой измерения является порядковая шкала твердости по Моосу, которая измеряет устойчивость к царапинам. Определяемый десятью индикаторами, минерал с более высоким индексом царапает минералы, находящиеся под ним. Шкала варьируется от талька, слоёного силиката , до алмаза, полиморфной модификации углерода, самого твёрдого природного материала. Масштаб представлен ниже:

Твердость по шкале Мооса	Минерал	Химическая формула
1	Тальк	Mg 3 Si 4 O 10 (OH) 2
2	Гипс	CaSO 4 ·2H 2 O
3	Кальцит	СаСО 3
4	Флюорит	КаФ 2
5	Апатит	Са 5 (PO 4 ) 3 (OH,Cl,F)
6	Ортоклаз	KAlSi3OКАлСи3О8
7	Кварц	SiO 2
8	Топаз	Al 2 SiO 4 (OH,F) 2
9	Корунд	Al2OAl2O3
10	Алмаз	С

Mohs Scale versus Absolute Hardness

Твердость минерала зависит от его структуры. Твердость не обязательно постоянна для всех кристаллографических направлений; Кристаллографическая слабость делает некоторые направления более мягкими, чем другие. Примером такой изменчивости твердости является кианит, твердость которого по шкале Мооса равна 5. 1 ⁄ 2 параллельно [001] , но 7 параллельно [100] .

Другие шкалы включают в себя эти;

• Испытание на твердость по Шору , которое измеряет выносливость минерала на основе вдавливания подпружиненного приспособления.
• Роквелла Шкала
• Испытание на твердость по Виккерсу
• Шкала Бринеля

Блеск и прозрачность

Основная статья: Блеск (минералогия)

Пирит имеет металлический блеск.

Блеск показывает, как свет отражается от поверхности минерала, с учетом его качества и интенсивности. Для описания этого свойства используется множество качественных терминов, которые разделены на металлические и неметаллические категории. Металлические и субметаллические минералы, как и металл, имеют высокую отражательную способность; примерами минералов с таким блеском являются галенит и пирит. К неметаллическим блескам относятся: адамантин, например алмаз ; стекловидный, стеклянный блеск, очень распространенный среди силикатных минералов; перламутровый, такой как тальк и апофиллит ; смолистые, такие как представители группы граната; шелковистый, характерный для волокнистых минералов, таких как асбестовый хризотил .

Прозрачность . минерала описывает способность света проходить через него Прозрачные минералы не уменьшают интенсивность проходящего через них света. Пример прозрачного минерала — мусковит (калиевая слюда); некоторые разновидности достаточно прозрачны, чтобы их можно было использовать для окон. Полупрозрачные минералы пропускают некоторое количество света, но меньше, чем прозрачные. Жадеит и нефрит (минеральные формы нефрита являются примерами минералов с этим свойством). Минералы, не пропускающие свет, называются непрозрачными.

Прозрачность минерала зависит от толщины образца. Когда минерал достаточно тонкий (например, в тонком срезе для петрографии ), он может стать прозрачным, даже если это свойство не наблюдается в ручном образце. Напротив, некоторые минералы, такие как гематит или пирит, непрозрачны даже в шлифе.

Цвет и полоса

Основная статья: Стрик (минералогия)

Цвет обычно не является диагностическим свойством минералов. Показаны зеленый уваровит (слева) и красно-розовый гроссуляр (справа), оба гранаты . Диагностические признаки включают додекаэдрические кристаллы, смолистый блеск и твердость около 7.

Цвет — наиболее очевидное свойство минерала, но зачастую оно не имеет диагностического значения. Его вызывает электромагнитное излучение, взаимодействующее с электронами (кроме случая накаливания , который не относится к минералам). Два широких класса элементов (идиохроматические и аллохроматические) определяются с точки зрения их вклада в цвет минерала: идиохроматические элементы необходимы для состава минерала; их вклад в цвет минерала является диагностическим. Примерами таких минералов являются малахит (зеленый) и азурит (синий). Напротив, аллохроматические элементы в минералах присутствуют в следовых количествах в виде примесей. Примером такого минерала могут быть рубиновые и сапфировые разновидности минерала корунда . Цвета псевдохроматических минералов являются результатом интерференции световых волн. Примеры включают лабрадорит и борнит .

Помимо простого цвета тела, минералы могут иметь различные другие отличительные оптические свойства, такие как игра цветов, астеризм , переливчатость , переливчатость , потускнение и плеохроизм . Некоторые из этих свойств связаны с изменчивостью цвета. Игра цвета, например, опала , приводит к тому, что образец отражает разные цвета при его повороте, а плеохроизм описывает изменение цвета, когда свет проходит через минерал в другой ориентации. Радужность — это разновидность игры цветов, при которой свет рассеивается от покрытия на поверхности кристалла, плоскостей спайности или слоев, имеющих незначительные химические градации. Напротив, игра цветов опала вызвана преломлением света от упорядоченных микроскопических сфер кремнезема внутри его физической структуры. Хатоянция («кошачий глаз») — это волнистые полосы цвета, которые наблюдаются при вращении образца; астеризм, разновидность переливчатости, придает минеральному зерну вид звезды. Последнее свойство особенно характерно для корунда ювелирного качества.

Полоса минерала относится к цвету минерала в порошкообразной форме, который может совпадать, а может и не совпадать с цветом его тела. Самый распространенный способ проверки этого свойства — с помощью пластины, изготовленной из фарфора и окрашенной в белый или черный цвет. Полоса минерала не зависит от микроэлементов. или любую поверхность, подверженную атмосферным воздействиям. Типичный пример этого свойства иллюстрируется гематитом , который в ручном образце окрашен в черный, серебристый или красный цвет, но имеет вишнево-красный цвет. до красновато-коричневой полоски. Полосатость чаще свойственна металлическим минералам, в отличие от неметаллических минералов, окраска тела которых создается аллохроматическими элементами. Тестирование полос ограничивается твердостью минерала, поскольку минералы с твердостью выше 7 вместо этого присыпают пластину полосами .

Расщепление, расставание, перелом и упорство

Основные статьи: Раскол (кристалл) и Разрушение (минералогия)

Идеальная базальная спайность, наблюдаемая в биотите (черный), и хорошая спайность, видимая в матрице (розовый ортоклаз ).

По определению, минералы имеют характерное расположение атомов. Слабость этой кристаллической структуры приводит к образованию плоскостей слабости, и разрушение минерала по таким плоскостям называется расщеплением. Качество спайности можно охарактеризовать по тому, насколько чисто и легко расщепляется минерал; распространенные дескрипторы в порядке убывания качества: «идеально», «хорошо», «отлично» и «плохо». В особенно прозрачных минералах или в тонких срезах спайность можно увидеть как серию параллельных линий, обозначающих плоские поверхности, если смотреть сбоку. Расщепление не является универсальным свойством минералов; например, кварц, состоящий из широко связанных между собой кремнеземных тетраэдров, не обладает кристаллографической слабостью, которая позволяла бы ему раскалываться. Напротив, слюды, имеющие идеальную базальную спайность, состоят из листов кремнеземных тетраэдров, которые очень слабо скреплены вместе.

Поскольку спайность является функцией кристаллографии, существует множество типов спайности. Расщепление обычно происходит в одном, двух, трех, четырех или шести направлениях. Отличительным свойством слюд является базальная спайность в одном направлении . Двунаправленное расщепление описывается как призматическое и встречается в таких минералах, как амфиболы и пироксены. Такие минералы, как галенит или галит, имеют кубический (или изометрический) раскол в трех направлениях, под углом 90°; когда присутствуют три направления спайности, но не под углом 90 °, например, в кальците или родохрозите , это называется ромбоэдрическим спайностью. Октаэдрическая спайность (четыре направления) присутствует во флюорите и алмазе, а сфалерит имеет шестинаправленную додекаэдрическую спайность.

Минералы со множеством расщеплений могут не одинаково хорошо разрушаться во всех направлениях; например, кальцит имеет хорошее расщепление в трех направлениях, но гипс имеет идеальное расщепление в одном направлении и плохое расщепление в двух других направлениях. Углы между плоскостями спайности различаются в зависимости от минерала. Например, поскольку амфиболы представляют собой двухцепочечные силикаты, а пироксены — одноцепочечные, угол между их плоскостями спайности различен. Пироксены расщепляются в двух направлениях примерно под углом 90°, тогда как амфиболы расщепляются отчетливо в двух направлениях, разделенных примерно 120° и 60°. Углы спайности можно измерить контактным гониометром, похожим на транспортир.

Расслоение, иногда называемое «ложным спайностью», по внешнему виду похоже на раскол, но вызвано структурными дефектами минерала, а не систематической слабостью. Разделение варьируется от кристалла к кристаллу минерала, тогда как все кристаллы данного минерала будут расщепляться, если атомная структура допускает это свойство. Обычно расслоение вызвано некоторым напряжением, приложенным к кристаллу. Источниками напряжений являются деформация (например, повышение давления), расслоение или двойникование. Минералы, которые часто имеют расслоение, включают пироксены, гематит, магнетит и корунд.

Когда минерал разрушается в направлении, не соответствующем плоскости спайности, его называют расколотым. Существует несколько типов неравномерного излома. Классический пример — раковистый излом, как у кварца; создаются округлые поверхности, которые отмечаются плавными изогнутыми линиями. Этот тип разрушения встречается только в очень однородных минералах. Другие типы переломов — фиброзные, оскольчатые и чешуйчатые. Последний описывает излом по шероховатой, зазубренной поверхности; пример этого свойства можно найти в самородной меди .

Прочность связана как с расщеплением, так и с разрушением. В то время как разрушение и раскол описывают поверхности, которые образуются при разрушении минерала, прочность описывает, насколько минерал устойчив к такому разрушению. Минералы можно охарактеризовать как хрупкие, пластичные, ковкие, секционные, гибкие или эластичные.

Удельный вес

Галенит , PbS, — минерал с высоким удельным весом.

Удельный вес численно описывает плотность минерала. Размеры плотности представляют собой массу, разделенную на объем в единицах: кг/м. ³ или г/см ³ . Удельный вес определяется как плотность минерала, разделенная на плотность воды при 4 ° C, и, таким образом, представляет собой безразмерную величину, одинаковую во всех системах единиц. Его можно измерить как частное массы образца и разницы между весом образца в воздухе и соответствующим ему весом в воде. Среди большинства минералов это свойство не является диагностическим. Породообразующие минералы – обычно силикаты, иногда карбонаты – имеют удельный вес 2,5–3,5.

Высокий удельный вес – диагностическое свойство минерала. Изменение химического состава (и, следовательно, класса минерала) коррелирует с изменением удельного веса. Среди более распространенных минералов оксиды и сульфиды, как правило, имеют более высокий удельный вес, поскольку они включают элементы с более высокой атомной массой. Обобщая, можно сказать, что минералы с металлическим или адамантиновым блеском, как правило, имеют более высокий удельный вес, чем минералы с неметаллическим или тусклым блеском. Например, гематит Fe ₂ O ₃ имеет удельный вес 5,26. тогда как галенит PbS имеет удельный вес 7,2–7,6, что является результатом высокого содержания железа и свинца соответственно. характерен очень высокий удельный вес Для самородных металлов ; например, камасит , железо-никелевый сплав, распространенный в железных метеоритах, имеет удельный вес 7,9, а золото имеет наблюдаемый удельный вес от 15 до 19,3.

Другие объекты недвижимости

Карнотит (желтый) — радиоактивный урансодержащий минерал.

Другие свойства можно использовать для диагностики минералов. Они менее общие и применяются к конкретным минералам.

Капля разбавленной кислоты (часто 10% HCl ) на минерал помогает отличить карбонаты от других классов минералов. Кислота реагирует с карбонатом ([CO ₃ ] ²⁻ ) группа, вызывающая вскипание пораженного участка с выделением углекислого газа. Этот тест можно расширить, чтобы проверить минерал в его исходной кристаллической форме или в порошкообразной форме. Пример этого теста проводится при отличии кальцита от доломита , особенно внутри горных пород ( известняка и доломита соответственно). Кальцит сразу же вскипает в кислоте, тогда как кислоту необходимо нанести на порошкообразный доломит (часто на поцарапанную поверхность камня), чтобы он закипел. Цеолитовые минералы не вскипятятся в кислоте; вместо этого они замерзают через 5–10 минут, а если оставить их в кислоте на день, они растворяются или превращаются в силикагель .

Магнетизм — очень заметное свойство некоторых минералов. Среди распространенных минералов это свойство сильно проявляется у магнетита , а магнетизм также присутствует, хотя и не так сильно, в пирротине и ильмените . Некоторые минералы обладают электрическими свойствами (например, кварц пьезоэлектричен ), но электрические свойства редко используются в качестве диагностических критериев минералов из-за неполноты данных и естественной изменчивости.

Минералы также можно проверить на вкус и запах. Галит , NaCl, — поваренная соль; его калийсодержащий аналог сильвит имеет ярко выраженный горький вкус. Сульфиды имеют характерный запах, особенно если образцы раздроблены, реагируют или измельчены в порошок.

Радиоактивность – редкое свойство минералов, содержащих радиоактивные элементы. Радиоактивные элементы могут быть определяющим компонентом, например уран в уранините , аутуните и карнотите , или присутствовать в виде следовых примесей, как в цирконе . Распад радиоактивного элемента повреждает кристаллическую структуру минерала, делая его локально аморфным ( метамиктное состояние ); оптический результат, называемый радиоактивным ореолом или плеохроичным ореолом , можно наблюдать с помощью различных методов, таких как тонких срезов петрография .

Классификация

Самые ранние классификации

В 315 эры году до нашей Теофраст представил свою классификацию минералов в своем трактате « О камнях» . На его классификацию повлияли идеи его учителей Платона и Аристотеля . Теофраст классифицировал минералы как камни, земли и металлы.

Георгия Агриколы Классификация минералов в его книге De Natura Fossilium , изданной в 1546 году, делила минералы на три типа вещества: простые (камни, земли, металлы и застывшие соки), сложные (тесноперемешанные) и сложные (разделимые).

Линней

Ранняя классификация минералов была дана Карлом Линнеем в его основополагающей книге 1735 года «Система природы» . Он разделил мир природы на три царства – растения, животные и минералы – и классифицировал каждое из них по одной и той же иерархии. В порядке убывания это были тип, класс, отряд, семейство, племя, род и вид. Однако, хотя его система была обоснована теорией формирования видов Чарльза Дарвина и была широко принята и расширена биологами , основанную на греческом и латинском языках в последующие столетия (которые до сих пор используют его биномиальную схему наименования ), она не имела большого успеха среди минералоги (хотя каждый отдельный минерал до сих пор формально называется минеральным видом ).

Современная классификация

Смотрите также: Обилие элементов в земной коре.

Минералы классифицируются по разновидностям, видам, сериям и группам в порядке возрастания общности. Базовый уровень определения — это минеральные виды, каждая из которых отличается от других уникальными химическими и физическими свойствами. Например, кварц определяется по его формуле SiO ₂ и специфической кристаллической структуре , которая отличает его от других минералов с той же химической формулой (называемых полиморфами ). Когда существует диапазон состава двух видов минералов, определяют минеральную серию. Например, биотитовая серия представлена ​​переменным количеством концевых членов — флогопита , сидерофиллита , аннита и истонита . Напротив, группа минералов представляет собой группу минеральных видов с некоторыми общими химическими свойствами, которые имеют общую кристаллическую структуру. Пироксеновая чем группа имеет общую формулу XY(Si,Al) ₂ O ₆ , где X и Y являются катионами, причем X обычно больше, Y; Пироксены представляют собой одноцепочечные силикаты, которые кристаллизуются либо в ромбической или моноклинные кристаллические системы. Наконец, разновидность минерала — это особый тип минеральных видов, который отличается некоторыми физическими характеристиками, такими как цвет или габитус кристаллов. Примером может служить аметист , фиолетовая разновидность кварца.

Для минералов используются две распространенные классификации: Дана и Струнц; оба зависят от состава, особенно в отношении важных химических групп, и структуры. Джеймс Дуайт Дана , ведущий геолог своего времени, впервые опубликовал свою «Систему минералогии» в 1837 году; по состоянию на 1997 год это восьмое издание. Классификация Дана присваивает минеральному виду четырехчастный номер. Его номер класса основан на важных композиционных группах; тип указывает соотношение катионов и анионов в минерале, а последние два числа группируют минералы по структурному сходству внутри данного типа или класса. Менее часто используемая классификация Струнца , названная в честь немецкого минералога Карла Хуго Струнца , основана на системе Дана, но сочетает в себе как химические, так и структурные критерии, причем последний касается распределения химических связей.

Поскольку в составе земной коры преобладают кремний и кислород, силикаты на сегодняшний день являются наиболее важным классом минералов с точки зрения формирования и разнообразия горных пород. Однако несиликатные полезные ископаемые имеют большое экономическое значение, особенно в виде руд. Несиликатные минералы подразделяются на несколько других классов по преобладающему химическому составу, который включает самородные элементы, сульфиды, галогениды, оксиды и гидроксиды, карбонаты и нитраты, бораты, сульфаты, фосфаты и органические соединения. Большинство несиликатных минеральных видов редки (составляют в общей сложности 8% земной коры), хотя некоторые из них относительно распространены, например кальцит, пирит , магнетит и гематит . В несиликатах наблюдаются два основных структурных стиля: плотноупакованные и силикатные связанные тетраэдры. Плотноупакованные структуры — это способ плотной упаковки атомов при минимизации межузельного пространства. Гексагональная плотная упаковка предполагает наложение слоев, в которых все остальные слои одинаковы («абабаб»), тогда как кубическая плотная упаковка предполагает наложение групп из трех слоев («abcabcabc»). Аналоги связанных тетраэдров кремнезема включают SO. ⁴⁻
₄ ( сульфат ), ПО ⁴⁻
₄ ( фосфат ), AsO ⁴⁻
₄ ( арсенат ) и ВО ⁴⁻
₄ ( ванадатные ) структуры. Несиликаты имеют большое экономическое значение, так как концентрируют элементы больше, чем силикатные минералы.

Самая большая группа минералов – это силикаты ; большинство горных пород состоят более чем на 95% из силикатных минералов, и более 90% земной коры состоит из этих минералов. Двумя основными составляющими силикатов являются кремний и кислород, которые являются двумя наиболее распространенными элементами в земной коре. Другие общие элементы в силикатных минералах соответствуют другим общим элементам в земной коре, таким как алюминий, магний, железо, кальций, натрий и калий. Некоторые важные породообразующие силикаты включают полевые шпаты , кварц, оливины , пироксены , амфиболы , гранаты и слюды .

Силикаты

Основная статья: Силикатные минералы

Эгирин , железо-натриевый клинопироксен, относится к подклассу иносиликата.

Основной единицей силикатного минерала является [SiO ₄ ] ⁴⁻ тетраэдр. В подавляющем большинстве случаев кремний находится в четырех- или тетраэдрической координации с кислородом. В ситуациях очень высокого давления кремний будет иметь шестикратную или октаэдрическую координацию, например, в структуре перовскита или кварцевого полиморфного стишовита (SiO ₂ ). В последнем случае минерал имеет уже не силикатную структуру, а структуру рутила (TiO ₂ ) и связанной с ним группы, представляющей собой простые оксиды. Эти кремнеземные тетраэдры затем в некоторой степени полимеризуются для создания различных структур, таких как одномерные цепи, двумерные листы и трехмерные каркасы. Основной силикатный минерал, в котором не произошла полимеризация тетраэдров, требует других элементов для уравновешивания основного 4-заряда. В других силикатных структурах для уравновешивания образующегося отрицательного заряда требуются различные комбинации элементов. Это обычное дело для Си. ⁴⁺ будет заменен на Ал ³⁺ из-за сходства ионного радиуса и заряда; в этих случаях [AlO ₄ ] ⁵⁻ тетраэдры образуют те же структуры, что и незамещенные тетраэдры, но требования к балансировке заряда у них другие.

Степень полимеризации можно описать как образующейся структурой, так и количеством общих тетраэдрических углов (или координирующих атомов кислорода) (для алюминия и кремния в тетраэдрических узлах):

Ортосиликаты (или неосиликаты)

Многогранники не связаны между собой, поэтому у тетраэдров нет общих углов.

Дисиликаты (или соросиликаты)

Имеют два тетраэдра, разделяющих один атом кислорода.

Иносиликаты представляют собой цепочечные силикаты.

Одноцепочечные силикаты имеют два общих угла, тогда как двухцепочечные силикаты имеют два или три общих угла.

Филлосиликаты

Иметь листовую структуру, требующую трех общих атомов кислорода; в случае двухцепочечных силикатов некоторые тетраэдры должны иметь два общих угла вместо трех, иначе получится листовая структура.

Каркасные силикаты (или тектосиликаты)

Есть тетраэдры, имеющие общие четыре угла.

Кольцевые силикаты (или циклосиликаты)

Для формирования циклической структуры тетраэдрам нужны только общие два угла.

Подклассы силикатов описаны ниже в порядке убывания полимеризации.

Тектосиликаты

Натролит — минеральный ряд группы цеолитов; этот образец имеет очень выраженную игольчатую форму кристаллов.

Тектосиликаты, также известные как каркасные силикаты, имеют высшую степень полимеризации. Если все углы тетраэдров общие, соотношение кремний:кислород становится 1:2. Примерами являются кварц, полевые шпаты , полевые шпаты и цеолиты . Каркасные силикаты имеют тенденцию быть особенно химически стабильными из-за сильных ковалентных связей.

) составляет 12% земной коры и Кварц (SiO ₂ является наиболее распространенным минеральным видом. Он характеризуется высоким химическим и физическим сопротивлением. Кварц имеет несколько полиморфных модификаций, включая тридимит и кристобалит высокого давления при высоких температурах, коэсит сверхвысокого давления и стишовит . Последний минерал может образоваться на Земле только в результате ударов метеорита, а его структура сжалась настолько, что превратилась из силикатной в структуру рутила (TiO ₂ ). Полиморфной модификацией кремнезема, наиболее стабильной на поверхности Земли, является α-кварц. Его аналог, β-кварц, присутствует только при высоких температурах и давлениях (превращается в α-кварц при температуре ниже 573 °C и давлении 1 бар). Эти два полиморфа отличаются «изломом» связей; это изменение структуры придает β-кварцу большую симметрию, чем α-кварцу, поэтому их также называют высоким кварцем (β) и низким кварцем (α).

Полевые шпаты - самая распространенная группа в земной коре, около 50%. В полевых шпатах Ал ³⁺ заменители Си ⁴⁺ , что создает дисбаланс зарядов, который необходимо учитывать добавлением катионов. Базовая структура становится либо [AlSi ₃ O ₈ ] ⁻ или [Al ₂ Si ₂ O ₈ ] ²⁻ Существует 22 минеральных вида полевых шпатов, которые подразделяются на две основные подгруппы — щелочи и плагиоклазы — и две менее распространенные группы — цельсианы и банальсит . Щелочные полевые шпаты чаще всего относятся к ряду между ортоклазом, богатым калием, и альбитом , богатым натрием ; в случае плагиоклаза наиболее распространенная серия варьируется от альбита до богатого кальцием анортита . Кристаллические двойники распространены в полевых шпатах, особенно в полисинтетических двойниках в плагиоклазе и карловарских двойниках в щелочных полевых шпатах. Если последняя подгруппа медленно охлаждается из расплава, она образует пластинки распада, поскольку два компонента — ортоклаз и альбит — неустойчивы в твердом растворе. Растворение может иметь масштаб от микроскопического до легко наблюдаемого в пробе, взятой вручную; Пертитовая текстура образуется, когда богатый натрием полевой шпат растворяется в хозяине, богатом калием. Противоположная текстура (антипертитовая), при которой богатый калием полевой шпат растворяется в богатой натрием матрице, встречается очень редко.

Полевые шпаты структурно аналогичны полевому шпату, но отличаются тем, что образуются в условиях дефицита кремния, что позволяет в дальнейшем замещать их Al. ³⁺ . В результате фельдшпатоиды в ассоциации с кварцем практически не встречаются. Типичным примером фельдшпатоида является нефелин ((Na, K)AlSiO ₄ ); по сравнению со щелочным полевым шпатом, нефелин имеет соотношение Al ₂ O ₃ :SiO ₂ 1:2, в отличие от 1:6 в щелочном полевом шпате. Цеолиты часто имеют характерные кристаллические формы, встречающиеся в виде иголок, пластинок или блочных масс. Они образуются в присутствии воды при низких температурах и давлениях и имеют в своей структуре каналы и пустоты. Цеолиты имеют ряд промышленных применений, особенно при очистке сточных вод.

Филлосиликаты

Мусковит , минеральный вид группы слюды, подкласса слоистых силиката.

Филлосиликаты состоят из листов полимеризованных тетраэдров. Они связаны в трех кислородных центрах, что дает характерное соотношение кремний:кислород 2:5. Важные примеры включают группы слюды , хлорита и каолинита - серпентина . Помимо тетраэдров, слоистые силикаты имеют лист октаэдров (элементов в шестикратной координации кислородом), которые уравновешивают основные тетраэдры, имеющие отрицательный заряд (например, [Si ₄ O ₁₀ ] ⁴⁻ ) Эти листы тетраэдров (Т) и октаэдров (О) уложены в различные комбинации, образуя слои слоистых силикатов. Внутри октаэдрического листа в единичной структуре есть три октаэдрических узла; однако не все сайты могут быть заняты. В этом случае минерал называется диоктаэдрическим, а в другом случае — триоктаэдрическим. Слои слабо связаны силами Ван-дер-Ваальса , водородными связями или редкими ионными связями , что вызывает кристаллографическую слабость, что, в свою очередь, приводит к заметному базальному расколу среди слоистых силикатов.

Каолинит-серпентиновая группа состоит из стопок ТО (глинистые минералы 1:1); их твердость колеблется от 2 до 4, так как листы удерживаются за счет водородных связей. Глинистые минералы 2:1 (пирофиллит-тальк) состоят из стопок ТОТ, но они мягче (твердость от 1 до 2), поскольку удерживаются вместе силами Ван-дер-Ваальса. Эти две группы минералов подразделяются на подгруппы по октаэдрической занятости; в частности, каолинит и пирофиллит являются диоктаэдрическими, тогда как серпентин и тальк - триоктаэдрическими.

Слюды также представляют собой слоистые силикаты, сложенные TOT, но отличаются от других членов подкласса, сложенных TOT и TO, тем, что они включают алюминий в тетраэдрические листы (глинистые минералы содержат Al ³⁺ в октаэдрических позициях). Типичными примерами слюд являются мусковит и серия биотита . Слои слюды TOT связаны между собой ионами металлов, что придает им большую твердость, чем у других слоистых силикатных минералов, хотя они сохраняют идеальную базальную спайность. Группа хлорита родственна группе слюды, но подобный бруситу (Mg(OH) _{2 ).} между стопками ТОТ имеется слой,

Из-за своей химической структуры слоистые силикаты обычно имеют гибкие, эластичные, прозрачные слои, которые являются электрическими изоляторами и могут быть разделены на очень тонкие чешуйки. Слюду можно использовать в электронике в качестве изоляторов, в строительстве, в качестве оптического наполнителя или даже в косметике. Хризотил, разновидность серпентина, является наиболее распространенным минеральным видом промышленного асбеста, поскольку он менее опасен для здоровья, чем амфиболовый асбест.

Иносиликаты

Асбестиформный тремолит , часть группы амфиболов подкласса иносиликатов.

Иносиликаты состоят из тетраэдров, многократно связанных в цепочки. Эти цепочки могут быть одинарными, когда тетраэдр связан с двумя другими, образуя непрерывную цепочку; альтернативно, две цепи могут быть объединены с образованием двухцепочечных силикатов. Одноцепочечные силикаты имеют соотношение кремний:кислород 1:3 (например, [Si ₂ O ₆ ] ⁴⁻ ), тогда как двухцепочечная разновидность имеет соотношение 4:11, например [Si ₈ O ₂₂ ] ¹²⁻ . Иносиликаты содержат две важные группы породообразующих минералов; одноцепочечные силикаты чаще всего представляют собой пироксены , а двухцепочечные силикаты часто представляют собой амфиболы . Цепи более высокого порядка существуют (например, трехчленные, четырехчленные, пятичленные цепи и т. д.), но они редки.

Группа пироксенов состоит из 21 минерального вида. Пироксены имеют общую структурную формулу XY(Si ₂ O ₆ ), где X — октаэдрическая позиция, а координационное число Y может варьироваться от шести до восьми. Большинство разновидностей пироксена состоят из перестановок Ca. ²⁺ , Фе ²⁺ и мг ²⁺ для балансировки отрицательного заряда на магистрали. Пироксены распространены в земной коре (около 10%) и являются ключевым компонентом основных магматических пород.

Амфиболы имеют большую вариабельность химического состава, которую по-разному называют «минералогическим мусорным баком» или «минералогической акулой, плавающей в море элементов». Основу амфиболов составляет [Si ₈ O ₂₂ ] ¹²⁻ ; он сбалансирован катионами в трёх возможных позициях, хотя третья позиция используется не всегда, и один элемент может занимать обе оставшиеся. Наконец, амфиболы обычно гидратированы, то есть имеют гидроксильную группу ([OH] ⁻ ), хотя его можно заменить ионом фторида, хлорида или оксида. Из-за разнообразия химического состава существует более 80 видов амфиболов, хотя вариации, как и в случае с пироксенами, чаще всего включают смеси Ca. ²⁺ , Фе ²⁺ и мг ²⁺ . Некоторые виды минералов амфиболов могут иметь асбестовую форму кристаллов. Эти минералы асбеста образуют длинные, тонкие, гибкие и прочные волокна, которые являются электрическими изоляторами, химически инертны и термостойки; как таковые, они имеют несколько применений, особенно в строительных материалах. Однако асбест является известным канцерогеном и вызывает различные другие заболевания, такие как асбестоз ; Амфиболовые асбесты ( антофиллит , тремолит , актинолит , грюнерит и рибекит ) считаются более опасными, чем хризотил- серпентиновый асбест.

Циклосиликаты

Пример эльбаита, разновидности турмалина, с характерными цветными полосами.

Циклосиликаты, или кольцевые силикаты, имеют соотношение кремния к кислороду 1:3. Наиболее распространены шестичленные кольца со структурой основания [Si ₆ O ₁₈ ] ¹²⁻ ; примеры включают турмалиновую группу и берилл . Существуют и другие кольцевые структуры, описаны 3, 4, 8, 9, 12. Цикросиликаты имеют тенденцию быть прочными, с удлиненными, полосатыми кристаллами.

Турмалины имеют очень сложную химию, которую можно описать общей формулой XY ₃ Z ₆ (BO ₃ ) ₃ T ₆ O ₁₈ V ₃ W. T ₆ O ₁₈ представляет собой основную кольцевую структуру, где T обычно представляет собой Si. ⁴⁺ , но заменяемый Al ₃₊ или B ³⁺ . Турмалины можно разделить на подгруппы по расположению X-позиции, а затем подразделять по химическому составу W-позиции. Сайты Y и Z могут содержать различные катионы, особенно различные переходные металлы; Эта изменчивость структурного содержания переходных металлов придает группе турмалина большую изменчивость цвета. Другие циклосиликаты включают берилл Al ₂ Be ₃ Si ₆ O ₁₈ , разновидности которого включают драгоценные камни изумруд (зеленый) и аквамарин (голубоватый). Кордиерит структурно подобен бериллу и является распространенным метаморфическим минералом.

Соросиликаты

Эпидот часто имеет характерный фисташково-зеленый цвет.

Соросиликаты, также называемые дисиликатами, имеют тетраэдр-тетраэдрическую связь у одного кислорода, что приводит к соотношению кремния к кислороду 2:7. Полученным общим структурным элементом является [Si ₂ O ₇ ] ⁶⁻ группа. Наиболее распространенными дисиликатами на сегодняшний день являются члены группы эпидота . Эпидоты встречаются в самых разных геологических условиях: от срединно-океанических хребтов до гранитов и метапелитов . Эпидоты построены вокруг структуры [(SiO ₄ )(Si ₂ O ₇ )] ¹⁰⁻ структура; например, минеральный вид эпидот содержит кальций, алюминий и трехвалентное железо для баланса заряда: Ca ₂ Al ₂ (Fe ³⁺ , Al)(SiO ₄ )(Si ₂ O ₇ )O(OH). Наличие железа в виде Fe ³⁺ и Fe ²⁺ помогает буферизировать летучесть кислорода , что, в свою очередь, является важным фактором петрогенезиса.

Другие примеры соросиликатов включают лавсонит , метаморфический минерал, образующийся в фации голубых сланцев (зона субдукции с низкой температурой и высоким давлением), везувиан , который поглощает значительное количество кальция в своей химической структуре.

Ортосиликаты

Черный андрадит, конечный член группы ортосиликатных гранатов.

Ортосиликаты состоят из изолированных тетраэдров, заряды которых уравновешены другими катионами. Этот тип силикатов, также называемый неосиликатами, имеет соотношение кремний:кислород 1:4 (например, SiO ₄ ). Типичные ортосиликаты имеют тенденцию образовывать блочные изометричные кристаллы и довольно тверды. В этот подкласс входят несколько породообразующих минералов, например алюмосиликаты, группа оливина и группа граната.

Алюмосиликаты – бкианит, андалузит и силлиманит, все Al ₂ SiO ₅ – структурно состоят из одного [SiO ₄ ] ⁴⁻ тетраэдр и один Al ³⁺ в октаэдрической координации. Оставшийся Ал ³⁺ может находиться в шестикратной координации (кианит), пятикратной (андалузит) или четырехкратной координации (силлиманит); Какие минералы образуются в данной среде, зависит от давления и температурных условий. В структуре оливина основной ряд оливина (Mg, Fe) ₂ SiO ₄ состоит из магнезиального форстерита и богатого железом фаялита. И железо, и магний находятся в октаэдре по кислороду. Существуют и другие минеральные виды, имеющие такую ​​структуру, такие как тефроит , Mn ₂ SiO ₄ . Группа граната имеет общую формулу X ₃ Y ₂ (SiO ₄ ) ₃ , где X — большой восьмикратно координированный катион, а Y — меньший шестикратно координированный катион. Существует шесть идеальных конечных членов граната, разделенных на две группы. Пиральспитовые гранаты содержат Al ³⁺ в позиции Y: пироп (Mg ₃ Al ₂ (SiO ₄ ) ₃ ), альмандин (Fe ₃ Al ₂ (SiO ₄ ) ₃ ) и спессартин (Mn ₃ Al ₂ (SiO ₄ ) ₃ ). Уграндитовые гранаты содержат Ca ²⁺ в положении X: уваровит (Ca ₃ Cr ₂ (SiO ₄ ) ₃ ), гроссуляр (Ca ₃ Al ₂ (SiO ₄ ) ₃ ) и андрадит (Ca ₃ Fe ₂ (SiO ₄ ) ₃ ). Хотя существует две подгруппы граната, между всеми шестью конечными членами существуют твердые растворы.

Другие ортосиликаты включают циркон , ставролит и топаз . Циркон (ZrSiO ₄ ) полезен в геохронологии как U ⁶⁺ может заменить Zr ⁴⁺ ; кроме того, из-за его очень прочной конструкции его трудно переустановить в качестве хронометра. Ставролит — распространенный метаморфический минерал среднего класса. Он имеет особенно сложную кристаллическую структуру, которая была полностью описана только в 1986 году. Топаз (Al ₂ SiO ₄ (F, OH) ₂ , часто встречающийся в гранитных пегматитах, связанных с турмалином , является распространенным минералом драгоценного камня.

Несиликаты

Родные элементы

Основная статья: Минералы самородных элементов

Самородное золото. Редкий экземпляр крепких кристаллов, растущих из центральной ножки, размером 3,7 х 1,1 х 0,4 см, из Венесуэлы.

Нативные элементы – это те, которые химически не связаны с другими элементами. В эту группу минералов входят самородные металлы , полуметаллы и неметаллы, а также различные сплавы и твердые растворы. Металлы скреплены металлической связью, которая придает им отличительные физические свойства, такие как блестящий металлический блеск, пластичность и ковкость, а также электропроводность. Самородные элементы подразделяются на группы по строению или химическим признакам.

Группа золота с кубической плотноупакованной структурой включает такие металлы, как золото, серебро и медь. Платиновая группа по структуре аналогична группе золота. Группа железо-никеля характеризуется несколькими видами железо-никелевых сплавов. Двумя примерами являются камасит и тэнит , которые встречаются в железных метеоритах; эти виды различаются количеством Ni в сплаве; камасит содержит менее 5–7% никеля и представляет собой разновидность самородного железа , тогда как содержание никеля в тэните колеблется в пределах 7–37%. Минералы группы мышьяка состоят из полуметаллов, имеющих лишь некоторые металлические признаки; например, им не хватает ковкости металлов. Самородный углерод встречается в двух аллотропах: графите и алмазе; последний образуется при очень высоком давлении в мантии, что придает ему гораздо более прочную структуру, чем графит.

Сульфиды

Основная статья: Сульфидные минералы

Красная киноварь (HgS), ртутная руда, на доломите.

Кристалл сфалерита, частично заключенный в кальцит, из девонской формации Милуоки в Висконсине.

Сульфидные минералы представляют собой химические соединения одного или нескольких металлов или полуметаллов с халькогеном или пниктогеном , из которых наиболее распространена сера. Теллур, мышьяк или селен могут заменить серу. Сульфиды обычно представляют собой мягкие, хрупкие минералы с высоким удельным весом. Многие порошкообразные сульфиды, такие как пирит, в порошкообразном состоянии имеют сернистый запах. Сульфиды чувствительны к выветриванию, многие из них легко растворяются в воде; эти растворенные минералы могут позже переотлагаться, что приводит к образованию обогащенных вторичных рудных месторождений. Сульфиды классифицируются по соотношению металла или полуметалла к сере, например M:S, равному 2:1 или 1:1. Многие сульфидные минералы имеют экономическое значение как металлические руды ; примеры включают сфалерит (ZnS), цинковую руду, галенит (PbS), свинцовую руду, киноварь (HgS), ртутную руду и молибденит (MoS ₂ , молибденовую руду). Пирит (FeS ₂ ) является наиболее часто встречающимся сульфидом и может быть обнаружен в большинстве геологических сред. Однако это не железная руда, а вместо этого ее можно окислить с получением серной кислоты . Родственными сульфидам являются редкие сульфосоли , в которых металлический элемент связан с серой и полуметаллом, например сурьмой , мышьяком или висмутом . Как и сульфиды, сульфосоли обычно представляют собой мягкие, тяжелые и хрупкие минералы.

Оксиды

Основная статья: Оксидные минералы

Оксидные минералы делятся на три категории: простые оксиды, гидроксиды и множественные оксиды. Простые оксиды характеризуются O ²⁻ в качестве основного аниона и преимущественно ионной связи. Их можно разделить по соотношению кислорода и катионов. Группа периклаза состоит из минералов в соотношении 1:1. Оксиды с соотношением 2:1 включают куприт (Cu ₂ O) и водяной лед. Минералы группы корунда имеют соотношение 2:3 и включают такие минералы, как корунд (Al ₂ O ₃ ) и гематит (Fe ₂ O ₃ ). Минералы группы рутила имеют соотношение 1:2; одноименный вид рутил (TiO ₂ ) является основной рудой титана ; другие примеры включают касситерит (SnO ₂ ; оловянная руда ) и пиролюзит (MnO ₂ руда ; марганцевая ). В гидроксидах преобладающим анионом является гидроксильный ион OH. ⁻ . Бокситы — основная алюминиевая руда и представляют собой гетерогенную смесь гидроксидных минералов диаспора , гиббсита и бемита ; они образуются в районах с очень высокой скоростью химического выветривания (главным образом в тропических условиях). Наконец, кратные оксиды представляют собой соединения двух металлов с кислородом. Основной группой этого класса являются шпинели с общей формулой X ²⁺ И ³⁺ ₂ О ₄ . Примеры разновидностей включают шпинель (MgAl ₂ O ₄ ), хромит (FeCr ₂ O ₄ ) и магнетит (Fe ₃ O ₄ ). Последний легко отличить по сильному магнетизму, который возникает из-за того, что железо находится в двух степенях окисления (Fe ²⁺ Фе ³⁺ ₂ O ₄ ), что делает его множественным оксидом вместо одиночного оксида.

Галогениды

Основная статья: Галоидные минералы

Розовые кубические кристаллы галита (NaCl; класс галогенидов) на матрице нахколита (NaHCO ₃ ; карбонат и минеральная форма бикарбоната натрия, используемая в качестве пищевой соды ).

Галогенидные минералы — это соединения, в которых галоген (фтор, хлор, йод или бром) является основным анионом. Эти минералы, как правило, мягкие, слабые, хрупкие и водорастворимые. Общие примеры галогенидов включают галит (NaCl, поваренная соль), сильвит (KCl) и флюорит (CaF ₂ ). Галит и сильвит обычно образуются в виде эвапоритов и могут быть доминирующими минералами в химических осадочных породах. Криолит Na ₃ AlF ₆ — ключевой минерал при извлечении алюминия из бокситов ; однако, поскольку единственное значительное месторождение в Ивиттууте , Гренландия , в гранитном пегматите было истощено, синтетический криолит может быть изготовлен из флюорита.

Карбонаты

Основная статья: Карбонатные минералы

К карбонатным минералам относятся минералы, в которых основной анионной группой является карбонат [CO ₃ ]. ²⁻ . Карбонаты имеют тенденцию быть хрупкими, многие из них имеют ромбоэдрический раскол, и все они реагируют с кислотой. Из-за последней характеристики полевые геологи часто носят с собой разбавленную соляную кислоту, чтобы отличить карбонаты от некарбонатов. Реакция кислоты с карбонатами, чаще всего встречающимися в виде полиморфных кальцита и арагонита (CaCO ₃ ), связана с растворением и осаждением минерала, который является ключевым в формировании известняковых пещер, таких особенностей внутри них, как сталактит и сталагмиты. и карстовые формы рельефа. Карбонаты чаще всего образуются в виде биогенных или химических отложений в морской среде. Карбонатная группа структурно представляет собой треугольник, в котором центральный C ⁴⁺ катион окружен тремя O ²⁻ анионы; разные группы минералов образуются из разного расположения этих треугольников. Наиболее распространенным карбонатным минералом является кальцит, который является основным компонентом осадочного известняка и метаморфического мрамора. Кальцит CaCO ₃ может содержать значительный процент магния, заменяющего кальций. В условиях высокого содержания магния вместо этого образуется его полиморфный арагонит; Морскую геохимию в этом отношении можно охарактеризовать как арагонитовое или кальцитовое море , в зависимости от того, какой минерал преимущественно образуется. Доломит представляет собой двойной карбонат с формулой CaMg(CO ₃ ) ₂ . Распространена вторичная доломитизация известняков, при которой кальцит или арагонит превращаются в доломит; эта реакция увеличивает поровое пространство (объем элементарной ячейки доломита составляет 88% от объема кальцита), что может создать резервуар для нефти и газа. Эти два минеральных вида входят в одноимённые минеральные группы: в группу кальцита входят карбонаты с общей формулой XCO ₃ , а в группу доломита входят минералы с общей формулой XY(CO ₃ ) ₂ .

Сульфаты

Основная статья: Сульфатные минералы

Гипсовая пустынная роза

Все сульфатные минералы содержат сульфат-анион [SO ₄ ] ²⁻ . Они имеют тенденцию быть прозрачными или полупрозрачными, мягкими, и многие из них хрупкие. Сульфатные минералы обычно образуются в виде эвапоритов , где они выпадают в осадок из испаряющихся соленых вод. Сульфаты также можно найти в гидротермальных жильных системах, связанных с сульфидами. или как продукты окисления сульфидов. Сульфаты можно разделить на безводные и водные минералы. На сегодняшний день наиболее распространенным гидросульфатом является гипс CaSO ₄ ⋅ 2H ₂ O. Он образуется в виде эвапорита и связан с другими эвапоритами, такими как кальцит и галит; если при кристаллизации гипс включает в себя песчинки, он может образовывать пустынные розы . Гипс имеет очень низкую теплопроводность и сохраняет низкую температуру при нагревании, поскольку теряет тепло при обезвоживании; как таковой гипс используется в качестве изолятора в таких материалах, как штукатурка и гипсокартон. Безводный эквивалент гипса — ангидрит ; он может образовываться непосредственно из морской воды в очень засушливых условиях. Группа барита имеет общую формулу XSO ₄ , где X представляет собой большой 12-координированный катион. Примеры включают барит (BaSO ₄ ), целестин (SrSO ₄ ) и англезит (PbSO ₄ ); ангидрит не входит в группу барита, так как меньший Ca ²⁺ находится только в восьмеричной координации.

Фосфаты

Основная статья: Фосфатные минералы

Фосфатные минералы характеризуются тетраэдрической [PO ₄ ] ³⁻ единица, хотя строение можно обобщить и фосфор замещается сурьмой, мышьяком или ванадием. Наиболее распространенным фосфатом является группа апатита ; распространенными видами в этой группе являются фторапатит (Ca ₅ (PO ₄ ) ₃ F), хлорапатит (Ca ₅ (PO ₄ ) ₃ Cl) и гидроксилапатит (Ca ₅ (PO ₄ ) ₃ (OH)). Минералы этой группы являются основными кристаллическими составляющими зубов и костей позвоночных. Относительно распространенная группа монацита имеет общую структуру ATO ₄ , где Т — фосфор или мышьяк, а А — часто редкоземельный элемент (РЗЭ). Монацит важен по двум причинам: во-первых, как «поглотитель» РЗЭ, он может достаточно концентрировать эти элементы, чтобы стать рудой; во-вторых, элементы группы монацита могут включать относительно большие количества урана и тория, которые можно использовать в геохронологии монацита для датировки породы на основе распада U и Th до свинца.

Органические минералы

Основная статья: Органический минерал

Классификация Штрунца включает класс органических минералов . Эти редкие соединения содержат органический углерод , но могут образовываться в результате геологических процессов. Например, вевеллит CaC ₂ O ₄ ⋅H ₂ O представляет собой оксалат , который может откладываться в гидротермальных рудных жилах. Хотя гидрат оксалата кальция можно обнаружить в угольных пластах и ​​других осадочных отложениях, содержащих органическое вещество, гидротермальное возникновение не считается связанным с биологической активностью.

Последние достижения

Схемы классификации минералов и их определения развиваются в соответствии с последними достижениями в области минераловедения. Недавние изменения включали добавление органического класса как в новую классификационную схему Дана, так и в схему Штрунца. К органическому классу относится очень редкая группа минералов с углеводородами . Комиссия IMA по новым минералам и названиям минералов приняла в 2009 году иерархическую схему наименования и классификации групп минералов и названий групп и учредила семь комиссий и четыре рабочие группы для рассмотрения и классификации минералов в официальном списке их опубликованных названий. Согласно этим новым правилам, «минеральные виды могут быть сгруппированы по-разному, на основе химического состава, кристаллической структуры, местонахождения, ассоциации, генетической истории или ресурсов, например, в зависимости от цели, которой будет служить тот или иной вид. классификация».

Астробиология

Было высказано предположение, что биоминералы могут быть важными индикаторами внеземной жизни и, таким образом, могут играть важную роль в поисках прошлой или настоящей жизни на Марсе . Кроме того, считается, что органические компоненты ( биосигнатуры ), которые часто связаны с биоминералами, играют решающую роль как в пребиотических, так и в биотических реакциях.

В январе 2014 года НАСА сообщило, что исследования Curiosity и Opportunity марсоходов на Марсе будут искать доказательства древней жизни, включая биосферу , основанную на автотрофных , хемотрофных и/или хемолитоавтотрофных микроорганизмах , а также древнюю воду, включая речно-озёрные среды ( равнины, связанные с древними реками или озерами ), которые могли быть пригодными для проживания . Поиск доказательств обитаемости , тафономии (связанной с окаменелостями ) и органического углерода на планете Марс стал основной целью НАСА .

См. также

• Агроминералы
• Любительская геология – Непрофессиональное изучение и сбор горных пород.
• Изоморфизм (кристаллография) - сходство симметрии и формы.
• Список минералов - Список минералов со статьями в Википедии.
• Список минералов, признанных Международной минералогической ассоциацией
• Коллекционирование минералов - хобби систематического сбора, идентификации и демонстрации образцов минералов.
• Эволюция минералов – увеличение минерального разнообразия с течением времени.
• Минерал (питательное вещество) , также известный как диетический минерал – химический элемент, необходимый организмам в качестве основного питательного вещества для выполнения жизненных функций.
• Полиморфизм (материаловедение) – способность твердого материала существовать в более чем одной форме или кристаллической структуре. Страницы с краткими описаниями целей перенаправления.

Общие ссылки

• Басби, AB; Коэнраадс, Р.Э.; Рутс, Д.; Уиллис, П. (2007). Камни и окаменелости . Сан-Франциско: Пресса Туманного города. ISBN  978-1-74089-632-0 .
• Честерман, CW; Лоу, Кентукки (2008). Полевой путеводитель по горным породам и минералам Северной Америки . Торонто: Случайный дом Канады. ISBN  978-0-394-50269-4 .
• Дьяр, доктор медицины; Гюнтер, Мэн (2008). Минералогия и оптическая минералогия . Шантильи, Вирджиния: Минералогическое общество Америки . ISBN  978-0-939950-81-2 .
• Нессе, Уильям Д. (2000). Введение в минералогию . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. ISBN  9780195106916 .

Дальнейшее чтение

• Хазен, РМ; Грю, Эдвард С.; Орильери, Маркус Дж.; Даунс, Роберт Т. (март 2017 г.). «К минералогии «эпохи антропоцена» » (PDF) . Американский минералог . 102 (3): 595. Бибкод : 2017AmMin.102..595H . дои : 10.2138/am-2017-5875 . S2CID   111388809 . Проверено 14 августа 2017 г. О создании новых полезных ископаемых деятельностью человека.

Внешние ссылки

• Минералогическая база данных Mindat , крупнейшая база данных минералов в Интернете.
• «База данных минералогии» Дэвида Бартельми (2009 г.)
• «Ключ идентификации минералов II» Минералогическое общество Америки
• «База данных кристаллических структур американских минералогов»
• Минералы и происхождение жизни ( Роберт Хейзен , НАСА ) (видео, 60 м, апрель 2014 г.).
• Частная жизнь минералов: выводы из минералогии больших данных (Роберт Хейзен, 15 февраля 2017 г.)