Определитель минералов - [3]
Минералообразующие процессы определяются химическим составом земной коры и характером распределения в ней элементов. К области земной коры, состоящей из сиаля (гранитного слоя), сиальмы (переходного слоя) и симы [перидотит–габбрового(базальтового) слоя], относятся атмосфера (газовая оболочка), гидросфера (океаны, свободная вода, снег и лед) и биосфера (органические вещества, а также минеральные вещества панцирей и скелетов животных).
Из 102 химических соединений, составляющих периодическую систему элементов, лишь немногие широкораспространены в земной коре. Как следует из диаграммы рис. 2 (по А. Г. Бетехтину), самыми распространенными элементами являются кислород (О), кремний (Si), алюминий (А 1), железо (Fe), кальций (Са), натрий (Na), калий (К), магний (Mg), водород (Н), титан (Ti), углерод © я хлор (С 1). На долю всех остальных элементов приходится лишь несколько десятых массового процента. Большинство элементов земной коры входит в состав химических соединений. Самородные элементы, например платина, золото, серебро, мышьяк, сера, встречаются редко.
| Атмосфильные (атмосфера) | Гидрофильные (гидросфера) | Лнтофильиые (земная кора + верхняя мантия) | Халькофильные (нижняя мантия) | Сндерофилыше (ядро Земли) |
| N, О, С (в форме СО,) | Н и О (в форме Н 20) | Li, Na, К, Rb, Cs, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, B, Al, Sc, Y | Cu, Ag, Zn, Cd, Hg, Ga, In, Tl | Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Au, Re, Mo. Ga, Sn |
| Н (Н 8О в виде пара) | С (в форме СО>а в растворе) | Редкие земли ©, Si, Ti, Zr, Hf, Th | (Ge), (Sn), Pb As, Sb, Bi | |
| Благородные газы | (О), (N), щелочи | (P), V, Nb, Та | S, Se, Те | C, P |
| Са, Mg, галогены, бор | О, Cr, W, U (H), F, Cl. Br, J (Tl), (Ga), (Ge) (Fe), Mn | (Fe), (Mo), (Cr) | (Pb), (As), (W) |
Риc. 1, Зональное строение Земли и физические свойства вещества зон.
1 — плотность и давление; 2 — скорость распространения сейсмических волн (Vt — скорость поперечной волны, V>1 — скорость продольной волны) и температура; 3 — сектор Земли.
Химическое и геохимическое своеобразие земной коры обусловливает предпочтительное образование тех или иных соединений. Частота вхождения химических элементов в состав минералов в целом соответствует их распространенности в земной коре.
Многообразие строения и размеров атомов (атомный радиус, катионный и анионный радиусы при разной валентности элементов) обусловливает многочисленность минеральных видов.
Мир минералов литосферы и атмосферы систематизирован в химическом отношении и расчленен на основании данных о тонкой атомной структуре на более дробные подразделения. В 1965 г. X. Штрунц разделил минералы на кристаллохимической основе на восемь классов.
I класс: элементы (а также природные сплавы, карбиды, нитриды, фосфиды), например серебро, золото, ртуть, мышьяк, сурьма, висмут, графит, алмаз, сера, селен, теллур и др.
II класс: сульфиды (а также селениды, теллуриды, арсениды, антимониды, бисмутиды), например пентландит, сфалерит, халькопирит, галенит, ковеллин, пирит, молибденит, прустит, борнит, реальгар, аурипегмент и др.
ВАЖНЕЙШИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЗЕМНОЙ КОРЫ
| Элемент | Мас., % | Число |
| известных минералов | ||
| Кислород, О | 49,13 | 1221 |
| Кремний, Si | 26,00 | 377 |
| Алюминий, AI | 7,45 | 268 |
| Натрий, Na | 2,40 | 100 |
| Магний, Mg | 2,35 | 105 |
| Кальций, Са | 3,25 | 194 |
| Железо, Fe | 4,20 | 170 |
| Калий, К | 2,35 | 43 |
| Водород, Н | 1,00 | 798 |
| Углерод, С | 0,35 | 194 |
| Титан, Ti | 0,61 | 30 |
| Хлор, С 1 | 0,20 | 67 |
| Фтор, F | 0,08 | 50 |
III класс: галогениды, например галит, сильвин, карналлит, криолит и др.
IV класс: окислы, гидроокислы, например лед, куприт, шпинель, магнетит, хромит, гематит, корунд, кварц, ильменит, вольфрамит 1, гидраргиллит, диаспор, гётит и др. [Вольфрамит чаще описывается вместе с другими вольфрама–тами, т. е. в VI классе.]
V класс: нитраты, карбонаты, бораты, например калиевая селитра, кальцит, магнезит, сидерит, доломит, арагонит, церуссит, азурит, малахит, людвигит, борацит и др.
VI класс: сульфаты (а также теллураты, хроматы, молибдаты, вольфраматы), например ангидрит, гипс, барит, кизерит, полигалит, каинит, крокоит, вульфенит.
VII класс: фосфаты, арсенаты, ванадаты, например монацит, лазулит, вивианит, вавеллит, бирюза, апатит и др.
VIII класс: силикаты, например силикаты с изолированными тетраэдрами [SiO>4]>4~ (незосиликаты, ортоси–ликаты) — оливин, топаз, дистен, андалузит, силлиманит, ставролит, гранат, аксинит и др.; с изолированными группами [Si2O>7]>e~ (соросиликаты) — эпидот, цоизит; с кольцевыми анионными радикалами (циклосиликаты) — берилл, кордиерит, турмалин и др.; с бесконечными цепочками тетраэдров [SiO>4]>4~ (шюсиликаты) — пи–роксены, амфиболы, родонит и др.; с бесконечными слоями тетраэдров [SiO>4]>4~ (филлосиликаты) — тальк, мусковит, биотит, циннвальдит, хлориты, каолинит и др.; с бесконечными трехмерными каркасами тетраэдров [(SiAl)O4] (тектооиликаты) — полевые шпаты, лейцит, анальцим, нефелин, цеолиты и др.
Каждый минерал имеет определенный химический состав, находящий свое выражение в химической формуле. Последняя содержит в виде сокращенных символов названия входящих в состав соединения элементов, таких, как железо (Fe), марганец (Мп), никель (Ni), сера (S), кремний (Si), кислород (О), водород (Н), углерод ©, кальций (Са), натрий (Na), хлор (С 1) и т. д.
