Minerály. Velká ruská encyklopedie

Minerály jsou přírodní chemické sloučeniny nebo přirozené prvky nacházející se v zemské kůře. Horniny (půdy) a půdy přímo pod našima nohama jsou tvořeny minerály. Rozmístění minerálů je extrémně nerovnoměrné. Je známo asi 3000 minerálů, jen asi 50 z nich je rozšířených Tyto minerály se nazývají horninotvorné minerály. Pokud vezmeme v úvahu jednotlivé geologické provincie, například centrální část Ruské nížiny, pak je na povrchu Země ještě méně horninotvorných minerálů – asi 20.

Obecně existuje mnohem více chemických sloučenin než minerálů, ale většinou jde o látky získané uměle. Nedávno se dvě další třídy látek začaly nazývat minerály:

• to, co se dříve nazývalo minerály, jsou anorganické sloučeniny přítomné v potravinářských produktech, lécích a kosmetice;
• součásti vzniklé při výrobě stavebních materiálů – cihly, beton, keramika atd.

Minerály jsou většinou pevné, mnohem méně často kapalné (podzemní voda) a plynné (radon, metan). Mezi pevnými minerály převládají krystalické, amorfní a koloidní minerály (jsou méně časté). Minerály jsou vzhledově velmi rozmanité a mají velké množství vlastností. Stejná kombinace chemických prvků může krystalizovat do různých struktur a vytvářet různé minerály – tento jev se nazývá polymorfismus. Například modifikace uhlíku (C) produkují grafit a diamant; sulfid železa (FS₂) tvoří dva minerály – pyrit a markazit, uhličitan vápenatý CaC0 ₃ — minerály kalcit a aragonit.

Minerály mohou být izotropní nebo anizotropní: izotropní minerály mají stejné vlastnosti ve všech směrech, zatímco anizotropní minerály mají odlišné vlastnosti v neparalelních směrech.

Minerály se podle původu obvykle dělí na endogenní (hlubinné) a exogenní (vznikající na povrchu; patří sem i minerály vzniklé na dně moře). Mnoho minerálů může být endogenního i exogenního původu. Faktor přítomnosti minerálu v hornině by neměl být kombinován s faktorem původu – mnoho endogenních minerálů dále tvoří sedimentární (exogenní) horniny nebo jsou v nich přítomny (například křemen, který má magmatický nebo metamorfní původ, tvoří písky nebo písčité a prachovité frakce a je nezbytnou součástí sedimentárních hornin).

Diagnostika minerálů

Minerály mají různé vlastnosti, z nichž některé lze určit vizuálně, jiné pomocí speciálního zařízení. Vlastnosti zjišťované vizuálně nebo pomocí nejjednodušších přístrojů (kyselina chlorovodíková, lupa, nůž, stupnice tvrdosti) se nazývají externí a příslušná diagnostika se nazývá makroskopická. Obvykle zcela postačí určit názvy horninotvorných minerálů a hornin, které tvoří, a v předběžné hodnotící podobě posoudit vlastnosti geologického prostředí.

Mezi vnější vlastnosti minerálů, stanovené makroskopicky, patří: forma izolace, barva, prášková barva (čára), lesk, lom, štěpnost, tvrdost, měrná hmotnost a některé speciální vlastnosti.

Výběrový formulář

Nejběžnější formy jsou krystalické, zemité a amorfní hmoty. Krystaly se nazývají izometrické, pokud jsou přibližně stejně vyvinuté ve všech třech směrech. Krystaly protáhlé v jednom směru se nazývají sloupcové, hranolové, jehličkovité a krystaly protažené ve dvou směrech se nazývají tabulkovité, lamelární, listovité. Dalšími formami jsou kartáčky (geody), konkrece a sekrety, pseudomorfózy (fosílie), oolity atd.

Jeden minerál může mít různé formy uvolňování, zatímco ostatní vlastnosti zůstávají nezměněny.

Barvení

Barva – barva minerálu. V přírodě existují minerály, které mají buď jednu barvu, nebo různé barvy. Grafit je vždy tmavě šedý a živec může mít barvu od bílé po černou – růžovou, červenou, šedou, zelenou, nahnědlou.

Prášková barva (vlastnost)

Barva minerálu je obvykle tmavší než barva minerálu v prášku. Mnoho barevných minerálů má bílý prášek. Prášek se získává nakreslením vzorku na porcelánový talíř – odtud název vlastnosti – rys. Při kreslení na porcelán je výsledkem ideální prášek, ležící v tenké vrstvě na bílém podkladu. Minerály s tvrdostí větší než má porcelán (> 6,5) údajně nemají žádné vlastnosti. Některé minerály jsou dobře diagnostikovány pruhem (například černý rohovec má tmavě zelený pruh, černý labradorit (živec) má pruh bílý nebo světle šedý, tmavě šedý hematit má pruh třešeň).

Formy uvolňování minerálů (schémata)

a – podlouhlé krystaly; b – plochý; c – izometrické; g—krystalická hmota (kámen); d – fosilie (pseudomorfóza); e – dendrit; g – ledvinovitá slinutá forma; h – stalaktity; a – stalagmity; k – konkrece; l – sekrece; m,n – oolity; o – kartáč (druze, geoda); p – růže (rozeta)

Glitter

Lesk je vlastnost minerálů, stejně jako všech předmětů, odrážet, lámat, pohlcovat paprsky světla a také naše vnímání odraženého světla. Lesk minerálu by měl být určen těmi místy, kde svítí nejjasněji – na površích čerstvé třísky (v případě potřeby je třeba získat čip). Jeden minerál může mít jiný lesk (např. u lamelární sádry – sklovitý a perleťový; u křemene – mastný na třískách a sklovitý na odrostlých hranách). Jmenujme druhy lesku a seřaďme je do seznamu podle toho, jak se intenzita odraženého světla snižuje.

• kov. Minerály jsou jako kovové předměty;
• polokovová, diamantová pryskyřice. Jedná se o světlé typy třpytek; minerály, které je obsahují, jsou v přírodě poměrně vzácné, mnohé z nich jsou cenné minerály, ale je nepravděpodobné, že by se s nimi setkaly při práci v oblasti environmentálního managementu;
• mastný. Povrch minerálu působí dojmem pokrytí tenkou vrstvou oleje. Častěji pozorováno u minerálů, které mají nerovný povrch, například křemen a opál;
• perla. Pozorováno na rovných, hladkých površích, dává mírný barevný nádech (příklady: mastek, v menší míře sádra, slída);
• sklenka. Je pozorován na hladkých hranách mnoha minerálů. Celý povrch se zároveň leskne (příklady: kalcit, anhydrit, živce);
• hedvábný. Je pozorován u minerálů s jehličkovitým lomem, kdy povrch třísky připomíná dlouhá vlákna lesklé nylonové tkaniny (příklady: azbest, rohovec, vláknitý sádrovec);
• . matný (slabý, matný). Povrch i čerstvě naštípaný se slabě leskne (příklady: pazourek, chalcedon, fosforit v konkrementech);
• minerály bez lesku (příklady: fosforit v hliněných hmotách, montmorillonit, kaolinit).

Přestávka

Zlomenina je tvar povrchu minerálu vzniklý rozbitím vzorku. Zlomení stejného vzorku lze charakterizovat několika slovy, která se budou vzájemně doplňovat bez rozporu. Například lom limonitu je zemitý a nerovnoměrný zároveň, lom cukrové sádry je zrnitý a nerovnoměrný v celém vzorku a stupňovitý, když se pozorně podíváte na krystaly. Některé typy zlomenin, které lze schematicky znázornit, jsou uvedeny níže.

Některé typy zlomenin (schéma)

a – vstoupil do krystalu; b – vstoupil do krystalické hmoty; c – jehlicovitý v krystalické hmotě; g – hrubozrnné; d – lasturový

• vykročil. Snadno se stanoví v monokrystalech, které mají lomové roviny, například v kalcitu a slídě. Je obtížnější vidět postupný zlom krystalů uvnitř krystalických hmot. V takových případech byste měli najít krystaly a poznamenat si v nich malé roviny, zatímco celý vzorek bude působit nerovnoměrným nebo zrnitým dojmem, jako je labradorit nebo dolomit;
• jehlovité (štěpkovité, vláknité). Vypadá to jako prasklina ve dřevě nebo nějakém vláknitém materiálu; pozorováno v hornblende, azbestu;
• zrnitý (cukru podobný). Pozorováno u minerálů s jemně krystalickou formou srážení; krystaly jsou stále viditelné, ale jejich lom je již špatně patrný (příklady: anhydrit, jemně krystalický apatit);
• zemitý. Je pozorován u minerálů s nehladkým povrchem, ve kterých krystaly nejsou vidět kvůli jejich malé velikosti. Vzorky vypadají jako suchá země, postrádají lesk a často vám špiní ruce (příklady: limonit, fosforit, jílové minerály);
• konchoidní. Častěji pozorován u amorfních minerálů. Lomové plochy jsou lesklé, konvexní nebo konkávní, hladké,
  s ostrými hranami, které používali starověcí lidé při výrobě nástrojů a zbraní (příklady: pazourek, chalcedon, obsidián, křemen);
• nerovný. Při štěpení minerál tvoří nepravidelné, nepravidelné povrchy (příklady: jemně krystalický křemen, fosforit).

Výstřih

Štěpení je schopnost krystalických minerálů štěpit se ve specifických směrech v krystalové mřížce. Tato vlastnost není pozorována u předmětů, které nás obklopují v každodenním životě. Vlivem štěpení, kdy dochází k štěpení minerálů, mohou vznikat roviny, jehlice nebo vlákna. Většina krystalických minerálů má štěpení, ale amorfní minerály ne. Štěpné plochy by neměly být zaměňovány s plochami vytvořenými během růstu krystalů. Štěpení je jasně viditelné u velkých krystalů (příklad: slída nebo živec). U rozbitých vzorků hrubě krystalických hmot je štěpení určeno již proto, že jsou vidět samotné krystaly – každý má svou vlastní rovinu, odlišnou od sousední.

Schéma štěpení

a – velký krystal se rozštěpí pouze podél trhlin rovnoběžných s okraji; b – v krystalické hmotě jsou jasně viditelné třísky probíhající podél štěpných rovin

Dekolt se liší. Může se objevit velmi dobře, jako u slídy, nebo může chybět, jako u krystalů křemene. Podle stupně dokonalosti existuje pět typů dekoltu: velmi dokonalý, dokonalý, průměrný, nedokonalý, velmi nedokonalý (ve skutečnosti neexistuje žádný dekolt). Pokud nedochází k žádnému štěpení, je často nemožné určit, kde jeden krystal skončil a kde začal další. U minerálů reprezentovaných zemitými hmotami není štěpení vůbec vidět. V tomto případě se stanoví pod mikroskopem a údaje se zveřejní. Vlivem anizotropie krystalů se i v rámci stejného minerálu může štěpení projevovat odlišně, např. živec má perfektní štěpnost ve dvou směrech a průměrnou štěpnost ve třetím. Slídy mají v jednom směru velmi dokonalý dekolt a ve zbylých dvou jej nemají.

slídový krystal

V jednom směru je štěpení, v dalších dvou směrech není štěpení, slída je roztrhaná jako list papíru. Zarostlé tváře se neberou v úvahu.

Jak lze z výše uvedeného pochopit, štěpení poměrně úzce souvisí se zlomeninou. Je přítomen v minerálech se stupňovitými, jehlicovitými a hrubozrnnými lomy a chybí v minerálech s lasturovými lomy. O štěpení minerálů jemnozrnnými, zemitými, nerovnými lomy byste si měli přečíst v referenčních knihách.

Hustota (měrná hmotnost)

Určuje se okem. Většina minerálů má hustotu 2,5-3,5 g/cm 3 . Hustota pomáhá rozpoznat lehké horniny – tripoli, opoka, diatomit, sušený jíl, protože mají hustotu menší než 2,0 g/cm 3, zatímco těžké minerály mají hustotu větší než 4 g/cm 3 .

Tvrdost

Tvrdost je odolnost povrchu materiálu vůči poškrábání, řezání, vtlačení a oděru. To je velmi výhodná vlastnost pro jednoduchou diagnostiku minerálů. Minerály mají stálou tvrdost. Vždy se můžete pokusit vzorek poškrábat nehtem,

nůž, kousek skla. Ostrým úhlem vzorku můžete poškrábat i jiné materiály.

V geologické praxi je v nejjednodušší diagnostice zvykem porovnávat předmětný vzorek se standardními minerály jejich škrábáním o sebe. Jako etalon se používá měřítko německého geologa Friedricha Mohse. Stupnice v konvenčních jednotkách se pohybuje od 1 do 10.

Minerály (francouzsky minéral, od středověku lat. minera – ruda), fyzikálně a chemicky individualizované, zpravidla pevné látky, relativně homogenní složením a vlastnostmi, vznikající jako produkt přirozených fyzikálních a chemických procesů probíhajících na povrchu i v hloubce Země, Měsíce a dalších vesmírných těles; obvykle složkou hornin, rud a meteoritů. Minerály jsou krystalické látky [nebo dříve v krystalickém stavu, které však ztratily v důsledku metamiktního rozkladu (metamiktní minerály)], tradičně některé přírodní amorfní útvary (opál, allofán), stejně jako několik kapalných (nativní rtuť, amalgámy) jsou také klasifikovány jako minerály.

Krystaly fluoritu. Důl Rogerley, Weardale (Anglie). Krystaly fluoritu. Důl Rogerley, Weardale (Anglie).

Naprostá většina minerálů jsou anorganické sloučeniny, počet krystalických organických sloučenin mezi minerály je zanedbatelný (například oxaláty). Mezi minerály se rozlišují typy minerálů a jejich odrůdy. Hlavním taxonem v mineralogické nomenklatuře je minerální vzhled. Když je použit termín „minerál“, míní se obecně minerální druh. Nezávislý minerální druh se vyznačuje určitým chemickým složením a vnitřní strukturou. Minerální odrůdy – jedná se o variace jednoho minerálního typu: barevné, morfologické, někdy v chemickém složení (beze změny krystalové struktury) nebo ve struktuře (s konstantním složením). Modifikace stejného složení (například diamant – grafit, kalcit – aragonit), ale s různou krystalovou strukturou a fyzikálními vlastnostmi, patří k různým minerálním druhům (fenomén polymorfie). U minerálů, které tvoří souvislé izomorfní řady (například olivíny, wolframity, kolumbity), jsou koncovým členům izomorfní řady přiřazena nezávislá jména a převládající chemický prvek je považován za druhovotvorný (princip se nazývá „50 % pravidlo“). Celkový počet známých minerálních druhů je 5780 (k počátku roku 2022). Každý rok je objeveno několik desítek nových minerálů. Objevené minerální druhy jsou schváleny Komisí pro nové minerály, nomenklaturu a klasifikaci (CNMNC) Mezinárodní mineralogické asociace (IMA). Minerály jsou pojmenovány podle místa svého prvního objevu (například vesuv), na počest slavných lidí (lomonosovit), podle chemického složení (kalcit), barvy (lapis lazuli), charakteristických vlastností [pyrit (z řec. πῦρ – oheň), pojmenovaný pro vlastnost vydávat dopad jiskry] atd. Monokrystaly, zrna a jiná minerální tělesa oddělená od sebe fyzikálními rozhraními se nazývají minerální jedinci. Jejich velikosti se liší v širokém rozmezí – od 1–100 nm (koloidní minerály) až po 10 m i více (krystaly v pegmatitech o hmotnosti až několika tun).
Obří krystaly selenitu. Jeskyně krystalů. Sousedství města Nike (stát Chihuahua, Mexiko). Obří krystaly selenitu. Jeskyně krystalů. Sousedství města Nike (stát Chihuahua, Mexiko). U minerálních jedinců je v mnoha případech pozorována fázová heterogenita a variace v chemickém složení, struktuře a vlastnostech. Minerální krystaly často vykazují zonální, sektorovou nebo blokovou strukturu. Srůsty minerálních jedinců tvoří minerální agregát (mono- nebo polyminerální).

Chemické složení

Chemické složení minerálů zahrnuje všechny stabilní a dlouhověké izotopy prvků periodického systému D. I. Mendělejeva, kromě inertních plynů, které se mohou hromadit ve strukturních dutinách krystalových mřížek jako radiogenní produkty nebo v důsledku záchytu z vnějšího prostředí. Hojnost minerálů souvisí s celkovým množstvím chemických prvků, které minerál tvoří, a chemickou aktivitou těchto prvků. Role různých prvků při tvorbě minerálů není stejná. Některé z nich mají tendenci vytvářet vlastní minerální druhy a určovat základní složení minerálů; další jsou přítomny především ve formě izomorfních nečistot (tzv. stopové prvky – Rb, Tl, Ga, In, Ge atd. u některých prvků nejsou známy jejich vlastní minerální druhy). Většina minerálů jsou sloučeniny různého složení, tvořící dvou-, tří- a vícesložkové izomorfní řady. Vyjadřuje se chemické složení minerálu, které úzce souvisí s jeho krystalickou strukturou chemický vzorecsestavené podle určitých pravidel. Pro každý minerální druh je použit idealizovaný vzorec, který odráží nejdůležitější kompoziční znaky, které se opakují od jedince k jedinci, a obsahuje pouze prvky přítomné ve všech jedincích daného minerálu bez výjimky; drobné kompoziční rysy jsou ve většině případů ignorovány. Izomorfní skupiny prvků (nejprve kationty, pak anionty) se zpravidla uzavírají do závorek, stejně jako hranatých nebo složených závorek; prvky v závorkách se od sebe oddělují čárkami, zatímco prvky ve větším čísle se píší na 1. místo. Jediný kationt nebo anion obvykle není uzavřen v závorkách. Někdy je naznačena valence prvku. Pokud ionty zaujímají různé pozice ve struktuře minerálu, pak jsou ve vzorci uvedeny samostatně. Další anionty (OH-, F-, Cl- atd.) jsou umístěny za aniontovým radikálem. Na konci vzorce je krystalická hydrátová voda označena tečkou. Příklady zápisu vzorců: sádrovec – CaSO₄· 2H₂Ó; albit – Na(AlSi₃O₈); flogopit – KMg₃(AlSi₃O₁₀)(ACH)₂; magnetit, Fe 2+ Fe 3+ ₂O₄; malachit – Cu₂(CO₃)(ACH)₂; nefelin – Na₃K(Al₄Si₄O₁₆).

Klasifikace

• nativní prvky a intermetalické sloučeniny;
• sulfidy, sulfosali a podobné sloučeniny (arsenidy, selenidy atd.);
• halogenidy (chloridy, fluoridy, bromidy, jodidy);
• oxidy (jednoduché a složité) a hydroxidy;
• kyslíkaté soli (dusičnany, uhličitany, sírany, chromany, wolframany a molybdenany; fosforečnany, arsenáty a vanadičnany; boritany, silikáty);
• soli organických kyselin (oxaláty atd.).

Silikáty, jako nejpočetnější třída minerálů, se dělí podle typů krystalové mřížky na ostrůvkové, řetězové, pásové, vrstvené a rámcové. Uvedená klasifikace není jediná a vyčerpávající a je periodicky upravována.

V zemské kůře ostře převládají hlinitokřemičitany a silikáty (zejména živce, dále slídy, amfiboly, pyroxeny, jílové minerály aj.); Rozšířené jsou oxidy (především křemen), hydroxidy a uhličitany (kalcit, dolomit atd.). Minerály těchto tříd dohromady tvoří přes 90 % svrchní části zemské kůry.

Živce: mikroklin. Tarbagatai (Kazachstán). Horská encyklopedie. T. 3. Živce: mikroklin. Tarbagatai (Kazachstán). Horská encyklopedie. T. 3.