Общая классификация минералов в современной практике

Природа дает человеку возможность пользоваться производимыми ею благами. Поэтому люди живут вполне комфортно и имеют все необходимое. Ведь вода, соль, металлы, топливо, электричество и много другое — все создается естественным путем и в дальнейшем преобразуется в нужную для человека форму.

То же самое касается и таких продуктов природы, как минералы. Эти многочисленные разнообразные кристаллические структуры являются важным сырьем для огромного количества самых разнообразных промышленных процессов в хозяйственной деятельности людей. Поэтому рассмотрим, какие бывают виды минералов и что вообще представляют собой эти соединения.

Минералы: общая характеристика

В общепринятом в минералогии смысле под термином «минерал» понимается твердое тело, состоящее из химических элементов и обладающее рядом индивидуальных физико-химических свойств. Кроме того, образовано оно должно быть только естественным путем, под влиянием тех или иных природных процессов.

Минералы могут быть образованы как простыми веществами (самородные), так и сложными. Пути их формирования также различны. Существуют такие процессы, способствующие их образованию:

• магматические;
• гидротермальные;
• осадочные;
• метаморфогенные;
• биогенные.
  Читайте также:  Выставка «Симфония самоцветов» в ДЦ «Амбер Плаза» 2022 год

Крупные агрегаты минералов, собранные в единые системы, называются горными породами. Поэтому путать эти два понятия не следует. Горные минералы добываются именно путем дробления и обработки целых кусков пород.

Химический состав рассматриваемых соединений может быть разным и содержать большое количество разных веществ-примесей. Однако всегда есть одно главное, которое доминирует в составе. Поэтому именно оно и является определяющим, а примеси не учитываются.

Связь рельефа и полезных ископаемых РФ

Территория России крайне сложна и многообразна за счет большой протяженности с запада на восток и с юга на север. Огромные территории объединяют разную местность, богатую полным спектром ПИ:

• равнины в европейской и центральной области;
• горы на юге, востоке и северо-востоке, а также уникальный Уральский хребет, пересекающий страну;
• северный уклон с водами, впадающими в моря Северного Ледовитого океана.

За счет уникального географического положения, многообразия форм рельефа и природных зон, на территории страны сформировалась практически все известные полезные ископаемые.

Виды минералов

Можно привести следующую классификацию, которая отражает основную часть состава минерала.

1. Самородные или простые вещества. Это тоже минералы. Примеры следующие: золото, железо, углерод в виде алмаза, угля, антрацита, сера, серебро, селен, кобальт, медь, мышьяк, висмут и многие другие.
2. Галогениды, которые включают в себя хлориды, фториды, бромиды. Это минералы, примеры которых известны каждому: каменная соль (хлорид натрия) или галит, сильвин, флюорит.
3. Оксиды и гидроксиды. Образованы оксидами металлов и неметаллов, то есть соединением их с кислородом. В данную группу входят минералы, названия которых — халцедон, корунд (рубин, сапфир), магнетит, кварц, гематит, рутил, кассематит и прочие.
4. Нитраты. Примеры: калиевая и натриевая селитра.
5. Бораты: оптический кальцит, еремеевит.
6. Карбонаты — соли угольной кислоты. Это минералы, названия которых следующие: малахит, арагонит, магнезит, известняк, мел, мрамор и прочие.
7. Сульфаты: гипс, барит, селенит.
8. Вольфраматы, молибдаты, хроматы, ванадаты, арсенаты, фосфаты — все это соли соответствующих кислот, которые образуют различного строения минералы. Названия — нефелин, апатит и другие.
9. Силикаты. Соли кремниевой кислоты, имеющие в составе группу SiO4. Примеры таких минералов следующие: берилл, полевой шпат, топаз, гранаты, каолинит, тальк, турмалин, жадеин, лазурит и другие.

Помимо выше обозначенных групп, встречаются также органические соединения, формирующие целые природные залежи. Например, торф, уголь, уркит, оксолаты кальция, железа и прочие. А также несколько карбидов, силицидов, фосфидов, нитридов.

Другие типы классификации камней

По форме происхождения:

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

По предназначению:

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

По степени твёрдости:

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

Самородные элементы

Это такие минералы (фото можно увидеть ниже), которые образованы простыми веществами. Например:

• золото в виде песка и самородков, слитков;
• алмаз и графит — аллотропные видоизменения кристаллической решетки углерода;
• медь;
• серебро;
• железо;
• сера;
• группа платиновых металлов.

Часто эти вещества встречаются в виде крупных агрегаций с другими минералами, кусками горных пород и рудами. Добыча и их использование в промышленности имеют важное значение для человека. Они — основа, сырье для получения материалов, из которых впоследствии изготавливают самые разные предметы быта, конструкции, украшения, приборы и прочее.

Виды природных богатств

Всё, что создала природа внутри земной коры — минералы, горные породы и т. д. — имеет свою классификацию. Если рассматривать деление по физическому состоянию, то это могут быть:

• твёрдые вещества;
• жидкости;
• газы.

Есть другой метод, предусматривающий анализ их использования. Согласно ему ископаемые бывают:

• горючие;
• рудные;
• нерудные;
• соли;
• драгоценные и полудрагоценные камни.

Ещё одной характеристикой является происхождение ископаемых. Они подразделяются на такие категории:

• Магматические. Для них свойственно залегание в складчатых рельефах, так как подобные руды могут образоваться при выделении из быстро остывающей лавы. Во время тектонических сдвигов происходит смещение масс к нижнему краю платформы, образуя пласт породы. Преимущественно это рудные полезные ископаемые. Примером территории с запасом железных соединений может служить месторождение в Курской области, называемое магнитной аномалией, или украинский Криворожский бассейн.
• К осадочным породам относятся нерудные элементы. Они появляются на берегах мелководных морей, а также в озёрных или болотистых местностях. Произошли из древних органических остатков, водорослей и сухопутных растений.
• Метаморфические возникают при смещении земных платформ и физико-химических изменений внутри Земли. Основными представителями этой категории являются всевозможные сланцы.

Имеется несколько методик добычи естественных богатств. От уровня залегания это могут быть:

• Карьеры для извлечения горных залежей открытым способом — наиболее экономически целесообразный метод, но приводящий к изменению рельефа, что не всегда на пользу экосистеме.
• Больших затрат потребует шахтный вариант.
• Для нефти традиционным является фонтан, когда жидкость выходит наружу под давлением газов.
• Особым способом — геотехнологическим — извлекают руду. Для этого в пласты породы закачивается горячая вода или спецраствор. Через скважины содержимое выходит на поверхность и ценная порода отделяется.

Во всех странах отмечается повышение потребности в полезных ископаемых. Для того чтобы наиболее эффективно и полно использовать подобные исчерпаемые богатства, существует несколько правил:

• Уменьшить потери при добыче.
• Максимально извлекать сырьё на каждом месторождении.
• Разработка новых экономичных способов извлечения.
• Использование современной техники.
• Привлечение учёных для поиска и прогнозирования будущих залежей.

Фосфаты, арсенаты, ванадаты

В эту группу входят породы и минералы, которые имеют преимущественно экзогенное происхождение, то есть встречаются в наружных слоях земной коры. Внутри формируются только фосфаты. Солей фосфорной, мышьяковой и ванадиевой кислот на самом деле достаточно много. Однако, если рассматривать общую картину, то в целом процентное их содержание в коре небольшое.

Можно выделить несколько самых распространенных кристаллов, которые относятся к этой группе:

• апатит;
• вивианит;
• линдакерит;
• розенит;
• карнотит;
• паскоит.

Как уже отмечалось, данные минералы формируют горные породы достаточно внушительной величины.

Месторождения

Если взглянуть на подробную карту зон месторождений полезных ископаемых РФ, то представится следующая картина:

• золото сосредоточено по большей степени в Якутии, на Дальнем Востоке в области Магадана, также есть 200 коренных и 114 комплексных месторождений;
• горючие ресурсы (нефть и газ) в наибольшей степени залегают на севере Западной Сибири, в Ямало-Ненецком округе, а также частично в дельте Волги и на Сахалине;
• серебро в больших количествах представлено на Урале, Востоке Сибири;
• строительные нерудные материалы разбросаны за Уралом, в Саянах, Забайкалье, на территории Красноярского края и Иркутской области;
• каменный уголь расположен относительно равномерно, но большая часть находится за Уралом;
• горючие сланцы наиболее распространены в европейской части страны, в Прибалтийском бассейне;
• железные руды добывают в Курском районе, на Кольском полуострове и Балтийском щите;
• уран добывают в Забайкалье;
• карбонатный марганец также распространен в Сибири, на Урале и Дальнем Востоке;
• алюминия больше всего сосредоточено в Западной Сибири и на Урале;
• цветные металлы максимально сконцентрированы в регионе Восточной Сибири и на Таймыре.

Драгоценные и полудрагоценные камни и нерудные материалы широко распространены в горных пластах Урала, Сибири, особенно много их на Алтае, в Саянах.

Оксиды и гидроксиды

В данную группу минералов входят все оксиды, и простые, и сложные, которые образованы металлами, неметаллами, интерметаллидами и переходными элементами. Общее процентное содержание данных веществ в земной коре — 5%. Единственное исключение, которое относится к силикатам, а не к рассматриваемой группе, — это оксид кремния SiO2 со всеми его разновидностями.

Можно привести огромное количество примеров подобных минералов, однако обозначим самые распространенные:

1. Гранит.
2. Магнетит.
3. Гематит.
4. Ильменит.
5. Колумбит.
6. Шпинель.
7. Известь.
8. Гиббсит.
9. Романешит.
10. Холфертит.
11. Корунд (рубин, сапфир).
12. Боксит.

Базовая классификация

Минералы с гомоатомарной структурой

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

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

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

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

Сульфиды

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

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

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

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

Соединения с кислородной основой

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

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

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

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

Карбонаты

Данный класс минералов включает в свой состав достаточно большое разнообразие представителей, которые также имеют важное практическое значение для человека. Так, существуют следующие подклассы или группы:

• кальцит;
• доломит;
• арагонит;
• малахит;
• содовые минералы;
• бастнезит.

Каждый подкласс включает в свой состав от нескольких единиц до десятков представителей. Всего насчитывается около ста разнообразных минеральных карбонатов. Самые распространенные из них:

• мрамор;
• известняк;
• малахит;
• апатит;
• сидерит;
• смитсонит;
• магнезит;
• карбонатит и прочие.

Некоторые ценятся как очень распространенный и важный строительный материал, другие используются для создания ювелирных изделий, третьи находят применение в технике. Однако все являются важными, и добыча их ведется очень активно.

Основные классы ювелирных камней

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

Ювелирные минералы делятся по основному признаку – традиционности:

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

Силикаты

Самая многообразная по внешним формам и количеству представителей группа минералов. Такое варьирование обусловлено тем, что атомы кремния, лежащие в основе их химического строения, способны соединяться в разного вида структуры, координируя вокруг себя несколько атомов кислорода. Так, могут формироваться следующие типы конструкций:

• островные;
• цепочечные;
• ленточные;
• листовые.

Данные минералы, фото которых можно видеть в статье, известны каждому. По крайней мере некоторые из них. Ведь к ним относятся такие как:

• топаз;
• гранат;
• хризопраз;
• горный хрусталь;
• опал;
• халцедон и прочие.

Они находят применение в ювелирном деле, ценятся как прочные конструкции для использования в технике.

Можно также привести в пример минералы, названия которых не так известны для простых людей, не связанных с минералогией, но тем не менее они очень важны в промышленности:

1. Датонит.
2. Оливин.
3. Мурманит.
4. Хризокол.
5. Эвдиалит.
6. Берилл.

Общая информация

Россия, обладая самой большой территорией в сравнении с другими странами, занимает лидирующие позиции по добыче важнейших полезных ископаемых. Общее количество месторождений – больше 200 000, и это число постоянно увеличивается, так как совершенствуются методы поиска новых залежей. Стоимость предполагаемых ресурсов составляет свыше 30 трлн. долларов. Количество природного газа и угля бьет рекорды большинства других стран: их представлено 32% и 30% соответственно от общего количества мировых запасов.