Minerální

Minerál ( německy  Мineral nebo francouzsky  minéral , z pozdně latiny  (аеs) minerál  - ruda [1] ) je součást hornin , rud , meteoritů , složení a struktury homogenní , která je přirozeným produktem geologických procesů a je chemickou sloučeninou nebo chemický prvek .

Minerál může být v jakémkoliv stavu agregace , zatímco většina minerálů jsou pevné látky . Minerály se dělí na krystalickou strukturu , amorfní a minerály, které mají vnější formu krystalů, ale jsou v amorfním stavu ( metamiktní minerály ). [2] [3] Hornina se může skládat z několika horninotvorných minerálů různých typů (polyminerální hornina), nebo z jednoho horninotvorného minerálu (monominerální hornina). V literatuře se také používá výraz " minerální materiál " .

Termín a popis

Termín „minerál“ se používá k označení minerálního jedince, druhu a variety [4] . Minerál jako minerální druh  je přírodní chemická sloučenina s určitým chemickým složením a krystalickou strukturou. Pokud rozdíly v chemickém složení se strukturní identitou nejsou příliš velké, pak se minerální odrůdy odlišují barvou, morfologickými nebo jinými znaky: například horský křišťál , ametyst , citrín , chalcedon jsou odrůdy křemene . Minerální jedinci  jsou minerální tělesa, mezi kterými jsou rozhraní, například krystaly a zrna [3] .

Mineralogie je studium minerálů . Původ minerálů objasňuje genetická mineralogie a studium minerálních druhů provádí fylogeneze minerálů .

Od 50. let 20. století objev nového minerálu a jeho název schvaluje Komise pro nové minerály a názvy minerálů Mezinárodní mineralogické asociace (MMA) [5] . V současnosti je identifikováno více než 5336 [6] minerálních druhů a ročně je komisí schváleno několik desítek nových, ale široce rozšířeno je pouze 100–150 minerálů.

Minerály jsou také považovány za některé přírodní látky, které jsou za atmosférických podmínek kapalné (například nativní rtuť , která při nižší teplotě přechází do krystalického stavu). Voda naopak není klasifikována jako minerál, protože je považována za kapalné skupenství (tavenina) minerálu led . Některé minerály jsou v amorfním stavu a nemají krystalickou strukturu . To se týká především tzv. metamiktních minerálů , které mají vnější formu krystalů, ale jsou v amorfním, sklovitém stavu v důsledku destrukce jejich původní krystalové mřížky vlivem tvrdého radioaktivního záření z radioaktivních prvků ( uran , thorium a tak dále) zahrnuty do jejich vlastního složení . Rozlišujeme nerosty jednoznačně krystalické , amorfní  - metakoloidy (například opál , leschatellerit a další) a metamiktní nerosty mající vnější formu krystalů, ale v amorfním, sklovitém stavu.

Fyzikální vlastnosti minerálů

Fyzikální vlastnosti minerálů jsou dány jejich krystalickou strukturou a chemickým složením. Existují skalární fyzikální vlastnosti minerálů a vektorové vlastnosti , jejichž hodnoty závisí na krystalografickém směru. Příkladem skalární vlastnosti je hustota , vektorovými vlastnostmi tvrdost , krystalově optické vlastnosti atd. Fyzikální vlastnosti dělíme na mechanické, optické, luminiscenční, magnetické, elektrické, tepelné vlastnosti, radioaktivita [3] .

Vzhled krystalů se zjišťuje vizuální kontrolou, ke zkoumání malých vzorků se používá lupa . Kromě vnějšího tvaru krystalů a dalších segregací má velký význam při popisu a vizuální diagnostice minerálů zejména v polních podmínkách barva, lesk, štěpnost a separace, tvrdost, křehkost a lom [7] . Při diagnostice některých minerálů je důležitá i tvárnost, pružnost (lomuvzdornost) a elasticita.

• Tvrdost . Určeno Mohsovou stupnicí . Na této stupnici je nejtvrdším referenčním minerálem diamant (10 na Mohsově stupnici, s absolutní tvrdostí 1600) a nejměkčí je mastek (1 na Mohsově stupnici, s absolutní tvrdostí 1, škrábe nehtem). Tvrdost nerostu není vždy stejná na všech stranách krystalu, což je odvozeno od jeho krystalové struktury - v některých směrech může být krystalová mřížka zabalena hustěji než v jiných. Například kyanit má tvrdost 5,5 na Mohsově stupnici v jednom směru a 7 ve druhém.
• Štěpení  – schopnost minerálu štěpit se v určitých krystalografických směrech.
• Lom  je specifikem minerálního povrchu na čerstvém neštěpném štěpení.
• Kalení  je tenký barevný nebo vícebarevný film, který se tvoří na zvětralém povrchu některých minerálů v důsledku oxidace .
• Křehkost  - pevnost minerálních zrn (krystalů), která se nachází při mechanickém štípání. Křehkost je někdy spojena nebo zaměňována s tvrdostí, což je nesprávné. Jiné velmi tvrdé minerály se mohou snadno štěpit, to znamená být křehké (například diamant).
• Hustota  - hmotnost jednotky objemu látky, vyjádřená vg/cm 3 . Dřívější, zastaralý název je specifická hmotnost ; lze ji ještě nalézt ve starých mineralogických učebnicích.
• Měrná hmotnost  – charakteristika používaná k určení jednotkové hmotnosti minerálu, je poměr hustoty (hmotnosti na jednotku objemu) minerálu k hustotě vody. Specifická hmotnost může sloužit jako diagnostický znak pro některé třídy minerálů. Mezi běžně se vyskytujícími minerály mají oxidy a sulfidy vyšší specifickou hmotnost , protože obsahují prvky s vysokou atomovou hmotností . Nativní kovy a intermetalické sloučeniny mají nejvyšší specifickou hustotu . Kamacit (niklové meteorické železo) má specifickou hustotu 7,9 [8] , zatímco hustota nativního zlata dosahuje 19,3 g/cm3 .

Optické vlastnosti

• Glitter  je světelný efekt způsobený odrazem části světelného toku dopadajícího na minerál. Závisí na odrazivosti minerálu.
• Barva  je znak, který jednoznačně charakterizuje některé minerály (zelený malachit , modrý lapis lazuli , rumělka červená ), a je velmi zavádějící u řady dalších minerálů, jejichž barva se může v širokém rozmezí lišit v závislosti na přítomnosti nečistot chromoforu. prvky nebo specifické defekty v krystalové struktuře ( fluority , křemeny , turmalíny ).
  • Barva pruhu  je barva minerálu v jemném prášku, obvykle určená poškrábáním hrubého povrchu porcelánové sušenky .
• Lom , disperze a polarizace charakterizují jejich optické konstanty: index lomu, úhel mezi optickými osami, optické znaménko krystalu, orientaci optické indikační čáry atd.

Magnetické vlastnosti

Magnetismus závisí na obsahu hlavně železného železa, detekuje se pomocí konvenčního magnetu .

Hledání minerálů v přírodě

• horninotvorný  - tvoří základ většiny hornin;
• příslušenství  – často se vyskytuje v horninách, ale zřídka tvoří více než 5 % horniny;
• vzácné minerály  - jejichž nálezy jsou jednotlivé nebo nepočetné;
• rudy  obsahující ve svém složení průmyslově cenné složky a tvořící významné akumulace v rudních ložiskách .

• Minerální jedinci  jsou součástí minerálních agregátů. Jedná se o samostatné krystaly, zrna a kulovité nebo blízké sférickým segregacím minerálů, oddělené od sebe fyzikálními rozhraními a představující formu výskytu minerálních druhů v přírodě. Minerální jedinec je původním pojmem mineralogie, což znamená zrna a idiomorfní krystaly, v jejichž podobě jsou minerální druhy prezentovány v přírodě; jednotlivci mohou být zrna - "jednokrystaly" nebo sférokrystaly, ze kterých se budují jednoduché minerální agregáty ( Yu. M. Dymkov , 1966)
• Minerální agregáty  jsou srůsty minerálních jedinců stejných nebo různých minerálů. Mohou být jednostupňové nebo vícestupňové. Minerální agregát je výchozím konceptem mineralogie. Na úrovni organizace hmoty, podle konceptu „jednotlivce“, je agregát shluk jednotlivců, kteří při ideálním vývoji nemají jasné známky symetrických postav (to je zásadní rozdíl od jednotlivců - podle Yu. M. Dymkov , 1966).
• Minerální tělesa  jsou akumulace minerálních agregátů s přirozenými hranicemi. Jejich velikosti se liší od mikroskopických až po velmi velké, úměrné měřítku geologických objektů.

Chemie minerálů

Množství minerálů na Zemi je přímým důsledkem jejich chemického složení, které zase závisí na množství různých chemických prvků. Většina pozorovaných minerálů se těží ze zemské kůry . Většina minerálů má ve svém hlavním složení pouze 8 prvků, nejběžnějších v zemské kůře: kyslík , křemík , hliník , železo , hořčík , vápník , sodík a draslík (v sestupném pořadí). Těchto osm prvků dohromady tvoří až 98 % hmotnosti zemské kůry. Z těchto osmi je zvláště důležitý kyslík, který tvoří 46,6 % hmotnosti zemské kůry, a křemík, který tvoří 27,7 % [9] .

Chemické složení minerálů je zpravidla podobné složení jako hornina, ze které byly vytvořeny. Olivín tedy vzniká z magmatu bohatého na železo a hořčík a magma bohaté na křemičitany krystalizuje do minerálu bohatého na křemičitany – jako je křemen . Kalcit se tvoří ve vápenci bohatém na vápník a uhličitany .

Chemické složení se může lišit mezi členy řady minerálů. Například plagioklasy , které jsou z hlediska chemického složení součástí skupiny kostrových hlinitokřemičitanů  - živců , představují souvislou izomorfní řadu hlinitokřemičitanů sodno-vápenatých - albit a anortit s neomezenou mísitelností . Existují 4 identifikované odrůdy mezi albitem bohatým na sodík a anortitem bohatým na vápník - oligoklasem , andezinem , labradoritem a bytonitem [10] [11] . Mezi další příklady takových sérií patří olivínová řada od forsteritu bohatého na hořčík po fayalit bohatý na železo [12] a wolframitová řada od hübneritu bohatého na mangan po ferberit bohatý na železo [13] .

Přítomnost minerálních řad se vysvětluje chemickou substitucí. V přírodě nejsou minerály čisté materiály. Obsahují nečistoty, skládající se z jakýchkoli prvků, které jsou v daném chemickém systému. V důsledku toho je někdy určitý prvek nahrazen jiným [14] . K takové substituci obvykle dochází mezi ionty podobné velikosti a identických nábojů. Například K + nemůže nahradit Si 4+ kvůli chemické a strukturální nekompatibilitě způsobené velkým rozdílem ve velikosti a náboji a k ​​nahrazení Si 4+ Al 3+ dochází poměrně často, protože jsou si blízké velikostí, nábojem a nábojem. hojnost.v zemské kůře, kterou pozorujeme na příkladu plagioklasů.

Změny teploty, tlaku a chemického složení ovlivňují mineralogické složení dané horniny. Změny chemického složení mohou být způsobeny procesy, jako je eroze půdy a zvětrávání, stejně jako metasomatismus . Ke změnám teploty a tlaku dochází, když zdrojová hornina prochází tektonickým nebo magmatickým posunem do jiného fyzikálního režimu. Změny termodynamických podmínek příznivě ovlivňují možnost reakce mezi již vytvořenými minerály s produkcí nových minerálů [15] .

Klasifikace minerálů

Moderní klasifikace minerálů se provádějí na strukturně-chemickém základě [16] . Klasifikace schválená Mezinárodní mineralogickou asociací (IMA) v roce 2009 je pravidelně aktualizována a znovu schvalována.

Anorganické minerály

Přírodní prvky a intermetalické sloučeniny Karbidy , nitridy , fosfidy Sulfidy, sulfosali a podobně

1. třída selenidy , teluridy , arsenidy a podobně
2. Třída Sulfosalt

Halogenové sloučeniny (halogenidy) a halogenové soli

1. třída Fluoridy , fluoridy hliníku
2. třídy Chloridy, bromidy a jodidy

Oxidy a hydroxidy

1. třídy Jednoduché a složité oxidy
2. třídy Hydroxidy

Kyslíkové soli (oxysoli)

1. třída jodáty
2. Dusičnanová třída
3. třída uhličitany
4. třídy sulfáty a selenany
5. třída chromátů
6. Třída wolframany a molybdenany
7. Třída Fosfáty, arzenáty a vanadičnany
8. Třída boritanů
9. Třída Silikáty a hlinitokřemičitany (berylosilikáty, borosilikáty)
   1. Ostrovní silikáty s izolovanými SiO 4 čtyřstěny
   2. Řetězcové silikáty s izolovanými skupinami SiO 4 tetraedrů
   3. Páskové silikáty se souvislými řetězci a pásy SiO 4 tetraedrů
   4. Vrstvené silikáty se souvislými vrstvami SiO 4 tetraedrů
   5. Rámcové silikáty se souvislými trojrozměrnými strukturami SiO 4 a Al0 4 tetraedry

Organické minerály

Podle moderní nomenklatury minerálů schválené MMA jsou některé z přírodních solí podobných organických sloučenin (oxaláty, mellitáty, acetáty atd.) považovány za minerály, které jsou spojeny do třídy organických látek . Zároveň v obecné taxonomii nerostů nejsou do počtu nerostů zahrnuty vysokomolekulární organické útvary jako dřevěné pryskyřice a bitumeny, které ve většině případů nesplňují požadavky na krystalinitu a homogenitu. Některé organické látky  - ropa , asfalty , bitumen byly mylně připisovány minerálům. Postrádají krystalickou strukturu a nelze je charakterizovat z krystalově chemického hlediska. Přírodní organické produkty se ve většině případů týkají buď hornin ( antracit , šungit atd.), nebo přírodních uhlovodíků ropné skupiny ( ozocerit , bitumen), nebo fosilních pryskyřic ( jantar , kopál ), případně biogenních útvarů obsahujících v složení jednoho nebo druhého minerálu ( perla a perleť , na jejichž struktuře se podílí minerál aragonit ).

Přírodní mravenčany (formikait Ca (HCOO) 2 , dashkovait Mg (HCOO) 2 • 2H 2 O aj.) a oxaláty (stepanovit aj.) v mineralogii řadíme mezi organické látky .

Využití minerálů

Minerály, spolu s organickými materiály, jsou široce používány.

Minerály člověk využíval od pradávna. Po dlouhou dobu byl hlavním minerálem pazourek  - jemnozrnná odrůda křemene , jehož vločky s ostrými hranami používali primitivní lidé ve starověké době kamenné . Kromě něj se používaly i další minerály, např. třešňový hematit , žlutohnědý goethit a černé oxidy manganu  - jako barvy, a jantar , nefrit , nativní zlato atd. - jako materiál pro šperky atd. prehistorický Egypt (5000-3000 př.nl) šperky byly vyrobeny z původní mědi , zlata a stříbra . Později začali používat bronz pro výrobu zbraní a nástrojů [7] . Nyní se z nerostů získávají kovy a další chemické prvky a sloučeniny [4] , jsou to suroviny pro výrobu stavebních hmot (cement, sklo atd.) a pro chemický průmysl . Minerály lze použít jako barviva [7] , brusné a žáruvzdorné materiály, uplatnění nacházejí v keramice , optice , radioelektronice , elektrotechnice a radiotechnice. Drahokamy jsou také minerály [4] .

Minerály se používají jako potraviny, jako zdroj surovin, jako platidlo, jako umělecké a luxusní předměty a jako součásti špičkových technologií. Jedním z typů šarlatánství je litoterapie  - léčba minerály nošením, aplikací, vstupováním do astrálních kontaktů s nadpřirozenými energiemi a magickými silami údajně uzavřenými v kamenech a krystalech. Přívrženci litoterapie tvrdí, že každý krystalický předmět má vlastnosti záření a absorpce neznámých energií a polí, které jsou při aplikaci na biologické tělo schopné obnovit narušenou energetickou rovnováhu těla. Litoterapie nemá žádné klinicky ověřené zdůvodnění a vědecký základ [17] .

Viz také

• Seznam minerálů
• Hornotvorné minerály
• jílové minerály
• minerální pigmenty
• izomorfismus
• Polymorfismus
• Asterismus (v mineralogii)
• Irisace
• minerální pohled
• Metamictové minerály
• Minerální jedinci
• Minerální kamenivo
• Ontogeneze minerálů
• Mineralogické muzeum
• Mineralogická muzea Ruska
• Sbírání minerálů

Poznámky

1. ↑ Vasmer M. Etymologický slovník ruského jazyka . — Pokrok. - M. , 1964-1973. - T. 2. - S. 623-624.
2. ↑ Betechtin, 2014 , str. 11-13.
3. ↑ 1 2 3 Minerál // Velká sovětská encyklopedie  : [ve 30 svazcích]  / kap. vyd. A. M. Prochorov . - 3. vyd. - M  .: Sovětská encyklopedie, 1969-1978.
4. ↑ 1 2 3 R.A. Vinogradov. Minerální // Chemická encyklopedie / vyd. Knunyants I. L. - Velká ruská encyklopedie, 1992. - T. 3. - S. 86-88.
5. ↑ Rastsvetaeva R. K. Jak objevit nový minerál  // Příroda . - Věda , 2006. - č. 5 . (Ruština)
6. ↑ Ernst AJ Burke. Mezinárodní mineralogická asociace - Komise pro nové minerály, nomenklaturu a klasifikaci (odkaz není k dispozici) . nrmima.nrm.se. Staženo 13. 5. 2018. Archivováno z originálu 10. 8. 2019. (neurčitý) 
7. ↑ 1 2 3 Minerály a mineralogie // Collier Encyclopedia . — 2000. (Ruština)
8. ↑ Kamacite . webmineral.com. Získáno 2. srpna 2012. Archivováno z originálu 13. května 2013. (neurčitý)
9. ↑ Dyar a Gunter, str. 4-7
10. ↑ Deer W.-A., Howie R.-A., Zusman J., Rock-forming minerals, přel. z angličtiny, díl 4, M., 1966
11. ↑ Marfunin A.S. , Živce - fázové vztahy, optické vlastnosti, geologická distribuce, M., 1962.
12. ↑ Fayalite na webmineral.com Archivováno 7. prosince 2017 na Wayback Machine 
13. ↑ Charakteristika wolframitu Archivováno 7. května 2021 na Wayback Machine 
14. ↑ Dyar a Gunter, str. 141
15. ↑ Dyar a Gunter, str. 549
16. ↑ Betechtin, 2014 , str. 151-158.
17. ↑ Lawrence E. Jerome. Crystal Power: Ultimate Placebo Effect. Knihy Prometheus, 1989

Literatura

• Zemyatchensky P. A. Mineral // Encyklopedický slovník Brockhaus a Efron  : v 86 svazcích (82 svazcích a 4 dodatečné). - Petrohrad. , 1890-1907.
• Minerál // Velká sovětská encyklopedie  : [ve 30 svazcích]  / kap. vyd. A. M. Prochorov . - 3. vyd. - M  .: Sovětská encyklopedie, 1969-1978.
• Minerál  // Velká ruská encyklopedie  : [ve 35 svazcích]  / kap. vyd. Yu. S. Osipov . - M  .: Velká ruská encyklopedie, 2004-2017.
• Minerály a mineralogie // Encyklopedie Colliera. — 2000. (Ruština)
• R.A. Vinogradov. Minerální // Chemická encyklopedie / vyd. Knunyants I. L. - Velká ruská encyklopedie, 1992. - T. 3. - S. 86-88.
• Betekhtin A. G. Kurz mineralogie. — 3., opraveno a doplněno. - M .: Kniha. House University, 2014.
• Ju. Gončarov, M. Malková, V. Šamšurov, A. Šamšurov. Geologie, mineralogie, petrografie . - Referenční příručka. - M .: ASV, 2008.
• Busbey, AB; Coenraads, RE; Roots, D.; Willis, P. Horniny a fosilie. - San Francisco: Fog City Press, 2007. - ISBN 978-1-74089-632-0 .
• Chesterman, CW; Lowe, KE Polní průvodce po severoamerických horninách a  minerálech . Toronto: Random House of Canada, 2008. - ISBN 0-394-50269-8 .
• Dyar, M.D.; Gunter, M.E. Mineralogie a optická mineralogie. — Chantilly, Virginia: Mineralogická společnost Ameriky, 2008. - ISBN 978-0-939950-81-2 .

Odkazy

• Ruská mineralogická společnost  (anglicky)  (ruština)
• Krystalografická a krystalochemická databáze minerálů a jejich strukturních analogů  (anglicky)  (rus.)
• Oficiální stránky Mineralogického muzea pojmenované po A. E. Fersman
• Mineralogická sekce v geologické encyklopedii GeoWiki  (ruština)
• Vědecké a vzdělávací kresby minerálů Projekt " Ontogeny minerálů v kresbách"  (angl.)  (rus.)
• Tatarsky V. B. "Krystalová optika a imerzní metoda pro studium minerálů", Moskva, Nedra, 1965, 306 s.
• Moderní problémy ontogeneze minerálů  (rus.)
• Katalog minerálů Interaktivní průvodce minerálů, vlastnosti, fotografie, popisy různých minerálů
• Klasifikace minerálů  (ruská)
• Vlastnosti minerálů
• Největší databáze nerostů a ložisek  (anglicky)
• Mineralogická databáze  (anglicky)
• Fyzikální vlastnosti horninotvorných minerálů  (anglicky)
•  Světová galerie mineralogického umění
• "Nickel-Strunz (verze 10) klasifikační systém"  - webmineral.com. (Angličtina)
• Nová klasifikace Dana  - webmineral.com. (Angličtina)

Slovníky a encyklopedie	Velká dánština Velká dánština Velká Katalánština Velká Katalánština Skvělý norský Velký Rus Velký sovět (1 ed.) Velký sovět (1 ed.) Brockhaus a Efron okolo světa Malý Brockhaus a Efron Britannica (online)
V bibliografických katalozích GND : 4074836-4 J9U : 987007546675005171 LCCN : sh90001070 LNB : 000061901 NDL : 00566084 NKC : ph115322