Коллектив авторов - О самоцветах и самородных металлах

Минералы, образовавшиеся путем трансформации

На поверхности земли минералы и породы подвергаются воздействию внешних (экзогенных) факторов: подобные изменения происходят непрерывно, хотя и очень медленно. Колебания температуры и атмосферные осадки приводят к механическому разрушению породы; атмосферный кислород, углекислота и вода оказывают химическое воздействие; к этому добавляется разрушение вследствие биологических процессов. Влияние экзогенных факторов может привести к существенным изменениям в структуре минералов.

Химическое осадочное образование минералов

Ряд минералов имеет океаническое происхождение. Они сформировались в результате испарения морской воды либо изменений ее химического состава. Именно таким образом образуются залежи каменной соли, а также некоторые железные руды и отложения мела и известняка.

Метаморфическое образование минералов

Когда расплавленная магма поднимается в верхние слои земной коры, происходит их разогрев, сжатие и образование летучих химических элементов. Физико-химические свойства пород, через которые прошла магма, претерпевают серьезные изменения. Эти процессы в науке называются метаморфизмом. Различают контактовый метаморфизм, при котором взаимодействуют соприкасающиеся горячий магматический раствор и холодные вмещающие породы, и региональный дислокационный метаморфизм, при котором перемещения больших масс пород сопровождаются изменением их минерального состава и возникновением новых минералов.

Кристаллы

Минералы – это физически и химически однородные тела, имеющие, как правило, четко определенный химический состав. Большинство минералов – вещества кристаллические. В тех случаях, когда форма минералов ограничивается плоскими поверхностями (гранями), ребрами и двугранными углами, их называют кристаллами. Внешний вид кристалла тесно связан с его атомной структурой, ведь кристалл – однородное тело, мельчайшие составляющие которого – атомы – расположены в строгом порядке и образуют кристаллическую решетку. Даже у кристаллов несовершенной формы кристаллическая решетка остается неизменной на атомарном уровне. В минералах с геометрически неправильной формой расположение атомов регулируется не слишком жестко. Минералы такого строения называются аморфными: их внешние формы (как, например, у опала) нередко напоминают шар или плод фасоли.

Симметрия кристалла

Важное свойство кристалла – соответствие различных граней между собой, т. е. симметрия. Плоскость симметрии делит кристалл на две одинаковые на вид половины. Ось симметрии проходит через центр кристалла. Вращение кристалла вокруг оси симметрии позволяет получить идентичную форму в нескольких положениях (от двух до шести). При этом каждой грани кристалла соответствует параллельная грань, повернутая на 180° вокруг этого центра симметрии. При комбинации и упорядочивании вышеназванных элементов симметрии мы получим для всех кристаллов 32 класса симметрии, которые можно сгруппировать на основе их общих характеристик в семь кристаллических систем (сингоний). Триклинная сингония обладает наименьшим числом элементов симметрии; в порядке возрастания за ней следуют моноклинная сингония, ромбическая, тетрагональная, тригональная, гексагональная и кубическая.

Минеральные агрегаты

Хорошо сформированные отдельные кристаллы в природе встречаются редко. Более часто в ограниченном пространстве кристаллы громоздятся друг на друга, образуя минеральные агрегаты – большое количество сросшихся кристаллов одного минерала. В разломах породы группы кристаллов, растущих от общего плоского основания, образуют друзы, в полостях образуются жеоды. Минеральные агрегаты могут быть самого разного вида.

В небольших разломах многих известняков обнаруживаются образования, похожие на окаменевший папоротник, – дендриты, образующиеся из отложений оксидов и гидроксидов марганца и железа.

Двойники

Одной из характерных кристаллических форм являются двойники, представляющие собой взаимные закономерные срастания кристаллов одного и того же минерала. Они бывают простыми и сложными и отличаются своеобразными формами (например, кристаллы гипса срастаются в «ласточкин хвост»).

Внешняя форма и симметрия кристалла зависят от связей между атомами и от их расположения. Расположение атомов определяет физические свойства кристаллов.