СИСТЕМАТИКА МИНЕРАЛОВ

Минерал, минеральный вид и его разновидности. Классификационной единицей в минералогии служит минеральный вид. Одно из современных определений минерала было дано академиком В.С. Соболевым, который к минеральным видам относит природные соединения, имеющие однотипную структуру и состав, изменяющийся в определенных пределах. Минерал обладает правильным, закономерным расположением атомов, что устанавливает пределы для изменения его химического состава и придает ему характерные физические свойства.

Минералы существуют в виде индивидов, различающихся своей морфологией, особенностями внутреннего строения кристаллов, свойствами. Вследствие явлений изоморфизма индивиды одного и того же минерала могут отличаться в каких-то пределах по химическому составу, а значит, и по некоторым особенностям кристаллической решетки индивидов. Это подобно тому, как в мире живой природы индивиды растений и животных отличаются друг от друга – каждый из них в чем-то индивидуален, отсюда и происходит это название. Обобщая наблюдения, в биологии вводят понятие вида. Также и в минералогии имеется понятие «минеральный вид», которое возникло как результат обобщения наблюдений по множеству индивидов.

Минеральным видом называют природное химическое соединение с определенным составом (в пределах небольших вариаций) и кристаллической структурой. Использование этого понятия рассмотрим на примере минералов, называемых гранатами. Общая формула гранатов имеет вид R₃²⁺R₂³⁺(SiO₄)₃, они кристаллизуются в кубической сингонии. Имеют различный цвет – от белого, зеленого, желтого, коричневого, красного до черного с разными их оттенками. Физические свойства (плотность, блеск, твердость) их также различны. Это объясняется различием химического состава минералов вследствие изоморфизма. Возьмем, например, пироп Mg₃Al₂(Si₃O₁₂) и альмандин Fe₃Al₂(Si₃O₁₂), представляющие собой чистые вещества, которые в природе практически не встречаются. Поэтому из железо-магнезиальных гранатов к пиропам относят гранаты состава (Mg, Fe)₃Al₂(Si₃O₁₂), в которых пиропа будет более 50 %. Как бы не изменялся химический состав гранатов, их структура не меняется, если не считать различия некоторых межплоскостных расстояний и изменения позиций конкретных атомов. Главное – пространственная группа симметрии их кристаллической решетки остается неизменной.

А вот, например, полиморфные модификации – это разные минеральные виды. Так диоксиды кремния SiO₂ тригональной и тетрагональной структур являются разными минералами (минеральными видами) – кварц (первый) и стишовит (второй).

В пределах минерального вида выделяют разновидности по химическому составу и структурным особенностям, и как следствие разновидности по физическим свойствам, кристалломорфологии и т.д.

Химическими разновидности – это минералы данного минерального вида, отличающиеся друг от друга некоторыми отклонениями состава от предельной химической формулы минерального вида. Предельной называется химическая формула идеально чистого вещества (минал). Принадлежность минерала определяется по главным химическим элементам в его составе – так принято в решениях Международной минералогической ассоциации.

Структурными разновидностями называют минералы данного минерального вида, отличающиеся некоторыми особенностями структуры. Так, при изоморфных замещениях атомов происходит некоторое искажение структуры – она в обычном случае становится не такой идеальной, но в пределах понятия «минеральный вид». Бывают более сложные случаи, как, например, в непрерывном ряду кальцит CaCO₃ – родохрозит MnCO₃ в некоторых случаях смеси половинных составов характеризуются особым порядком расселения примесных атомов в решетке минерала и появляется самостоятельный минеральный вид – кутнагорит с составом СаMn(CO₃)₂.

Общее число минеральных видов составляет около 3500–4000. Расхождения в подсчетах связаны с тем, что, во-первых, некоторые минералы изучены недостаточно полно и поэтому неоднозначно воспринимаются некоторыми исследователями. Во-вторых, принятые границы понятий «минеральный вид», «структурная и химическая (особенно структурная) разновидности» условны, а потому в сложных случаях эти границы могут быть проведены по-разному.

Наиболее многочисленны минеральные виды, в которые входят кислород и водород, – это основные химические элементы в мире минералов. Затем по числу минеральных видов химические элементы выстраиваются в такой ряд (в порядке убывания): Si, Fe, Ca, S, Al, Na, Mg, Cu, Mn, P, As, Pb.

Классификация минералов. Современные основы систематики минералов как химических соединений заложены шведским химиком и минералогом Й. Я. Берцелиусом в 1814 г. Впервые наиболее полное выражение эта химическая основа нашла в классификации Дж. Дэна, в третьем издании его многотомного издания «Система минералогии» (1850–1854). Здесь было выделено пять классов:

а) самородные вещества;

б) сернистые и мышьяковистые соединения;

в) галоидные соединения;

г) кислородные соединения;

д) органические вещества.

Эти подразделения почти без изменений сохраняются во всех переизданиях справочника Дж. Дэна и практически во всех современных классификациях минералов; в одних классификациях они выступают в качестве классов, в других – в качестве типов.

Во всех классификациях начальным является выделение минеральных видов, затем они объединяются в группы, но в различных классификациях это делается по-разному.

Дело в том, что авторы современных классификаций стремятся учесть сразу два фактора – химический состав и структуру. Так, на двух основах построены почти все современные классификации: Х. Штрунца (1941, 1982, 1997), А. Г. Бетехтина (1950), А. С. Поваренных (1966), Е. К. Лазаренко (1971), Е. И. Семенова (1981), А. А. Годовикова (1975, 1979, 1983).

Наиболее логична классификация, построенная только на одном принципе – химическом, которому отдавал предпочтение В. И. Вернадский. Такая классификация будет полнее отражать родственные связи или, наоборот, различия минералов как химических веществ. Такая классификация создана Г. Б. Бокием. В структурной кристаллографии и кристаллохимии более ценна классификация, построенная на структурных признаках.

Все множество минералов по химическому принципу разбито на типы, они подразделены по этому же принципу на классы. Классы мы делим уже с учетом структуры минерала на подклассы. Подклассы же в свою очередь разбиты на группы. Это сделано то на химической, то на структурной основе. В редких случаях прибегают к еще одной категории промежуточной между подклассом и группой – семейству. В группы объединяются минеральные виды. Ниже по отношению к минеральному виду располагаются разновидности – структурные, химические и другие.

Тип

Классы

Подклассы

Семейства

Группы

Минеральные виды

Разновидности

Лекция 8

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: