Полная версия

Главная arrow География arrow Кристаллография и минералогия. Основные понятия

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Характеристика некоторых основополагающих терминов

В настоящее время к минералам относят природные кристаллические вещества, образовавшиеся в результате геохимических или космохимических процессов. Геохимия - наука о химическом составе Земли, законах распространенности и распределения в ней химических элементов, способах сочетания и миграции атомов в ходе природных процессов. Космохимия - наука о химическом составе космических тел, законах распространенности и распределения химических элементов во Вселенной, процессах сочетания и миграции атомов при образовании космического вещества. Кларк (в современном понимании) - среднее содержание химического элемента в какой-либо замкнутой системе (планета Земля, Солнечная система, совокупность определенных горных пород и т. д.). Термин введен в научный оборот по предложению А.Е. Ферсмана в честь американского исследователя Франка Уиглсуорта Кларка (1847-1931), одного из первых геохимиков. Первоначально термин означал среднее содержание элемента в земной коре. Затем понятие расширилось до современного.

Повторим определение минерала по А.А. Годовикову - «химически и физически индивидуализированный неорганический продукт природной физико-химической реакции, находящийся в кристаллическом состоянии...» [20]. Из определения понятно, что к минералам не относят синтезированные человеком кристаллические вещества, а также природные органические соединения - битумы, смолы, нефти и т. д. Не входят сюда аморфные и жидкие природные соединения; однако здесь есть исключения. Например, минералы - жидкая самородная металлическая ртуть, опал - аморфная форма окиси кремния Si02 и некоторые другие. Отметим, что окись кремния Si02 в геологии называют «кремнезем» и/или «кремниевая кислота (кремнекислота)». Также к минералам относят природные неорганические вещества, которые при образовании имели кристаллическое строение, а затем утратили его вследствие какого-либо воздействия, например радиоактивного излучения. Для обозначения этой группы применяют термины «метамиктные минералы» (греч. metamiktos - смешанный) или (гораздо реже) «минералоиды».

Определяющей характеристикой веществ, относимых к минералам, является их конституция - единство кристаллической структуры и химического состава. Под термином «инерция конституции» понимают устойчивость минерала в условиях, отличных от условий его образования. Это свойство минералов позволяет исследовать методом прямого наблюдения на поверхности Земли геологические образования, возникшие в ее глубинах, например интрузивные и метаморфические горные породы.

В ходе развития минералогии выяснилась недостаточность и неоднозначность термина «минерал» и было предложено более емкое понятие «минеральный вид». В настоящее время это понятие является основой большинства классификаций минералов. По А.А. Годовикову, «к одному минеральному виду относятся минералы с однотипной структурой и с составом, отвечающим индивидуализированным химическим соединениям, в том числе - крайним и промежуточным членам серий непрерывных твердых растворов. Состав минеральных видов может изменяться в границах, определяемых непрерывностью изменения, в том числе - в сериях непрерывных твердых растворов - условно принятыми границами и невозможностью равновесного существования двух или нескольких фаз в известном интервале температуры и давления природного физикохимического процесса» [20]. Твердые растворы - это твердые фазы переменного состава, в которых атомы различных элементов смешаны в известных пределах или неограниченно в общей кристаллической решетке.

Изоморфизм (греч. iso - равный и morphe) - способность атомов, ионов или молекул замещать друг друга в кристаллических структурах. В результате образуются твердые растворы замещения. Вещества, которым присущ изоморфизм, называются изоморфными. Изоморфные смеси образуются лишь тогда, когда замещающие друг друга частицы (атомы, ионы, молекулы) близки по своим эффективным размерам. Как параметр для сравнения здесь обычно принимают радиус частицы. Когда два вещества дают изоморфные смеси любых концентраций (непрерывный ряд твердых растворов), изоморфизм называется совершенным; в противном случае - несовершенным (ограниченным). При совершенном изоморфизме (характерном для минералов) образуются одинаковые по морфологии кристаллы различного химического состава. Эту совокупность минералов А.А. Годовиков называет «род». В такой классификации типичным примером рода является твердый раствор Ca-Na полевых шпатов - плагиоклазов. Каждая изоморфная смесь в определенных условно принятых границах химического состава внутри рода - это минеральный вид - альбит, анортит и т. д.

Для обозначения в пределах минерального вида каких-либо особенностей входящих в него индивидов выделяют разновидности, которым часто присваивают собственные имена. Например, по цвету внутри минерального вида «берилл» выделяют разновидности: изумруд - зеленый; аквамарин - голубой; гелиодор - золотистый; воробьевит - розовый.

Полиморфизм (греч. poly - много и morphe) - способность кристаллических веществ в зависимости от условий (температуры, давления и др.) образовывать несколько различных по кристаллической структуре и другим физическим свойствам модификаций без изменения состава вещества. Модификация - видоизменение, преобразование чего-либо без изменения сущности целого, характеризующееся появлением у целого новых свойств. По А.А. Годовикову, полиморфные модификации относятся к разным минеральным видам, например, гексагональный графит и кубический алмаз. Строго говоря, это пример разновидности полиморфизма - диморфизма - способности кристаллических веществ в зависимости от условий образовывать две различные по кристаллической структуре модификации.

Терминология в минералогии пока не является окончательно устоявшейся. Поэтому часть исследователей абстрагируются от некоторых отличий индивидов и объединяют их под одним названием; другие - детализируют отличия и выделяют большее количество индивидов с собственными именами. Отсюда, говоря о числе минералов индивидов, указывают цифры от двух до четырех тысяч.

Кроме кратко охарактеризованных терминов «минерал», «минеральный вид», «род», «разновидность» и других, важное значение имеют понятия «генезис» и «парагенезис».

Термин «генезис» применительно к минералогии введен академиком

В.И. Вернадским в 1925 году. Он писал: «Минералогия представляет собой химию земной коры. Она имеет задачей изучение как продуктов химических процессов, так и самих процессов» [12]. Отсюда, по В.И. Вернадскому, под генезисом понимают физико-химический процесс образования минералов.

Как отмечалось, понятие «парагенезис» под термином «смежность минералов» впервые охарактеризовано академиком В.М. Севергиным. На полвека позже немецкий минерал И. Брейтгаупт ввел в научный оборот термин «парагенезис» в его современном понимании. Приведем определение согласно [22]: «Парагенезис минералов (греч. para - возле, рядом и genesis - рождение, происхождение) - закономерное совместное нахождение генетически связанных между собой минералов». Здесь выделяют два аспекта:

  • • обозначение совместно образующихся минералов, которое называется парагенетической ассоциацией (парагенезис минералов);
  • • обозначение совместного нахождения минералов в каком-либо геологическом образовании, которое называется ассоциацией минералов (.минеральной ассоциацией).

По Д.С. Коржинскому [27], парагенезис минералов трактуется как совокупность равновесия сосуществующих минеральных фаз. В таком понимании разработанный им метод парагенетического анализа позволяет:

  • • проводить по одному-двум минералам поиск остальных, характерных для того же парагенезиса. Например, поиск алмазоносных кимберлитовых трубок по парагенетическому спутнику алмаза - пиропу;
  • • использовать парагенезисы, для которых определены условия их образования как геологические термометры и барометры. Например, равновесная парагенетическая ассоциация трех полиморфных модификаций Al2Si05 - андалузит-силлиманит-кианит - является маркером для оценки температур и давлений при региональном метаморфизме;
  • • устанавливать по парагенетической ассоциации генезис минералов.
 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>