Определитель минералов

© 1976. VEB Deutscher Verlag fur Grundstoffindustrie, Leipzig, Deutsche Demokratische Republik

Однако человека привлекала и привлекает не толь­ко возможность промышленного использования тех или иных минералов: издавна его изумляла и восхищала красота природного камня. Стойкая, сочная окраска минералов, их удивительная естественная огранка — одно из ярких проявлений гармонии в природе.

В последнее десятилетие во всем мире интерес к природному камню чрезвычайно возрос. Коллекции минералов создаются при учебных заведениях, краевед­ческих музеях, геологических управлениях, на крупных рудниках. Необычайной популярностью пользуется ин­дивидуальное коллекционирование минералов.

В этой связи большой интерес представляет книга доктора естественных наук Р. Юбельта, выдержавшая на родине автора, в ГДР, уже два издания. Основным достоинством этой книги, знакомящей читателя с миром минералов, является сочетание ее небольшого объема с высокой информативностью. Книга состоит из двух ча­стей. В первой автор в доступной пониманию неспециа­листов форме знакомит читателя с основами минерало­гии. Как, в ходе каких геологических процессов обра­зуются минералы? Каковы их физические свойства: кри­сталлическая форма, цвет, блеск, степень прозрачности? Какие из этих свойств наиболее важны для диагностики и какие методы применяются для определения минера­лов? Каков химический состав минералов и какова их внутренняя структура? В книге показано, что именно внутреннее строение минералов обусловливает их внеш­ний облик и физические свойства. Особое внимание уде­лено наиболее сложному для непосвященного читателя разделу — кристаллографии, который написан извест­ным кристаллографом проф. В. Шмицем.

Весьма информативная вводная часть подготавли­вает читателя к восприятию второй части, в которой заключено основное содержание книги. Здесь в алфа­витном порядке —«от А до Я» — описаны 205 минера­лов и кратко охарактеризованы их основные разновид­ности, приведены основные сведения не только о наибо­лее распространенных минералах, таких, как кварц и полевые шпаты, пироксены и амфиболы, или о минера­лах, имеющих большое народнохозяйственное значение, но и о ряде природных образований, редко встречаю­щихся, но ценных с точки зрения коллекционеров, та­ких, например, как крокоит или ильваит.

Пользование книгой как определителем-справочни­ком облегчается четкой рубрикацией описания каждого минерала, а также диагностическими таблицами, дан­ными в приложении к книге.

Следует отметить некоторые особенности книги, обусловленные тем, что авторы адресовали ее в первую очередь немецкому читателю. Так, районы распростра­нения месторождений охарактеризованы в самых общих чертах, и масштабными единицами являются горные хребты, провинции, штаты или страны в целом. Лишь для обоих германских государств (ГДР и ФРГ) и в ряде случаев для их непосредственных соседей —ЧССР, Швейцарии, Австрии, Польши —указаны конкретные районы локализации месторождений и местонахождения минералов. Некоторое несовпадение русской и немецкой научной терминологии заставило в ряде случаев дать подстрочные пояснения. Формулы минералов приведены по автору.

Безусловно, настоящая книга будет интересна и по­лезна минералогам, студентам геологических вузов, специалистам смежных профессий, а также коллекцио­нерам-любителям, тем более что она составляет единое целое с изданной в 1977 г. на русском языке книгой Р. Юбельта и П. Шрайтера «Определитель горных по­род» и как бы продолжает знакомить читателя с мно­гоцветным и увлекательным миром камня.

Во вводном разделе рассмотрено происхождение минералов и на нескольких примерах (Рудные горы, Гарц) показано, какие закономерности вещественного состава и какие геологические условия определяют ме­стонахождение тех или иных минералов и их групп.

Книга богато иллюстрирована цветными и черно-бе­лыми фотографиями, а также штриховыми рисунками, что облегчает определение, распознавание и поиски ми­нералов.

За основу при описании минералов взят курс мине­ралогии А. Г. Бетехтина [1], пользующийся междуна­родным признанием. Построенная в форме словаря определительная часть книги содержит описания отдельных минералов, названия которых расположены в алфа­витном порядке и даны в соответствии с международ­ной минералогической номенклатурой. Каждое описание включает следующие данные: название и химический состав минерала; свойства минерала — цвет, блеск, про­зрачность, цвет черты, твердость, плотность, излом, спайность, кристаллографическая сингония; форма кри­сталлов или кристаллических выделений; структура кри­сталлической решетки минерала; совместно образую­щиеся (сопутствующие) минералы; минералы, близкие по некоторым признакам (сходные минералы); химиче­ское поведение минерала в пламени паяльной трубки (сокращенно п. тр.) и поведение в кислотах.

Сведения о практическом применении минералов включают данные об их происхождении и месторожде­ниях или местонахождении.

Для облегчения определения минералов по внешним признакам к книге прилагаются три таблицы, в которых приведены главнейшие свойства минералов — цвет, блеск, твердость, цвет черты, спайность и др.

Владельцам этого карманного справочника, желаю­щим глубже вникнуть в науку о минералах, можно ре­комендовать упомянутый выше учебник А. Г. Бетехтина. Другие указания можно извлечь из списка литературы в конце книги.
Р. Юбельт

ПРЕДИСЛОВИЕ КО ВТОРОМУ ИЗДАНИЮ
Первое издание этого маленького определителя ми­нералов встретило хороший прием и получило положи­тельную оценку. С учетом пожеланий читателей во вто­ром, переработанном издании книги увеличено число описаний минералов и расширен набор диагностических признаков и свойств отдельных минералов (приводятся класс симметрии кристаллов и отношение осей). Луч­шему пониманию зависимости между внешним обликом минералов и внутренним строением их кристаллов спо­собствуют дополнительные пояснения, касающиеся кри­сталлографических свойств минералов. Соответствую­щий раздел составлен д-ром В. Шмицем, которому автор приносит сердечную благодарность за сотрудничество.

Эта небольшая книга, рассчитанная на коллекцио­неров и любителей камня, преследует цель приобщить широкий круг читателей к красоте и многообразию ми­ра минералов. Вместе с тем в ней подчеркнуто значение отечественных минералов как основных компонентов полезных ископаемых и сырья для народного хозяйства. для чего указаны многочисленные области применения минералов в промышленности.

Автор и издательство будут признательны за крити­ческие замечания, направленные на улучшение второго издания книги.
Р. Юбельт
ВВЕДЕНИЕ
В МИНЕРАЛОГИЮ
Минералогия относится к числу наук, занимающих­ся изучением вещества земной коры; это одна из отрас­лей геологических наук. Слово «минерал» происходит от латинского minera, что означает вести горные разработ­ки, заниматься горным делом, т. е. рыть канавы или за­кладывать шахты для добычи минералов и горных по­род, которые в той или иной степени практически ис­пользовались прежде и в гораздо большем объеме находят применение в настоящее время. Ныне под ми­нералами понимают (за немногими исключениями) кристаллические компоненты твердой земной коры, имеющие однородный состав. В настоящее время извест­но около 2000 минеральных видов, установленных с научной достоверностью. Однако в своем большинстве они встречаются редко, и в формировании твердой зем­ной коры принимают существенное участие лишь отно­сительно немногие минералы.

Естественная форма минерала — это кристалл. Лишь некоторые минералы не являются кристаллическими веществами. В физическом смысле они относятся к бес­форменным, или аморфным, телам, как, например, опал — гель кремнезема, имеющий химический состав SiO₂xH₂O. Наряду с аморфными минералами сущест­вуют также весьма мелкие кристаллические образова­ния, распознаваемые лишь под микроскопом. Они назы­ваются скрытокристаллическими (криптокристалличе-скими); примером образования скрытокристаллического вещества может служить переход геля кремнекислоты (опала) вследствие потери воды в минерал халцедон.

Под названием «рудные минералы» понимают мине­ралы, из которых можно получать металлы, например золото, платину, серебро, медь, железо, хром, никель» марганец, цинк, свинец, сурьму, алюминий и др.

Начало образования минералов относится ко време­ни возникновения твердой земной коры, т. е. 4—5 млрд. лет назад. В процессе охлаждения раскаленного веще­ства Земли кристаллизовались первые породообразую­щие минералы. Тонкая вначале земная кора станови­лась в ходе длительного развития Земли все толще. Ее средняя мощность составляет ныне около 40 км. Неод­нородная в химическом и физическом отношении Земля состоит из ряда земных оболочек (сфер), о веществен­ном (химическом) составе которых мнения ученых до сих пор расходятся.

В самом общем виде принимается, что Земля состоит из трех оболочек, резко различающихся между собой по вещественному составу и физическим свойствам, при­чем внешняя оболочка, или литосфера, в свою очередь характеризуется дифференцированным многослойным строением. Разграничение оболочек производится на основании результатов геофизических (сейсмических) и геохимических исследований.

Минералообразующие процессы определяются хи­мическим составом земной коры и характером распре­деления в ней элементов. К области земной коры, со­стоящей из сиаля (гранитного слоя), сиальмы (переход­ного слоя) и симы [перидотит-габбрового(базальтово­го) слоя], относятся атмосфера (газовая оболочка), гидросфера (океаны, свободная вода, снег и лед) и био­сфера (органические вещества, а также минеральные вещества панцирей и скелетов животных).

1 — плотность и давление; 2 — скорость распространения сейсмических волн (V_t — скорость поперечной волны, V¹ — скорость продольной волны) и температура; 3 — сектор Земли.

Многообразие строения и размеров атомов (атом­ный радиус, катионный и анионный радиусы при раз­ной валентности элементов) обусловливает многочис­ленность минеральных видов.

Мир минералов литосферы и атмосферы системати­зирован в химическом отношении и расчленен на осно­вании данных о тонкой атомной структуре на более дробные подразделения. В 1965 г. X. Штрунц разделил минералы на кристаллохимической основе на восемь классов.

I класс: элементы (а также природные сплавы, кар­биды, нитриды, фосфиды), например серебро, золото, ртуть, мышьяк, сурьма, висмут, графит, алмаз, сера, селен, теллур и др.

II класс: сульфиды (а также селениды, теллуриды, арсениды, антимониды, бисмутиды), например пентландит, сфалерит, халькопирит, галенит, ковеллин, пирит, молибденит, прустит, борнит, реальгар, аурипегмент и др.
ВАЖНЕЙШИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЗЕМНОЙ КОРЫ

Элемент	Мас., %	Число известных минералов
Кислород, О	49,13	1221
Кремний, Si	26,00	377
Алюминий, AI	7,45	268
Натрий, Na	2,40	100
Магний, Mg	2,35	105
Кальций, Са	3,25	194
Железо, Fe	4,20	170
Калий, К	2,35	43
Водород, Н	1,00	798
Углерод, С	0,35	194
Титан, Ti	0,61	30
Хлор, С1	0,20	67
Фтор, F	0,08	50

III класс: галогениды, например галит, сильвин, кар­наллит, криолит и др.

Каждый минерал имеет определенный химический состав, находящий свое выражение в химической фор­муле. Последняя содержит в виде сокращенных симво­лов названия входящих в состав соединения элементов, таких, как железо (Fe), марганец (Мп), никель (Ni), сера (S), кремний (Si), кислород (О), водород (Н), уг­лерод (С), кальций (Са), натрий (Na), хлор (С1) и т. д.

Вычисление содержаний тех или иных компонентов в минералах часто производится в массовых процентах. Для наглядности приведем простой пример. Минерал сидерит (железный шпат), FeCO₂, имеет следующий состав:

По своим размерам природные кристаллы могут быть самыми разными: от микроскопических до весьма крупных вплоть до нескольких метров длиной и в попе­речном сечении. Внешний облик кристаллов зависит от того, насколько спокойно происходил их рост. Большин­ство кристаллов в природе растут медленно — тысячи и миллионы лет. Однако некоторые кристаллы растут очень быстро, например кристаллы легко растворимых солей, иногда сублимационных минералов (сера, таблич­ки гематита) в кратерах действующих вулканов.

Вообще говоря, кристаллы образуются в тех случаях, когда какое-либо вещество переходит из жидкого или газообразного состояния в твердое. Рост кристалла на­чинается с образования зародышей и скелетных форм. При длительном, равномерном, беспрепятственном по­ступлении вещества со всех сторон возникают нормаль­ные кристаллические формы, что, однако, едва ли является правилом. В большинстве случаев кристаллы стеснены в своем росте соседними телами (соседними кристаллами). Это приводит к образованию несовершен­ных кристаллов с искаженными гранями, так как по­ступление растворов, питающих кристалл, происходит с разных сторон неравномерно.

Признаками хорошо образованных форм монокри­сталла являются ровные, блестящие грани, отсутствие входящих углов (только двойниковые сростки имеют разнообразные входящие углы). Часто грани кристал­лов бывают шероховатыми, с притупленными ребрами, а сами ребра закругленными. Подобные особенности следует относить за счет процессов растворения, когда на кристалл воздействовали активные растворы.

Многочисленные физические и химические свойства выкристаллизовавшихся минералов, такие, например, как характер роста кристаллов, форма кристаллов, твер­дость, спайность, растворимость и т. д., зависят от хи­мического состава кристаллов, от их упорядоченного атомного или молекулярного строения. Изучением этих вопросов заняты специалисты одного из наиболее важ­ных направлений исследований в кристаллографии. На­пример, кристалл каменной соли — хлорида натрия (NaCl), состоит из атомов натрия и хлора. По углам ку­бической элементарной ячейки NaCl располагаются, чередуясь, атомы натрия и хлора (табл. 1). Эти «кирпи­чики» расположены в пространстве закономерно. В це­лом подобная конструкция называется кристаллической решеткой. Каменная соль образует кубические кристал­лы и спайные выколки по кубу именно вследствие своей характерной структуры.

В соответствии с химическим и кристаллографиче­ским многообразием в минеральном мире существует некоторое количество структурных типов кристалличе­ских решеток, иногда построенных просто, но чаще имеющих весьма сложное строение. Исследования атом­ного строения кристаллических решеток, успешно про­водимые с помощью рентгенографии, включают изуче­ние химии минералов и некоторых аспектов атомной физики.

Можно привести следующие примеры отдельных ти­пов кристаллических структур: кубическая гранецентрированная решетка самородной меди, построенная из атомов меди, кубическая решетка галита (каменной соли), построенная из как бы вложенных друг в друга кубиче­ских гранецентрированных решеток из ионов Na+ или Сl^-, кубическая решетка флюорита, слоистая решетка молибденита, гексагональная и тригональная решетки кварца, тригональная решетка кальцита.