1.32: Що таке мінерали? і в чому різниця між гірською породою і мінералом?

Деякі основні геологічні концепції корисні для пояснення походження гірських порід, які утворюються в океанічних басейнів або спостерігаються в скелястих відслоненнях уздовж берегової лінії. Скелі утворюються різними способами, і оскільки Земля настільки стара, породи, які, можливо, утворилися в одному місці, могли бути змінені або переміщені на великі відстані від місця її походження.

Що таке мінерали? У чому їх значення?

Мінерал – це природне неорганічне (ніколи не живе) тверде тіло з певним внутрішнім розташуванням атомів (кристалічна структура) і має хімічну формулу, яка змінюється лише в обмеженому діапазоні, що не змінює кристал структура.

В даний час налічується близько 4000 відомих мінералів різного хімічного складу і внутрішніх атомних кристалічних композицій (розглянуто нижче). Однак трохи більше десятка вважаються «поширеними мінералами» через їх достатку на земній поверхні. На малюнку 1.87 показані поширені породоутворюючі мінерали.

Навпаки, мінерали, які вважаються дорогоцінними каменями, в основному, надзвичайно рідкісні. Більшість мінералів – це хімічні сполуки, що складаються з двох або більше елементів, однак, деякі елементи, природно, зустрічаються у мінеральній формі, включаючи золото, мідь, платину, сірку та залізо. Малюнок 1.87. Звичайні породоутворюючі мінерали – найпоширеніші мінерали, знайдені на нашій планеті Земля.

У чому різниця між гірською породою та мінералом?

Гірська порода – це відносно твердий, природно сформований агрегат мінеральної речовини або скам’янілої речовини. Гірські породи є сумішами і можуть складатися з одного або декількох мінералів, але можуть включати органічні речовини та інші немінеральні речовини, такі як гази і вода. Скелі – це те, що складається з матеріалів твердої Землі та інших скелястих планет і супутників Сонячної системи. Слово камінь – ще один поширений термін, який використовується для опису скелі.

Гірські породи складаються з одного або декількох мінералів. На малюнку 1.88 показано, як мінерали можуть бути об’єднані, утворюючи різні види гірських порід, які утворюються в різних умовах навколишнього середовища. Малюнок 1.88. Комбінації загальних мінералів відбуваються в різних видах гірських порід. Вид породи залежить від геологічної обстановки, де вони утворюються: магматичні, осадові або метаморфічні. Мінеральний склад породи відображає фізичне середовище та геологічну історію, де утворилася скеля. Скелі утворюються в різних геологічних умовах, починаючи від місць на поверхні землі або поблизу неї, глибоко під землею або навіть у космічному просторі. Більшість порід ми бачимо на поверхні нашої планети, утворених процесами, які відбувалися давно. Однак ми можемо побачити ці процеси, які утворюють гірські породи, активно відбуваються в багатьох місцях сьогодні. Швидке утворення скель можна побачити, як відбувається, наприклад, охолодження лави від виверження вулкана в таких місцях, як Гаваї чи Ісландія. Однак більшість порід, які ми бачимо навколо нас, утворюються дуже повільно в налаштуваннях, які можуть бути не помітні на поверхні землі. Повільні процеси, що створюють гірські породи, можна зробити висновок, спостерігаючи рифи, що ростуть і накопичуються в океанах, або опади, що переносяться проточною водою в потоках або переміщуються хвилями, що розбиваються на пляжах. Ми можемо бачити відкладення відкладень, але ми не можемо бачити, як вони перетворюються на камінь, оскільки процес може зайняти тисячі або навіть мільйони років.

Мінеральний склад породи відображає фізичне середовище та геологічну історію, де утворилася скеля.

Чим мінерали відрізняються від гірських порід. 6 клас – географія. Гільберг

Земна кора складена мінералами та гірськими породами.

Мінерали – це однорідні тіла, які складаються з однієї речовини. Наприклад, вода, кварц, золото, слюда, кам’яна сіль, алмаз.

Мінерали утворюються в результаті внутрішніх (ендогенних) та зовнішніх (екзогенних) процесів, а також можуть вирощуватися в лабораторіях (дорогоцінне каміння) та на морських фермах (перли).

У природі існують тверді (алмаз, кварц), рідкі (вода, нафта, ртуть) та газоподібні (всі гази) мінерали. Тверді мінерали можуть бути кристалічними (галіт, кварц) та аморфними, які не мають вираженої кристалічної будови (опал, усі смоли) (мал. 1).

Мал. 1. Кристалічні та аморфні мінерали

Це цікаво. Аморфні тіла не мають постійної форми. За кімнатної температури вони поводяться як тверді речовини, а при підвищенні розтікаються, як рідини.

Проведіть експеримент. Визначаємо агрегатний стан тіл.

Вам знадобляться: вода, парафінова свічка, кварц, побутовий фен.

Дотримуючись техніки безпеки, обдуйте тіла феном у присутності дорослих. Поспостерігайте, який із зразків втратив форму, який почав рухатися, який не змінив форми. Встановіть їх агрегатний стан: твердий, рідкий, аморфний. Сформулюйте висновок.

Мінерали в чистому вигляді трапляються в природі порівняно рідко. Найчастіше вони бувають у різноманітних сполуках, утворюючи гірські породи.

Гірські породи – це сполучення кількох мінералів у земній корі. Наприклад, до складу гірської породи граніту входять три мінерали: кварц, слюда, польовий шпат.

Гірськими породами можуть бути скупчення одного мінералу у великій кількості, зокрема накопичення мінералу кальциту утворює гірську породу вапняк.

Розгляньте граніт зі шкільної колекції та визначте, які його особливості свідчать, що в його складі є кілька мінералів.

На нашій планеті за час її існування утворилася велика кількість різноманітних гірських порід і мінералів. Зважаючи на походження та особливості утворення їх можна розділити на декілька видів.

Які бувають види гірських порід.

Усі гірські породи за походженням поділяють на три великі групи (мал. 2).

Мал. 2. Групи гірських порід за походженням

Осадові гірські породи утворилися за рахунок руйнування, перенесення та осадження матеріалів завдяки дії вітру, води та льоду.

Окремо утворювалися осадові гірські породи шляхом хімічного осаду з водної рідини, а також у результаті життєдіяльності організмів. З часом ці матеріали об’єднуються, тому осадові породи складаються з багатьох мінералів. Прикладами таких порід є глина, вапняк та інші (мал. 3).

Мал. 3. Групи осадових порід

Розгляньте перелік осадових порід. Спробуйте знайти їх у шкільній колекції. До якої групи зарахуєте кожну з них? Об’єднайте їх у групи. Поясніть своє рішення.

Глина, торф, калійна сіль, вапняк, галька, нафта, щебінь.

Магматичні гірські породи утворюються у процесі охолодження рідкої магми, що надходить з глибинних шарів Землі. Ця магма має високу температуру і застигає, коли досягає земної поверхні. Проте, залежно від того, де охолоджується ця речовина, утворюються різні гірські породи. Якщо рідка маса охолоджується під земною поверхнею, то цей процес відбувається дуже повільно й утворюються щільні непористі породи з великими кристалами. Найвідомішим прикладом таких гірських порід є граніт, який складається з мінералів кварцу, польового шпату та слюди.

Іншим типом магматичних гірських порід є вулканічні, коли магма піднімається на поверхню Землі і у вигляді лави там охолоджується. Кристали в цих гірських породах менші за розмірами. Прикладом таких порід є базальти та пемза (мал. 4).

Метаморфічні породи утворюються з уже наявних гірських порід, які потрапляють глибоко в надра Землі. Під дією високої температури, високого тиску, хімічного впливу магми, гарячих термальних вод і газів, які йдуть із надр Землі, вони змінюють свій склад і властивості. Метаморфізм завжди пов’язаний із магматичною чи тектонічною діяльністю в земній корі.

Найпоширенішими метаморфічними породами є мармур, кварцит, гнейс та сланці (мал. 5).

Мал. 5. Метаморфічні породи

Розгляньте малюнок 6. Вкажіть, де можуть утворюватися осадові гірські породи, а де – магматичні. Відповідь аргументуйте.

Використовуючи додаткові джерела інформації, у групі складіть у зошиті інформаційну листівку про гірські породи, які добувають у вашому краї, за запропонованим планом опису:

1. Тип осадової гірської породи.
2. З чого утворилися ці породи.
3. Приклади гірських порід.

Граніт, пісок, лабрадорит, глина, вапняк, крейда, гіпс, туф, вугілля, базальт, мармур, кам’яна сіль.

Розгляньте зразки мінералів, що є в шкільній колекції (наприклад, кварц, польовий шпат, слюду). Кожен з них має свої властивості (колір, блиск, твердість тощо).

Приклад опису властивостей мінералів наведено в таблиці на с. 100.

Візьміть з колекції гірських порід по два зразки порід різного походження. Складіть свою таблицю «Опис гірських порід» за зразком.

ВЛАСТИВОСТІ МІНЕРАЛІВ

Польовий шпат

Властивості

Переважний колір

4.1: Мінерали

Мінерал – це твердий матеріал, який утворюється природним процесом. Мінерал може бути виготовлений з елемента або з’єднання. Він має специфічний хімічний склад. Його хімічний склад відрізняється від інших мінералів. Кожен вид мінералу має фізичні властивості, які відрізняються від інших. Ці властивості включають кристалічну структуру, твердість, щільність і колір. Наприклад, срібло – це м’який блискучий метал. Сіль являє собою білий кристал у формі кубика. Алмаз – надзвичайно твердий, напівпрозорий кристал.

Форми за природними процесами

Мінерали утворюються природними процесами. Мінерали створюються процесами, які відбуваються на Землі або на ній. Наприклад, при охолодженні гарячої лави утворюються мінеральні кристали. Мінерали також випадають в осад з води. Деякі мінерали ростуть, коли гірські породи піддаються впливу високих тисків і температур. Чи можна зробити мінерал шляхом процесу, який не був природним? Люди роблять дорогоцінні камені в лабораторії. Синтетичний алмаз – поширений. Але цей камінь не мінерал. Це тому, що мінерал повинен бути створений природними процесами. Це частина визначення мінералу.

Неорганічна речовина

Мінерал – це неорганічна речовина. Його не зробили живі організми. Органічні речовини містять вуглець. Деякі види органічних речовин – це білки, вуглеводи та олії. Все інше – неорганічне. У кількох випадках живі організми роблять неорганічні матеріали. Оболонки карбонату кальцію, виготовлені морськими тваринами, є неорганічними.

Певний склад

Всі мінерали мають певний хімічний склад. Кілька мінералів виготовляються тільки з одного виду елемента. Срібло – мінерал, виготовлений тільки з атомів срібла. Алмаз і графіт виготовляються тільки з елемента вуглецю. Мінерали, які є не просто єдиним елементом, виготовляються з хімічних сполук. Наприклад, мінеральний кварц виготовляється з з’єднання діоксиду кремнію, або SiO ₂. Ця сполука має один атом елемента кремнію на кожні два атоми елемента кисню. Кожен мінерал має свою унікальну хімічну формулу. Наприклад, мінеральний гематит має два атоми заліза на кожні три атоми кисню. Мінеральний магнетит має три атоми заліза на кожні чотири атоми кисню. Багато мінерали мають дуже складні хімічні формули, які включають в себе кілька елементів. Однак навіть в більш складних з’єднаннях елементи зустрічаються в певних співвідношеннях.

Тверді кристали

Мінерали повинні бути твердими. Наприклад, лід і вода мають однаковий хімічний склад. Лід – твердий, тому він є мінералом. Вода – рідина, тому вона не є мінералом. Деякі тверді речовини не є кристалами. Скло, або кам’яний обсидіан, тверді. Однак вони не є кристалами. У кристалі атоми розташовані за малюнком. Цей візерунок регулярний і він повторюється. На зображенні нижче показано, як атоми розташовані в галіті (кухонній солі) (малюнок нижче). Галіт містить атоми натрію і хлору в малюнку. Зверніть увагу, що візерунок йде у всіх трьох вимірах. Іони натрію (фіолетові кульки) зв’язуються з іонами хлориду (зелені кульки) з утворенням кристалів галіту. Малюнок атомів у всіх галіт однаковий. Подумайте про всі зернятка солі, які знаходяться в сільничку. Атоми розташовані однаково в кожному шматку солі. Іноді два різних мінералу мають однаковий хімічний склад. Але це різні мінерали, оскільки мають різну кристалічну структуру. Діаманти дуже цінні як дорогоцінні камені, тому що вони дуже гарні і дуже тверді. Графіт – це «свинець» в олівцях. Це зовсім не складно! Дивно, але обидва зроблені тільки з карбону. Порівняйте діамант зі свинцем олівця (малюнок нижче). Чому вони такі різні? Атоми вуглецю в графіті зв’язуються з утворенням шарів. Зв’язки між кожним шаром слабкі. Карбонові листи можуть просто прослизнути повз один одного. Атоми вуглецю в алмазах зв’язуються між собою у всіх трьох напрямках. Ця сильна мережа робить алмази дуже жорсткими. Алмази (A) та графіт (B) виготовляються лише з вуглецю, але вони не дуже схожі.

Фізичні властивості

Візерунки атомів впливають на фізичні властивості мінералу. Кристалічна форма мінералу визначається способом розташування атомів. Наприклад, ви можете побачити, як атоми розташовані в галіт (рис. Нижче). Нижче ви можете побачити, як виглядають кристали солі під мікроскопом (малюнок нижче). Кристали солі – це всі кубики, маленькі вони чи великі. Під мікроскопом кристали солі представляють собою кубики. У цьому кришталі кути зносилися. Фізичні властивості допомагають вченим ідентифікувати різні мінерали; це досліджується в концепції «Ідентифікація мінералів».

Резюме

• Мінерал – це неорганічне кристалічне тверде тіло.
• Мінерал утворюється за допомогою природних процесів. Він має певний хімічний склад.
• Мінерали можна ідентифікувати за їх характерними фізичними властивостями. Вони включають кристалічну структуру, твердість, щільність, обрив і колір.

Рецензія

1. Якими властивостями має речовина, щоб бути мінералом?
2. Як схожі алмаз і графіт? Чим вони відрізняються?
3. Як визначається форма мінералу?