Минералоги выступают против принятия аморфных веществ в качестве минералов из-за трудности их определения, является ли аморфное вещество единым компонентом или это смесь веществ

Понятия минерал, минеральный вид и минеральная разновидность.

 

Естественные науки отличаются от всех прочих тем, что они имеют некоторые материальные объекты для исследований. Для минералогии таким объектом является минерал «существо» мифическое и разнокалиберное, как выясняется….довольно расплывчатое!

 

Общие проблемы при использования понятия минерального вида:

Проблема размеров

 

 

Добавить инфу

 

Понятие минерала, минерального вида, минеральной разновидности

 

Минералом (от латинского «минера» – руда) называется приблизительно однородное по химическому составу и физическим свойствам естественное неорганическое твердое тело, образовавшееся в результате физико-химических процессов в земной коре и имеющее кристаллическую структуру.

или

Минерал – это природная ассоциация (химическое соединение) молекул, обладающее относительно постоянным химическим составом и определенной структурой.

или

Минерал представляет собой гомогенное твердое тело, образованное природными процессами; он обладает правильным, закономерным расположением атомов, что устанавливает пределы для области изменения его химического состава и придаёт ему характерные физические свойства.

Согласно общепринятым рекомендациям Комиссии по Новым минералам и Названиям минералов Международной Минералогической ассоциации

· Минералом называется встречающееся в естественных условиях твердое тело, образовавшееся в ходе геологических процессов на Земле или внеземных телах.

· Минеральным видом называется минеральное вещество строго определенного химического состава и кристаллографических характеристик, заслуживающее особое название.

Эти определения отличаются от жёстсих и бескомпромиссных принятых в России. КНМ приняла эти определения именно в таком виде чтобы не ограничивать хорошо продуманную и аргументированную инициативу серьезных исследователей.

Далее я попробую проиллюстрировать некоторые проблемы, которые возникают у исследователей при определении нового минерального вида.

До сих пор среди учёных не появилось общепринятого мнения о том, что же называть минералом. Покажем это на примере первого определения:

 

Минералом называется приблизительно однородное по химическому составу и физическим свойствам естественное неорганическое твердое тело, образовавшееся в результате физико-химических процессов в земной коре и имеющее кристаллическую структуру.

Но ведь из определения непонятно, что значит приблизительно однородное. Разве кианит обладает одинаковой твердостью по всем направлениям граней кристалла? И тем не менее его относят к минералам, без вопросов, ПОТОМУ ЧТО так сложилось. А природное соединение редко бывает однородным; оно очень чутко реагирует на изменение внешних условий (например, на изменение состава питающего раствора). На поверхности одного образца невозможно найти некие две точки со строго определенным и одинаковым химическим составом, как и на образцах, собранных в одной точке. Поэтому минералогам приходится придумывать такое непонятное и расплывчатое выражение, как минеральный вид, о котором пойдет речь дальше, но и это еще не все.

 

Минералом называется приблизительно однородное по химическому составу и физическим свойствам естественное неорганическое твердое тело, образовавшееся в результате физико-химических процессов в земной коре и имеющее кристаллическую структуру.

Строго говоря, поправка на неорганичность полезна.

Однако, на сегодняшний день известно, что в некоторых злокачественных опухолях пациентов обнаружены агрегаты кристаллов биогенного «апатита» размером до 2 см. В обизвесткованных легких больных туберкулёзом главными кристаллическими фазами являются биогенные аналоги апатита и витлокита (бета – апатита). Мочевые камни, камни в почках, печени, желчном пузыре, трахее, наросты в аортах образованы различными аморфными и кристаллическими фазами. В разных органах это фосфаты, карбонаты, оксалаты, либо ураты. Их много. Причем, среди них есть прямые аналоги минералов, тождественные с ними по химическому составу, структуре, морфологии кристаллов. При росте камней устанавливаются те же признаки образования конкреций, стяжений, ритмично зональных агрегатов, геометрического отбора, расщепления кристаллов, друзового роста, которые обычны для минералога в природе. Вещества, образовавшиеся под воздействием геологических процессов на органику, такие как химические соединения, кристаллизовавшиеся из органического материала в глинистых сланцах или из гуано летучих мышей могут быть отнесены к минералам.

 

На сегодняшний день, принято решение относить к царству минералов только те биогенные вещества которые имеют аналоги, которые образуются в ходе геологических процессов.

Минералом называется приблизительно однородное по химическому составу и физическим свойствам естественное неорганическое твердое тело, образовавшееся в результате физико-химических процессов в земной коре и имеющее кристаллическую структуру.

Антропогенные вещества, созданные человеком, в общем то, не рассматриваются в качестве минералов (например, в качестве минералов не рассматриваются продукты горения вещества, так как в этом случае бывает сложно определить первопричину возгорания). Однако, когда роль в образовании минералов прослеживается неявно, граница между минералом и «неминералом» становится очень расплывчатой.

Если новые вещества образовались непосредственно в результате действия атмосферы или подземных вод на вскрытую горную выработку, то в общем эти соединения можно принять за минералы.

 

А как же искусственно синтезируемый алмаз, рубин, кварц. Уж они то, от природных образований практически неотличимы. А пользу человеку приносят даже большую. Интересно!!!

 

А различные техногенные минералы гидроэлектростанций, ТЭЦ, доменных печей, всевозможные шлаки. Их несколько десятков.

 

Например, в качестве осадков трубопроводах электростанций образуется гипс, серпентин, энстанит, эгирин; в качестве включений в стали – спессартин, шпинель, ильменит, апатит, борнит и так далее.

 

Широко известен пример со знаменитыми минералами из-под Лариона в Греции, образовавшиеся в результате реакции морской воды с древними шлаками металлургических производств на побережье. Эти вещества в качестве минералов не рассматриваются.

 

Минералом называется приблизительно однородное по химическому составу и физическим свойствам неорганическое твердое тело, образовавшееся в результате физико-химических процессов в земной коре и имеющее кристаллическую структуру.

 

И тут все не так просто и однозначно. Термин «кристалличность» означает упорядоченное расположение атомов, в результате которого при прохождении сквозь вещенство излучения с соответсвующей длиной волны возникает дифракционная картина. Между тем, многие, возникшие в ходе геологических процессов вещества, такие как гели, стекла, битумы (например, озокерит), тот же янтарь, не имеют кристаллического строения. Некоторые минералы находятся в аморфном состоянии и не имеют кристаллической структуры. Иногда для аморфных веществ применяют термин – «минералоид». Однако в прошлом, некоторые аморфные вещества (георгит, кальциоураноит) были приняты в качестве минералов. Для аморфных вещестdсуществует несколько характерных принаков.

Аморфные вещества:

v не имеют кристаллической структуры

v в отличие от кристаллов не расщепляются с образованием кристаллических граней

v изотропны

v не имеют определенной точки плавления

 

Минералоги выступают против принятия аморфных веществ в качестве минералов из-за трудности их определения, является ли аморфное вещество единым компонентом или это смесь веществ.

А некоторые вещества были кристалличными какое-то время, но их кристалличность была утрачена под воздействием ионизирующего излучения. Это относится, главным образом, к так называемым метамиктным минералам (о них смотрите отдельную статью на нашем сайте и портале «Всё о Геологии» _) имеющих внешнюю форму кристаллов, но находящиеся в аморфном, стеклоподобном состоянии, вследствии разрушения их изначальной кристаллической решетки под действием жёсткого радиоактивного излучения входящих в их собственный состав радиоактивных элементов (U,Th, и тд.).

Аморфные вещества:

v не имеют кристаллической структуры

v в отличие от кристаллов не расщепляются с образованием кристаллических граней

v изотропны

v не имеют определенной точки плавления

Иногда к минералам относят некоторые горные породы, однако, это в корне неверно. Здесь надо помнить, что горная порода, как правило, представляет собой некий полиминеральный агрегат минералов разного состава и с разными свойствами.

Представления о том, является ли минералом некое конкретное вещество может меняться со временем. Например, некоторые разновидности лимонита, описанные в свое время как «метаколлоиды», оказались при детальном изучении скрытокристаллическими или волокнисто-сферолитовыми агрегатами гл. образом гётита, иногда с примесью лепидокрокита, гематита и ярозита. Представления о «колломорфном» происхождении некоторых минеральных форм (лимониты, «стеклянные головы» гётита, гематита, настурана и др.) были опровергнуты после их более углубленного изучения и анализа в работах Д. П. Григорьева, Ю. М. Дымкова и др. Коллоидные фазы существуют лишь как промежуточные в процессах массопереноса и минералообразования и являются одной из физико-химических сред, в которых или из которых происходит кристаллизация минералов.

К минералам относят ртуть (в учебнике А. Г. Булаха написано дословно, что «ртуть относится к прямым, но усложненным объектам минералогии»)– вещество в обычном состоянии жидкое, которая приходит к кристаллическому состоянию при более низкой температуре. Воду, напротив, к минералам не относят, рассматривая её как жидкое состояние (расплав) минерала лёд.

 

 

Минералы, как и живые существа существуют в виде индивидов, немного различающихся своей морфологией, особенностями внутреннего строения кристаллов, свойствами; особенно хорошо это проявляется вследствие явления изоморфизма и, как следствие по строению своей кристаллической структуры. Каждый из минералов в чем-то индивидуален, следовательно, учёным пришлось выделить такое скользкое, даже на современном этапе развития науки понятие, как «минеральный вид» коих на Земле сейчас насчитывается более 4200 видов. И каждый год, в связи с развитием техники открывается еще более 50 минералов и 5-7 закрываются, так как оказываются смесью какого-либо вещества или не являются минеральным видом. Примерное распределение минералов по классам показано в таблице ниже (данные 2003г):

Группы минералов	Количество (на самом деле сейчас их известно больше)
Самородные, сплавы, интерметаллиды
Сульфиды, селениды, теллуриды
Сульфосоли
Арсениды, антимониды, висмутиды
Оксиды
Гидроксиды
Силикаты
Бораты
Карбонаты
Сульфаты
Фосфаты
Арсениты, арсенаты
Ванадаты
Молибдаты
Вольфраматы
Хроматы
Нитраты
Селениты, селенаты
Теллуриты, теллураты
Иодаты
Фториды
Хлориды
Бромиды
Иодиды
Карбиды
Нитриды
Фосфиды
Силициды
Органические соединения (чаще всего к минералам не относят)
Общее число минералов	Свыше 4500

Таким образом, минеральным видом назовём химическое соединение, характеризующееся специфическим составом и пределами его вариаций и определенной кристаллической структурой. Использование этого понятия можно показать на примере минералов группы турмалина, полевых шпатов или гранатов.

 

Общая формула гранатов имеет вид R₃²⁺R₂³⁺[SiO₄]₃, они кристаллизуются в кубической сингонии в форме ромбододекаэдров, тетрагон-триоктаэдров, встречаются в неправильных зёрнах и сплошных массах. Их цвет, плотность и блеск несколько варьируется в пределах данного минерального вида.

 

Минерал	Удельный вес	Параметр элементарной ячейки а
Альмандин	4,32	11,53
Пироп	3,58	11,46
Спессартин	4,19	11,62
Гроссуляр	3,59	11,85
Андрадит	3,86	12,05
Уваровит	3,78	11,97

 

Все это объясняется широкими вариациями химического состава группы гранатов, вследствие изоморфизма. Возьмём, например, три из них (гроссуляр, альмандин, андрадит) и изобразим их составы на треугольной диаграмме Озанна-Гиббса. Как видно, наиболее индивидуален из них состав альмандина – это отдельный минеральный вид, а среди гроссуляра и андрадита есть любые по соотношению железа и алюминия минералы. Граница между минералами лежит, по правилу Комиссии по Новым Минералам посередине (50%). На практике, в учебниках и повседневной жизни, соединениям, обычно приписывают свойства практически чистых веществ, например для гроссуляра пишут формулу Ca₃Al₂[SiO₄]₃, хотя на практике она Сa₃(Al,Cr,Fe)₂[SiO₄]₃, а конкретные формулы отдельных индивидов, например С a₃(Al_0.6,Cr_0.2,Fe_0.2)₂ [SiO₄]₃ и т.д. Во всех пределах изменения химического состава гранатов их кристаллическая структура не меняется, если не считать за различия вариации в числе атомов железа, алюминия хрома, хотя, конечно, за счёт этого меняются некоторые межплоскостные расстояния. Главное, что остается неизменным это пространственная группа симметрии их кристаллической решётки. Принято считать, что точка смены пространственной группы есть граница перехода в иной, самостоятельный минеральный вид.

 

А вот другой пример – карбонаты кальция, магния и железа, соответственно кальцит CaCO3, магнезит MgCO3, родохрозит MnCO3 и сидерит FeCO3. Кроме того, существуют и двойные соли – доломит CaMgCO3 и гунтит CaMg3[CO3]4. Граница между этими минеральными видами проведена по точке в 50% соответствующих изоморфных рядов.

 

Наконец, стоит вспомнить о явлении и понятии, описываемых в курсах общей физики и химии – полиморфизме. В отношении к минералам оно трактуется так: ПОЛИМОРФНЫЕ МОДИФИКАЦИИ ЭТО РАЗНЫЕ МИНЕРАЛЬНЫЕ ВИДЫ. Так, например, диоксид кремния тригональной и тетрагональной структуры является разными минеральными видами – кварц и стишовит.

В пределах минерального вида можно выделять разновидности по химическому составу, структурным особенностям и, как следствие этих различий, разновидности по физическим свойствам, кристалломорфологии и так далее.

 

Существуют еще и химические разновидности. Ими называют минералы данного минерального вида, но отличающиеся друг от друга некоторыми отклонениями состава от предельной химической формулы минерального вида. Предельной принято считать формулу идеально чистого вещества. Так, например, среди гранатов для гроссуляра можно выделить железистые и хромсодержащие разновидности, для доломита известны его железистые разновидности и так далее. Принадлежность конкретного минерала к минеральному виду принято считать по главным химическим элементам в его составе в соответствии с решениями Международной Минералогической Ассоциации и Комиссии по Новым Минералам. Российским представителем ММА, кстати, является Российское минералогическое общество (РМО), дислоцирующееся в Санкт – Петербурге, которое в свою очередь входить в Европейское минералогическое общество.

 

Структурными разновидностями называются минералы данного минерального вида, но отличающиеся некоторыми особенностями их структуры. Так, при изоморфном замещении индия вместо цинка в сфалерите и неупорядоченным его распределением в структуре она у него становится несколько отличной от идеальной – появляются вакансии, снижается симметрия, изменяется расстояние между некоторыми сетками пространственной решётки минерала, все эти отклонения могут быть описаны в пределах понятия «минеральный вид». Но бывают и более сложные случаи, когда изоморфное вхождение примесных атомов в минерал, сопровождается их расселением по определенным структурным позициям пространственной решетки минерала. Так, в непрерывном ряду кальцит, родохрозит смесь половинного состава в некоторых случаях характеризуется особым и строгим порядком распределения атомов кальция и марганца и образованием структуры со своей пространственной решёткой. Такой минерал является самостоятельным минеральным видом – кутнаго

СМОТРИТЕ В «Новых данных о минералах» СЛЕДУЮЩИЕ СТАТЬИ ПО ДАННОЙ ТЕМАТИКЕ: 1, ОЧЕРКИ ПО ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ И ГЕНЕТИЧЕСКОЙ МИНЕРАЛОГИИ. ПОНЯТИЕ МИНЕРАЛ И МИНЕРАЛЬНЫЙ ВИД. ЧАСТЬ 1 И 2 2,ОПЫТ РАЗРАБОТКИ ЕСТЕССТВЕННО-ГЕНЕТИЧЕСКОЙ КЛАССИФИКАЦИИ МИНЕРАЛОВ НА ПРИМЕРЕ СИСТЕМАТИКИ ПОЛЕВЫХ ШПАТОВ 3,МИНЕРАЛОГИЧЕСКАЯ СКАЗКА ОБ ЭВДИАЛИТЕ И ДР   ЧИТАЙТЕ МАТЕРИАЛЫ ИЗ «ЗАПИСОК РОССИЙСКОГО МИНЕРАЛОГИЧЕСКОГО ОБЩЕСТВА» (САНКТ-Петербург):   1. А.Г.Булах Понятие химической, структурной и химико-структурной разновидности минерала   2. Е.Х.Никель,,Д.Д.Грайс «КНМНМ ММА: правила и руководства по номенклатуре минералов (оригинальный текст опубликован в Canadian Mineralogist, перевод А.Булаха)   К ПЕРВОМУ АПРЕЛЯ СОВЕТУЕМ ПРОЧИТАТЬ СТАТЬЮ Д.Ю.ПУЩАРОВСКОГО О ТОМ, ЧТО НИКОГДА НЕ СЛЕДУЕТ ПРОМЫВАТЬ МЕДЬСОДЕРЖАЩИЕ МИНЕРАЛЫ СТИРАЛЬНЫМ ПОРОШКОМ. МИНЕРАЛОГАМ ТАК СПОКОЙНЕЕ БУДЕТ.