Породообразующие минералы и их классификация

(иллюстративный материал содержится в мультимедийной презентации)

Из 4000 известных на сегодня минералов относительно часто встречается не более 1000. Если содержание минерала в земной коре превышает 5% его относят к группе породообразующих, в противном случае — к группе акцессорных. Акцессорные, примесные, это те минералы, наличие которых не обязательно для конкретной горной породы, они появляются в ней в связи с особыми условиями ее формирования и нередко являются чрезвычайно ценными с позиций использования в дизайне. Кроме того, выделяется еще одна важная для целей дизайна группа минералов — самородные элементы: золото, серебро, платина, медь, алмаз, графит.

Породообразующие и акцессорные минералы в зависимости от их химического состава делятся на несколько классов. К ним относятся сульфиды, соли сероводородной кислоты H₂S, такие как пирит (FeS₂), халькопирит (СuFeS₂), киноварь (HgS); галоиды — соли соляной (галит (KCl) и плавиковой (флюорит СaF₂) кислот; окислы и гидроокислы, к которым относится самый распространенный минерал — кварц (SiO₂); карбонаты — типичные минералы осадочных горных пород: кальцит (СаСО₃), доломит (CaMg (CO₃)₂ , малахит (Cu₂CO₃ (OH)₂); фосфаты — соединения фосфорной кислоты, такие как апатит (Ca₅ (PO₄)₄ (OH)₈ · 5H₂O) или бирюза (CuAl₆ (PO₄)₄ (OH)₈ · 5H₂O); сульфаты — соли серной кислоты, в том числе широко используемые в дизайне гипс (CaSO₄ · 2H₂O) и ангидрит (CaSO₄).

Самый важный для использования в дизайне и одновременно самый многочисленный класс, который занимает 95% от массы земной коры, составляют силикаты и алюмосиликаты. В основе строения их кристаллической решетки лежит кремнекислородный тетраэдр (SiO₄), который создает шесть подклассов: островные, кольцевые, цепочечные, ленточные, слоистые, каркасные силикаты и алюмосиликаты. К островным принадлежат такие ценные для ювелирного дизайна минералы как оливины и гранаты; к кольцевым — минералогические группы бериллов и турмалинов; к цепочечным — группа пироксенов (жадеит), к ленточным — группа амфиболов (нефрит), к слоистым — слюды, пирофилит, тальк, к каркасным — полевые шпаты.

Мир камней, нашедших применение в дизайне, прежде всего в ювелирном, весьма широк и разнообразен. Верхнюю ступень его иерархической лестницы в течение нескольких последних веков прочно занимает алмаз, самородный углерод (С). Он встречается в природе в виде восьми- и двенадцатигранных кристаллов, иногда с закругленными гранями. Чаще всего алмаз прозрачен, хотя его черные разновидности полупрозрачны или непрозрачны. Наиболее распространенными являются бесцветные кристаллы, хотя известны алмазы окрашенные практически во все цвета спектра. Надо отметить, что яркие прозрачные кристаллы встречаются чрезвычайно редко и считаются уникальными. Блеск кристаллов алмазный, твердость по шкале Мооса 10, что затрудняет его огранку, которая осуществляется при помощи трения одного кристалла о другой аналогичный. Современные алмазы добываются главным образом в Южной Африке, России, Австралии, Латинской Америке. Основным источником алмазов до начала ХХ в. были месторождения Голконды в Индии к настоящему времени практически исчерпанные.

На ступень ниже по твердости располагаются минералы группы корунда — 9 по шкале Мооса. Корунд по химическому составу является оксидом аллюминия (Al₂O₃), который встречается в виде прозрачных короткостолбчатых и бочонковидных кристаллов или сплошных масс. Окраска корундов разнообразна от почти бесцветной с рыжевато-коричневым оттенком до интенсивной индиговой и синей. Она обусловлена примесями хрома, железа, ванадия и других элементов. Различно окрашенные корунды имеют собственные названия. В группу корунда входят уже упоминавшиеся драгоценные рубин и сапфир. Наиболее распространенным оптическим эффектом для корундов является астеризм — появление звезды на некоторых кристаллах, ограненных в виде кабошона. Ювелирные корунды добывают из россыпных месторождений Бирмы, Таиланда, Мадагаскара, Шри Ланки, Индии, России.

Минералогическая группа берилла представлена разнообразным по окраске силикатом бериллия и алюминия (Be₃Al₂Si₆O₁₈) cо стеклянным блеском и твердостью 7,5 - 8. Встречается в виде прозрачных призматических кристаллов, иногда очень крупных. Бериллы различных оттенков зеленого цвета называют изумрудами, которые согласно Закону РФ входят в пятерку драгоценных камней. Камни других оттенков также имею собственные названия: голубые и голубовато-зеленые — аквамарин; розовые (по интенсивности окраски) — воробьевит, морганит, биксбит; золотисто-желтые — гелиодор, давидсонит; бесцветные — гошенит. Обычно слабо или неравномерно окрашенные кристаллы облагораживают нагреванием в автоклавах, придавая им красивый, стойкий цвет. В России бериллы добывают на Урале и в Забайкалье. За рубежом наиболее известными являются месторождения Колумбии, Бразилии, Южной Африки, Мадагаскара, Украины.

Минералогическая группа хризоберилла представлена оксидом бериллия и аллюминия (BeAl₂O₄), имеющим твердость 8,5 и встречающимся в форме мелких таблитчатых или короткопризматических прозрачных кристаллов со стеклянным блеском. Нередко дает сростки в виде шестиугольных табличек. Примеси хрома, железа и титана придают минералу зеленовато-желтую или зеленую окраску. Особенно высоко ценится александрит — минерал с эф­фектом метамеризма, способный изменять цвет от зеленого при естественном до сиренево-красного при искусственном освещении, и цимофан — хризоберилл золотисто-желтого цвета с эффектом кошачьего глаза. Месторождения камней этой редкой группы известны в Бразилии, на Мадагаскаре, Шри Ланке и в России (Сибирь).

Минералогическая группа граната представлена двумя изоморфными рядами силикатов: пиральспитами, состоящими из коричнево-красного, лилово-красного альмандина (Fe₃Al₂(SiO₄)₃), красного, рубиново-красного пиропа (Mg₃Al₂(SiO₄)₃), медово-желтого спессартина (Mn₃Al₂(SiO₄)₃), и уграндитами, представленными желтовато-оранжевым спессартином (Ca₃Fe₂(SiO₄)₃), коричневато-зеленым гроссуляром (Ca₃Al₂(SiO₄)₃) и изумрудно-зеленым уваровитом (Ca₃Cr₂(SiO₄)₃). Наиболее ценным из гранатов являются демантоид — травяно-зеленая, изумрудно-зеленая разновидность андрадита, и тсаворит — окрашенный примесью хрома и ванадия нежно-зеленый гроссуляр. Твердость гранатов колеблется в интервале 6,5 — 8, блеск стеклянный и только у демантоида алмазный. Гранаты обычно встречаются в виде хорошо образованных кристаллов в форме додекаидров и тетрагонтриоктаэдров. Месторождения гранатов широко распространены по миру. Их добывают в Австрии, Бразилии, Чехии, Китае, Шри-Ланке, Швейцарии, Канаде, Кении, Танзании, Бразилии, России и в ряде других стран.

Минералогическая группа турмалина представлена алюмосиликатом сложного состава, включающего ионы бора, лития, марганца, магния, натрия и хрома. Их доля в минерале существенно варьирует, за счет чего изменяется цвет камней от одноцветных до полихромных и прозрачность от прозрачных до просвечивающих. Встречается в виде призматических, столбчатых, игольчатых кристаллов с сильной штриховкой вдоль удлинения. Турмалины ха­рактеризуются стеклянным блеском и твердостью 7 — 7,5. Различно окрашенные турмалины имеют собственные названия: розовые, красные, малиновые — рубелит, синий, синевато-черный — индиголит, зеленый — верделит, голубой — параиба, бесцветный — ахроит, черный — шерл, оливково-зеленый при дневном освещении и буровато-красный при искусствен­ном — хамелеонит. Наиболее известные месторождения расположены в Бразилии, Восточной Африке, Намибии, Мьянме, Шри Ланке, России (Забайкалье).

Лекция 4