Основни скалообразуващи минерали

Школа ЗЕМЯТА - ПОЗНАТА И НЕПОЗНАТА
Лекция на Лариса Нешева, уредник в музея "Земята и хората"

Минералогията е една от основните геоложки науки, която има за задача всестранното изучаване на минералите. Освен самостоятелни находища, минералите изграждат рудите, както и всички видове скали в литосферата, възникнали в резултат на разнообразни геоложки процеси, които са протичали през различните етапи от нейното развитие.

Науката, която се занимава с пълното изучаване на скалите се нарича петрология (от латински – “петрос” – камък и “логос” - наука) или петрография (“петрос” – камък и “графус” - пиша). Скалите са изградени от един или няколко минерални вида. Напр.: варовикът, мраморът са мономинерални - изградени са само от калцит; пясъчникът, кварцитът – само от кварц. Гранитът, пегматитът, гнайсът – са агрегати от кварц, фелдшпат, слюда, амфибол, пироксен. инералите, които определят основния състав на различните видове скали се наричат главни скалообразуващи минерали. Има и т. нар. второстепенни минерали, които не са определящи за състава и вида на скалите, а също така и акцесорни минерали – това са минерали, които се срещат спорадично и са редки за съответния вид скали.
Съществуват три типа скали, според генезиса им:
• Седиментни
• Магмени – интрузивни и ефузивни (вулкански)
• Метаморфни

Глвни скалообразуващи минерали са:
1. К в а р ц SiO2

Структура и морфология
Тригонален. Има скелетна структура. Високотемпературният кварц (кристализиращ над 573о) се среща като бипирамидални кристали без или със слаборазвити призматични стени(т. нар. „мармарошки диаманти”),
а нискотемпературният – като призматични до иглести кристали.
Свойства
Няма цепителност, с мидест лом, тв. 7, отн.т. 2,65. Има стъклен блясък. Пиезоелектричен.
В магмените и метаморфни скали кварцът е под формата на изометрични зърна с бял до сивкав цвят, матов и с ясно изразен мидест лом.
В седиментните скали – пясъци и пясъчници, кварцът има зърнест изглед с бял, сивкав или кремав до червен цвят от железни хидрооксиди.

2. Група на фелдшпатите
Фелшпатите са наречени така, поради широкото им разпространение в природата и ясната цепителност.Те са алумосиликати на Na, Ca, K и по-рядко на Ba. Натриево - калциевите се наричат плагиоклази, те образуват изоморфна редица с главни членове:
албит – NaAlSi3O8
и анортит - CaAl2Si3O8.
Калиевите фелдшпати са микроклин, ортоклаз и санидин.Те имат един и същи химичен състав и се различават единствено по подредеността на структурата си.
Смесимостта между ортоклаз и албит е много ограничена, поради значителната разлика в размерите на калиевия и натриевия йон.
Структура и морфология
Фелдшпатите са моноклинни и триклинни по симетрия. Структурата им е скелетна, но в нея се разграничават вериги, което определя хабитуса (външния изглед) на минералите и цепителността им в две посоки под ъгъл 90о за моноклинните и 86о за триклинните. Образуват късопризматични или плочести кристали и различни срастъци – карлсбатски, бавенов, манебахов, полисинтетни срастъци.
Свойства
Плагиоклазите имат цепителност в две посоки, под ъгъл 86о, тв. 6 – 6,5, отн.т. 2,6 за албитаи 2,7 за анортита.Обикновено са бели, но могат да бъдат розови и червени от примеси.
Калиевите фелдшпати имат цепителност в две посоки, под ъгъл 90о (с изключение на микроклина, който е триклинен), тв. 6, отн.т. 2,5.Обикновено са бели, но могат да бъдат розови, сиви, възжълти, като безцветни и воднобистри се срещат санидин и адулар.
Фелдшпатовата група минерали са най-разпространените в земната кора, от която изграждат почти 50%. Те съставляват до 90% от магмените и метаморфните скали и до 10% от седиментните скали.
В магмените и метаморфни скали фелдшпатите имат изометричен изглед в напречен пререз или се срещат като плочести кристалчета с бял, кремав или розов цвят.
В пегматитите кварцът и фелдшпатите понякога са прорастнали и образуват т.нар. писмен гранит.

3. Слюди
• М у с к о в и т KAl2AlSi3O10(OH)2
Структура и морфология
Моноклинна сингония, образува псевдохексагонални пластинчати кристали, розетковидни агрегати, сферолити. Гигантски кристали на мусковит са намерени в пегматити и достигат до 7 кв. м.
Свойства
Има съвършена цепителност, тв. 2,5 - по цепителната повърхнина и 4 - напречно, отн.т. 2,8. Безцветен или със слаб оттенък в зелено, сиво или кафеникаво.
• Б и о т и т K(Mg,Fe2+)3(Al,Fe3+)Si3O10(OH,F)
Структура и морфология
Моноклинна сингония, обикновено образува псевдохексагонални кристали, розетковидни агрегати.
Свойства
Съвършена цепителност, тв. 2,5 - по цепителната повърхнина и 4 - напречно, отн.т. 2,8 – 3,4 (когато съдържа повече Fe). Тъмнозелен до черен на цвят със стъклен до полуметален блясък.

4. Група на амфиболите
Наименованието им произлиза от гръцки и означава “несигурен, двузначещ”, поради това, че трудно ги разграничавали от други минерали. Групата включва около 60 вида сложни силикати с ромбична или моноклинна симетрия. Основни катиони в състава им са Mg, Mn, Fe, Ca, Na, които се заместват изоморфно, поради което химизмът на амфиболите се мени в широки граници. Имат верижна структура, която се състои от ленти - двойни вериги, което определя хабитуса им – късо- до дългопризматични кристали, иглести и влакнести (познати като азбести), както и характерната цепителност под ъгъл 124о.


• Амфибол NaCa2(Мg,Fe2+Al)5Si8O22(ОН)2
Това е основния скалообразуващ минерал в повечето магмени и метаморфни скали.
Структура и морфология
Моноклинна сингония, образува призматични кристали, често и срастъци. Среща се като зърнести и радиално–лъчести агрегати.
Свойства
Има съвършена цепителност в две посоки под ъгъл 124о , тв. 5,5 – 6, отн. т. 3,1 – 3,4. Черно зелен до черен на цвят.

5. Пироксенова група
Наименованието им произлиза от гръцки – “пир” - огън и “ксенос” – чужд, дадено им от Хаюи, който погрешно е смятал, че са чужди на магмените скали. Представители на групата са сложни силикати (Si2O6) на Mg, Fe, Ca, Mn, Na, Al, Li, изградени от единични вериги от силиций - кислородни тетраедри, с характерна цепителност под ъгъл 88о. Имат ромбична и моноклинна симетрия.
Както и амфиболите, пироксените са основни скалообразуващи минерали в магмените и метаморфни скали.
• Енстатит Mg2Si2O6
• Хиперстен (Mg,Fe)2Si2O6
Енстатитът е наименуван така, поради неговата огнеупорност, а хиперстенът – от гръцки - “хипер” и “стенос” – много твърд.
Структура и морфология
Ромбична сингония, рядко образуват кристали, обикновено са масивни до зърнести.
Свойства
Имат ясна цепителност под ъгъл 88о и неясна по (010), тв. 5 – 6, отн. т. 3,1 – 3,9. Цвят – светлокафяв до сив, когато са бедни на желязо и зелен до кафяв при повишено съдържание на желязо.
• Авгит (Ca,Na)(Mg,Fe,Al,Ti)(Si,Al)2O6
Наречен така, поради силния блясък на цепителните му повърхнини (от гръцки – “авге” - блестя).
Структура и морфология
Моноклинна сингония, образува късопризматични, иглести кристали, чести срастъци по (100), зърнести маси, впръсляци в скалите.
Свойства
Има ясна цепителност по (110), тв. 5 - 6, отн. т. 3,3 – 3,5. Крехък, цвят – черен, зеленикав, кафяво - черен.

6. Калцит CaCO3
Името му произхожда от гръцки – “калкс” – свеждане до прах, чрез нагряване, използвано като име за варта.
Структура и морфология
Тригонален. Хабитусът му е разнообразен, описани са над 700 прости форми на кристалите. Образува от тънкоплочести до дългопризматични, ромбоедрични или скаленоедрични кристали, също и чести срастъци. Среща се и като зърнести агрегати, плътни или влакнести маси, сталактитовиден, оолитен, коралоиден до землест или прашест.Свойства
Има съвършена цепителност в три посоки - по ромбоедър, твърдост – 3, отн. т. 2,71, увеличаващо се от съдържанието на Fe. Безцветен и воднобистър – при исландския шпат или бял, жълт, кафеникав, розов, синкав до виолетов от примеси. Показва двойно пречупване на светлината. Кипи бурно при взаимодействие с HCl. Флуоресцентен.
Калцитът е полигенен минерал. Образува се при магматогенни, хидротермални условия, метаморфизъм (мрамори, калкошисти), утаява се както в морските басейни, образувайки варовици, така и в устията на някои реки, при смесването на речната с морска вода. Натрупва се и по биогенен път – някои растения извличат CO2 от бикарбонатните разтвори и намаляват разтворимостта на калциевия карбонат (така се образува бигорът), а също така изгражда черупките на много морски организми.

7. Доломит CaMg(CO3)2
Наречен в чест на френския минералог Доломьо.
Структура и морфология
Тригонален. Образува ромбоедрични кристали като често стените са му седловидно извити. Среща се и като плътни или зърнести агрегати.
Свойства
Доломитът има съвършена цепителност по ромбоедър, твърдост – 3,5 - 4, отн. т. 2,85. Безцветен или бял, от примеси – сив, кафяв до въззелен от желязо или розов с манган. За разлика от калцита в разредена HCl се разтваря бавно без кипене.
Минералът се образува главно по седиментогенен път в големи водни басейни. Той изгражда мономинералните седиментни скали доломити, които заедно с варовиците са едни от най - широко разпространените в литосферата.

8. Оливин (Mg,Fe)2SiO4
Наречен поради оливено зеления си цвят.
Структура и морфология
Ромбичен. Образува псевдоизометрични или дебелоплочести кристали.
Свойства
Оливинът има ясна цепителност по (010), тв. 6,5 – 7, отн. т. 3,27 - 4,2. Цветът му варира от оливенозелен до жълт и бял, когато преобладава магнезия.
Магматогенен минерал, влизащ в състава на ултрабазичните и базични скали от типа на дунити, които са изградени изцяло от оливин, перидотити – от оливин и пироксен, габро, норити, базалти. Във вулканските скали изкристализира най-рано.

9. Серпентин (Mg,Fe,Ni)3Si2O5(OH)4
Това е групово название на минералите хризотил, антигорит, лизардит.
Структура и морфология
Моноклинна сингония. За антигорита са характерни люспести или пластинчати агрегати, за хризотила – влакнести, а лизардит се нарича масивния серпентин, изграждащ метаморфните скали серпентинити.
Свойства
Не се наблюдава цепителност, тв. 2- 2,5, отн.т. 2 - 2,7, жълт, зелен до кафяв на цвят. Восъчен или мастен блясък.

10. Група на глините
С термина глина се обозначава землест дребнокристален материал, който става пластичен при смесване с неголямо количество вода.
Обикновено глинестите частички не надвишават 0,004 мм. Всички минерали от групата имат общи физични свойства, за това много трудно се диагностират – това е възможно само със специални методи. Плътността им се изменя, тъй като поемат вода от атмосферата. Образуват се при седиментация, изграждайки слоеве от мергели, алеврити и глинести скали, а също и при изветряне или хидротермални процеси.
Основни представители на глините са минералите:
• монтморилонит (Na,Ca)0.3(Al,Mg)2Si4O10(OH)2.nH2O
• каолинит Al2Si2O5(OH)4
.