Минералогия геологияның бір тарауы, онда жер қабығын алып жатқан минералдарды және оның пайда болуына әкелетін әр түрлі процестерді оқиды.

Минералогия және минералдар туралы түсінікМинерал деп — жер қыртысында және оның бетінде әр түрлі физикалық қасиеті мен тұрақты химиялық құрамы бар табиғи химиялық қоспаларды немесе таза элементтерді айтады. Минералдардың басым көпшілігі — қатты заттар (кварц, дала шпаты, т.б.) сонымен бірге, сұйық (сынап, су, мұнай) және газ тәріздес минералдар (көмір қышқылы, күкірт қышқылы, т.б.) кездеседі. Біз тек қатты минералдарға ғана тоқталамыз. Жалпы кездесетін минералдардың (3000), тек аз ғана мөлшері табиғатта жиі кездеседі. Бұл минералдар (жалпы 50) көптеген тау жыныстары құрамына кіреді, сондықтан, оларды жынысқұрушы минералдар деп атайды.

Негізгі жыныс құрушы минералдар болып дала шпаты, пироксендер, амфиболдар және кварцтар жатады. Тау жыныстары үгілген кезде осы минералдар топыраққа айналады, онда олар өздерінің көптеген физикалық-химиялық қасиетімен топырақтың құнарлылығына да әсерін тигізеді. Бұл минералдарды топырақ минералдарының қаңқасы деп атайды.

Жыныс құрушы минералдардың ерекшелігін, химиялық құрамын, физикалық қасиетін, диагностикалық сипатын, пайда болуын, үгілу кезінде жер қабығындағы бет алысын білу, міне осының бәрі тау жыныстары мен топырақ туралы оқуда үлкен рөл атқарады.

Кристалдардың мүсіні. Барлық минералдар бір-бірінен физикалық қасиеті мен химиялық құрамы жағынан ажыратылады. Қатты минералдар табиғатта құрылымдық заттардан тұрады, онда атомдар, иондар немесе молекулалар кристалдық торлар түйіндерінде аса реттілікпен орналасқан. Кристалдардың сыртқы мүсіні көбінесе әр түрлі, көп бұрышты болып келеді — кубтар, призмалар, пирамидалар, октаэдрлар, т.б.

Кристалдық заттар анизотропты қасиетке ие: олардың физикалық қасиеті (қаттылығы, жабысқақтығы, оптикалық қасиеті) бағдарына байланысты (кристалды денелердің қасиеті кез-келген параллель бағыт бойынша бірқалыпты, ал параллельді емес бағытында өзгереді). Мысалы, слюданың кристалы жұқа пластинка-қабыршаққа тек бір бағытта ғана өте жақсы ыдырайды.

Кейбір заттарда молекулалар, атомдар, иондар ретсіз орналасқан, оларда кристалдық құрылыс болмайды. Ондай заттарды аморфты деп атайды, мысал ретінде әйнекті келтіруге болады. Аморфты жағдай тұрақсыз, сондықтан ол біртіндеп кристалдық түрге айналады. Аморфты кремнезем — опал — біртіндеп кристалды кремнеземға айналады (кварц). Аморфты заттардың физикалық қасиеті (қаттылығы, жылу өткізгіштігі, тартылу күші) сұйық немесе балқыған заттардікіндей. Бұл қасиеттері барлық жағынан бірқалыпты — аморфты заттар физикалық қасиеттердің анизотропын көрсете алмайды.

Минералдардың физикалық қасиеті және олардың табиғатта кездесетін түрлері

Әрбір минералдың өзіне тән морфологиялық (сыртқы) белгісі мен физикалық қасиеті болады, ол пайда болу жағдайына, химиялық құрамына және кристаллографиялық құрылысына байланысты. Осы жалпы құрам белгісі мен қасиеті арқылы кез-келген минерал класын анықтауға болады. Морфологиялық белгіге минералдың сыртқы көрінісі (реңі) мен табиғатта кездесетін мүсіні жатады.

Минералдың физикалық қасиетіне мыналар жатады: түсі, ұнтақтың түсі (сызығының түсі), мөлдірлігі, қаттылығы, сынықтығы, жабысқақтығы, сыбағалы салмағы, ал кейбір минералдарға магниттік, құлпырмалық, дәмділік, қышқылда қайнауы, т.б. қасиеттері кіреді. Кейбір белгі мен қасиет бір минералға тұрақты болады да, ал басқалары өзгеруі мүмкін. Міне, осындай жағдайды ескерген жөн. Мысалы, қаттылық — бұл көп минералдарға тұрақты белгі, ал оған қарағанда түс, жылтырлық өзгереді. Сондықтан минералды анықтаған кезде, оның бір ғана белгісі мен қасиетін анықтап қоймай, оның барлық морфологиялық белгісі мен физикалық қасиетін де білген жөн. Морфологиялық белгі мен физикалық қасиетті білу үшін минералдардың белгісі мен қасиеттері толық көрсетілген оқу коллекциясы, одан басқа қаттылық шкаласы, балға, фарфорлы глазурленбеген пластинка, магнитті стрелка, он есе ұлғайтатын шыны, бес процентті тұз қышқылы, т.б. болуы керек.

Минералдардың сыртқы көрінісі (реңі)

Минералдар сыртқы реңіне қарай бірнеше топқа бөлінеді. Түйіршікті минералдар. Олардың массалары майда (жуықтаған бір мөлшерде) кристалдан тұрады, үш бағытта бірдей дамыған (күкірт, галенит, кальцит). Үшкірленген, призма тәріздес минералдар. Бұлардың кристалдары бір бағытқа қарай өте созылып кеткен. Мұндай рең мүйізді алдамыш пен гипстің кейбір түрлерінде кездеседі. Бұл топтың өзге түрі болып, талшықты минералдар жатады, олардың кристалдары бір өзектің бағытымен созылып, өсімдіктердің талшықтары тәріздес келеді (асбест). Қабыршақтанған, табақталған, пластинкаланған минералдар. Бұл минералдардың массалары бір бағыт бойынша қысқартылған, яғни жабыстырылған — мусковит, тальк, хлорит, т.б. Бұл минералдың құрылысы өте жақсы байқалады және тез анықталынады. Тығыз немесе жартылай кристалды минералдар. Бұл минералдар өте майда кристалдардан тұрады, олар тек микроскоп арқылы көрінеді. Сыртқы пішіні бірқалыпты массадан тұрады, беткі қабаты жайпақ — магнезит, лимонит, халцедон және т.б. Оолитті минералдар. Олар аморфты болып келеді, сыртқы беті өте қатты жинақталған болып, онда сфероидты құрылыстар байқалады — гематит, опал. Минералдардың сыртқы көрінісі негізгі белгіге жатпайды, өйткені бір минералдың өзі пайда болу жағдайына қарай бірнеше кескінге кіруі мүмкін. Мысалы, гипсті талшық немесе түйіршік, ал апатит түйіршік немесе жартылай кристал түрінде кездеседі.

Минералдардың табиғатта кездесетін түрлері

Минералдар табиғатта әр түрлі мүсінде кездеседі (8-сурет). Жеке дара кристалды көлемі әр түрлі, бір миллиметрден он метрге дейін болады. Мұндай мүсінде табиғатта алмас, кварц, галит және басқа минералдар кездеседі (8-сурет, а). Екіленіп және үштеніп бірігіп өсіп кеткен минералдар, олар жақсы айқын белгіленген екі-үш кристал жиынтығынан тұрады. Көбінесе екіден, үштен тұратын кристалдар гипсте, галитте, ортоклазда, тау хрустальдарында жиі кездеседі (8-сурет). Қосылып, бірігіп өскен көп кристалдарды бір-бірінен жақсы ажыратуға болатын, сыртқы бейнелері бөлек-бөлек мүсіндерден тұрады. Олар: 1). Щетка — жазық бетке орналасқан биіктігі біршама біркелкі кристалдар жиынтығы — кварц, тау хрусталі, ортоклаз (8-сурет, в). 2). Друздар — дөңес немесе ойыс жазықтыққа орналасқан биіктігі мен бағыты әр түрлі бір-бірімен сіресіп өсіп кеткен кристалдар — кварц, кальцит, гипс (8-сурет, г). 3). Жеодтар — қуыстардың ішкі қабатында орналасып, шет жағынан ортасына қарай өскен кристалдардың тобын айтады — күкірт, кварц, гипс (8-сурет, д). 4). Конкреция — шар тәріздес бірігіп өскен кристалдардың жиынтығы, бөлген кезде сәуле тәріздес бір негізден тарайды — пирит, гипс (8-сурет, е). Кристалды массасы тығыздалған — кристалдардың түйіршіктерін тек қана микроскоп арқылы көруге болады. Былай қарағанда олардың түрлері біркелкі. Тығыз массаларға магнезит, доломит, кварц, магнетит жатады.

Табиғатта минералдардың кездесетін түрлері
Табиғатта минералдардың кездесетін түрлері

Ағынды мүсін бұл аморфты минералдарға сәйкес, олардың массалары тығыз. Көбінесе олар сан түрлі мүсінге ие: 1) төбешік тәріздес (лимонит); 2) бүйрек типтес (малахит); 3) сталактит жоғарыдан төмен салбырап тұрған ағынды және сталагмит төменнен жоғары шошайып тұрған ағынды (сумелек) – кальцит, к). Жынысқа қадалу – жекелеген кристалдың басқа тау жынысына қосылуы. Мысалы, пириттің балшыққа қадалуы, күкірттің әкке қадалуы. Минералдардың табиғаттағы пішіні оның пайда болуына байланысты, сондықтан бір минералдың өзі бірнеше мүсінде кездесуі мүмкін. Мысалы, кварц-кристалды тығыз массалы жекелеген кристалды қосылып біткен жиынтық түрінде кездеседі.

Физикалық қасиеті

Әрбір минерал өзіне тән химиялық құрамнан тұрады және оған сәйкес ішкі құрылысқа ие болады, ол кристалдың сыртқы мүсіні мен құрылымының қасиетіне байланысты. Минералдарды анықтау және оқып зерттеу тәсілдері әр түрлі: көзбен шолу немесе микроскоппен анықтау, далада минералдарды көбінесе түсіне, жылтырлығына, қаттылығына, кристалдардың мүсініне қарай анықтайды. Ал лабораторияда даладан жинап алып келген минералдар мен тау жыныстарын дәл тәсілдер арқылы зерттейді: минералдардың оптикалық константы, кристалдық қасиеті, радиобелсенділігі, люминисценциясы, магниттілігі, физикалық және химиялық талдау арқылы минералдардың нақтылы химиялық құрамын анықтайды, мұнда рентген және әр түрлі қыздыру тәсілдері қолданылады. Түсі. Минералдардың түсі адамдарды ерте кезден-ақ қызықтырған. Сондықтан да көптеген минералдардың аттары осы түсі арқылы берілген. Мысалы, гематит («гематикос» – грекше – «қан тәріздес»); альбит («альбус» – латынша – «ақ»); рубин («рубер» – латынша – «қызыл»). Минералдардың түсі құрылымдық ерекшелігіне, бояйтын элемент түрлеріне (хромоформ) және механикалық қоспаларға байланысты өзгереді. Қоспалар мен хромоформ әсерінен бір минералдың түсі әр түрлі болуы мүмкін.

Әрқашанда минералдың түсін жаңа сынықтан байқау керек, өйткені оның беті үгілу салдарынан өзгеруі мүмкін, бұған әсіресе күкірт пен мышьяк минералдары бейім. Минералдардың түстері неше түрлі болады. Табиғатта түссіз минералдар да кездеседі, Мысалы, таза тау хрусталі, ал кейбіреулері бір түстес болып келеді. Мысалы, күкірт – сары, малахит – жасыл, каолинит – ақ. Түсі бойынша минералдар алты топқа бөлінеді: 1) ақ, сұр немесе түссіз; 2) сары, қоңыр, қызғылт қоңыр, күлгін, қызыл; 3) жасыл; 4) көк, сиякөк; 5) күңгірт-сұр, қара; 6) түсі алақұла, көп түсті. Түсті минералдың жаңа сынығынан қарау керек. Сызықтың түсі (ұнтағының түсі). Көптеген минералдарды, ұнтақтаған кезде басқа түрге айналып кетеді, яғни, минералдың түсі (кесек) күйінде бір бөлек те, ұнтақтаған кезде бір бөлек. Мысалы, пириттің түсі бүтін бөлікте – жылтыр сары, ал оның ұнтағында – қара. Минерал сызығының түсін анықтау үшін, оны ұнтақтаудың қажеті жоқ. Тек оның түсінің сызығын анықтау керек, ол үшін минералды шағын фарфор пластинкасының үстінен жүргізіп өту керек. Сол кезде оның үстіне минерал үгінділерінің түсі түсіп қалады (гематит, жартышақта – қара, ұнтағының, яғни сызығының түсі – шие тәріздес қызыл).

Минералдардың негізгі түсінен басқа кейбір мыс қоспасы бар минералдардың бетінде әр түрлі түске боялған қабыршық болады, бұл сәуленің интерференциясы әсерінен болатын жағдай, яғни ол химиялық үгілу салдарынан минералдардың бетінде әр түрлі реакция әсерінен пайда болатын құбылыс: бұл жағдайды құлпыру (побежалость) деп атайды. Қабыршақ түрі минералд түсінен бөлек болады. Құлпырудың түсі кемпірқосақ тәріздес бірнеше түстен тұрады (халькопирит), өйткені минералдың беті көк, қызыл, қызғылт, күлгін түстерге боялып, құбылып тұрады, ал кейде бір түстес болады, Мысалы, алтын түстес. Құлпыру тек қана металдық жылтыры бар минералдарда кездеседі.

Мөлдірлік. Бұл мағына бойынша заттардың сәуле өткізу қабілетін айтады. Заттарға түскен сәуленің бір бөлігі қайта шағылысады да, ал қалған бір бөлігі заттардың ішіне енеді. Заттардың ішіне кірген сәуле өзінің жылдамдығын өзгертіп, тереңдеген сайын бағытын өзгертіп, энергиясын азайтады және басқа энергияға айналады, яғни сәуле сіңеді (адсорбция). Мөлдірлігі заттардың физикалық-химиялық қасиетіне байланысты.

Барлық минералдар өздерінің мөлдірлігіне қарай топтарға бөлінеді: мөлдір – тау хрусталі, исландия шпаты; жартылай мөлдір – сафелирит, киноварь; мөлдір емес – пирит, графит. Мөлдірлікті анықтау үшін минералды жарыққа бағыттайды. Мөлдір минералдардан жазылған немесе басылған мәтіндерді анықтауға болады; жартылай мөлдір минералдардан тек жарық қана көрінеді, мәтінді айыруға болмайды, мөлдір емес минералдар жарықты өткізбейді.

Жылтырлық. Минералдардың жылтырлығы сәулелердің қайта шағылысуына байланысты, ол өз кезегінде заттардың қайта сынуына байланысты. Жылтырлық металдық және металл емес болып бөлінеді. Минералдардың қайта сыну көрсеткіші «3» көп болса, онда ол металдық жылтырауыққа ие, ондай минералдар негізінен мөлдір емес, тіпті жұқа жаңқарлы мен пластинкаларының өзінде де солай. Бұған сульфидтердің, тотықтардың, таза кездесетін элементтердің кейбір түрлері жатады (алтын, галенит, прит және т.б.).

Қайта сыну көрсеткіші 1,9-дан 2,6 аралығында металдардың жылтырлығы болса, минералдар өте күшті жылтырлыққа ие болады, ондай жылтырлықты алмазды деп атайды (алмас, сафлерит). Қайта сыну көрсеткіші 1,3 пен 1,9 аралығында минералдарды әйнек тәріздес жылтырлыққа ие деп атайды (гипс, кальцит, ортоклаз).

Металдық жылтырлық металдарға (алтын, платина) және кенді минералдарға (пирит, магнезит) тиесілі. Ал металдық емес жылтырлыққа әйнекті (кальцит, дала шпаты), алмазды (алмас, киноварь), майлы (күкірт, нефелин), құлпырмалы (слюда, тальк), жібекті (асбест, гипстің кейбір түрі), т.б. минералдар ие. Жылтырлығы жоқ минералды күңгіртті деп атайды (боксит, каолинит). Металл тәріздес жылтырлық графитке, мүйізді алдамышқа және т.б. тән. Жылтырлықты анықтаған кезде ең бірінші кезінде минералдың қай топқа, яғни металдық немесе металдық емес жылтырлыққа жататынын анықтайды. Одан кейін жылтырлық түрін жылтырлық эталонмен салыстырып қарайды. Оның эталонмен сәйкестігін тапқаннан кейін жұмыс жорналына сипаттамасын жазады.

Жымдастық. Жымдастық деп, кейбір минералдарды шаққан кезде тегіс бет болып жарылуын айтады. Мұндай жағдай кристалды заттарда ғана болуы мүмкін, аморфты (формасыз) заттарда жымдастық болмайды. Жымдастықтың бірнеше түрлері бар: 1). Өте жетілген минералдар жұқа пластинкаларға немесе жапырақшаларға оңай бөлінеді (слюда). 2). Жетілген минералдарды ұрған кезде олар шектелген бөліктерге бөлінеді, кейбір бөліктерінің беті түзу болмауы мүмкін (кальцит, галит). 3). Орташа минералдарды ұрған кезде бөлікке бөлінеді, бірақ олардың шектелген бөліктері, жазықтық жымдастығы мен тегіс емес беттерінің қатынастары бірдей болады (авгит, ортоклаз). 4). Жетілмеген минералдар бөлінген кезде жазықтық бетке бөлінбейді (апатит, кварц). Кез келген бағытта сынады.

Сынықтық минералдарды жарған кезде пайда болатын беткі қабатты сынықтық деп атайды. Жымдастық неғұрлым жетілген болса, соғұрлым сынықты анықтау қиын. Жымдастығы жақсы дамыған минералдар, тегіс сынық береді (кальцит, галит). Ал жымдастығы жоқ минералдарда мынандай сынықтар болады: 1) шаянды-шаянның ішкі бетіне ұқсайды (опал, халцедон, обсидиан); 2) түйіршікті–сынықтың бетінде кейбір кристалдар көрінеді (апатит); 3) жер түстес – күңгірт түстес болып келеді (каолинит); 4) шөгір тәрізді – бұл талшық тәріздес минералдарда кездеседі; сынған ағаштың талшықтары тәріздес (асбест, талшықты гипс), қармақ тәрізді – сынықтың беті майда қармақ тәріздес келеді (саф күміс пен мыс).

Қаттылық. Минералдарды анықтаған кезде қаттылықтың маңызы өте зор. Қаттылық деп минералдың беткі қабатының сызуға қарсы тұру әрекетін атайды. Минералдарды жалпы қаттылығын арнайы топтастырған минералдардың жиынтығы арқылы анықтайды, мұнда әрбір соңғы минерал өзінің алдында тұрған минералдарды сызады. Мұндай минералдардың жиынтығын Моостың шкаласы деп атайды. Онда қаттылықтары әр түрлі 10 минерал орналасқан, яғни жалпы белгісі 1-ден 10-ға дейінгі баллмен анықталған.

Алмаз – ең қатты минерал ол тальктан реттік белгісі бойынша он есе қатты емес, 4000 есе қатты. Бұл шкалада қаттылық шын мәнінде емес, тек жалпылама түрде берілген. Микроқаттылыққа – тальктың қаттылығы 2,4 кг/мм2 , кальциттікі – 109 кг/мм2 , кварцтікі – 1110 кг/мм2 , алмаздікі — 10060 кг/мм2 .

Қаттылықты анықтау үшін минералдың жазық жерін тауып, сол жерден басқа минералдың (қаттылығы белгілі) өткір ұшымен басып тұрып сызып, одан соң сол сызықты бақылау керек. Ол үшін жазық бетте қалған ұнтақты үрлеп тастап, сызық қалды ма, қалмады ма соны байқайды. Егер сызық қалдырса, онда оның анықталатын минералдан қатты болғаны, ал қалдырмаса, керісінше жұмсақ болғаны. Моос шкаласынан бөлек қаттылықты оңай табатын, бірақ Моос шкаласы бойынша қаттылығы белгілі заттармен анықтауға болады. Мысалы, тырнақ, оның қаттылығы 2,5; қарындаш – оның қаттылығы 1, мыс тиын – қаттылығы 3; әйнек сынығымен – 5,0-5,5; болат пышақпен – 5,5-6,0.

Қаттылық бірлігін анықтағаннан кейін, оның қаттылық тобын анықтау керек. Барлық минералдар қаттылығы бойынша 4 топқа бөлінеді: 1) қаттылығы жұмсақ (қаттылығы 1-2) – тырнақ мұндай минералдарда із қалдырады; 2) қаттылығы орташа (қаттылығы 3-4) – тырнақ минералдарда із қалдырмайды, ал минерал әйнекті сызбайды; 3) қаттылығы қатты (қаттылығы 5-7) – минерал әйнекті сызады, ал тау хрусталін сызбайды; 4) қаттылығы өте жоғары (қаттылығы >7) – минерал тау хрусталінде із қалдырады.

Ерекше қасиеті. Салыстырмалы салмақ минералдарында 0,6- дан 21-ге дейін ауытқиды. Көбінесе кенге жатпайтын минералдардың салыстырмалы салмағы 2-4, ал кен минералдарынікі 5,5 жоғары. Барлық минералдар салмағы бойынша үш топқа бөлінеді: 1) жеңіл топты минералдар – салыстырмалы салмағы 2,5-ға дейін (күкірт, гипс); 2) орташа топты минералдар – салыстырмалы салмағы 2,5-тен 4,0-ге дейін (кальцит, доломит, кварц); 3) ауыр топты минералдар – салыстырмалы салмағы 4,0-ден жоғары (гематит, магнетит). Салыстырмалы салмақты тек лабораториялық жағдайда дұрыс өлшеуге болады. Ал тәжірибе жұмыстарында минералдарды қолда салмақтап көріп, шамамен оның салыстырмалы салмағын, яғни, қай топқа жататынын анықтауға болады.

Магниттілік – бұл минералдардың магнит стрелкасына әсер етуі немесе өздерінің магнитпен тартылуы арқылы анықталады.

Қышқылда еруі. Бұл карбонаттардың қасиеті (кальцит, малахит) сұйықталған суық тұз қышқылында СО2 газын шығарып ериді немесе көпіршиді. Карбонатты минералдың бұл қасиетін геологтар басқа минералдан ажырату үшін қолданады.

Авторлық сілтеме:
Елемесов Ж.Е., Рамазанова Р.Х., Көбенқұлов К.К. Жалпы геология. Оқулық. — Алматы, 2012. — 202 бет.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *