Породообразующие минералы

Каждый камень, будь то большой изумруд или кусок гранита, имеет определенный минеральный состав. Одни минералы на Земле встречаются редко, например, самоцветы. Другие слагают значительный объем земной коры. Для сравнения, на долю силикатов приходится 75% ее общей массы. Подобные вещества, присутствующие в большом количестве, характеризуются термином «породообразующий минерал».

ТОП 10 главных породообразующих минералов

В геологии определение класса минералов основывается на химическом составе и кристаллической структуре. Эти два фундаментальных аспекта определяют физические и химические свойства и признаны ключевыми для их классификации.

Основные породообразующие минералы – это минералы, которые являются главными и постоянными составными частями горных пород, слагая значительную часть их объема. Они делятся на силикаты, карбонаты, глины и оксиды.

Полевые шпаты представляют собой самую распространенную группу минералов в коре Земли. Относятся к классу силикатов и в свою очередь делятся на калиевые, кальциевые, натриевые, бариевые подгруппы. Но они слагают лишь половину горных пород. Их дополняют другие минеральные группы.

Оксиды

Породообразующие оксиды – это минералы, в химическом составе которых кислород соединен с одним или несколькими металлами. Хотя силикаты являются самой многочисленной и важной группой минералов, оксиды также присутствуют в составе земной коры и участвуют в формировании горных пород.

Железные оксиды:

• Магнетит: Черный, сильно магнитный камень. Встречается как акцессорный минерал в магматических и метаморфических породах. Образует рудные залежи.
• Гематит: Бывает красных, бурых или черных оттенков. Неотъемлемый компонент осадочных железорудных формаций (железняков). Встречается в метаморфических и гидротермальных породах.
• Гетит: Главный компонент лимонита (бурого железняка). Это продукт выветривания и окисления других железистых минералов – магнетита, сидерита, пирита, марказита. Часто встречается в поверхностных частях месторождений железной руды.

Алюминиевые оксиды представлены корундом. Минерал с высочайшей твердостью, уступающей только алмазам. Встречается в метаморфических породах, богатых глиноземом, и в некоторых магматических породах (сиенитах). Драгоценные разновидности корунда – рубин и сапфир.

Ильменит – это титановый оксид. Черный или серо-стальной минерал, часто встречающийся в основных и ультраосновных магматических и метаморфических породах. Важная руда титана.

Пиролюзит – оксид марганца. Образуется в результате химического осаждения или выветривания марганцевых силикатов и карбонатов. Присутствует в осадочных и метаморфических породах.

Карбонаты

Природные карбонаты составляют около 2% объема земной коры. Они являются основными компонентами осадочных пород, таких как известняки и доломиты.

Всего насчитывается более 200 карбонатных минералов. Наиболее распространены:

• карбонаты кальция – арагонит, кальцит, ватерит;
• натрия – натрит, трона, кристаллическая сода;
• магния – доломит, магнезит;
• железа – сидерит;
• меди – азурит, малахит;
• марганца – родохрозит.

Кальцит – самый распространенный карбонат. Он является главным компонентом основных осадочных пород (известняков и мела). А также метаморфического мрамора, образованного из известняка. Кальцит также входит в состав раковин многих морских организмов.

Доломит – второй по распространенности карбонат. Это главный компонент доломитовых пород, как осадочных, так и метаморфических. Формируется в результате диагенетических процессов, когда магнийсодержащие растворы взаимодействуют с известняками.

Среди карбонатных минералов известны ценные поделочные камни:

• Малахит: Ценится за насыщенные зеленые полосчатые узоры.
• Азурит: Похож на малахит, но имеет не зеленый, а яркий синий оттенок.
• Родохрозит: Цвет варьируется от розового до малиново-красного.
• Арагонит: Образует красивые игольчатые или столбчатые кристаллы с перламутровым блеском.
• Мраморный оникс: Полосчатый кальцит, не имеющий с обычным ониксом ничего общего.

Слюды

Слюды относятся к слоистым силикатам и составляют 4% объема земной коры. Они слагают разные типы метаморфических и некоторых магматических пород.

Среди слюд породообразующими минералами считаются мусковит и биотит:

• Мусковит: Благодаря светлому серебристому цвету известен также как «белая» или «калийная слюда». Характеризуется совершенной спайностью в одном направлении, благодаря чему легко расщепляется на тонкие упругие листочки. Распространен в кислых магматических (гранитах, пегматитах), метаморфических (гнейсах, сланцах) и осадочных породах (алевритах). Устойчив к выветриванию.
• Биотит: Черная слюда. Также обладает совершенной спайностью, но листочки не такие упругие, как у мусковита. Менее устойчив к химическому выветриванию из-за содержания железа и магния. Типичен для гранитов, диоритов, габбро, гнейсов, сланцев.

Другие слюды распространены реже мусковита и биотита. Флогопит встречается в метаморфизованных ультраосновных породах. Лепидолит характерен для некоторых пегматитов.

Глинистые минералы

Группа гидросиликатов алюминия образуется в результате выветривания других силикатных минералов и составляет 4% объема земной коры. Это главный компонент осадочных пород, таких как глины и сланцы:

• Каолинит: Самый распространенный глинистый минерал, особенно в почвах влажных и жарких регионов, где интенсивно протекает химическое выветривание. Формируется при разрушении полевых шпатов. Каолинит является основным компонентом каолина (белой глины), необходимого в изготовлении керамики, бумаги и других материалов.
• Смектиты: К ним относятся монтмориллонит, бейделлит, нонтронит и другие. Эти породообразующие глинистые минералы характеризуются слоистой структурой, способной к набуханию при поглощении воды между слоями. Благодаря высокой сорбционной способности они играют важную роль в плодородии почв и предотвращении оползней.
• Иллит: По структуре иллит похож на мусковит, но содержит меньше калия и больше воды между слоями. Из-за этого имеет второе название «гидрослюда». Он образуется при выветривании полевых шпатов и слюд, а также при преобразовании смектитов. Иллит – важный компонент осадочных пород, особенно глин и сланцев. Распространен в почвах умеренного климата.

Оливин

Оливин – классический силикатный минерал. Он составляет 8% объема земной коры. Является основным компонентом верхней мантии и распространен в магматических породах мантийного происхождения. Встречается на астероидах, Луне и других объектах Солнечной Системы.

Оливин кристаллизуется из магм, богатых магнием и железом. Он доминирует в различных основных и ультраосновных изверженных породах, таких как базальты, габбро, дуниты. Особенно много его в перидотите.

Силикат может образовываться при метаморфизме доломитов и других магнезиальных пород. Например, в скарнах. Является реликтовым минералом в метаморфизованных ультрамафитах.

Оливин имеет ювелирные разновидности, наиболее известный из которых перидот, он же хризолит. Это прозрачный самоцвет, отличающийся приятным сочным зеленым цветом с золотистым оттенком.

Амфиболы

По оценкам геологов, объем амфиболов составляет 5-7% от объема земной коры. Безусловным лидером выступает роговая обманка. Это не отдельный минерал, а общее название для серии темноокрашенных амфиболов с переменным составом. Она широко распространена как в магматических, так и в метаморфических породах.

Помимо роговой обманки, к другим значимым амфиболам относятся:

• Серия тремолит-актинолит: Это богатые кальцием амфиболы, которые распространены в метаморфических породах. Особенно тех, которые образовались из измененных доломитов или основных магматических пород.
• Серия антофиллит-куммингтонит: Богатые магнием, марганцем и железом амфиболы, также встречающиеся в метаморфических породах.
• Серия глаукофан-рибекит: Богатые натрием амфиболы, характерные для метаморфических пород высокого давления, таких как голубые сланцы и некоторые щелочные магматические породы.
• Серия холмквистит-педрисит: Литиевые амфиболы. Характерны для пегматитов с кристаллическими сланцами.

Среди амфиболов встречаются ювелирно-поделочные камни. Самый известный – нефрит, разновидность амфиболовых минералов тремолита-актинолита. Обычно он зеленого цвета, но бывает белым, серым, коричневым или черным. Исторически высоко ценится в Китае и других регионах.

Пироксены

Минералы группы пироксенов распространены повсеместно. Концентрация в континентальной коре достигает 4%, в мантии и океанической коре намного больше. В среднем показатель «присутствия» составляет 10-11 % от объема земной коры. Причем они распределены примерно поровну во всех типах горных пород. Это объясняется тем, что состав коры Земли приближен к составу авгитового пироксена.

Когда ученые исследовали часть грунта, доставленного зондами с астероида Итокава и Луны, то выяснили любопытную деталь. Оказывается, на астероиде и в лунном реголите пироксены также выявлены в большом количестве и составляют те же 11%.

В пироксеновую группу входят десятки минералов. Наиболее распространены:

• авгит;
• диопсид;
• сподумен;
• энстатит;
• эгирин.

Особый интерес представляет жадеит. Это ценный ювелирно-поделочный камень, почитаемый в Китае. Стоимость высококачественных экземпляров достигает сотен и тысяч долларов.

Кварц

Кварц – очень распространенный минерал. Благодаря высокой твердости, прочности и химической инертности он устойчив к процессам выветривания. В результате высокой долговечности накапливается в больших количествах во всех типах пород – магматических, метаморфических, осадочных:

• Первоначально кварц кристаллизуется из кремнекислой магмы. Он образует такие магматические породы, как граниты, риолиты, пегматиты.
• Благодаря устойчивости к выветриванию обломки кварца скапливаются и формируют песчаники, алевриты, кварцевые пески и другие кластические осадочные породы. Кварц также может осаждаться химическим путем, образуя хемогенные кремнистые породы (кремень, яшма, халцедон).
• Кварц устойчив к метаморфизму и часто перекристаллизовывается. Он слагает кварциты, гнейсы и прочие метаморфические породы.

Кварц доминирует среди группы породообразующих минералов класса силикатов. Он составляет 12% по объему и 60% по весу верхней континентальной коры. Может образовывать хорошо сформированные кристаллы различной формы, например, гексагональные призмы с пирамидальными головками. А также встречаться в виде зернистых агрегатов, прожилок и конкреций.

Многие разновидности кварца используются в ювелирном деле:

• Прозрачные полудрагоценные камни в форме кристаллов: Аметист, цитрин, аметрин, розовый кварц, раухтопаз, горный хрусталь, празиолит.
• Скрытокристаллические непрозрачные поделочные камни: Халцедон, агат, сердолик, оникс, гелиотроп, яшма.
• Кварцы с оптическими эффектами: Кошачий, тигровый, соколиный глаз.

Калиевые полевые шпаты

К калиевым шпатам геологи причисляют 4 минерала с одинаковой химической формулой KAlSi3O8. Отличия заключаются в строении кристаллической решетки и примесях:

• ортоклаз – моноклинный, с частично упорядоченной структурой;
• адуляр – имеет упорядоченную структуру;
• микроклин – кристаллизуется в триклинной сингонии;
• санидин – структура неупорядоченная.

Калиевые полевые шпаты составляют более 20% объема земной коры. Они относятся к основным породообразующим минералам кислых магматических пород – сиенитов, гранитов, гранодиоритов.

Адуляр типичен для гидротермальных жил альпийского типа. Микроклин и ортоклаз наравне с мусковитом и кварцем преобладают в пегматитах.

Некоторые разновидности имеют ювелирную ценность:

• Амазонит: Ярко-зеленая или голубовато-зеленая форма микроклина.
• Адуляр: Одна из разновидностей лунного камня с эффектом опалесценции. Это прозрачный или полупрозрачный камень с голубоватой или серебристой иризацией, известной как адуляресценция.
• Солнечный камень: Ортоклаз, имеющий в составе блестящие чешуйки гематита или гетита. Включения придают минералу искристый золотистый блеск.

Щелочные полевые шпаты помимо безобидного калия неизбежно содержат радиоактивный изотоп калий-40. Однако изотопная распространенность калия-40 крайне низкая – 0,0117 %. Поэтому радиоактивность шпатов обычно мизерная и не превышает параметры безопасности природного радиационного фона.

Плагиоклазы

Плагиоклазы – наиболее распространенная минеральная группа на планете. Это основная составляющая магматических и метаморфических пород. Согласно расчетам, слагает около 40% земной коры. Относится к каркасным алюмосиликатам и возглавляет большое семейство полевых шпатов.

К плагиоклазам относятся в строгой изоморфной последовательности:

• альбит;
• олигоклаз;
• андезин;
• лабрадор;
• битовнит;
• анортит.

Альбит представляет натриевые полевые шпаты, анортит – кальциевые. Расположенные между ними изоморфные минералы обладают переходными свойствами, где одни элементы частично замещаются другими.

Среди плагиоклазов встречаются ювелирно-поделочные камни:

• Лабрадор: Характеризуется красивой иризацией.
• Беломорит: Разновидность олигоклаза, обладающая нежной голубовато-серебристой иризацией, напоминающей лунный свет.
• Солнечный камень: Подобно ортоклазовому солнечному камню, существует и плагиоклазовая разновидность. К ней относят авантюриновый олигоклаз или альбит, содержащий мелкие включения гематита или гетита.
• Лунный камень: Группа иризирующих полевых шпатов, среди которых значится перистерит (тонкопластинчатый альбит-олигоклаз)
• Спектролит: Редкая разновидность лабрадора с иризацией, охватывающей практически все цвета спектра.

Плагиоклазы являются продуктом кристаллизации магмы. Соответственно, становятся важнейшим компонентом магматических горных пород – габбро, базальтов, диоритов, андезитов, анортозитов, долеритов и других. Через них в результате интрузии переходят в контактово-метаморфические породы. Особенно много альбита в роговиках.

Вопросы/ответы

Остались вопросы? Задавайте. Попробуем ответить на них.