Минералдар мен тау жыныстары

Кіріспе.

Ол жер бетіндегі немесе жердің (ғарыш денелерінің) қойнауындағы физикалық - химиялық процестерге байланысты пайда болып, тау жыныстарын, кентастар  мен метеориттерді, т.б. құрайды. Минерал негізінен қатты денелер. Олар кристалды (пирит, галенит), аморфты (опал, лимонит) және метамикты (сырты кристалл тәрізді, ішкі құрылысы аморфты, шыныға ұқсас) болып жіктеледі. Әр Минерал өзіне тән құрамды, кристалды құрылымы бар табиғи қосынды. Жекелеген кристалдар, дәндер және басқа денелер Минералдық индивид деп, ал Минералдық индивидтердің бірігіп түзілгендері минералдық агрегаттар деп аталады. Табиғатта зерттелген Минерал түрлері 2,5 мыңға жуық, жыл сайын 30-ға жақын жаңа Минерал түрлері анықталады. Минералдардың көпшілігінде ионды құрылым кездеседі (кристалдық химия). Ковалентті және интерметалдық құрылымдар аз кездеседі. Минерал құрауға Менделеев кестесіндегі инертті (асыл) газдар мен ураннан соңғы элементтердің бәрі қатысады. Олардың кейбіреуі Минерал құрауда басты орын алады, ал құрылымы мен қасиеттері басты элементтерге ұқсастары (Pd, Ge, Іn, Cd, Ga, Tl, Se, І, Br, Re, Rb) Минералдардың құрамында изоморфтық қоспалар түрінде кездеседі. Изоморфтық қоспалар Минералдардың химиялық қасиеттерін өзгертеді. Табиғатта силикаттар (Минералдың жалпы санының 25%-ы), сульфидтер (13%), фосфаттар мен ванадаттар (18%), тотықтар мен гидрототықтар (12%), түрлі табиғи химиялық қосылыстардың (32%) Минералдары бар. Жер қыртысының 92%-ы силикаттардан, тотықтардан, гидрототықтардан тұрады. Химиялық құрамы жағынан Минералдар таза элементтер және күрделі қосылыстар болып бөлінеді. Минерал кристалдары жай аниондардан (S2–, O2–, OH–, Cl–, т.б.), аниондық радикалдардан [CO3]2–, [SіO4]4–, [PO4]3–, т.б. құралады. Минералдарды [[[кристал|кристалды]] химиялық жіктеу, құрылысының ерекшеліктеріне негізделген.

         

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Негізгі бөлім

Минералдыр туралы жалпы  түсінік.

Минерал (ескі лат. mіnera –  кентас кесегі) – химиялық құрамы және физикалық қасиеттері бір текті  табиғи дене.Құрылымы бір типтес Минералдар құрамының изоморфизм процестерінен өзгеруі оларды құраушы атомдардың, иондардың атомдық (иондық) радиустарына, кристалдық - химиялық сандарына, химиялық байланыс түрлеріне байланысты болады. Минерал морфологиясы оның ішкі, құрылысына, пайда болу, қалыптасу жағдайларына қарай анықталады. Мысасылы, Қарағанды өңірінің талшықты родуситі – сұйық, ал бұршақ сияқты тығыз, борпылдақ родуситі – қою коллоид ерітінділерінің кристалдануынан түзілген. Жеке Минералдар сыңарларының өлшемі әр түрлі болады. Тарбағатай пегматиттерінен табылған кварц кристалдарының ұзындығы 6 метр, салмағы 72 тонна, қырларының ені 1 метрге жетеді. Кейбір коллоидтық Минералдардың көлемі бірнеше м3 болады. Табиғаттағы Минералдар сырт пішініне қарай көбіне дендриттер, оолиттер, сферолиттер, секрециялар, конкрециялар, дән, топырақ сияқты массалар, сталактиттер, сталагмиттер түрінде кездеседі. Минералдардың физикалық қасиеттері кристалдық құрылымына және химиялық құрамына байланысты. Тығыздығына байланысты Минералдар жеңіл (2500 кг/м3 дейін), орташа (2500 – 4000 кг/м3), ауыр (4000 – 8000 кг/м3) және өте ауыр (8000 кг/м3-тен жоғары) болып жіктеледі. Мөлдірлік қасиетіне байланысты мөлдір (тау хрусталі), шала мөлдір (сфалерит), мөлдір емес (магнетит) болып ажыратылады. Минералдар жаралу, өсу, өзгеру сатыларынан (Минералдар онтогениясы) өтеді. Минерал магмалық балқымаларда, ерітінділерде, газдарда түзіледі. Белгілі процестерден кейін бірнеше Минералдың топталуы Минералдар парагенезисі деп аталады.

                 МИНЕРАЛДАР

Пайда болған Минералдар ассоциациялары парагенетикалық талдау негізінде  жасалған әр түрлі физикалық - химиялық диаграммалар бойынша анықталады. Табиғи реакцияларда түзілетін Минерал өзін қоршаған ортамен, ортаның фазалық қалпымен және физикалық - химиялық параметрлермен тығыз байланысты. Бұл жағдайлар Минералдардың құрамы мен түрлі қасиеттеріне әсер етіп, оған типоморфтық белгілер (Минералдардың кристаллографиялық ерекшеліктері, агрегаттарының сипаты, жеке сыңарларының өлшемі, кейбір физикалық - химиялық қасиеттер) береді. Минералдар экзогендік, эндогендік, метаморфогендік процестерде пайда болады. Минералдардың генезисін анықтау үшін олардың түзілу процестерінің химизмін, пайда болған ортаның фазалық қалпын, жүйенің физикалық - химиялық параметрлерін, түзілу, өсу, даму жолдарын, оны құраған заттардың түп негізін білу керек. Бұл аталғандарды анықтаудың басты жолдары: а) геологиялық жағдайларды зерттеу; ә) типоморфтық белгілерді анықтау; б) парагенетиканы талдау; в) онтогенды талдау; г) газ бен сұйық қосындысын зерттеу; ғ) табиғи реакциялардың термодинамикалық шамаларын есептеу; д) әр түрлі геотермометрлер мен газобарометрлер арқылы термодинамикалық параметрлерді анықтау; е) теңдеулердің физикалық - химиялық жүйесін зерттеу; ж) табиғатта түзілу жолдарын тәжірибемен қайталау; з) изотоптық құрамын анықтау. Минералдардың өндірісте қолданылуы олардың түрлі бағалы қасиеттеріне негізделген. Өте қатты Минералдар (алмас, корунд, гранат, т.б.) абразивтер ретінде, пьезоэлементтік қасиеті барлары радиоэлектроникада қолданылады; қатты әдемі түстілерінен зергерлік бұйымдар жасалады.

 Минералдардың физикалық  қасиеттері олардың кендерін  іздеуге, кентастарды байытуға  мүмкіншілік береді. Қазақстанда кездесетін Минералдардан Менделеев кестесіндегі элементтердің 60-тан астамы өндіріледі. Қазақстанның әр жерінен жиналған Минералдардың таңдаулы коллекциялары Қазақстанның геологиялық мұражайларына қойылған. Бандунгтегі (Индонезия) геологиялық мекеменің мұражайында Семізбұғы кенінің корунд Минералы сақтаулы;

 

Минералдарды топтарға бөлу

 

Минералдарды топтарға бөлу - Табиғат ғылымдарының қайсысын алсақ  та олардың өздеріне тән зерттейтін заттарын реттеп, топтау керек. Мысалы, ботаника, зоология сияқты ғылымдарды алатын болсақ , оларда өсімдіктер мен  жануарларды әр түрлі белгілері  бойынша бірнеше топтарға, яғни ботаникалық , зоологиялық систематикаларға бөледі. Өсімдіктер мен жануарлардың жүздеген, тіпті, мындаған түрлері бар. Олардың  барлығын жеке-жеке сипаттау әрі қиын, әрі мағынасыз, сондықтан олардың  арасындағы байланысты, қарым-қатысты, жаратылыс тектестерін тану қажет. Соларды жаратылыс тегіне: аталастығына, тұқымдастығына қарап топтап айыратын болсақ, зор жеңілдік келеді.

 Сол сияқты мыңдаған  минералдар түрлерін топтарға  бөледі. Оны классификация немесе  систематика дейді. Минералдарды  системаларға бөліп сипаттауды  сипаттық немесе систематикалық  минералогия дейді.

 Минералдарды системаға  белудің бірнеше түрлі әдісі  бар. Өндірістік-экономикалық жағынан  топтағанда, оларды, мысалы, химия өндірістерінің  шикізат минералдары, қара металлургия  мен түсті металлургия минералдары,  құрылыс материалдары, асыл тастар, қымбатты металдар, ауыл шаруашылығына  қолданылатын минерал заттар  сияқтандырып бөледі.

 Онан кейін минералдарды  жаратылыс жағынан, мысалы эндогендік, экзогендік деген екі үлкен  системаға бөледі. Сонан кейін  олардын, әрқайсысы бірнеше түрлерге  бөлінеді. Эндогендік минералдар: магмалық , пегматиттік, пневматолиттік, гидротермалық  , оның ішінде гипотерімалық, мезотермалық , эпитермалық т. б.

 Экзогендік минералдар: тұздар, қалдық минералдар, қайталама  минералдар, коллоид минералдар, органикалық  минерал- дар т. б.

 Метаморфтық минералдар  да солай бөлінеді: динамометаморфтық  , пирометаморфтық , контактылық  т. б.

 Минералдардың жаратылысына (генезисіне) жоғарыда толық тоқталдық  , сондықтан оны бұл жерде қайталаудың  қажеті жоқ .

 Минералдарды химиялық  түрлеріне қарай, яғни химиялық  систематикада минералдарды химиялық  құрамына қарай топтайды. Минерал  дегеннің өзі химиялық бір  тектес табиғи қосындылар, ал  минералдардың басым көпшілігі  кристалдық заттар екенін білеміз.  Сол себепті біз минералдарды  системаға бөлу негізінде олардың  химиялық құрамын қолданамыз. Сонымен  қатар, әрбір минералдың сипатын  келтіргенде оның қайда қолданылатыны,  кені және жаратылысы қоса айтылып отырылады. Минералдар системасының негізі химиялық , қосымша белгілері өңдірістік және жаратылыстық болады.

 Химиялық жағынан қарағанда  минералдарды органикалык және  органикалық емес минералдар  деп бөлуге болады.

 Органикалық минералдардың  барлығы көміртектің қосындылары.  Кәміртек косындыларының ішінде  органикалық топқа жатпайтын  екі түрлі минералдар бар. Оның  бірі — карбонаттар, яғни көмір  қышқылының тұздары (мысалы, кальцит,  доломит т. б.), екіншісі— карбидтер,  яғни көміртектің металдармен  косындысы (мысалы, кальций мен  кеміртек қосылса кальций карбиды,  көміртек пен кремний қосылса  карборунд деген қатты зат  шығады).

 Органикалық минералдардың  түрлері де көп болу керек.  Бірақ олар әлі күнге дейін  зерттеліп талданған жоқ . Оның  себебі органикалық қосындылар  аса күрделі құрылысты келеді. Тек кейінгі кездерде ғана, минералдардың  ішкі кұрылыстарын зерттеудің  техникасы жетілумен байланысты, органикалық заттардың түрлерін  талдау өркендей бастады. Біз  әзірше органикалық қосыпдыларды  бір ғана топ ретінде қарастырамыз.

 Орғаникалық емес минералдар  кебірек талданған. Сондықтан  біздің системаға белетініміз  көбінесе осылар.

 Сонымен, барлық минералдар  мынадай типтерге бөлінеді:

I. Жеке элементтер.

II. Сульфидтер (күкіртті қосындылар).

III. Тотықтар (оттек қосындылары).

IV. Галлоид қосындылар (галоген  тұздар).

V. Оттекті тұздар:

1. Карбонаттар.

2. Нитраттар.

3. Сульфаттар.

4. Фосфаттар.

5. Вольфраматтар.

6. Бораттар.

7. Баска тұздар.

VI. Силикаттар:

1. Si04— тетраэдрлердің  одаша аниондарынан құрылғансиликаттар.

2. Si04 — тетраэдрлердің  оңаша топтарынан құрылған си-ликаттар.

3. Si04 — тетраэдрлердің  үздіксіз тізбегінен құрылған  сили-каттар.

4. Si04 — тетраэдрлердің  үздіксіз қабаттарынан құрылғансиликаттар.

5. Si04 — тетраэдрлердін  үздіксіз каркастарынан құрылғансиликаттар.

VII. Органикалық қосындылар.

Біз бұл схемада ең басты  қосындыларды атап өттік. Осы қосындыларға химиялық құрамы жағынан жақын (типтес) қосындылар да жатады. Оларды біз сол  типке кіргізе кетеміз. Мысалы, карбидтер, нитридтер, фосфоридтер көп кездесе  бермейді, ал олардың химиялық қосылыстар типі сульфидтерге жақын, сондықтан  оларды сульфидтер типі қатарына жатқызамыз.

 Сонымен қатар оттекті  тұздарға жататын минералдар  тобы тіпті көп. Оларды жеке-жеке  атап өту қажет. Ол ғана емес, бүл типке барлық силикат атаулыны  да жатқызуға болады, өйткені  оларды да оттекті кремний  тұздары деп қарастыруға болады. Бірақ силикаттар аса көп минерал  топтарын қамтитын болғандықтан, оларды жеке типке айналдырып, тетраэдрлік қүрылыстарына қарай  жіктейміз.

 Минералдарды типтерге  беліп, жеке сипаттама бергенде  мынадай тәртіп қолданылады, яғни  аты, химиялық формуласы, меншікті  салмағы, қаттылығы, сингониясы  мен сырт формасы, түсі, сызығы, жылтырлығы, сынығы және басқа  өзгешеліктері (жымдастығы, қоспағы,  магниттігі т. б.), жаратылысы, қолданылуы, кендері ескеріледі

 

Минералдардың формалары

Минералдардың формасы екі  түрге бөлінеді. Оның бірі — кристалдық форма, екіншісі — агрегаттық форма. Егер минералдар жеке кристалдан ғана тұратын болса, оны кристалдық форма  дейді. Егер минералдар жеке кристалдар түрінде емес, агрегат түрінде  болса, яғни минерал түйіршіктерінің  механикалық араласқан топтарынан тұратын болса, оны агрегаттық форма  дейді.

 

Минералдың кристалдық формасы  туралы жоғарыда «Кристаллография негіздерінде»  айтылды. Сондықтан бұл жерде  біз минералдардың тек агрегат  формаларына ғана тоқталамыз. Ал коллоид  ерітінділерден құралған аморф минералдардың  формасын да осы агрегаттық формалармен  бірге қарастырамыз. Жоғарыда аталған  дендриттер, друзалар, қоспақтар, тағы басқалар расында агрегаттық формаларға жатады, өйткені олар кристалдар тобынан  құралған формалар.

 

Минералдардың сыртқы формасына  көбірек мән берудің себебі түсінікті, өйткені әрбір минералдың өзіне  тән формалары болады. Әрбір минерал  бір-ақ түрлі формада емес, жаратылыс  жағдайына қарай, бірнеше түрлі  формада кездесе береді. Минералдардың  жаратылысын айыру үшін, олардың  формасын айыра білу керек. Кристалдардың  сыртқы формасы, олардың ішкі структурасы  мен сыртқы жаратылыс жағдайына  қарай анықталады. Кристалдардың сырт формасы оның айналасындағы өсу көзімен (ошағымен) шектескен жақтарына байланысты болады. Басқаша айтқанда кристалдардың және агрегаттардың сыртқы формасы олардың ішкі структурасы мен сыртқы ортасы арасындағы қарым-қатыс күштерінің теңгерілген шекара беті болып табылады.

 

Кристалдардың сырт формасына  байланысты геометриялық сұрыптау деген  заң бар. Бұл заңның негізі мынау. Түрліше бағытталған кристалл түйіршіктерінің  ішінде өсу жазықтығына ең тігірек  орналасқаны тез өседі. Сол жағдайдың  өзінде шаршы формалас кристалдардың  өсуі көбірек болатыны байқалған. Минерал  формаларының кейбір белгілі түрлерін қарастырайық.

 

Біріккен кристалдар

Кристалдың жеке түрінен  гөрі оның бір-біріне бірігіп, жабысып  ескен түрі көбірек кездеседі. Кристалдардың  бірігіп өсуінің езі екі түрлі  болады. Оның бірі — қалай болса  солай, кездейсоқ заңсыз түрде бірігіп  өсу; екіншісі — заңды түрде, белгілі  бір тәртіппен бірігу. Біз кейінгі, яғни заңды түрде бірігетін кристалдарға тоқталамыз. Кристалдардың заңды  түрде бірігіп өсуінің кейбір күрделі айқын түрлері — олардың  қоспақтары, дендриттері, друзалары  — жоғарыда айтылды. Қристалдардың  бірігіп өсуінің тағы бір белгілі  түрі — параллель жабысып өсуі. Мұнда бір кристалдың жағы екінші кристалдың жағына жарыса жабысып, бірге  өседі. Кристалдардың бір қабатының  сыртынан екіншісі есіп, яғни параллель  қабаттар немесе айнала зоналар түзіп  өсетін кездері болады. Кварц кристалдарының түрлі түске боялған зоналары осыған мысал болады.

Кейде әр түрлі минералдардың  кристалдары кезектесіп жабыса өседі. Оны эпитаксия деп атайды. Мысалы, кварц пен кальцит эпитаксия  бойынша еседі, яғни кварц кристалының  бетіне кальцит жабысып жарыса еседі. Мұнда кварц негізгі минерал, кальцит оның сыртын қаптай өсуші  минерал болады. Осы сияқты өсетін минералдар: гематит—рутил, марказит — пирит, галенит — сфалерит, кварц — дала шпаты, биотит —  мусковит т. б. Эпитаксия құраушы  минералдардың араларында ұқсастық болады.

 

 

 

 

 

 

Тау жынысы

 

Тау жыныстары — жер  қабығында бірнеше тектен қосылған минералдық тау жыныстары, минералдардың  немесе органикалық заттың қатқан немесе қатпаған жиынтығы. Тау жыныстары  шығу тегіне қарай мынадай үш үлкен  топқа бөлінеді: