В шлифе спайность наблюдается в виде серии трещин, пересекающих минерал. Чем больше разница между показателями преломления минерала и бальзама, тем трещины спайности выделяются резче. Спайность проявляется по-разному, в зависимости от направления среза минерала плоскостью шлифа. Если срез минерала прошел перпендикулярно плоскостям спайности, трещины в шлифе имеют вид тонких четких линий. С увеличением наклона среза относительно плоскостей спайности трещины становятся все более широкими, расплывающимися, пока совершенно не исчезнут. Так, слюды в разрезах, перпендикулярных плоскостям спайности, имеют тонкие четкие трещины; в разрезах, проходящих близкопараллельно или параллельно плоскостям спайности, трещины не обнаруживаются.

В зависимости от прямолинейности трещин, взаимной параллельности и протяженности различают спайность весьма совершенную, совершенную и несовершенную. Спайность весьма совершенная отличается наличием четких, тонких параллельных трещин, проходящих через всё зерно минерала (слюды, карбонаты). Спайность совершенная характеризуется развитием прерывистых трещин (полевые шпаты, амфиболы, пироксены). Спайность несовершенная проявляется в виде очень коротких трещин (оливин, нефелин)

Имеются минералы, которые не обладают спайностью (кварц, гранаты). Для этих минералов характерна неправильная трещиноватость. Трещины спайности могут развиваться в одном направлении (слюды), в двух направлениях (амфиболы, пироксены) и в трех направлениях (карбонаты, флюорит). Степень совершенства спайности и величины углов между трещинами спайности — важные диагностические признаки минералов.

В идеальных условиях кристаллы образуются в виде многогранников с различным количеством граней. По внешнему виду они делятся на две группы:
- ограненные одинаковыми по форме и размеру гранями;
- ограненные различными по форме и размеру гранями.

Кристаллы первой группы называются простыми формами, кристаллы второй - комбинациями.

Простой формой называется совокупность одинаковых по внешней форме и размеру граней, связанных между собой элементами симметрии и обладающих идентичными структурными особенностями и физико-химическими свойствами.

Среди простых форм различают открытые и закрытые.

Открытые формы характеризуются тем, что их грани не закрывают пространство со всех сторон; закрытые - полностью закрывают.
Простая форма, грани которой размещаются наклонно относительно всех осей и плоскостей симметрии, называется общей. Простая форма, грани которой размещаются перпендикулярно (или параллельно) хотя бы к одной оси симметрии, называется частной формой.

На реальных кристаллах установлено 47 основных простых форм, причем каждой сингонии и каждому виду симметрии свойственна своя группа простых форм с определенным комплексом элементов симметрии.
Простые формы определяются следующим образом:
1 - совмещением исходной грани простой формы с аналогичной поворотом ее на определенный угол вокруг поворотной оси симметрии:
2 - отражением исходной грани простой формы с аналогичной в плоскости симметрии:
3 - совмещением - инверсией исходной грани простой формы с аналогичной поворотом и последующим отражением через центр вокруг оси инверсии.

На реальных кристаллах в большинстве случаев внешняя форма и размеры граней отдельных простых форм неодинаковы. В этих случаях при определении простых форм визуально необходимо особое внимание обратить на взаиморасположение отдельных граней и мысленно увязать их так, чтобы в конечном итоге представить кристалл в идеальном виде.

Изучение простых форм кристаллов позволило установить среди них наиболее характерные, получившие название характеристических. Так в триклинной сингонии выделено две характеристические формы, в моноклинной - три, в ромбической - три, в тетрагональной - семь, в тригональной - пять, в гексагональной - семь, в кубической - пять. К характеристическим формам отнесены простые формы с максимальным развитием граней в каждой из семи ступеней симметричности.

Однако в ходе кристаллизации расплава в нем возрастает концентрация воды и других летучих компонентов (например, соединений фтора и бора), а вместе с ними многих других элементов, атомы которых слишком велики или слишком малы для вхождения в кристаллические структуры породообразующих минералов. Выделившиеся из кристаллизующейся магмы водные флюиды могут подниматься по трещинам к поверхности Земли, в область более низких температур и давлений. Это обусловливает отложение минералов в трещинах и образование жильных месторождений. Некоторые жилы сложены в основном неметаллическими минералами (кварцем, кальцитом, баритом и флюоритом). Другие жилы содержат минералы таких металлов, как золото, серебро, медь, свинец, цинк, олово и ртуть; соответственно, они могут представлять собой ценные рудные месторождения. Поскольку подобные месторождения образуются при участии нагретых водных растворов - гидротермальные. Следует сказать, что самые крупные гидротермальные месторождения – не жильные, а метасоматические; они представляют собой пластообразные или иной формы залежи, образовавшиеся путем замещения горных пород (чаще всего известняков) рудоносными растворами. О минералах, слагающих такие месторождения, говорят, что они имеют гидротермально-метасоматическое происхождение.

Пегматиты генетически связаны с кристаллизующейся гранитной магмой. Масса высокоподвижного флюида, еще богатая элементами, входящими в состав породообразующих минералов, может быть выброшена из магматической камеры во вмещающие породы, где она кристаллизуется с образованием тел грубозернистой структуры, сложенных в основном породообразующими минералами – кварцем, полевым шпатом и слюдой. Такие тела горных пород, называемые пегматитами, весьма изменчивы по величине. Максимальная протяженность большинства пегматитовых тел – несколько сотен метров, но самые крупные из них достигают длины 3 км, а у небольших она измеряется первыми метрами. В пегматитах содержатся крупные кристаллы отдельных минералов, в том числе самые большие в мире полевошпатовые длиной в несколько метров, слюды – до 3 м в поперечнике, кварца – массой до 5 т.

В некоторых пегматитообразующих флюидах концентрируются редкие элементы (часто в форме крупных кристаллов), например, бериллий – в берилле и хризоберилле, литий – в сподумене, петалитите, амблигоните и лепидолите, цезий – в полуците, бор – в турмалине, фтор – в апатите и топазе. Большое количество этих минералов имеют ювелирные разновидности.

Большинство минералов обладают способностью разлагать луч света на два луча, в результате чего возникает раздвоенное изображение, т. е. большинство минералов обладают свойством двупреломления. Особенно четко этот эффект проявляется у водяно-прозрачного исландского шпата.

Поляризационный микроскоп, который позволяет определять двупреломление, был сконструирован специально для исследования минералов и горных пород.

Греч, «халькос» — медь, «пир» — огонь

Синоним: медный колчедан (важнейшая медная руда); легко распознается по желтому цвету и низкой твердости, однозначно отличаясь этим от пирита

Химический состав. Медь (Си) 34,57%, железо (Fe) 30,54%, сера (S) 34,9%; в качестве примесей могут присутствовать золото, серебро, платина и другие металлы.

Цвет. Латуяио-желтый, с зеленым оттенком, часто с темно-желтой, черной или пестрой побежалостью.

Блеск. Металлический.

Прозрачность. Непрозрачный.

Черта. Зеленовато-черная.

Твердость. 3,5—4.

Плотность. 4,1—4,3.

Излом. раковистый, неровный.

Сингония. Тетрагональная.

Форма кристаллов. Тетрагональная (псевдотетраэдрическая); грани главного тетраэдра матовые или покрыты штриховкой.

Кристаллическая структура. Тетрагональная решетка.

Класс симметрии. Тетрагонально-скаленоэдрический — 42m.

Отношение осей, с/а =1,966.

Спайность. Редко по (111), (201).

Агрегаты. Сплошные, почковидные, мелкозернистые, плотные.

П. тр. Плавится, при нагревании растрескивается, сплавляется в черный магнитный шарик; в закрытой стеклянной трубочке появляется налет серы.

Поведение в кислотах. В HNO₃ медный колчедан постепенно разлагается с выделением серы.

Сопутствующие минералы. Галенит, сфалерит, пирит; часто встречается в ассоциации с новообразованными минералами зоны окисления — малахитом, азуритом, лимонитом, карбонатами, кварцем (ячеистыми, разъеденными).

Сходные минералы. Пирит, марказит, магнитный колчедан, золото, блеклая руда, сфалерит.

Практическое значение. Халькопирит является одной из наиболее часто встречающихся и важных медных руд (мировая добыча примерно 2 млн. т в год) и вместе с никелевым колчеданом образует редкие, но довольно з н а ч ител ьны е медяо-ни кел ево - пирроти нов ы е м есто рождения.

Происхождение. Халькопирит образуется 1) собственно магматическим путем вместе с пентландитом, пирротином, сперрилитом и другими минералами норитов; 2) при пегматитово-лневматолитовых процессах в жилах с медным блеском, пиритом; 3) в гидротермальных жилах и в массивных скоплениях (рудные линзы) и вкраплениях с пиритом и другими минералами; 4) оса-дочно-сингенетическим путем в глинистых сланцах с галенитом, сфалеритом и другими минералами (так называемые смешанные руды).

Месторождения. Садбери (Канада); Урал, Закавказье, Кузнецкий Алатау, Казахстан, Норильск и другие районы (СССР); Бингем, шт. Юта (США); Чукикамата (Чили); Катанга (Заир), Замбия (Южн. Африка); Рио-Тинто (Испания); Бор (Югославия); Мирдита (Албания); Сулихьельма (Норвегия); Фалун (Швеция); Рам-мельсберг близ Гоелара (ФРГ); многочисленные проявления в контактово-измененных породах вокруг гранитов Рамберг и Броккем в Гарце, в гидротермальных месторождениях и месторождениях вкрапленных руд в саксонских Рудных горах: Фрейберг, Аннаберг, Иогаин-георгенштадт, Садисдорф, Побершау, в скарнах Брей-тенбрумна, Шмальцгрубе, Шварценберг, Берггисхюбель и др., осадочный мелкозернистый халькопирит в медистых сланцах Мансфельда, Эйслебена, Зангерхаузена (ГДР) и другие многочисленные месторождения.

Другие минералы (и минеральные вещества) различаются по их специфическому запаху, например нефть, асфальт, сера. Некоторые минералы издают запах при раскалывании, например арсенопирит, который при ударе издает чесночный запах.

Вонючий шпат из-за своего неприятного запаха полностью оправдывает свое название. Если подышать на глинистые породы, возникает характерный запах влажной земли. Существенна также степень шероховатости минералов, т. е. ощущение, возникающее при прикосновении к минералу. Выделяются главным образом жирные или гладкие и шершавые минералы.

При кристаллизации магмы — огненно-жидкого, обычно насыщенного газами силикатного расплава— формируются в соответствии с ее химическим составом различные изверженные породы, в том числе граниты, диориты, габбро и промежуточные типы пород, которые в виде геологических тел (плутонов, штоков, лакколитов, жил) прорывают земную кору.

Рис. 1. Блок-диаграмма, иллюстрирующая круговорот веществ в земной коре (непрерывно и бесконечно протекающий в направлении слева направо) (по Г. Клоосу).

Процессы и области их развития:

I. Выветривание и денудация

II. Перенос (транспортировка) реками

III. Отложение и цементация продуктов выветривания (осадочные породы)

IV. Преобразование под воздействием горообразовательных процессов, складчатости и воздымания масс горных пород (динамометаморфизм или дислокационный метаморфизм)

V. Более интенсивное преобразование под влиянием повышенного давления и повышенной температуры (региональный метаморфизм)

VI. Повторное плавление горных пород (гранитизация)

A. Магматические породы

a. плутониты (глубинные породы)

б. вулканиты (излившиеся породы)

в. Осадки и осадочные породы (седиментационные породы)

1. Гравий и галька, конгломерат, щебень, брекчия

2. Песок, песчаник

3. Глина, сланцеватая глина, механические (или обломочные) отложения, обычно морского происхождения

4. Мергель (смесь известняка и глинист-ого сланца), смешанные хемогенные и механические осадки

5. Известняк и доломит

6. Соли, хемогенные (морские) отложения

C. Метаморфические породы (метаморфиты), образовавшиеся за счет осадочных пород

Рис. 2. Геологические этажи магматических месторождений (Strunz, 1966).

Процесс кристаллизации в недрах Земли начинается с раннего выделения минералов в еще жидком расплаве. При дальнейшем охлаждении протекает главный этап кристаллизации труднолетучих компонентов (SiO₂, TiO₂, A1₂O₃, FeO₂, Fe₂O₃, MgO, CaO, Na₂O, K₂O). Вслед за главной стадией кристаллизации наступает стадия позднемагматической кристаллизации под воздействием так называемых минерализаторов, или летучих компонентов, к которым относятся вода, соединения фтора, хлора, бора и др. Если расплав при своем подъеме теми или иными путями достигает поверхности Земли, то развиваются процессы вулканизма: магма, претерпев дегазацию, застывает в виде лавы. Минералы, образующиеся при вулканических процессах, менее многочисленны, чем минералы, возникающие при плутонических процессах и сопровождающих их явлениях позднемагматической кристаллизации. Наоборот, при субвулканических процессах как промежуточной стадии иногда появляются продукты разных стадий развития остаточной магматической кристаллизации (рис. 2).

Особенно богаты минеральными видами продукты поздней, или остаточной, стадии кристаллизации. При дальнейшем охлаждении возникают минеральные и рудные месторождения в закономерной последовательности. Группы минералов (или минеральные ассоциации), связанные с определенной стадией кристаллизации, называются минеральными парагенезисами. Они связаны общностью происхождения, и их образование зависит от физико-химических параметров (температуры и давления) магматических расплавов. Установлено, что в области температур, характеризующих гидротермальное минералообразование, рудные и минеральные формации представлены преимущественно рудами и жилами, содержащими медь, и такими ассоциациями, как свинец — серебро — цинк, олово — серебро — вольфрам — висмут, сурьма — ртуть — мышьяк — селен. Минеральные парагенезисы — важнейшая основа поисков минералов. Многие практические указания можно получить при изучении минеральных и рудных провинций с присущей им закономерной региональной зональностью. Примером могут служить металлогенические провинции саксонских Рудных гор (рис. 3) с их характерными минералами и рудными парагенезисами, возникшими на протяжении нескольких геологических периодов. В Гарце вокруг гранитных массивов Броккен и Рамберг необычайно четко проявлена зональность минеральных и рудных выделений (рис. 4).

Плутонические месторождения.

Греч, «ано» — аномальный; «апо» — более удаленный; «акр|о» — вершина; «батос» — глубина; «генезис» — происхождение; «гипо» — совсем внизу; «като» — вниз; «крипто» — скрытый; «литое» — камень; «мезо» — поблизости, возле; «пери» — вокруг; «теле» — далеко; «эм» — в; «эндос» — внутри; «эпи» — после, на, над. Лат. Вулкан — бог огня; «интра» — внутри; Плутон — повелитель подземного царства; «пневма» — дыхание; «суб» — под.

Рис. 3. Металлогеническая карта Рудных гор (по К. Питцшу, с дополнениями Р. Юбельта).

Металлогенические провинции: 1 — оловянные и вольфрамовые месторождения; 2 — свинцово-цинково-серебряные месторождения; 3 — висмут-кобальт-никель-уран-серебряные месторождения; 4—силикатно-никелевые месторождения; 5 — серый гнейс; 6 — красный гнейс; 7 — гранит.

Рис. 4. Рудная зональность вокруг гранитного плутона Рамберг, южнее Тале, Нижний Гарц (по А. Циссарцу, Л. Бауманну, К-Д. Вернеру).

1 — антимонит; 2 — сидерит; 3 — галенит — сфалерит; 4 — пирит — халькопирит — флюорит; 5 — флюорит; 6 — вольфрамит — пирит — кварц; 7 — арсенопирит — пирит — кварц; 8 — форланд Гарца; 9 — порфир; 10 — гранит; 11 — контактовый ореол; 12— граувакки, глинистые сланцы,

Рис. 5. Поперечный разрез главной жилы

(Штрасберг-Нёйдорфская система жил) в районе шахты Глазебах (Oelsner, Kraft, Schutzel, 1958).

В пределах зон минерализации различными путями формируются специфические минеральные образования и скопления минералов; они обнаруживают зависимость от условий температуры и давления внутри геологических объемов, где локализуются процессы минералооб-разования. С внедрением магматических масс связаны геологические движения, особенно тектонического характера, приводящие к образованию разрывов во вмещающих породах и в самих магматических телах. Возникающие трещины в дальнейшем заполняются пегматитовыми расплавами, пегматит-пневматолитовыми до гидротермальных растворами, находящимися под высоким давлением.

Трещины в течение того или иного геологического отрезка времени или в ходе истории развития Земли, охватывающей сотни миллионов лет, могли неоднократно приоткрываться. При каждом повторном приоткры-вании трещин в них вновь проникали минералообразую-щие растворы, большей частью отличающиеся от предшествовавших (рис. 5). Одной из задач минералогического изучения является упорядочение всего многообразия минералов по составу и времени образования. При этом особый интерес представляют разнообразие габитуса кристаллов, кристаллические сростки и особенности огранки минералов.

Результаты комплексного исследования минералов и установленные минералогические закономерности служат предпосылкой успешных поисков месторождений. Многочисленные минеральные парагенезисы группируются в серии, различающиеся по последовательности образования.

Некоторые минералы, например кварц и пирит, представляют собой так называемые сквозные минералы. Они начинают кристаллизоваться уже в пневматолито-вую фазу и еще ранее и сопровождают минеральные выделения вплоть до гидротермальной серии. Для других минеральных фаз устанавливается различная интенсивность выделения в пределах разных температурных интервалов.

Рис. 6. Гидротермальное выполнение трещины.

Парагенезис серебросодержащей сфалерит-арсенопирит-халькопирит-галенит-родохрозитовой дайки в гнейсах Бранд близ Фрейберга в Рудных горах (по В. Маухеру).

1 — биотитовые гнейсы; 2 — столбчатый кварц; 3 — сфалерит (серебросодержащая цинковая обманка); 4 — арсенопирит; 5 — родохрозит (марганцовый шпат); 6—галенит (свинцовый блеск); 7 — халькопирит (медный колчедан); 8 — кальцит (известковый шпат).

Важнейшие их представители - это магнетит, титаномагнетит и пирротин. Во многих породах магнетит и титаномагнетит присутствуют в качестве распространенных акцессорных минералов. Большинство других железосодержащих минералов обладают более слабым магнетизмом — их называют парамагнитными (например, пироксены, ильменит и др.); многие минералы проявляют магнитные свойства лишь под воздействием электрического поля (например, пирит, халькопирит и др.).

Поверхности спайности расположены параллельно возможным граням кристалла. Возникшие таким образом геометрически правильные тела называют спайными выколками. Спайность связывают с атомным строением — расположением атомов в кристаллической решетке.

Существуют минералы с совершенной (очень хорошей), превосходной, менее отчетливой (хорошей) и плохой спайностью. Все минералы, в названия которых входит слово «шпат», обнаруживают более или менее хорошую спайность, как, например, полевой шпат, исландский шпат, бурый шпат, тяжелый шпат и др. Слюды и слюдистые минералы обладают весьма совершенной спайностью, перпендикулярной главной оси (оси с); около 50% рудных минералов имеют спайность по кубу, октаэдру или ромбододекаэдру.

Клинохлор, (Mg, Fe)_4,75Al_1,25[Si2,75Al_1,25O₁₀] [OH]₈

Прохлорит, (Mg, Fe)₄₍₅Al₁₎₆[Al_1,5Si₂₎₅0₁₀] [OH]₈

Шамозит (Fe²+, Fe³+, Al)₃[(OH)₂/Al_1-2Si_3-2O₁₀] (Fe²+, Mg, Fe³+)₃

Тюрингит (OH, O)_e (иногда важная железная руда)

Никелевый хлорит, (Mg, Ni)₃(Mg, Ni, A1)₃[(OH)₈/(A1, Si)Si₃O₁₀]

Кеммерерит-пеннин, в котором алюминий замещен хромом (5% Сг2Оз) Кочубеит-клинохлор, в котором алюминий замещен хромом (до 8% Сг₂0₃)

Под действием реагента нередко выпадает хлопьевидный осадок. При этом наблюдается характерное окрашивание, особенно типичное в тех случаях, когда мы имеем дело с металлическими соединениями. Таким простым способом можно обнаружить соединения железа, никеля, меди, кобальта и др. Известен ряд качественных и полуколичественных реакций, в том числе окрашивание пламени (бунзенов-ской горелки), поведение минерального вещества при прокаливании в горячей части пламени, в закрытой или открытой стеклянной трубочке. Так, если в минерале присутствует кристаллизационная вода, как, например, в гипсе, влага в виде капель собирается в холодной части сосуда. Некоторые минералы, особенно сульфиды, при обжиге выделяют вонючие пары двуокиси серы. Мышьяксодержащие минералы (лёллингит, арсенопирит) образуют в стеклянной трубочке металлическое зеркало. Аналогично ведут себя сульфиды, содержащие сурьму. Однозначно определяются также капельки ртути на стенках стеклянной трубочки, когда этим способом исследуются минералы, содержащие ртуть.

Дальнейшие диагностические возможности предоставляют реакции плавления с помощью паяльной трубки на древесном угле с добавкой буры, соды и др. Прежде всего таким путем определяют рудные минералы, которые при плавлении оставляют специфический металлический королек или образуют некоторые химические соединения. При испытании других рудных минералов на угле в качестве продукта реакции возникает белый или цветной (обычно пылеватый) налет.

Контроль реакции плавления производится обычно следующим образом. Если поместить паяльную трубку в пламя и вдувать воздух, то возникает острое длинное синее несветящееся окислительное пламя. Если паяльную трубку держат возле пламени, так что пламя при дутье отклоняется в сторону, то пламя остается светящимся желтым — это восстановительное пламя. Раскаленный свободный углерод восстанавливает пробу минерала, когда она охвачена светящейся частью пламени.

К числу методов реакций плавления относится также сплавление минеральных веществ в стекловатые перлы с применением буры или соды, благоприятствующих процессу плавления. Такой способ особенно эффективен в случае тугоплавких минералов. К этим методам относится применяемый на протяжении нескольких столетий анализ с помощью паяльной трубки. Здесь не упоминаются современные детальные химико-аналитические методы, применяемые в научных лабораториях, где производится полный химический анализ минералов и определение элементов-примесей.

В ходе развития Земли многократно происходило преобразование всей ее верхней оболочки и как следствие переотложение многих минералов и минеральных масс на структурных этажах земной коры.

Минерал называется ковким, если при царапании не образуется порошка (самородная медь); пластичными считаются минералы, которые можно расплющить молотком (платина, золото, серебро), гибкими- минералы, которые после изгиба остаются в изогнутом состоянии (самородная медь, самородные благородные металлы, хлорит), упругими минералы считаются в том случае, если после снятия нагрузки минерал возвращается в первоначальное состояние (мусковит, биотит).

В последней группе в целом плотность возрастает с увеличением твердости.

Продолжение