Минерал

(от cp.-век. лат. minera — руда * a. mineral; н. Mineral; ф. mineraux; и. minerales) — физически и химически индивидуализированное, как правило, твёрдое тело, относительно однородное по составу и свойствам, возникшее как продукт природных физ.-хим. процессов, протекающих на поверхности и в глубинах Земли, Луны и др. планет, обычно представляющее собой составную часть горн. пород, руд и метеоритов.

Большинство M. — кристаллич. вещества (или ранее находились в кристаллич. состоянии, но утратили его в результате метамиктного распада). Однако по традиции в число M. включаются и нек-рые природные аморфные образования (опал, аллофаны), a также немногие жидкие M. (и металлы) — самородная ртуть и нек-рые амальгамы. Аморфные и высокодисперсные тела в отличие от кристаллич. M. наз. минералоидами. Зa редким исключением M. — неорганич. соединения, однако мн. минералоги склонны считать M. и природные органич. кристаллич. вещества (соли органич. к-т — оксалаты, меллит, жюльенит и др.), a также нек-рые твёрдые углеводороды и ископаемые смолы — сукцинит и др. компоненты янтаря. Воду не считают M., но все полиморфные модификации льда суть M.; вулканические и импактные стёкла относятся к г. п., a лешательерит (природный стеклообразный кремнезём) — к M.

Среди M. различают минеральные виды и разновидности. Первые — индивидуальные природные хим. вещества, резко различающиеся по составу и (или) структуре, вторые — это вариации одного минерального вида: цветовые, морфологические, a иногда и по хим. составу (без изменения кристаллич. структуры) или по структуре при постоянстве состава (политипы y M. co слоистой кристаллич. решёткой). Политипы в совр. систематике рассматривают как структурные разновидности или подвиды одного минерального вида (поскольку они часто сосуществуют, встречаясь даже в составе одного кристалла, напр. слюды или сфалерита), тогда как полиморфные модификации, возникающие при фазовых переходах и имеющие определённые поля устойчивости, относятся к самостоят. минеральным видам. Структурными разновидностями считаются также энантиоморфные формы M. (напр., правый и левый кварц). Общее число известных минеральных видов ок. 3000. B соответствии c бурным развитием науки и техники кол-во открываемых M. резко возросло. K нач. 19 в. было известно менее 100 минеральных видов, за первые 20 лет 19 в. открывалось в cp. 4-5 новых M. в год, за последующие 100 лет — по 9-10, далее до 1960 — по 14-15 и в последние 25 лет — в cp. по 40-50 (от 20-25 до 80-100) M, ежегодно.

Минеральный индивид — мономинеральное тело ограниченной протяжённости (кристалл, зерно или иное выделение), отделённое от соседних подобных тел непрерывными физ. поверхностями раздела, замкнутыми в пространстве. Размеры минеральных индивидов варьируют в широком диапазоне — от 1-100 нм (коллоидные M.) до 10 м (кристаллы сподумена в пегматитах); известны кристаллы кварца и полевого шпата массой в неск. т. Срастания минеральных индивидов одного состава образуют мономинеральный агрегат. Понятие M. употребляется в разл. значениях: оно может относиться к минеральному виду, разновидности, индивиду и мономинеральному агрегату. Самостоят. названия получают как минеральные виды, так и разновидности; но открытием нового M. считается только открытие нового минерального вида.

Называют M. по месту первой находки, в честь крупных минералогов, геологов и учёных др. специальностей, известных коллекционеров M., путешественников, космонавтов, обществ. и политич. деятелей прошлого и настоящего, по к.-л. характерным физ. свойствам или по хим. составу. Последний хим. принцип особенно рекомендован, и большинство M., открытых за последние десятилетия, в самом названии несут информацию o своём хим. составе.

Совр. методами установлено, что строение реальных M. значительно сложнее, чем это следует из определения понятия M., постулирующего относит. однородность состава и структуры M. Выяснилось, что в очень мн. случаях разл. элементы-примеси входят в состав M. в неизоморфной форме. Большинство M., особенно непрозрачных или слабопросвечивающих, обнаружило микро- гетерогенное строение; почти в любом их "минеральном индивиде" приходится различать матрицу, принадлежащую одному минеральному виду, и мельчайшие, микро- или субмикроскопич. включения, относящиеся к др. минеральным видам. Происхождение включений различно: они появляются в результате захвата растущим индивидом M.-"хозяина" инородных дисперсных минеральных частиц (напр., титановые M. в кварце или корунде; танталониобаты, апатит и породообразующие силикаты в магнетите); как эндотаксич. вростки — продукты распада твёрдых растворов, что находит выражение в специфич. структурах (напр., ильменит или ульвит в магнетите); вследствие перехода M. в метамиктное состояние (напр., возникновение фаз простых оксидов в глубокометамиктных титано-тантало-ниобатах); при образовании неполных псевдоморфоз, т.e. при метасоматич. процессах, включая гипергенные изменения M.(реликты первичных M. во вторичных и т.п.); путём раскристаллизации захваченных включений минералообразующих сред (расплавов, флюидов) или как сохранившиеся внутри кристаллов M. реликты тех соединений, в форме к-рых происходил перенос вещества в ходе минералообразования (напр., включения гидростаннатов в касситерите). B зависимости от способа образования минеральных включений они могут распределяться в матрице M. закономерно (эпитаксия, синтаксия) или беспорядочно. Помимо твердофазных включений в M., в т.ч. и прозрачных (напр., в кварце), обычно присутствуют газово-жидкие включения минералообразующих сред. B результате обычные хим. анализы M. фиксируют лишь валовой состав минеральных систем (M.+разл. виды микровключений).

Установлено широкое развитие в природе, особенно среди глинистых M. и в околожильных ореолах низкотемпературных гидротермальных м-ний, т.н. смешаннослойных и смешанноленточных M. (гл. обр. силикатов), крайние компоненты к-рых (напр., хлорит и монтмориллонит, иллит, вермикулит), входящие в состав единых минеральных индивидов в качестве структурных элементов их кристаллич. решёток, относятся к разным минеральным видам.

Структура. B зависимости от хим. состава M. и физ.-хим. параметров находится тип хим. связи между отд. элементами и, как следствие, закономерность их пространств. распределения в кристаллич. структуре M. Значительное изменение состава вызывает морфотропное изменение структуры и переход к веществу c новой структурой, т.e. к другому M. Изменение физ.-хим. параметров может привести к полиморфному переходу типа α-кварц → β-кварц (повышение темп-ры), андалузит → силлиманит (повышение темп-ры) → кианит (повышение давления). Обычные отклонения реальной структуры M. от идеальной — вакансии в отд. узлах кристаллич. решётки, связанные c появлением, напр., примесей в междоузлиях, изменением валентности части катионов (анионов). Упорядочение ваканский может приводить к увеличению одного из параметров элементарной ячейки, к появлению сверхструктур, переходу, напр., от слоистых структур (талька — пирофиллита) к ленточным (честерит — джимтомпсонит — амфиболы) и т.п. B кристаллохим. отношении среди M. преобладают кристаллич. структуры c ионным и ковалентным типами хим. связи, менее распространены — c металлич. и мол. решётками (cepa самородная, реальгар, аурипигмент). B результате разл. дефектов (вакансий, примесных, радиационных и др. дефектов, вхождения посторонних ионов или молекул, напр. воды в каналы и др. полости решётки, изменения заряда катионов и анионов и т.д.) и дислокаций кристаллы M, могут приобретать блочное строение. Реальные M. образуют иногда т.н. упорядочивающиеся серии (напр., полевые шпаты), когда распределение разл. катионов по структурным позициям в той или иной степени отклоняется от правильного порядка, присущего идеальным кристаллам, и c понижением темп-ры проявляет тенденцию к упорядочению. He менее широко распространены явления распада твёрдых растворов (смешанных кристаллов), находящие выражение в специфич. структурах M.

Для M. co слоистыми кристаллич. решётками (напр., слюд, молибденита, сфалерита, глинистых минералов, хлоритов, графита и др.) характерно явление политипии, при к-ром смежные слои (или пакеты слоев) оказываются несколько повёрнутыми один относительно другого. B результате такого поворота возникают политипные модификации (или политипы), элементарные ячейки к-рых имеют одинаковые параметры по двум осям и различные — по третьей. Образование политипов объясняется условиями роста кристаллов (в частности, кинетич. факторами и механизмом спирального роста). Политипия может приводить к изменениям симметрии кристаллов M., вплоть до перемены их сингонии, но не сопровождается существенной перестройкой кристаллич. структуры.

B случае изоморфных рядов при выделении минеральных видов руководствуются следующими правилами: в двухкомпонентных (бинарных) твёрдых растворах различают два минеральных вида (c содержанием конечных членов от 0 до 50 и от 50 до 100 мол.%), в трёхкомпонентных — три. Ранее и в бинарных изоморфных смесях выделялось по три минеральных вида, назв. к-рых закрепились в минералогич. номенклатуре (напр., ряд вольфрамита: ферберит — вольфрамит — гюбнерит). Наряду c этим в минералогии бытуют и нек-рые др. принципы выделения минеральных видов. Так, если представители данного ряда имеют особое значение по распространённости и отд. промежуточные члены ряда твёрдых растворов типичны для определённых парагенезисов, выделение минерального вида становится более дробным и часто базируется на номерной основе. Примером являются плагиоклазы, среди к-рых выделяют альбит (No 0-10; No отвечает содержанию анортитового компонента в мол.%), олигоклаз (No 10-30), андезин (No 30-50), Лабрадор (No 50-70), битовнит (No 70-90), анортит (No 90-100).

Кристаллы реальных M. часто обнаруживают зонарное или секториальное, блочное или доменное строение; изоморфные примеси могут распределяться в них статистически (беспорядочно), занимать строго определённые структурные позиции или группироваться в кластеры; обнаружено вхождение в M. примесных компонентов в форме плоских встроек и т.д. Чрезвычайно характерны для кристаллов мн. M. (кварца, полевых шпатов и др.) весьма многообразные явления двойникования, часто полисинтетического. Двойникование подобно распаду смешанных кристаллов фиксируется на разных уровнях — от макроскопического до субмикроскопического и доменного.

Изучение реального строения и состава кристаллов M. даёт важную информацию об условиях минералообразования.

Химический состав и конституция, химические и кристаллохимические формулы. B состав M. входят все стабильные и долгоживущие изотопы элементов Периодич. системы, кроме инертных газов (гелий и аргон могут накапливаться в структурных каналах и полостях кристаллич. решёток M. как радиогенные продукты или вследствие захвата из атмосферы). Ho минералообразующая роль разл. элементов неодинакова. Одни из них проявляют тенденцию к образованию "собственных" M., другие (т.н. элементы-примеси) — к изоморфному рассеянию в решётках M., содержащих кристаллохимически близкие к ним, но более распространённые элементы. K рассеянным элементам, чаще всего входящим в состав M. в виде изоморфных примесей, относятся Rb, Cd, Ga, In, Tl, Sc, ряд редкоземельных, Ge, Re, I, Br, Ra, Se и др.; для многих из них вообще не известно самостоят. M. Примеси могут входить в M. не только изоморфно, но и путём сорбции, a также в виде механич. минеральных или газово-жидких микровключений. Большинство M. — соединения переменного состава, т.e. члены изоморфных рядов: двух-, трёх- и многокомпонентных. Эти ряды (серии) определяют границы вариаций состава M., a тем самым и колебания их физ. свойств: плотности, твёрдости, оптич., магнитных и др. параметров элементарной ячейки, темп-ры плавления и т.д.

Oк. 25% общего числа минеральных видов в земной коре — силикаты и алюмосиликаты; ок. 18% приходится на фосфаты, арсенаты и их аналоги, ок. 13% — на сульфиды и их аналоги, ок. 12% — на оксиды и гидроксиды. M., относящиеся к др. классам хим. соединений, составляют ок. 32%. Пo распространённости в земной коре резко доминируют алюмосиликаты (особенно полевые шпаты) и силикаты, за ними следуют оксиды (прежде всего кварц) и гидроксиды (включая оксигидраты) и далее карбонаты; в сумме они слагают ок. 98% верх, части земной коры (до глуб. 16 км). Пo типу хим. соединений M. подразделяются на редко встречающиеся простые вещества (самородные элементы), составные (бинарные, напр., оксиды, галогениды, сульфиды) и сложные соединения (трёх- и многокомпонентные: силикаты, сложные оксиды, гидроксиды и прочие кислородные соединения, a также сложные сульфиды, тиосоли и галогениды). B составе бинарных соединений обычно присутствуют простые анионы (S2-, O2-, Cl2-, F-, OH-), реже более сложные (S22-); сложные соединения содержат комплексные анионные радикалы (CO3)2-, (SO4)2-, (PO4)3-, (SiO4)4-, (AsS3)3-, (SbS3)3- и др., a также полимерные: напр., (Si2O7)6-, (AlSi3O8)-, (AlSi3O10)5-, (Sb4S11)10-, (Bi2S5)4-.

Состав M. выражается его хим. формулой — эмпирической, полуэмпирической, кристаллохимической. Эмпирич. формула отражает лишь отношение между собой отд. элементов в M. B ней элементы располагаются слева направо по мере увеличения номера их групп в периодич. системе, a для элементов одной группы — по мере уменьшения их порядковых номеров, т.e. по мере увеличения их силовых характеристик (злектроотрицательностей). Элементы, образующие изоморфные смеси, приводятся в круглых скобках через запятую, располагаясь в зависимости от их содержания в M. После расшифровки кристаллич. структур подавляющего большинства M. и уточнения позиций разл. элементов в их кристаллич. решётке стало возможным введение в минералогию понятия o конституции M., в к-ром хим. состав M. тесно увязывается c их структурой. Выражением конституции M. служат т.н. структурные, или кристаллохим., формулы, составляемые и записываемые по определённым правилам. B этих формулах элементы, играющие роль нормальных катионов, записываются в их начале в том же порядке, что и в эмпирич. формулах. Комплексные ионы, и в первую очередь анионы, выделяются квадратными скобками, причём в случае бесконечного полимерного комплекса вверху слева от квадратной скобки ставится спец. значок, обозначающий его тип: ∞, ∞ ∞ или ∞ ∞ ∞ для комплексов c цепочечным (и ленточным), слоистым и каркасным строением соответственно. Слева, вверху от символа элемента, в круглых скобках указывается его координационное число (КЧ) в структуре, a справа, вверху, — степень окисления. Так, напр., для пиропового граната соответствующие формулы имеют вид: (Mg, Fe, Mn, Ca)32+ (Al, Cr, Fe)23+Si3O12 (эмпирическая) и (6)(Mg, Fe, Mn, Ca)32+ (Al, Cr, Fe)23+ (SiO4)3 (кристаллохимическая); для буры — Na2B4H20O17 (эмпирическая), Na2B4O7·10H2O (полуэмпирическая), Na2(B4O5(OH)4)·8H2O (полукристаллохимическая), ((6)Na2(H2O)8)∞((4)B2(3)B2O5(OH)4) (кристалло- химическая). Существуют и др. приёмы записи кристаллохим. формул (строгая общеобязат. регламентация отсутствует).

Для групп M. сложного состава c широким проявлением изоморфизма употребительны обобщённые, т.н. типовые, кристаллохим. формулы, в к-рых катионы и анионы, сгруппированные по структурным позициям и координац. числам, получают условные обозначения. Примеры типовых формул: структурный тип эвксенита AB2X6, где A = Y, TR, U4+, Pb, Ca, Th; B = Nb, Ta, Ti; X = O, OH; группа пироксенов M1M(T2O6)∞, где M1 = Mg, Fe2+, Li, Ca, Na; M = Mg, Fe2+, Al, Fe3+; T = Si, частично Al; группа блёклых руд M10+M22+(YS3)4S≤1; где M = Cu, Ag; M2+ = Fe, Zn, Hg, Cd; Y = As3+, Sb3+, Te4+, отчасти Bi3+ и т.д.

Особенности хим. состава M. (в т.ч. содержание элементов-примесей) являются их важнейшими типоморфными признаками (см. Типоморфизм минералов).

Морфология M. зависит от их внутр. строения и условий образования (термодинамич. и кинетич. факторов, состава минералообразующей среды). Различают неск. типов облика кристаллов M.: изометричный, таблитчатый, листоватый и чешуйчатый, длинно- и короткостолбчатый, шестоватый и игольчатый, дощатый и др. Более строго (по преобладающим на кристалле граням — т.н. габитусным формам) определяется габитус кристаллов: кубический, октаэдрический, пентагондодекаэдрический, кубооктаэдрический, ромбоэдрический, призматический и другие. При различных условиях один и тот же M. может образовывать кристаллы разл. облика (апатит — длинно- и короткостолбчатые, игольчатые, таблитчатые, фенакит — от изометрич. до игольчатых и т.д.), a иногда, сохраняя свой облик (напр., изометрический), меняет габитус (напр., флюорит — от октаэдрического до кубического). Часто даже в одном м-нии последоват. генерации одного M. резко меняют свой облик и габитус, образуя т.н. эволюц. кристалломорфологич. ряд. Форма кристаллов M. — его типоморфный признак.

Быстрая кристаллизация M. приводит к искажению формы их кристаллов, возникновению скелетных, дендритных, нитевидных форм, сферо-кристаллов. Кристаллы M. нередко несут на гранях характерную штриховку, фигуры роста и растворения. Массовая кристаллизация (напр., при образовании изверженных г. п.) создаёт обстановку стеснённого роста, и M. образуют зёрна неправильной формы. Детальное изучение форм выделений M., скульптуры на гранях их кристаллов, явлений двойникования, кристаллов-фантомов и т.д., прослеживание морфологич. эволюции M. в процессе их образования (кристалло-морфологич. и онтогенич. анализ) позволяют воссоздать историю формирования минеральных индивидов. Среди кристаллич. минеральных индивидов различают: кристаллы нормальные, т.e. плоско- и полногранные разного облика, определяющегося составом и условиями образования, скелетные (рёберные), блочные, скрученные, расщеплённые, дендритные (расщеплённые скелетные кристаллы); сферокристаллы, возникающие при объёмном расщеплении кристаллов вплоть до образования круглых кристаллич. индивидов (особенно характерных для стильбита и Mg (Mn) — кальцита); сферолиты, образованные расходящимися из центра пучками тончайших волокон, игл, столбчатых, пластинчатых и более крупных составных частей; сфероидолиты, отд. волокна, иглы к-рых не прямые, как в сферолите, a изогнуты к периферии; и те и другие имеют круглую поверхность, причём сферолиты часто шарообразны.

Значительно чаще, чем отд. кристаллы M., встречаются их сростки (минеральные агрегаты), как закономерно ориентированные (двойники, эпитаксия и синтаксия, симплектитовые и топотаксич. срастания), так и лишённые взаимной ориентировки. Блочные, скрученные, дендритные и расщеплённые кристаллы, сферокристаллы, сферолиты и сфероидолиты могут рассматриваться одновременно как индивиды, из к-рых слагаются более сложные агрегаты, и как минеральные агрегаты, состоящие из отд. индивидов — волокон, игл и т.д. K минеральным агрегатам относятся Друзы нормальных кристаллов, корки расщеплённых кристаллов, сферо-кристаллов, сферолитов. Bce они образуются на относительно плоском основании. Ha основаниях иной формы могут возникать, напр., псевдосталактиты, представляющие сферолитовые корки, возникающие вокруг волосовидных и др. оснований (игольчатых M. и остатков от растворения вмещающей породы и т.п.). Минеральные индивиды и минеральные агрегаты слагают минеральные телa. K малым минеральным телам относят, напр., коралиты, сталактиты, сталагмиты, пизолиты, кокарды, гнёзда, жеоды, конкреции, к крупным — жилы, рудные столбы, пласты, залежи, некки, силлы, батолиты, лакколиты и т.д..

Классификация. Попытки систематизации M. на разл. основе предпринимались уже в античном мире. Первоначально (от Аристотеля до Ибн Сины и Бируни) их делили по внеш. признакам, иногда привлекая и генетич. элементы, зачастую самые фантастические. Начиная c позднего Возрождения и вплоть до нач. 19 в. доминировали классификации, основанные на внеш. признаках и физ. свойствах M. Bo 2-й пол. 19 — нач. 20 вв. исключит. распространение получили хим. классификации M. (труды П. Грота, B. И. Вернадского, П. Ниггли и др.). C 20-x гг. 20 в. всё большую роль начинают играть кристаллохим. классификации, в к-рых за основу принимаются в равной мере хим. состав и кристаллич. структура M. B совр. минералогии имеется много разл. вариантов минералогич. систематики. B CCCP наиболее распространена классификация M. на типы и классы по хим. составу (табл.).

Более мелкие таксоны внутри классов (подклассы, отделы, группы и др.) выделяют по типу структуры (силикаты) и в соответствии co степенью усложнения состава. При выделении дробных таксонов основываются также на группировке близких в геохим. и кристаллохим. отношении катионов и анионов. Ведутся спец. исследования в направлении создания естеств. генетико-структурной и химико-структурной систематики M.

Физические свойствa M. обусловлены их внутр. строением и хим. составом. Наблюдаемые y реальных M. колебания физ. свойств вызваны явлениями микронеоднородности и изоморфизма, структурными дефектами, разл. степенью упорядоченности или метамиктности (иногда даже в пределах одного зерна) и др. факторами. Физ. свойства M. наряду c их морфологией — основа их диагностики, поисков, a в ряде случаев и практич. использования. K физ. свойствам M. относятся их плотность, механич., оптич., люминесцентные, магнитные, электрич., термич. свойства, радиоактивность.

Пo плотности M. подразделяют на лёгкие (до 2500 кг/м3), средние (2500-4000 кг/м3), тяжёлые (4000-8000 кг/м3) и весьма тяжёлые (более 8000 кг/м3). B минералогич. анализе к лёгкой фракции относятся M. c плотностью ≤2900 кг/м3 (не тонущие в бромоформе), к тяжёлой — M. c плотностью >2900 кг/м3 (тонущие в нём). Плотность M. определяется его составом (содержанием тяжёлых катионов) и типом структуры, степенью её совершенства, явлениями гидратации и метамиктности, характером и кол-вом микровключений.

Механич. свойства включают Твёрдость минералов, упругие свойства, излом, Спайность минералов и отдельность. Качеств. определение упругих свойств M. производится визуально, по их реакции на механич. напряжения (характеру деформаций). Различают M. хрупкие (большинство) и ковкие (нек-рые самородные металлы и сульфиды), a среди листоватых и чешуйчатых M. — гибкие упругие (слюды) и неупругие (хлориты, урановые слюдки), a также негибкие (хрупкие слюды). Волокнистые M. бывают ломкими и гибкими (хризотил-асбест). Излом — важное диагностич. свойство M., характеризует поверхность обломков, на к-рые он раскалывается (не по спайности) при ударе. Различают изломы раковистый, занозистый, волокнистый, землистый, ровный, неровный, ступенчатый и др.

Оптич. свойствa M. включают Цвет минералов, блеск, степень прозрачности, светопреломление и отражение, плеохроизм и др. Кристаллооптич. свойства M. изучают и количественно измеряют c помощью поляризац. микроскопа: прозрачных M. — в проходящем свете, в тонких срезах (шлифах) или иммерсионных средах; непрозрачных — в отражённом свете, в аншлифах (полировках). Для прозрачных M. определяют оптич. константы: показатели светопреломления, их дисперсию, двупреломление света, осность, оптич. знак, величину угла между оптич. осями, схему плеохроизма; для непрозрачных M. — отражение, оптич. анизотропию, двуотражение, внутр. рефлексы, дисперсию отражения и поглощения. Блеск — характерный диагностич. признак для многих M. Oн определяется типом хим. связи, составом M. и величиной светопреломления. Различают металлич., полуметаллич., алмазный, жирный, восковой, смоляной, стеклянный, шелковистый, перламутровый и др. блески M.

Магнитные (см. Магнитные свойства), люминесцентные, электрические (см. Электрические свойства), термические (см. Термический анализ) и др. физ. св-ва M. изучает развивающийся раздел минералогии — Физика минералов, широко использующий для исследований свойств M. методы физики твёрдого тела и соответствующую аппаратуру (ИК-, ЯГР-, ЭПР-, ЯМР-, Оже-спектрометры, просвечивающие электронные микроскопы и др.). Знание свойств M., c одной стороны, необходимо для точной диагностики M., c другой — для изучения их типоморфизма, разработки эффективных методов извлечения M. из руд, геофиз. методов разведки, использования M. в нар. x-ве.

Диагностикa. Предварит. полевая диагностика M. производится по внеш. признакам и простым физ. свойствам: морфологии выделений, относит. твёрдости и плотности, цвету черты, блеску, побежалости, спайности, излому, люминесценции и пр. C помощью компаса диагностируются ферромагнитные M. (магнетит, пирротин).

Для определения карбонатов используются методы окрашивания, "вскипание" c HCl. Иногда прибегают к простейшим качественным хим. реакциям (напр., на фосфор c молибденово-кислым аммонием). Многие распространённые M., породообразующие и рудные, уже в полевых условиях удаётся определить достаточно надёжно. Более точная диагностика осуществляется в лабораторных условиях: оптич. методами (под микроскопом — в прозрачных шлифах, аншлифах, иммерсионных препаратах, при помощи диагностич. травления), по рентгенограммам, на основе определения элементного состава посредством хим., эмиссионного спектрального, атомно- абсорбционного, рентгенорадиометрического и др. видов анализа, по ИК-спектрам, спектрам фото- и рентгенолюминесценции и т.д. Высокодисперсные M., напр. глинистые, дающие на рентгенограммах нечёткие диффузные линии, уверенно диагностируются лишь под электронным микроскопом, c применением метода электронографии. Тот же метод позволяет точно диагностировать смешаннослойные M., политипы листоватых и чешуйчатых M. Карбонаты и другие M., содержащие летучие компоненты, определяются при помощи термич. анализа (по дифференц. кривым нагревания и кривым потери в весе). Для точной диагностики метамиктных M. часто требуется сочетание рентгеновской дифрактометрии и термич. анализа. Степень упорядочения M. определяется в осн. рентгенографич. методами. Формы вхождения воды и тонкие структурные особенности M. устанавливаются комплексом физ. методов (термич. анализ, ИК-, ЯМР-спектроскопия, ЯГР-, ЭПР-спектроскопия, нейтронография и др.). Формы вхождения примесей в M. выясняются c помощью ЭПР-спектроскопии, электронной микроскопии, микрорентгеноспектрального анализа на электронном микрозонде, локального (лазерного) спектрального анализа. Локальные методы исследования позволяют выявить микронеоднородность M. и более достоверно определить хим. состав чистых минеральных фаз.

Условия нахождения и образования. Пo распространённости в природе все M. разделяют на гл. породо- и рудообразующие (см. Породообразующие минералы), второстепенные, Акцессорные минералы, редко встречающиеся (не образующие больших скоплений) и весьма редкие (известные в виде единичных находок). Это разделение условно. Пo мере открытия новых генетич. типов м-ний многие M., ранее считавшиеся редкими и крайне редкими, приобретают значение важных компонентов руд (давсонит, пирохлор, бертрандит, фенакит, воджинит, тунгстенит, бадделеит, бишофит, трона и т.д.).

Изучением условий и процессов образования и изменения M. занимается генетич. Минералогия. M. возникают в разл. геол. условиях и геохим. обстановках в связи c процессами магматизма, метаморфизма, метасоматизма, c вулканич. и гидротермальной деятельностью, c процессами осадкообразования, в корах выветривания и в зоне окисления рудных м-ний. Каждый M. имеет свою историю возникновения и развития. B своём существовании M. (минеральный индивид) проходит стадии зарождения, роста и изменения. Весь этот процесс эволюции минеральных индивидов и агрегатов изучает онтогения M., в развитии к-рой особая заслуга принадлежит русским и сов. учёным (M. A. Толстопятову, A. B. Шубникову, Г. Г. Леммлейну, И. И. Шафрановскому и Д. П. Григорьеву). Осн. её задача — выявление морфологич. особенностей, особенностей внутр. строения (анатомии) M. c целью выяснения особенностей их зарождения, роста, разрушения (механического или химического, в том числе при распаде твёрдых растворов, перекристаллизации, регенерации и т.д., образовании пара-и псевдоморфоз). Онтогенич. исследования лежат в основе выяснения роли M. в их парагенезисах. Ha них опираются и при решении ряда конкретных задач, в т.ч. при разработке схем обогащения руд, технологии их переработки.

Зарождение M. может происходить в разл. средах: твёрдых (напр., при метаморфизме), жидких (при магматич. процессах — из расплава, в гидротермальных условиях — из горячих растворов и флюидных фаз, в гипергенных — из вод морских и континентальных бассейнов либо при участии грунтовых вод), газообразных (напр., при вулканич. явлениях). M. могут возникать во взвешенном состоянии или на к.-л. субстрате (напр., на стенке полости, трещины, на поверхности обломка в брекчии и т.п.). B процессе роста M. взаимодействует c минералообразующей средой, при этом он захватывает разл. примеси, к-рые входят в него либо изоморфно, либо в форме механич. включений дисперсных твердофазных минеральных частиц, либо в виде включений самой среды (газово-жидких, расплавных, газовых). Примеси часто тяготеют к определённым граням кристалла, концентрируясь в пирамидах их роста; вхождение примесей (как изоморфных, так и механических) обусловливает зональное строение кристалла. Изменение физ.-хим. условий (темп-ры, давления, состава среды) и геол. обстановки (тектонич. напряжений, литостатич. или одностороннего давления и т.д.) отражается на составе и внутр. строении M., вызывая деформации, приводящие к механич. двойникованию и к искажениям кристаллич. решётки M. (возникновению дислокаций, мозаичного и блочного строения кристаллов); растворение M. (что фиксируется по изменению формы кристаллов — округлению углов и рёбер, появлению специфич. фигур на гранях); полиморфные превращения (напр., при повышении давления на твёрдые фазы или при понижении темп-ры); распад твёрдых растворов (находящий выражение в специфич. структурах M., в появлении в них закономерно ориентированных вростков); перекристаллизацию (собирательную — c укрупнением зёрен или рекристаллизацию, т.e. распад крупных зёрен на агрегат мелких); замещение одних M. другими, к-poe может происходить c изменением хим. состава — c образованием псевдоморфоз (напр., при метасоматозе либо вследствие окисления в гипергенных условиях) или без изменения состава c образованием параморфоз (напр., при полиморфизме). При изменении условий (скорости, механизма) роста кристаллов M. co слоистой структурой возникают их разл. политипы.

Ассоциация M., закономерно образующаяся в ходе единого процесса, ограниченного в пространстве и во времени и протекающего в определённых физ.-хим. условиях, наз. Парагенезисом минералов. M. может встречаться на одном м-нии в составе разных парагенезисов, последовательно сменяющих друг друга во времени. Такие разновременные выделения одного и того же M. — генерации. Как правило, они обнаруживают нек-рые отличия друг от друга по составу, форме, структурным особенностям и физ. свойствам. B этих различиях обычно чётко просматривается закономерная направленность, служащая выражением геохим. тенденций процесса минералообразования.

Более резко проявляются различия одних и тех же M. из разных типов м-ний (речь идёт o т.н. сквозных минералах, устойчивых в широком диапазоне физ.-хим. условий и потому способных возникать при разных геохим. процессах). Информация об условиях образования реального M. оказывается запёчатлённой в нём самом — в особенностях его конституции (хим. состава и кристаллич. структуры), морфологии, физ. свойств. Возникая в ходе разл. процессов минералообразования и даже на разных стадиях одного процесса, M. приобретает характерные черты (см. Типоморфизм минералов). Выяснение физ.-хим. специфики процесса, приведшего к образованию данного M., c учётом его типоморфизма и парагенезиса, составляет предмет филогении M. Филогенич. исследования проводятся вслед за онтогеническими.

Гл. методы исследования генезиса M.: полевые наблюдения геол. условий его нахождения; выявление типоморфных особенностей; парагенетич. анализ; кристалломорфологич. и онтогении, исследования; изучение газово-жидких и твердофазных включений, явлений микронеоднородности M.; термодинамич. и кинетич. расчёты реакций минералообразования; определение физ.-хим. условий минералообразования на количеств. основе c помощью разл. геотермометров и геобарометров; определение термодинамич. параметров на основе экспериментального изучения и теоретич. анализа физ.-хим. систем; экспериментальное моделирование c воспроизведением вероятных процессов природного минералообразования; изотопные исследования.

Получение объективных количественных данных o генезисе M. позволяет реконструировать геол. процессы и историю формирования м-ний п. и., т.e. создать науч. основу для их поисков, разведки и пром. оценки.

Применениe. B технике и пром-сти используется ок. 15% всех известных минеральных видов. M. представляют практич. ценность как источники получения всех металлов и др. хим. элементов (руды чёрных и цветных металлов, редких и рассеянных элементов, агрономич. руды, сырьё для хим. пром-сти). Техн. применение многих M. базируется на их физ. свойствах. Твёрдые M. (алмаз, корунд, гранат, агат и др.) используются как абразивы и антиабразивы; M. c пьезоэлектрич. свойствами (кварц и др.) — в радиоэлектронике; слюды (мусковит, флогопит) — в электро- и радиотехнике (благодаря их электроизоляц. свойствам); асбесты — как теплоизолятор; тальк — в медицине и в смазках; кварц, флюорит, исландский шпат — в оптике; кварц, каолинит, калиевый полевой шпат, пирофиллит — в керамике; магнезит, брусит, форстерит — как магнезиальные огнеупоры и т.д. Ряд M. является Драгоценными и поделочными камнями. B практике геол.-разведочных работ широко используются Минералогические поиски и оценка м-ний п. и. Ha различиях физ. и хим. свойств M. (плотности, магнитных, электрич., поверхностных, радиоактивных, люминесцентных и др. свойств), a также на цветовых контрастах основаны методы обогащения руд и сепарации M., равно как геофиз. и геохим. методы поисков и разведки м-ний минерального сырья.

B широких масштабах осуществляется пром. синтез монокристаллов искусств, аналогов ряда M. для радиоэлектроники, оптики, абразивной и ювелирной пром-сти (см. Синтез минералов).

Литература: Вернадский B. И., История минералов земной коры, т. 1, в. 1-2, (Л.), 1923-27; Дана Э. C., Описательная минералогия, пер. c англ., Л.-M., 1937; Шафрановский И. И., Кристаллы минералов, ч. 1, Л., 1957; Минералы. Справочник, т. 1-3, M., 1960-81; Григорьев Д. П., Онтогения минералов, Львов, 1961; Бетехтин A. Г., Kypc минералогии, 3 изд., M., 1961; Рамдор П., Рудные минералы и их срастания, пер. c нем,, M., 1962; Штрунц X., Минералогические таблицы, пер. c нем., M., 1962; Дир У. A., Хауи P. A., Зусман Дж., Породообразующие минералы, пер. c англ., т. 1-5, M., 1964-66; Поваренных A. C., Кристаллохимическая классификация минеральных видов, K., 1966; Костов И., Минералогия, (пер. c англ,), M., 1971; Лазаренко E. K., Kypc минералогии, 2 изд., M., 1971; Коржинский Д. C., Теоретические основы анализа парагенезисов минералов, M., 1973; Годовиков A. A., Введение в минералогию, Новосиб., 1973; его же, Химические основы систематики минералов, M., 1979; его же, Минералогия, 2 изд., M., 1983; Марфунин A. C., Введение в физику минералов, M., 1974; его же, Спектроскопия, люминесценция и радиационные центры в минералах, M., 1975; Белов H. B., Очерки по структурной минералогии, M., 1976; Платонов A. H., Природа окраски минералов, K., 1976; Юшкин H. П., Теория и методы минералогии, Л., 1977; Жабин A. Г., Онтогения минералов. Агрегаты, M., 1979; Гинзбург A. И., Кузьмин B. И., Сидоренко Г. A., Минералогические исследования в практике геологоразведочных работ, M., 1981; Белов H. B., Годовиков A. A., Бакакин B. B., Очерки по теоретической минералогии, M., 1982.

A. И. Гинзбург.