МИНЕРАЛ, продукт природных химич. процессов, приблизительно однородный по своему физич. строению и по своему химич. составу. Твердое агрегатное состояние не является его необходимым признаком: газообразные компоненты воздуха (азот, кислород, гелий, углекислота и др.), жидкие вещества (вода, нефть, самородная ртуть), являясь продуктами природных химич. процессов, также представляют собой М. В настоящее время известно всего ок. 2.000 минеральных видов, большинство из них — твердые тела.
Минералогическая классификация. В основу минералогии, классификации положен химич. принцип. На основании принадлежности к тому или иному типу химич. соединений все М. разделяются на 8 классов. I. Самородные элементы, напр., самородное золото Au, сера S, алмаз С. II. Сернистые соединения или сульфиды, напр., пирит , галенит , халькозин , аурипигмент . К этому классу относятся также селениды, теллуриды, арсениды и антимониды, т. е. соединения элементов с Se, Те, As и Sb. III. Сульфосоли (сульфоарсениты, сульфоантимониты, сульфобисмутиты, сульфостанниты), например, тетраэдрит , станнин . IV. Галоидные соединения (хлориды, бромиды, иодиды, флюориды), например, галит NaCl, флюорит , криолит . V. Окислы и гидраты окислов, напр., кварц , куприт , корунд , магнезит , лимонит , боксит , опал . VI. Соли кислородных кислот: 1) карбонаты, напр., кальций , малахит (рис. 1); 2) силикаты и титанаты, напр., энстатит , оливин , ортоклаз , тальк , каолин , титанит ; 3) ниобаты и танталаты, например, колумбит ; 4) фосфаты, арсенаты, ванадаты, антимонаты, напр., апатит , ванадинит ; 5) нитраты, напр., натровая селитра ; 6) бораты, напр., бура ; 7) уранаты, напр., уранинит, содержащий U, Pb, Th, Ra; редкие земли и нек-рые другие элементы; 8) сульфаты, хроматы, теллураты, напр., барит , гипс , крокоит ; 9) вольфраматы и молибдаты, напр., шеелит , вульфенит . VII. Соли органических кислот, напр., оксалат кальция — уэвеллит . VIII. Углеводородные соединения — асфальты, нефти, газообразные битумы и др.
Отдельные классы минералогич. классификации разбиваются в свою очередь на отделы, подотделы, группы. В более мелких подразделениях в классификацию М. вводят уже кристаллографические признаки. Количество минеральных видов, относящихся к отдельным классам минералогической классификации, различно. Класс элементов охватывает 3% общего числа минеральных видов, класс сульфидов — 16%, класс галоидных соединений — 6%, окислов и гидратов — 5%, силикатов — 30%, фосфатов — 17,5%; все другие соли кислородных кислот — 22%; наконец, к соединениям углерода относятся 0,5% общего числа минеральных видов. Таким образом, наиболее широко распространены в природе силикаты, а среди последних — алюмосиликаты. Различия в распространенности отдельных М. еще более велики. Одни из них, например, кварц, кальцит, полевые шпаты (см.), встречаются почти повсеместно, в то время как другие, напр., алмаз, янтарь, золото, чрезвычайно редки. Химический состав М. характеризуется химич. формулой, часто весьма сложной; в ряде случаев формула лишь приблизительно отображает состав М. Химической формулой не вполне точно отображается состав М. отчасти также и потому, что очень многие из них представляют собой не определенные простые химические соединения, или двойные соли (см.), а твердые растворы (см.) и изоморфные смеси (см.). Примером изоморфной смеси могут служить широко распространенные в очень многих изверженных породах плагиоклазы, представляющие собой изоморфную смесь альбита и анортита . Иногда у М. с одинаковой химич. формулой наблюдаются различные физич. свойства и кристаллографич. строение. Такие модификации называются полиморфными. Например, пирит и марказит — два разных М., несмотря на то, что химич. состав их () одинаков.
Морфологические признаки. Среди морфологич. признаков М. прежде всего обращает на себя внимание внешний облик (habitus) его кристаллов. Различают пластинчатые, чешуйчатые, столбчатые, игольчатые, волокнистые и другие формы кристаллов; далее различают простые, двойниковые или М. с полисинтетич. строением. Скопления отдельных зерен и кристаллов М. также могут иметь характерное сложение, строение или форму. Различают плотные или сплошные, зернистые, скорлуповатые, волокнистые и другие агрегаты, натечные, гроздьевидные, почковидные и др. формы (рис. 2). Для обозначения нек-рых особенно выделяющихся по своей форме или по своему строению минеральных агрегатов приняты специальные названия: дендриты, друзы, жеоды, конкреции, оолиты, сталактиты и сталагмиты (см.) и др. Процессы химического или физического изменения М. могут протекать без изменения его внешней формы: в первом случае возникают псевдоморфозы (см.), во втором — пироморфозы минералов. Выражение «псевдоморфоза лимонита по пириту» означает, что химич. состав данного М. отвечает лимониту, образовавшемуся из пир а с сохранением формы кристаллов пирита.
Физические свойства М. Различают следующие главнейшие физич. свойства М.: удельный вес, твердость, плавкость, прозрачность, блеск, цвет, цвет черты или порошка М., побежалость излома и другие механич. свойства (хрупкость, ковкость, гибкость, упругость), оптич. свойства (показатели преломления, двупреломления, углы угасания, плеохроизм и др.), магнитные свойства, способность к люминесценции (см. Флуоресценция), радиоактивность, электропроводность, пироэлектрические и пьезоэлектрические и другие свойства. Отдельные физич. свойства различных М. могут быть одинаковыми или очень близкими (напр., твердость, блеск, цветность люминесценции и т. д.); они могут быть б. или м. различны у одного и того же М. в связи с изменчивостью его химич. состава. Так, напр., удельный вес цинковых обманок (ZnS) колеблется в очень широких пределах — от 3,5 до 4,2 — в связи с различным содержанием изоморфной примеси железа. Подобные колебания в химическом составе М. вызывают известное непостоянство и других свойств, в т. ч. и оптических.
Определение М. Определение М. производится на основании наблюдения их морфологич. признаков и изучения их физич. и химич. свойств. В полевой обстановке часто ограничиваются испытанием лишь немногих физич. свойств М., гл. обр., твердости, спайности, цвета черты, магнитности, плавкости и нек-рых др., в сочетании с применением простых приемов качественного анализа «сухим паром» (см. Паяльная трубка). Кроме методики определения с помощью паяльной трубки и методов обычного качественного и количественного химич. анализа, существуют еще и другие, более сложные или более специальные методы: микрохимический, капельный, иммерсионный, спектральный, рентгеноспектральный, рентгенометрический, кристаллооптический, кристаллохимический (полиометрический), различные методы физико-химического анализа и др. Для определения М. в горных породах применяют, гл. обр., кристаллографич. методы — изучают с помощью поляризационного микроскопа (см.) тонкие, прозрачные шлифы (см.), приготовленные из этих пород. В определении непрозрачных рудных М. в последние годы получили широкое распространение приемы металлографических исследований.
Происхождение минералов. М. образуются в результате, различных природных физико-химич. процессов. По своему происхождению различают М. магматогенные, М. пегматитовых жил, пневматолитич. процессов, контактово-метаморфич. М., аутигенные, возникающие в процессах динамометаморфизма (см.) и региального метаморфизма (см.)., М. вулканов, М. эндогидатогенные или гидротермальные, химич. осадки морей и озер, минералы экзогидатогенных процессов, которые охватывают явления химич. и механич. выветривания, и, наконец, М. биогенных процессов, или биолиты.
К М. магматич. происхождения, образовавшимся при застывании магматич. расплава, в процессе кристаллизационной магматической дифференциации (см.), относятся наиболее распространенные группы природных химич. соединений — полевые шпаты, пироксены (см.), амфиболы, слюды (см.). К числу таких же породообразующих М. относится и кварц. К акцессорным М. изверженных пород принадлежат апатит, циркон, титанит, монацит и др. Из месторождений М. — полезных ископаемых, образовавшихся магматогенным путем, — отметим Сарановское месторождение хромита на Урале и пользующееся мировой известностью Хибинское месторождение апатита. Коренные месторождения самородной платины (Pt) также имеют магматическое происхождение. Внедрившиеся по трещинам земной коры наиболее легкоплавкие остаточные продукты магматической дифференциации, сильно насыщенные газами, дали начало пегматитовым жилам (см. Пегматит), в которых встречаются кристаллы топаза, берилла, турмалина и др. К минералам пегматитовых жил относятся также изумруды, аквамарины, являющиеся разновидностями берилла, циркон, монацит и др. Из рудных М. в пегматитовых жилах встречаются касситерит, вольфрамит, ильменит и др. Очень богаты пегматитовыми жилами многие районы Урала, напр., Алабашинско-Мурзинский, Изумрудные копи, Ильменские горы. В Восточной Сибири славятся пегматитовые жилы Борщевочного кряжа и Адун-чилона. Температурный интервал образования пегматитов принимают равным 500—700° (см. «Геологические термометры»). Между пегматитами и пневматолитич. образованиями существует тесная генетич. связь. М. пневматолитич. происхождения возникают при участии летучих газообразных соединений, выделяющихся из остаточной магмы в процессе ее охлаждения. Среди этих газообразных продуктов главнейшую роль играют соединения Н, F, Cl, S, В, Р. Из рудных М., образующихся при участии паров и газовых эманаций, отметим: самородный висмут, молибденит, касситерит, вольфрамит, шеелит. Часто они встречаются совместно в одном месторождении, в тесной парагенетич. связи друг с другом (см. Парагенезис), а также с флюоритом, цинвальдитом, лепидолитом (), топазом, турмалином и др. Таким образом, в минеральной ассоциации пегматитовых жил и пневматолитич. образований имеется много общего.
Выделение М. пневматолитич. процессов обычно происходит по сложной сети трещин. Летучие магматич. эманации, воздействуя на полевые шпаты гранита, разлагают их, превращая в топаз, слюды, что сопровождается сильным окварцеванием породы, появлением в ней касситерита, иногда турмалина, берилла, аквамарина. Такой гранит, измененный пневматолитами, называется грейзеном. Классическим примером пневматогенных грейзеновых образований является Шерловая гора (Забайкалье). Своеобразный процесс минералообразования происходит в контактовых зонах магматич. интрузий с осадочными породами. Здесь в условиях высокой температуры образуются: кордиерит, везувиан, эпидот, гранаты (см.), диопсид, волластонит, скаполит и другие М. контактов. Нередко к контактам магматич. интрузий приурочены месторождения руд железа, меди, вольфрама, иногда цинка, а также месторождения нек-рых нерудных полезных ископаемых — графита, гранатов, флогопита, , корунда и др. Особенно богаты М. контактовые зоны кислых гранитных интрузий с известняками, где получают широкое развитие скарны (см.). В более глубоких зонах земной коры, в условиях высокой температуры и высокого давления, происходит воссоздание многих породообразующих М. — полевых шпатов, слюд, амфиболов и пироксенов, гл. обр., за счет материала песчано-глинистых и глинистых пород. Известняки и доломиты при этом т. н. аутигенном процессе перекристаллизовываются в мраморы. Наиболее характерными М. для аутигенных процессов являются тремолит, актинолит, а также андалузит, силлиманит и дистен, имеющие формулу , хлоритоид и нек-рые др. Бурые железняки (лимониты) при аутигенном процессе дегидратируются и переходят в гематит и магнетит . Такое происхождение имеет, напр., Криворожское месторождение руд на Украине. Среди М., образующихся в связи с вулканической деятельностью, можно различать минералы фумаролл и лав (см.). К первым относятся: самородная сера, нек-рые сульфиды, напр., реальгар и аурипигмент, гаплоидные соединения, сульфаты, боросодержащие М. Очень характерны для многих лав М. из группы цеолитов (см.), а также опал, халцедон и агат (см.), отложившиеся из горячих водных растворов в пустотах лавы.
Чрезвычайно разнообразны и интересны с практич. точки зрения М., возникшие при гидротермальных процессах. Обычно они встречаются в рудных жилах, минеральный состав к-рых зависит от удаленности их от магматич. очага. Различают гипо-, мезо- и эпитермальные жилы. Среди рудных М. в них преобладают сульфиды и сульфосоли: Cu, Zn, Pb, Fe, Ag, Со, Ni, Mo, As, Sb, Hg, Bi; рейсе встречаются самородные элементы, напр., Au, Ag, и окислы (Sn, W, Fe). Главнейшие жильные минералы (см.) — кварц, кальцит, барит и плавиковый шпат. Среди рудных М. гипотермальных жил отметим: касситерит, вольфрамит, шеелит, магнетит, молибденит, арсенопирит, пирит, пирротин, халькопирит, самородный висмут, самородное золото. Главнейшие рудные М. мезотермальных жил: галенит, сфалерит, пирит, халькопирит, борнит, арсенопирит, самородное Au, Ag и др. Главнейшие рудные М. эпитермальных жил: реальгар, аурипигмент, киноварь, стибнит, аргентит, пирит, халькопирит, сфалерит, галенит, самородные Au, Ag, Cu и др. Предполагают (Эммонс, Линдгрен), что температура, при к-рой происходило образование М. глубокой жильной зоны (гипотермальных), достигала 300—370°, образование М. мезотермальных жил — 150—300° и минералов эпитермальных жил — 50—150°. Примером гипотермальных рудных месторождений могут служить многие золотоносные кварцевые жилы Урала, касситеритовые и вольфрамитовые жилы Восточного Забайкалья (Сионские месторождения, Хапчеранга), кварцево-молибденитовые жилы Дальне-Восточного края (Умальтинское месторождение Верхне-Буреинского района) и др. Примером мезотермальных месторождений может служить Садонское полиметаллич. месторождение на Кавказе и полиметаллич. месторождения Алтая. К типу эпитермальных месторождений относится, напр., Никитовское месторождение киновари (Украина, Донбасс).
Морские и озерные осадки. Среди минералов, возникших в результате отложения солей, растворенных в морской воде, преобладают хлориды и сульфаты. Наиболее важное практическое значение среди этих минералов имеют: галит NaCl, сильвин KCl, карналлит , гипс и мирабилит . Осаждение мирабилита в громадных размерах (миллионы тонн) происходит ежегодно (зимой) в Кара-бугазском заливе. Крупнейшие, мирового значения, месторождения калийных солей находятся в Соликамске (СССР), близ Стассфурта (Германия) и Эльзас-Лотарингии (Франция). Месторождения каменной соли (галита) в СССР: Соликамское (Урал), Славяно-Бахмутское (Украина), Урало-Эмбинские и др. Возможно, что нек-рые месторождения бурых железняков и марганцовых руд также образуются в результате отложения в водных бассейнах. Очень крупные месторождения боратов — гидроборацита (рис. 3), боранатрокальцита , пандермита найдены недавно в Зап. Казахстане (Индерское озеро).
Минералы экзогидатогенных процессов. Минералогия экзогидатогенных процессов охватывает большую область явлений химич. и механич. выветривания (см.). В процессе химич. выветривания образуются, гл. обр., различные окислы, гидраты карбонатов, водные силикаты, трудно растворимые сульфаты, фосфаты и нек-рые другие соли. В результате разложения полевых шпатов, пироксенов, амфиболов и других силикатов и алюмосиликатов образуются М. из группы каолина, различные глины, лимонит, кальцит, доломит и другие карбонаты, а также кварц, халцедон и опал. Щелочи, содержавшиеся в первичных силикатах, выносятся атмосферными водами. В условиях жаркого и влажного климата процесс разложения алюмосиликатов идет еще дальше: вместо каолина и глин здесь образуются бокситы и бурые железняки (см. Латерит). Бокситы являются главнейшей алюминиевой рудой; в СССР известен ряд их месторождений — Тихвинское в Ленинградской обл., Красная Шапочка, Алапаевское и другие месторождения Урала. При выветривании серпентинитов (змеевиков) и нек-рых других ультраосновных пород образуются за счет изоморфной примеси Ni в оливинах и серпентинах никельсодержащие минералы — гарниерит , непуит и ревдинскит , конарит и др. Так возникли месторождения никелевых руд в Халиловском районе Урала, Актюбинское месторождение в Казахской ССР и некоторые другие. Перенос продуктов механич. выветривания метеорными водами сопровождается сортировкой минеральных зерен не только по их размерам, но и по удельному весу. Из россыпей, образованных речными отложениями, производится добыча золота, платины, алмазов, касситерита, циркона, монацита. В небольшом количестве в россыпях встречаются также зерна киновари, вольфрамита, шеелита, колумбита, ильменита и нек-рых других рудных минералов. Данные шлихового опробования россыпей (см. Шлих) служат очень важным поисковым признаком при геолого-разведочных работах. — Экзогидатогенные процессы окисления, карбонатизации и гидратации, протекающие на поверхностных выходах сульфидных рудных месторождений, приводят иногда к образованию мощной толщи разных вторичных продуктов, гл. обр., бурых железняков (см. Железная шляпа). На Урале из нек-рых «железных шляп» производилась добыча бурых железняков; впоследствии, с изменением в более глубоких горизонтах характера руды, такие железные рудники превратились в медные (напр., Карабашский рудник). Биогенные процессы минералообразования связаны с жизнедеятельностью организмов; они имеют весьма широкое распространение в биосфере (см.). Известняки, фосфориты, каменный уголь, нефть, озокерит и ряд других минералов обязаны своим происхождением биогеохимич. процессам.
Изменения М. Возникнув в результате того или иного природного химического процесса, минералы не остаются неизменными и в дальнейшей своей геохимич. истории всегда находятся во взаимодействии с окружающей их геохимии, средой. В результате этого взаимодействия иногда происходит разрушение кристаллических решоток (см.) минералов, нарушение химич. связей входящих в их состав элементов, и последние разобщаются с тем, чтобы позднее, в процессе геохимич. миграций, снова дать те или иные новые их сочетания, новые минералы, также не являющиеся неизменными. Особенно часто полное разрушение кристаллич. решоток М. происходит при перемещениях масс земной коры из одной термодинамич. обстановки в другую в результате геологич. процессов (денудации, геотектонич. движений и т. д.). Геохимические «циклы» миграций химич. элементов земной коры могут служить ярким примером закона отрицания отрицания, одного из основных законов материалистич. диалектики, точно так же как всякий процесс разрушения старого и образования нового М. являет собой пример перехода количественных изменений в качественные различия. — Применение М. в промышленности и в сельском хозяйстве неуклонно растет. Все новые и новые минеральные виды и разновидности используются человеком для своих потребностей. Особенно быстро растет применение М. у нас в СССР в связи с бурным ростом промышленности и расширением минерально-сырьевой базы. Топливная промышленность использует каменные угли, нефть, горючие сланцы; черная металлургия — магнетит, гематит, лимонит, сидерит; для производства высококачественных сталей необходимы вольфрамит или шеелит, хромит, молибденит, ванадинит и др. В самолетостроении огромное значение имеет алюминий, получаемый из бокситов, и легкие сплавы, куда входят бериллий и магний.
Главнейшие руды цветной металлургии и металлургии редких и малых металлов: для меди — халькопирит, малахит, куприт; для цинка — сфалерит, смитсонит; для свинца — галенит и церуссит ; для никеля — Ni-содержащие пирротины, пентландит (FeNi)S и окисленные никелевые руды — гарниерит, ревдинскит и др.; для олова — касситерит, станнин; для кобальта — кобальтин, смальтин; для серебра — самородное серебро, аргентит, галенит, содержащий изоморфную примесь серебра; для ртути — киноварь; для сурьмы — стибнит; для мышьяка — арсенопирит; для кадмия — сфалерит, в котором он содержится в виде изоморфной примеси; для ниобия и тантала — колумбит; для урана, радия и тория — уранинит, тюямунит, торит и др. В радиотехнике используются турмалин и кварц, обладающие пьезоэлектрич. свойствами, и ряд других М.
В основной химической промышленности для производства серной кислоты идет пирит, соляной кислоты — галит, соды — галит и мирабилит, плавиковой кислоты и ее солей — флюорит, борной кислоты — бура, гидроборацит, квасцов — алунит, хромпика — хромит. Лакокрасочная промышленность использует барит, волконскоит, ильменит и ряд других минералов. В керамической промышленности и промышленности огнеупорных материалов находят себе применение полевые шпаты, андалузит, магнезит и др. В текстильной — асбест (рис. 4). Наконец, в социалистическом земледелии большое применение имеют калийные М., апатит, фосфорит и гипс.
Синтез М. Искусственное получение М. позволяет выяснять условия их образования в природе. В настоящее время удалось синтетич. путем воспроизвести очень многие М., в том числе и такие, которые отличаются сложным химич. составом (напр., слюда). Постепенно синтез М. начинает приобретать и практич. значение; в качестве примера можно привести получение искусственного графита методом Ачесона, синтез соды, синтез рубинов для часовой промышленности и пр. Количество М., полученных синтетич. путем, очень быстро растет.
Лит.: Курс минералогии, под ред. А. К. Болдырева, Н. К. Разумовского и В. В. Черных, Л. — М., 1936; Болдырев А. К., Курс описательной минералогии, вып. 2, Л., 1928; вып. 3, Л. — М., 1935; Вернадский В. И., Минералогия, вып. 1—2, 3 изд., М., 1910—12; его же, Опыт описательной минералогии, т. I — II, СПБ, 1908—22; его же, История минералов земной коры, т. I — II, [Л.], 1925—36; Дана Э. С., Описательная минералогия. (Справочник), пер. с англ., Л. — М., 1937; Шубникова О. М. и Юферов Д. В., Справочник по новым минералам 1922—1932 гг., Л. — М. — Новосибирск, 1934; Dana J. D., The system of mineralogy, 1837—1868, Descriptive mineralogy, 6 ed., by E. S. Dana, with appendices I and II, completing the work to 1909, and appendix III, by W. E. Ford, completing the work to 1915, N. Y. — L., [1920]; Traité de chimie minerale, publié sous la direction de P. Pascal et P. Baud, 3 vls, P., 1934; Winchell N. H. and Winchell A. N., Elements of optical mineralogy, 2 ed., New York, 1922—29; Lindgren W., Mineral deposits, 4 ed., New York, 1933.
