Тема 2. Таксономические единицы современной классификации минералов и принципы их выделения.
Основы систематики минералов
Основным объектом изучения минералогии, в широком смысле этого слова, является минерал, минеральное вещество, обладающее рядом особых свойств и признаков.
Минерал – это продукт природных физико-химических процессов в земной коре, обособленный от окружающей среды и обладающий определённым химическим составом и кристаллической решёткой.
Необходимость систематизации минералов определяется тем, насколько накопленный фактический минерал был освоен с точки зрения теоретических основ, поэтому классификации, а также их принципы изменялись в зависимости от развития минералогии.
В основе современной систематики минералов положены два основных признака, отличающие минеральные образования от других природных объектов Земли и околоземного пространства – химический состав и к ристаллическая решётка.
Основной классификационной единицей систематики минералов является минеральный вид, под которым понимают совокупность минеральных индивидов, характеризующихся постоянным химическим составом или изменяющимся в определённом интервале (изоморфные ряды) и однотипной кристаллической структурой.
В основу принятой нами классификации положены: 1)химический характер соединений,2)тип химических связей между структурными единицами минералов, 3) их координация, 4)тип упаковки, 5)мотив структуры. Следуя вышеизложенному и в зависимости от доминирующего признака, выделяют, согласно закону соподчинённости, следующие таксономические единицы: 1) тип, 2) класс, 3) подкласс, 4)отдел, 5) группа, 6) минеральный вид, 7) разности, 8) разновидности.
|
|
Тип минералов выделяется по преобладающему типу химических связей, так например: самородные элементы – преобладает металлический тип химической связи, сульфиды – ковалентный и донорно-акцепторный, кислородные соединения – ионный тип связи и смешанный, галоиды – ионный тип связи, а органические соединения – молекулярный тип химической связи.
В пределах типов минералы группируются в классы – по характеру анионов (по силе соответствующей кислоты), например: карбонаты, сульфаты, нитраты и т.д.
Подклассы устанавливаются в зависимости от характера сцепления катионов и основных радикалов, т.е. от их структуры (координационный, каркасный, цепочечный, островной, кольцевой, слоистый).
В ряде случаев, в подклассах, на основании кристаллохимических и дополнительных структурных признаков выделяют отделы, например, в п/классе цепочечных силикатов выделяют отдел А – с одинарной цепочкой (пироксены) и отдел В – со сдвоенной цепочкой (амфиболы).
В группы объединены минеральные виды близкого химического состава и однотипной структуры, например: группа гранатов (пироп, альмандин,, спессартин, гроссуляр, андрадит, уваровит).
Под разностью подразумевают совокупность минеральных индивидов одного минерального вида, различающиеся по морфологическим признакам, например, разности гипса: «марьино стекло» – пластинчатый гипс, селенит – волокнистый гипс.
Разновидность – совокупность минеральных индивидов отличающихся от других индивидов рядом дополнительных признаков и особенностей: физических, химических, структурных, например: рубин – хромсодержащая разновидность корунда, фуксит – мелкочешуйчатая и хромсодержащая разновидность мусковита.
|
|
Кристаллохимическая классификация силикатов
В.Л. Брегом и Е. Шибольдом (1937 г.) было доказано, что основой структуры силикатов является кремнекислородный тетраэдр (ККТ).
Рис. 6. Кремнекислородный тетраэдр
Важнейшей особенностью силикатов является тенденция кремнекислородных тетраэдров к ассоциации в группы и в бесконечные кремнекислородные построения (цепочки, ленты, слои, каркасы), стехиометрические формулы которых и отвечают различным кремнекислородным радикалам. На этом основании среди силикатов выделяются следующие структурные типы: островные кольцевые, цепочечные, слоистые, каркасные.
п/кл 1. Островные силикаты
Соли ортокремниевой кислоты (H4[SiO4]) и диортокремниевой кислоты (H6[Si2O7]). Соответственно этот подкласс образуют ортосиликаты с радикалом [SiO4]4- – (одинарные, изолированные ККТ) и диортосиликаты [Si2O7]6- – (сдвоенные изолированные ККТ).
Среди силикатов это наиболее многочисленный подкласс минералов, который характеризуется наиболее разнообразным составом катионов: Fe, Ca, Mg, Mn, Ti, Al, редкие земли, Th, Zr, Nb, Ta и др.
К числу породообразующих и наиболее широко распространенных в природе минералов относятся минералы гр. оливина, гр. граната, гр. эпидота, гр. кианита, гр. сфена, гр. циркона.
а 
б
Рис. 7. Кремнекислородные тетраэдры островных силикатов:
а) ортосиликаты; б) диортосиликаты
п/ кл 2. Кольцевые силикаты
Небольшая группа редких в природе минералов с радикальной группой [Si6O18]12 - или[Si3O9]6-.Наиболее распространенные два: турмалин и берилл.
Главными структурными элементами кольцевых силикатов являются одноярусные и двухярусные тройные, четверные и шестерные кольца ККТ. Кристаллы идиоморфные. Морфология определяется структурными особенностями, т.е. наличием кольца. Минералы кристаллизуются в тригональной и гексагональной сингонии
Рис. 8. Фрагмент структуры кольцевых силикатов (вид сверху на расположение ККТ).