Минералы — природные тела, приблизительно однородные по химическому составу и физическим свойствам, образующиеся в результате физико-химических процессов, которые протекают в недрах или на земной поверхности. Минералы слагают горные породы, руды. Большинство минералов твердые, с кристаллическим строением, способные образовывать многогранники (кристаллы), а также аморфные, не обладающие этой способностью. Существуют жидкие минералы (ртуть, вода), газовые (углекислота, метан и др.).
Часть минералов образуется в результате магматической (эндогенной) деятельности как продукты кристаллизации магмы, а также за счет выделяющихся из нее химических веществ (см. Внешние и внутренние силы Земли). Возникают минералы и в результате поверхностных (экзогенных) процессов: при химическом выветривании неустойчивые вещества превращаются в другие, более устойчивые.
Для визуального определения минералов надо выяснить их физические свойства: цвет (хотя, в зависимости от примесей, он меняется); блеск (способность преломлять и отражать лучи света); спайность (раскалывание по определенным плоскостям в зависимости от строения и кристаллической структуры); твердость (способность противостоять давлению или резанию). Существует 10-балльная шкала твердости—от самого мягкого минерала (тальк—1) до самого твердого (алмаз —10). Определяется твердость путем сравнения с минералами этой шкалы.
По химическому составу минералы подразделяются на самородные элементы, сульфиды, галоиды, окислы, карбонаты, сульфаты, фосфаты, силикаты, органические соединения. Самородные элементы сравнительно редко встречаются в природе: золото, серебро, платина, медь; из неметаллов — алмаз, графит, сера. Около 250 минералов относятся к сернистым соединениям — сульфидам. Многие из них имеют важное промышленное значение: галенит (свинцовый блеск) — свинцовая руда, сфалерит (цинковая обманка) — цинковая руда, халькопирит (медный колчедан) — медная руда, киноварь — руда ртути и др. Галоиды — это соли: галит (каменная соль), сильвинит и карналлит (калийные соли), применяемые для получения удобрений. К окислам относятся соединения химических элементов с кислородом. Из них кварц (окись кремния) — один из наиболее распространенных в земной коре минералов; корунд— твердостью 9, встречающийся в природе также в виде кристаллов красного цвета— рубинов, синего — сапфиров; гематит (красный железняк) и магнетит (магнитный железняк) — железные руды (Кривой Рог, КМА), так же как и бурый железняк (лимонит) в месторождениях близ Керчи, в Тульской области, на Урале и др. Карбонаты — это соединения кальция. К ним относится кальцит; прозрачные его разновидности — исландский шпат, применяется в оптике; мрамор — используется как скульптурный и строительный камень; сидерит (железный шпат) — руда на железо; малахит—ценный поделочный камень; азурит— руда на медь. Из сульфатов наибольшее значение имеет гипс, а из фосфатов — апатит.
Самые многочисленные минералы — силикаты, соединения кремния. Они составляют 75% массы земной коры. Среди них — породообразующие минералы: роговая обманка, авгит и слюды. Каолинит и тальк — сырье для получения фарфора и фаянса, изготовления бумаги и т. п. Широко распространены полевые шпаты; они образуют целую группу минералов. Еще один силикат — оливин — иногда слагает почти целиком горные породы (дуниты и передотиты); прозрачные зеленоватые кристаллы оливина—хризолит— драгоценный камень. Особая группа минералов— органогенные: озокерит (горный воск); асфальт—продукт окисления нефти; янтарь — окаменевшая смола древних хвойных растений (применяется как поделочный камень, для получения янтарной кислоты, лака, политуры) и др.
Больше всего в земной коре полевых шпатов — 57,9%, кварца—12,6%, слюды — 3,6%, железисто-магнезиальных силикатов (роговая обманка, авгит, оливин, змеевик) — 16,8%, известкового шпата (кальцита)—1,5%, доломита — 0,1%, каолинита и других глинистых минералов—1,1%. На все прочие минералы приходится 6,5%.
Породообразующих минералов, преобладающих в той или иной горной породе и входящих в нее в качестве постоянных компонентов,— около 40, а всего минералов —несколько тысяч. Точно указать это число невозможно, так как ежегодно открываются десятки новых минералов; большинство из них обнаруживают в минералогических коллекциях, музеях, на разрабатываемых месторождениях.
Для определения минералов требуется определенная сумма знаний и практических навыков. Юным краеведам даже в полевых условиях это вполне доступно с помощью специальных, упрощенных таблиц и определителей. Впрочем, точно определить многие минералы в полевых условиях не могут даже специалисты. Поэтому отбираются образцы с указанием места находки, условий залегания, предварительной характеристики минерала. Затем образцы исследуются при последующей обработке материалов, часто — с помощью опытных минералогов.
Минералы, используемые в народном хозяйстве, называются минеральными ресурсами. Они делятся на твердые, жидкие и газовые. Различаются: горючие полезные ископаемые, или минеральное топливо,— уголь, нефть, газ, торф, горючие сланцы; неметаллические нерудные полезные ископаемые — химическое сырье, огнеупоры, изоляционные и строительные материалы, драгоценные камни и др.; металлические руды — самородные металлы, железные, медные, алюминиевые руды, руды редких и радиоактивных металлов и др., а также редкоземельные элементы. К минеральным ресурсам относятся также природные растворы солей озер, морей, подземных вод и пресные подземные воды.
Минералы и горные породы или используются в том виде, как их находят в природе (например, мрамор, слюда, каменная соль), или же из них извлекаются определенные химические элементы (например, железо из РУДЫ).
Со временем вовлекаются в производство все более разнообразные минеральные ресурсы во все более значительных объемах. На земном шаре ежегодно добывается столько минералов, что они могли бы образовать высокую гору. РФ — единственная страна, полностью обеспеченная собственными минерально-сырьевыми ресурсами. По разведанным запасам наша страна занимает одно из первых мест в мире, а по отдельным видам — первое место (по железу, марганцу, углю, меди, свинцу, цинку, никелю, бокситам, вольфраму и др.). В связи с растущими темпами потребления минерального сырья их ресурсы постепенно исчерпываются. Многие минеральные ресурсы не могут быть восстановлены, их воспроизводство затруднено. Поэтому необходимо более полно, комплексно их использовать, извлекая из них не только основные, но и все побочные компоненты, избегая каких-либо потерь.
Поисками, разведкой, изучением минеральных ресурсов занимаются, как известно, геологи, однако пространства нашей страны так велики и таят в недрах так много сокровищ (ценных руд, строительных материалов), что немалую помощь геологам-профессионалам оказывают участники массовых краеведческих походов.
Целый ряд месторождений полезных ископаемых первыми обнаружили краеведы.
Для того чтобы научиться определять минералы, следует пользоваться соответствующими учебными пособиями, справочниками, например справочником «Минералы и горные породы РФ» под редакцией А. Н. Гинзбурга (М., 1970).