Н. ТҰЯҚ баев т к. Арыстанов б. ӘБішев жалпы геология курсы

IV. 1 - к е ст е

Кестеде берілген сегіз элемент жер қыртысында кездесетін барлық химиялық элементтердің 98%-ін құрайды. Бұлардан басқа (А. Б. Ронов пен А. А.Ярошевскийдің санағы бойынша) жер қыртысында: Ті—0,52%, С—0,46%, Н—0,16%, Мп—0,12%, 5—0,11% шамасында кездеседі, ал қалған барлық элементтердің үлесіне — 0,37 %-і тиеді.

А. Е. Ферсман (1930) метеориттердің құрамын зерттеу нәтиже-леріне және жердің ішкі құрылысы туралы геофизикалық деректерге сүйене отырып, Жердін. жалпы химиялық құрамын есептеп шығарған.

Қейінірек американ геохимигі Б. Мейсон (1978) Айдан әкелінген тау жыныстарын зерттеу нәтижелерін пайдалана отырып, жердің жалпы химиялық құрамын өзінше анықтайды (IV. 2-кесте). Оның және А. Е. Ферсман кұрастырған кестелердегі айырмашылық шамалы ғана.

47

Жердің жалпы құрамын жер қыртысының құрамымен салыстырғанда, ауыр элементтердің, әсіресе темір мен никельдің мөлшері Жердің жалпы құрамында көп екендігін байқаура болады. Яғни бұл жердің ядро қабатында ауыр элементтердің көп болатындығын көрсетеді.

Минерал дегеніміз, табиғи жағдайда жер қыртысында немесе жер бетінде өтіп жатқан әр түрлі физикалық-химиялық әрекеттердің нәтижесінде пайда болатын, өзіндік физикалық-химиялық қасиеттерінің ерекшеліктерімен ажыратылатын, ал құрамы жағынан алғанда, көпшілік жағдайда кемінде екі элементтен құралған табиғи қосындылар. Ал кейбір минералдар кейде жеке элементтер түрінде де кездеседі.

Минерал деген термин латын тілінде “минера”— руда деген мағынада қолданылады. Жер қыртысында кездесетін минерал-ардың жалпы саны ~2500-ден астам. Олардың ішінде жетпіске жуығы тау жыныстарының құрамына кіреді. Сондықтан оларды тау жыныстарын құрайтын минералдар деп атайды.

Минералдардың көпшілігі кристалданған қатты заттар түрінде жиі кездеседі. Тек санаулы минералдар ғана сұйық (су, сынап) және газ күйінде (көмір қышқыл газы) болады.

Қатты заттар жоғарыда айтылғандай көпшілік жағдайда кристалдық минералдар түрінде болумен қатар, кейде аморфтық (грекше “аморфос” — пішінсіз деген мағынада) заттар (мысалы, опал) түрінде де кездеседі.

Кристалдық заттар (аморфтық заттармен салыстырғанда) өзіндік ерекшеліктерімен ажыратылады. Оларды құрайтын бөлшектер (иондар, атомдар) белгілі бір заңдылық бойынша және белгілі бір ретпен орналасып (IV. 1-сурет), өзіндік геометриялық жеке пішіндерге

IV. 1-сурет. Кристалдардың пішіндері.

бірігеді (ішкі кристалло-химиялық құрылыс ерекшеліктеріне байланысты).

Ал аморфты заттарды құрайтын бөлшектер ретсіз орналаскан. Сондықтан олардың өзіндік пішіні болмайды. Мұндай заттардың қай бағытын алсаңызда, барлық жақтарында олардың физикалық қасиеттері бірдей болады. Осындай заттар изотропты (біркелкі қасиетті) заттар (шыны, қатайған желім, кейбір қорытпалар) деп аталадьг.

Әрбір жеке бағытта физикалық қасиеттері әр түрлі болып келетін заттарды анизотроптық заттар деп атайды. Мұндай қасиет барлық кристалдарға тән ортақ қасиет болып саналады. Кристалдардың анизотропты қасиеті әр түрлі оптикалық, техникалық құралдар жа-сауда пайдаланылады.

Минералдар көпшілік жағдайда кристалдық агрегаттар түрінде жиірек, ал көп жақты болып жақсы жетілген жеке кристалдар түрінде сирек кездеседі. Олар тау жыныстарының әр түрлі жарықтары мен жарықшақтарында және сол секілді тау үңгірлері мен қуыстарында өсіп жетіледі.

Кристалдардың сыртқы пішіндері минералдың ішкі кристалло-химиялық құрылыс ерекшеліктері мен химиялық құрамына қарай қалыптасады. Кейбір кристалдардың барлық жақтары бірдей болып, изометриялық пішінде кездеседі (мысалы, куб және т. б.). Ал басқа бір кристалдар бір бағытта ғана ұзынша созылып қалыптасса, үшінші бір жағдайда олар екі бағытта да созылып өзіндік пішінге ие болады. Кристалдардың сыртқы пішіні минералдарды анықтауда пайдаланылады. Кристалдар жан-жағынан әр түрлі жазықтықтармен шектеледі. Олар кристалдың жақтары деп аталады.

Жақтардың өзара қиылысқан сызықтарын кристалдың қырлары деп атайды. Ал қырлардың қиылысу нүктелері кристалдың ұштарын кұрайды. Мысалы, куб пішінді кристалдың 6 жағы, 12 қыры және 8 ұшы (бұрыштық төбесі) болады. Сонымен, кристалдардың табиғи жағдайда пайда болуын, өсіп-даму заңдылықтарын зерттейтін ғылым кристаллография деп аталады. Оны минералогиянның негізгі бір саласы десек те болады.

Минералдық агрегаттар ішіндегі ең көп тараған түрлері мыналар:

1. Түйіршікті агрегаттар — минералдардың ұсақ түйіршіктерінің бір-біріне қосылып, бірігіп өсуі. Олар ыстық су ерітінділерінен немесе балқыған ыстық маг-

49

мадан минералдық көп түйіршіктердін, бір мезгілде кристалданып, қалыптасуына байланысты құралады. Бірақ кристалдардың қатаюы кезінде олар бір-біріне кедергі келтіріп, жетілген кристалдық пішіндер құрай алмайды.

2. Друзалар — азды-көпті жетілген кристалдардың ортақ табанға бір шетімен қадалып, қатар өсіп-жетілуімен сипатталады. Олар бос кеңістікте, тау жыныстарының ашық жарықшақтары мен қуыстарында және тау үңгірлерінде құралады. Мысалы, кварц минералы друзалар түрінде жиі кездеседі (тау хрусталі).

3. Қосақтар — белгілі бір заңдылықпен бірігіп, қосақтала өскен, кемінде екі кристалдан құралған агрегаттар. Мысалы, гипс минералының қосағы “Қарлығаш кұйрығы” деген атпен белгілі. Полисинтетикалық қосақтар көп кристалдардың қосақтар түрінде бірігіп өсуінен құралады.

4. Дөцгелек пішінді агрегаттар. Олардың қатарына секрециялар, конкрециялар және оолиттер жатады.

5. Сауыстанған агрегаттар — үлкенді-кішілі үңгірлер мен қуыстарда ыстық су ерітінділерінен, олардың өте баяу жылдамдықпен булануы кезінде біртіндеп кристалдануы нәтижесінде құралады. Олар әр түрлі пішінде (бүйрек тәрізді, мұзға айналған су тамшысындай және т. б.) кездеседі.

6. Топырақ тектес жэне тығыз агрегаттар — экзогендік әрекеттерге байланысты құралады. Оларды құрайтын минералдық заттар жай көзбен көрінбейтін өте майда және өте тығыз түйіршіктерден тұрады (мысалы, халцедон).

Топырақ тектес агрегаттарды құрайтын минералдық түйіршіктердің арасындағы байланыс өте әлсіз, сондықтан олар оңай ұнтақталады (мысалы, каолин).

7. Үгілу процестеріне байланысты, тау жыныстары жарықшақтарының тік қабырғаларының ішкі бет жақтарын түгелдей жауып, өзіндік жұқа қабық (пленка) құрайтын немесе әр түрлі құбылмалы бояулар түрінде кездесетін агрегаттық пішіндер де болады. Солардың бір түрі — дендриттер, Олар минералдық заттардың жұқа жарықшақтарда кристалдануынан пайда болады; сыртқы пішіндері өсімдік жапырақтарының қалдықтарына өте ұқсас болып келеді.

Минералдардың физикалық қасиеттері. Минералдардың көпшілігі өзіндік физикалық қасиет ерекшеліктеріне қарай, макроскопиялық жолмен (жай көзбен-ақ) анықталып, бір-бірінен оңай ажыратылады. Ол үшін ең ал-дымен әрбір жеке минералдың физикалық қасиеттерін білу керек. Кейде бұл қасиеттерді анықтамалық белгі-лер деп те атайды.

Сонымен бірге минералдардың физикалық қасиеттерін жете білу — оларды өндірісте, тұрмыста толық қолдана білу үшін өте қажет.

Минералдардың ең басты физикалық қасиеттеріне түрі мен түсін, сызылу түсін (дағын), жылтырлығы мен мөлдірлігін, сынғыштығын, иленгіштігін, серпімділігін, жымдастығын, кристалдың құрылыс ерекшеліктерін, сыртқы пішінін және т. б. қасиеттерін жатқызуға болады.

1. Түсі. Минералдар химиялық құрамына, құрылыс ерекшелік-теріне және қоспаларына қарай әр түрлі бояуларға боялады. Қейбір минералдардың түрі мен түсі тұрақты болып келеді (мысалы, пирит — ашық сары, малахит — жасыл, азурит — көк және т. б.). Мұндай жағдайда минералдар өзіндік бояу түсіне қарай ажыра-

51

тылады. Бірақ, көбінесе бұл белгі тұрақты емес (мысалы, дала шпаттары — ақ, сары, қызыл, жасыл, күңгірт-сұр түсті болып, ал кальцит — ақ, сары, жасыл, көгілдір, кейде қара түсті болып та кездеседі). Сондықтан минералдарды бір-бірінен тек бояу түсіне ғана қарап ажыратуға болмайды, оның қосымша басқа белгілеріне де көңіл аудару керек.

Практика жүзінде, минералдардың түсі тұрмысымызда көп кездесетін, күнделікті өмірде жиі қолданылатын таныс заттармен салыстыра отырып анықталады (мысалы, сүт түсті — ақ, сабан түсті — сары, кірпіш түсті — қызыл).

Кейде жылтырлығы металл тектес минералдардың түсін анық-тағанда, минералдың бояу түсіне қосымша кең таралған металдардың атын қосып айтады (мысалы, қорғасындай сұр, жездей сары, темірдей қара, қалайыдай ақ, мыстай қызыл-сары және т. б.). Минералдардың бояу түсін дәл анықтау үшін, әрқашанда оның таза жаңа сындырылған бетін байқап қарау керек.

2. Сызылу түсі (дағы). Кейбір минералдардың сызылу түсі (ұнтақталған күйдегі түсі) оның кесек қалпындағы түсімен сәйкес келмейді. Сондықтан минералдардың сызылу түсін де ажырата білу керек. Минералдың сызылу түсі таза фарфор сынығының бетіне сызып көру арқылы анықталады. Егер анықталатын минералдың қаттылығы фарфор (6) сынығынан артық болса, онда ол минерал ұнтақталмайды, сондықтан фарфор бетінде тек сызықтың ізі ғана сақталады. Ал керісінше, егер оның қаттылыры фарфордың қаттылығынан кем болса, онда ол минералдың ұнтақталған ізі (дағы) фарфор бетіне жұғады. Мысалы, ақ бормен қара тақтаға жаз-ғанда, бордың ұнтағы ақ сызық болып тақтада із қалдырады. Демек, сызылу түсі дегеніміз минералдың өте майда тозаң түріндегі (ұнтақталған кездегі) жұққан ізінің (дағының) бояу түсі деп түсінеміз.

Сызылу түсін анықтау кейбір минералдар үшін өте қажет. Мысалы, темір тотықтарының кесек қалпындағы түстері көбінесе қоңыр-қара болып келеді, ал сызылу түстері қара (магнетит), қызыл (гематит) және сары (лимонит) болып ажыратылады.

3. Жылтырлығы. Минералдардың жылтырлығы олардың жарық сәулесін жұту, сындыру немесе шағылыстыру қабілеттеріне қарай анықталады. Олардың шағылыстыру қабілеті неғұрлым күшті болатын болса, онда соғұрлым жылтырлығы да жоғары болмақ. Жылтырлық

52

қасиетіне қарай барлық минералдарды үш топқа, яғни металдық, шала металдық және металдық жылтырлығы жоқ минералдарға ажыратура болады.

Металдық жылтырлық көбінесе металдарға тән қасиет. Мөлдірлігі жоқ минералдардың жылтырлығы металдық болып саналады (мысалы, жеке кездесетін металдар және сульфидтердің көпшілігі).

Шала металдық жылтырлық сыртқы беттері көмескіленген, күңгірт бояулы металдарға ұқсас болып келеді (мысалы, графит, гематит).

Үшінші топқа жататын (металдық жылтырлығы жоқ) минералдар: шыныша (мысалы, тау хрусталі, кальцит, галит және т. б.); сабынша (мысалы, кварц сынығы); құбылмалы (мысалы, слюдалар, гипс); жібекше (мысалы, асбест); алмазша (мысалы, алмас, сфалерит); топырақша (мысалы, каолинит) жылтырлықтар болып қосымша топтарға жіктеледі.

4. Мөлдірлігі деп, минералдардың жарық өткізгіштік қасиетін айтады. Олар мөлдір (тау хрусталі), шала мөлдір (халцедон) және мөлдір емес (пирит) минералдар болып бөлінеді.

5. СЫНҒЫШТЫҒЫ. Минералдардың сынғыштығы оның қаттылығымен байланысты. Бұл қасиеттің минералдарды анықтаудағы ролі шамалы. Алайда, кейбір минералдарды анықтағанда бұл қасиетті де ескеруге болады. Минералдың үлгісін балғамен ұрып сындырғанда, оның сынықтарының ұсақ бөлшектері әр түрлі пішінде байқалады. Мысалы, ұлу қабыршақтары секілді болып (кварц) немесе тікенек тәрізді болып (алдамшы мүйізше — роговая обманка), кейде кәдімгі саз балшық жыныстар секілді (каолинит) немесе ұсақ түйіршіктер түрінде шашырай сынады.

6. Жымдастыры. Минералдардың белгілі бір бағытта параллель жақтар құрап, жекеленген жұқа қабаттарға бөлшектеніп жіктелу қасиетін жымдастық деп атайды. Минералдардың жымдастығы өте жақсы жетілген, жақсы жетілген, орта, нашар жетілген және жым-дастығы жоқ немесе жетілмеген минералдар болып ажыратылады.

Өте жақсы жетілген жымдастық жұқа қабаттарға оңай және тез бөлшектеніп, жеке пластинкалар түрінде жіктелетін минералдарда (слюдалар, гипс) байқалады.

Жақсы жетілген жымдастық балғамен ұрып қалғанда минералдың ірілі-ұсақты жеке бөлшектерінің тегіс

пішінді параллель жақтар құрап, ыдырауынан байқалады (кальцит).

Орта дәрежелі жымдастық минералдардың бөлшектеніп ыдырауы кезінде олардың кейбір жақтары тегіс пішінді болып, ал кейбіреулерінің қалай болса солай сынатындығынан көрінеді (пироксендер).

Нашар жетілген жымдастық минералдардың сынық бөлшектерінін, көпшілігі жетілмеген пішінде, ал тегіс пішінді бөлшектері бірен-саран ғана болған жағдайда байқалады (апатит, оливин).

Жымдастығы жетілмеген минералдарда жымдастық жоқ болады немесе өте сирек байкалады (кварц, пирит).

7. Қаттылығы. Сыртқы күштердің механикалық әсеріне (тырнап сызу, қысу және т. б.) минералдардын, қарсыласу (қарысу) дәрежесін қаттылық деп атайды. Әдетте, қаттылықты анықтау үшін бір минералды екінші минералмен сызып көреді. Неміс ғалымы Моостың ұсынысы бойынша минералдардың салыстырмалы

қаттылығын анықтау үшін эталондық үлгі ретінде он минерал таңдап алынған.

Осы минералдардың ішіндегі ең жұмсағы — бірінші болып нөмірленген де, ең қаттысы оныншы болып нөмірленген (IV. 3-кесте).

IV. 3 - к е с т е

Моостың қаттылық шкаласы

Бұл шкаладағы әрбір үлкен нөмірлі минерал өзінен кейіңгі кіші

нөмірлі басқа минералдың бетіне сызық түсіре алады.

54

Моос шкаласын пайдаланып, белгісіз бір минералдыц қаттылығын анықтау үшін оның тегіс жағын таңдап алып эталондық минералдың біреуімен сызып көреді (мысалы, кварцпен делік). Егер кварц анықталатын минерал бетінде сызық қалдыратын болса, онда келесі орындағы минералмен (ортоклазбен) сызып қарайды. Анықталатын минерал ортоклазбен сызылмай, керісінше, оның бе-тінде сызық қалдырса, анықталатын минералдьщ қаттылығы жетіден төменде, алтыдан жоғары, яғни 6,5 деуге болады.

Шартты түрде барлық минералдарды қаттылығына карай (шамамен) төрт топқа бөлуге болады:

1) Жұмсақ минералдар (тальк, графит, гипс) тырнақпен оңай сызылады.

2) Қаттылығы орташа минералдар (ангидрит, кальцит, халькопирит және т. б.) шыныға сызық түсіре алмайды, ал тырнақпен сызылмайды.

3) Қатты минералдар (кварц, дала шпаттары және т. б.) шыныға сызық қалдырады, ал кварцта сызық қалдыра алмайды.

4) Өте қатты минералдар (топаз, корунд, алмас) кварц бетінде сызық қалдырады.

8. Меншікті салмақ туралы ұғым бізге физикадан және химиядан да белгілі. Алайда еске түсіре кетелік.

Заттың салмарын оның көлеміне бөлу арқылы меншікті салмақты анықтайды. Демек, меншікті салмақ дегеніміз, әрбір заттың жеке-дара бірлік көлеміне келетін салмақтың сыбағалы мөлшері деп білеміз.

Минералдардың меншікті салмағы 1—23,0 аралығында байқалады. Олардың дәл шамасы тек лабораторнялық жағдайда ғана анықталады. Ал шамамен айтқанда (алақанға салып, салмақтап көру арқылы) барлық минералдар ауыр-жеңілдігіне қарай, 4 топқа бөлінеді:

1) жеңіл минералдар (меншікті салмағы — 2,5-ға дейін);

2) салмағы орташа минералдар (меншікті салмағы 2,5—4-ке дейін);