Горная порода не является гомогенной массой вещества с постоянным по всему объему химическим составом. При ближайшем рассмотрении она оказывается сложенной из множества отличных друг от друга компонентов, обычно образующих кристаллы. Эти индивидуальные составные части горных пород называются минералами.
Говоря о минералах, мы обычно имеем в виду драгоценные камни и руды промышленных металлов, а они составляют лишь небольшую толику в минеральном царстве. Его подавляющая часть представлена породообразующими минералами, именно из них состоят земная кора и все слагающие ее горные породы. Мир минералов с его огромным разнообразием форм и цветов обладает такой притягательной силой, что поиски и коллекционирование минералов служат одним из самых популярных увлечений.

Составные части горных пород

Минералы – это природные неорганические вещества, состоящие из одного или нескольких химических элементов. Большинство минералов имеет постоянный химический состав и обычно находится в кристаллическом состоянии. Однако бывают и исключения. Так, некоторые минералы, например опал, не являются кристаллическими веществами; многие минералы имеют изменчивый химический состав, например непостоянно соотношение магния и железа в оливинах и пироксенах.
Содержание химических элементов в земной коре отражается в их относительной распространенности в минералах. Больше всего в составе земной коры кислорода, соответственно он присутствует и в большом числе минералов. Гематит – это оксид железа. Кремний – второй по распространенности элемент, поэтому кремнезем, оксид кремния, занимает важное место в составе минералов. Кварц может представлять собой чистый кремнезем, чрезвычайно распространенный минерал, но еще чаще кремнезем встречается в соединениях с другими элементами, образуя многочисленные породообразующие минералы класса силикатов. Например, железомагнезиальный силикат оливин – обычный минерал изверженных пород, не содержащих свободного кварца. Другие распространенные классы минералов – соединения серы, такие, как ангидрит, гипс и галенит, а также карбонаты, в частности кальцит и малахит. В редких случаях – самородные медь, золото и др. – минерал может состоять только из одного элемента.
Многие минералы кристаллизуются из расплавленного состояния. Состав магмы – расплава, из которого образуются изверженные породы, – довольно постоянен, но по мере ее остывания происходит кристаллизация различных минералов. Из одной и той же магмы в разных местах образуются породы различного состава.

Образование минералов

Оливины имеют высокую температуру плавления и потому стремятся первыми кристаллизоваться из остывающей магмы. После кристаллизации они могут осесть на дно магматической камеры, а остаточный расплав будет обеднен железом и магнием. Затем кристаллизуются минералы, например полевой шпат, в составе которых имеются натрий, кальций, калий и алюминий в сочетании с кремнеземом, сохранившимся в расплаве; состав остывающей остаточной магмы при этом снова меняется, в ходе ее затвердевания возникает еще большее число минералов. Одни минералы образуются осадочным путем. Так, при испарении морской воды в замкнутых бассейнах растворенные в ней соли кристаллизуются, образуя осадочные породы, состоящие из таких минералов, как галит (хлорид натрия) и гипс (водный сульфат кальция). Другие – возникают в процессе метаморфизма, когда уже образовавшиеся минералы изменяют свою структуру под воздействием температуры, давления и глубинных растворов в земных недрах. Так, кианит (силикат алюминия) встречается в сланцах, образованных при высоком давлении, тогда как имеющий тот же химический состав андалузит возникает при метаморфизме пород в условиях умеренных температур и низких давлений. С метаморфическими минералами связаны минералы, образующиеся при метасоматических процессах, которые протекают при перемещении горячих флюидов от магматических тел сквозь уже существующие породы. Часто таким путем возникает кварц, который может образоваться и путем кристаллизации из магматического расплава.

Определение минералов

Существует много способов, позволяющих даже любителю распознать и определить минералы. Наиболее надежный из них – облик кристаллов, но он редко бывает хорошо выражен либо из-за выветривания, либо вследствие деформации при образовании. Кроме того, минералы могут содержать трещины, направление которых определяется особенностями их кристаллической решетки.
При определении минерала существенную роль играет его твердость, которая может быть установлена с помощью специальной шкалы. Для этого выясняют, царапается ли минерал другими минералами или материалами с известной относительной твердостью. Не всегда удается определить минерал и по цвету, так как в процессе образования в него почти всегда попадают посторонние примеси, которые изменяют его окраску. Но на белой поверхности не – глазурованного фарфора минерал всегда оставит черту характерного цвета. Блеск – характер отражения света поверхностью – у разных минералов различен. Кварц имеет стеклянный блеск, тогда как слюда – перламутровый или металлический. Эти диагностические признаки геолог или коллекционер – любитель использует для предварительного полевого определения минералов. Исследование их химического состава и кристаллической структуры возможно лишь в лабораторных условиях.