Минерален и скален състав на земната кора

Минерален състав

Същност на понятието минерал (от латинското "минера" - къс руда). Минералите представляват устойчиви при определени физико-химични и термодинамични условия естествени  природни вещества (химични съединения или елементи). Те имат строго специфичен химичен състав, физични свойства  и определени кристалохимични черти. Образувани са и се образуват  при  определени физико-химични процеси, извършващи се в земната вътрешност или на земната повърхност. 

Броят на сега известните минерални видове надвишава 2500.
Всяка промяна на природните условия (температура, налягане, веществен състав на природната среда и др. )  води до превръщането на един минерален въд в друг - обстоятелство - много важно са анализирането на миналите геоложки обстановки.
Морфоложки особенности на минералите. Те биват кристални (в повечето случаи) и аморфни вещества. (запомни разликата в кривите на нагряване - скокообразно или постепенно преминаване от едно в друго агрегатно състояние). 
Кристалните вещества са във вид на кристали  с различно добре изразена форма на кристали (единични многостенници)  или на кристални агрегати ( зъкономерно съчетание на няколко или множество  кристали). 
Кристалите и кристаните агрегати образуват правилни по форма зърна или плътни маси от различно едро изкристализирало вещество.
Строеж и симетрия на кристалните вещества. Градивните елементи на кристалните вещества - кристалите  се състоят от правилно (закономерно) пространствено разположени  градивни частици (агоми, йони, молекули), които  съставят възлите на съответната кристална решетка.  Тя представлява плътно разположени един до друг правилни многостенници (кубове, паралелопипеди, призми, ромбоедри, пирамиди и пр.) на върховете, центровете и средите на стените и на ръбовете са разположени еднакви или различни по химичен състав градивни частици. 
Геометричните (кристалографски ограничителните)  елементи на кристалите са: стените (плоските очертания на кристалната повърхност), ребрата или ръбовете (линиите на пресичане на стените), и върховете (точките на пресичане на ребрата).
Симетрията на кристалите се определя от правилното повторение  на техните кристалографски ограничителни елементи. Броят и характерът на това повторение определя степента на симетрия на кристалната решетка .
Елементите на симетрия при кристалите са: 
ос на симетрия (G)- правата при въртението на кристала около която при определен ъгъл се наблюдава правилно повторение на разположението на ограничителните елементи. (пример: шестоъгълна пирамида - повторение на всеки 60° от пълното завъртане от 360° на еднакво разположение на ограничителните елементи). Броят на повтаряемост на симетричните фигури се отбелязва с цифров индекс - например G6. 
- равнина на симетрия (Р) - мислената равнина разделяща кристала на две огледално еднакви части. Броят на равнините на симетрия е различен - 9 при кубичните кристали,  7 при шестостенните призми, 6 при четерестенните призми, 4 при тристенните призми и т. н.
- център на симетрия (Z) - точка във вътрешността на кристала от която на равни растояния в диаметрално противоположни посоки са разположени еднакви кристалографски елементи . В някои кристали (тристенна призма) център на симетрия няма.
Възможни са 32 комбинации на елементите на симетрия - класове на симетрия. Те се групират условно,  съобразно степента на сложността си в триклинна (Z), моноклинна (GPZ), ромбична (minimum G22P),  тригонална (maximum G33G23PZ), хексагонална (maximum G66G2PZ), тетрагонална (maximum G44G25PZ) и кубична (maximum 3G44G36G29PZ) сингония.
Физични свойства на минералите. Зависят от крпистолахимичните и структурни особенности на минералите. Често са много важни белези за определянето на минералните видове.
Относително тегло. Зависи от химическия състав (главно), от типа и плътността (съотношение между обема на атомите в елементарната клетка и нейния обем) на кристалната решетка. По правило минералите с по-големи относителни тегла са по-тежки. Относителното тегло варира от 1,0 до 21 г/см3. Измерва се с хидростатични везни и други лабораторни методи. На практика  ("на ръка") минералите се поделят на тежки (над 4 г/см3 - барит, медни и железни руди, самородни метали и др), средни (2,5-4 г/см3- кварц, калцит и др) и леки (0,6-2,5 г/см3 - сяра, гипс, каменна сол и др.). Относителното тегло се използува в практиката за отделяне на рудите при обогатяването им.
Твърдост. Съпротивлението, което един минерал оказва при дращене с острие или друг минерал. Измерването на относителната твърдост  става по десетстепенната таблица на Моос: талк(1), гипс (2), калцит (3), флуорит (4), апатит (5), ортоклаз (6), кварц (7), топаз (8), корунд (9), диамант (10). Абсолютната твърдост е съпротивлението което оказват минералите  при определено налягане (в лабораторни условия) върху 1 мм3 и се изразява в кг/мм3
Има минерали с различна твърдост в две посока - дистен (6,5 и 4).
Твърдостта на структурата зависи от плътноста на кристалната структура. По плътните структури образуват атоми с по-малки размери (съответно с по-малко относително тегло). Твърдостта на минералите се понижава от присъствието на вода или хидроксилни групи в кристалната решетка.
Цепителност . Свойство на минералите да образуват при отчупване гладки повърхнини, най- често папралелни на кристалните стени. Зависи от структурата на кристалната решетка на минерала  - цепителните повърхнини са в посоките на слабите връзки на градивните елементи. Цепителността зависи от симетрията на кристала. По изразителност минералната цепителност бива: 
съвсем съвършенна - много на брой  добре изразени цепинелни плоскости в една посока и невъзможност за отчупване в други (слюди, графит и др).
- съвършенна - много ясна  - налице достатъчно на брой изразителни цепителни плоскости (галенит, халит, калцит, барит и др. );
- средна - личи задоволително (добре личи под микроскоп) особенно след изветрителни процеси (Авгит, оливин и др);
- несъвършенна - слабо неясно проявена или практически отсъствува (авгит, кварц, берил и др.).
Лом. Свойството на минералите да се трошат и в други направления освен цепителните повърхинни. Ломът бива правилен (при минералите със съвършенна цепителност), мидест (при кварца), кукест (при самородните елементи) , зърнест (някои видови варовици), неравен и пр.
Цвят. Свойството на минералния субстрат да поглъща или да пропуска (при безцветните минерали) светлината. Зависи основно от химическия състав и примесите. При някои минерали - постоянно характерно диагностично свойство. При много минерали обаче  - променливо свойство, зависещо най-често от примесите, големината на кристалите и минералните зърна. Цветът на минералния прах е различен от този на минералните късове.
Прозрачност.  Оптичното свойство на минералите да пропускат светлината. В зависимост от това те биват: прозрачни (планински кристал, каменна сол и др.) - през тях се виждат ясно всички предмети; полупрозрачни (опал, халцедон и др.); просветляващи  - пропускат светлината само във вид на тънки пластинки; непрозрачни - не пропускат светлината. 
Блясък. Свойството на минералната повърхност да  пречупват и отразяват светлината . Блясъкът зависи от степента на отразените лъчи и зависи от показателя на отражението (R) и показаталя на лъчепречупването (N). Различаваме: метален блясък - силен, свойнствен за металите (обикновенно самородните като злато, сребро, платина и съединенията на сярата с металите - пирит); стъклен блясък - характерен за прозрачните и полбупрозрачни минерали (показатели на лъчепречупване от 1.5 до 1.7); седефен блясък - при отражение на светлината от вътрешнти повърхнини на минерала; копринен блясък - при влакнестите минерали (азбест, влакнест гипс и др.); мастен блясък (определени повърхнини на отломяване прши кварца); диамантен блясък и пр.
Магнетизъм. По магнитните си свойства минералите биват: естествено магнитни (привличат се от магнит - магнетит), електромагнитни ( привличат се от електромагнит ) и немагнитни - не притежават магнитни свойства. Минералите биват още феромагнитни, парамагнитни и диамагнитни . Феро-  и парамагнитните са с положителна , а диамагнитните - със слаба отрицателна магнитна възприемчивост. Феромагнитността се дължи на присъствието на тривалентно желязо - тези минерали имат метален характер. Пара- и диамагнитните минерали не съдържат желязо.
Електрични свойства. Зависят от типа на кристалохимичните връзки и симетричността на кристалите. Електропроводими са минералите с метален тип връзка. Минералите с йонен тип връзка са електропроводими само в разтопено или разтворено състояние. Минералите от йонен и коваленвтен тип връзка, чиито кристали нямат центълр на симетрия могът да се наелектризирват при упражняване на натиск или при нагряване (турмалинът и кварцът) - пироелектричество. То е много приложимо в радиотехниката и промишлеността. 
Луминисценция. Свойството на някои митерали да луминисцират (светят) при облъчване с катодни или ултравиолетови лъчи, при нагряване или триене.  Луминисценцията се дължи на активатори - примеси от хром, манган, редки земи, уран и пр.  Тя бива: флуорисценция - светене докато действува активатора (флуорит - той показва и термолуминисценция при нагряване и триболуминисценция при стриване) и фосфорисцентция - светене и след прекратяване на активацията (при арагонита).
Радиоактивност. Характерна за минералите, съдържащи радиоактивни елементи, които се разпадат (отделят алфа, бета, гама частици(хелиеви ядра), електрони и електромагнитно лъчение. Тези продукти повреждат структурата на минералите и те заприличват на аморфни тела.
Класификация на минералите
За такава систематика няма единен принцип. Напоследък са разработени: генетични -  в зависимост от условията на образуване. Но минерали образувани в различни условия попадат едновременно в различни групи.
кристалоструктурни -  по кристалоструктурните особенности. Множество елементи попадат в една и съща група.
геохимични -  на базата на определен химичен елемент в състава на минералите. Неудобни особенно за групата на кислородосъдържащите минерали
кристалохимични  -  по химичния състав и кристалната структура на минералите. Такава е класификацията на акад. Иван Костов (1956). Базирана е на геометрично-кристалохимичния подход. Състои се от 13 класа:
I. Самородни елементи  (злато, сребро, сяра, мед, графит, диамант)
II. Сулфиди и сулфосоли (пирит, молибденит, сфалерит, галенит, халкопирит)
III. Халиди (флуорит, халит,силвин)
IV. Оксиди и хидрооксиди (магнетит, хематит, лимонит, корунд, хромит, пиролузит,  рутил, каситерит)
V. Силикати (оливин, епидот, гранати, турмалин, дистен, топаз, авгит, амфибол, актинолит, талк, биотит, мусковит, хлорити, хризотил, каолинит, глауконит, опал, кварц, ортоклаз, микроклин, албит, анортит, лабрадор)
VI. Борати ( хидроборацит)
VII. Фосфати, арсенати и ванданати (апатит, фосфорит)
VIII. Волфрамати и молибдати (волфрамит,  шеелит)
IX.  Сулфати, селенати и телурати (барит, целестин, гипс, анхидирит, мирабилит)
X.  Хромати
XI. Карбонати  (магнезит, калцит, арагонит, сидерит, доломит, малахит , азурит)
XII. Нитрати и йодати
XIII. Органични минерали
Най-разпространените  минерали са от групата на силикатите (около 34%), окисите (около 25%), сулфидите и сродните им съединения (около 20%). Другите  са общо 21 %. Скамородните елементи са 0,1% от масата на земната кора. Водата (на дълбочина до 12-15 км) е 12-15% от масата на земната кора.

Основни типове скали

Скалите са природни асоциации от минерали, образувани  в резултат от разнообразни геоложки процеси. Основните им особенности се определят от качествената и количествена характеристика на минералния им състав и от  взаимоотношенията на скалообразуващите минерали (форма и размери, начин на свързване и вид на разпределение в общата скална маса).

Скалите биват мономинерални (изградени основно от един минерал) и полиминерални (изградени от няколко минерала). 
Структурата на скалите отразява формата, размерите и начина на свързване на изграждащите ги  минерални зърна.
Текстурата на скалите характеризира външния им облик - т.е. общото пространствено разпределение на минералните индивиди.
Минералният състав, структурата и текстурата на скалите  са пряко отражение на условията на образуването им.
Спорад произхода си скалите биват:
- магмени - образувани при охлаждането и кристализацията на магмата;
- седиментни (утаечни) - получени при затвърдяването и преобразуването на морските и континенталните утайки и
- метаморфни - резултат на интензивните изменения на другите видове скали под действието на висока температура и налягане.
Основната част от земната кора (около 95%) се състои от магмени и метаморфни скали и само около 5% - от седименти скали. Те обаче покриват 75% от повърхността на Земята.