6.2 Топырақтағы əртүрлі минералдардың үгітілуі

Минералдар жер қ ыртысы ə ртү рлі тау жыныстарынан қ ұ ралғ ан. Ал ə р тау жынысы минералдардан қ ұ ралады. Қ арапайым тау жынысының қ ұ рамында бір ғ ана минерал болады. Кү рделі жыныс бірнеше минералдан тү зіледі.

Тұ рақ ты химиялық қ ұ рамы жə не белгілі бір физикалық қ асиеттері бар, химиялық тұ рғ ыдан алғ анда біртекті денелерді, минералдар деп атайды. Пайда болу жағ дайларына байланысты минералдарды: магмалық, шө гінді, метаморфтық сияқ ты ү ш топқ а бө леді.

Магмалық бастапқ ы минералдар жоғ ары температурадан жə не магмадағ ы қ ысымының ə серінен қ ұ ралады.

Шө гінді жыныстардың туынды минералдары тау жыныстарының ү гітілуге ұ шырап, қ абатталып жиналуынан пайда болғ ан.

Метаморфтық жыныстардың минералдары жоғ ары температура мен қ ысым жағ дайында ө тетін физикалық -химиялық процестердің ə серінен тү зіледі. Бірақ тау жыныстарының жаппай балқ уы болмай-ды.

Минералдардың қ азіргі заманғ ы классификациясының негізіне, бірінші кезекте, химиялық қ ұ рамы алынғ ан. Осы классификация (жіктеу) бойынша минералдарды кластарғ а, ал кластарды топтарғ а бө леді:

1-класс – саф элементтер;

2-класс – сульфидтер;

3-класс – галоидтер; 4-класс – тотық тар жə не гидрототық тар;

5-класс – оттегі қ ышқ ылдарының тұ здары;

6-класс – органикалық қ осылыстар.

1-класс. Бұ ғ ан табиғ атта еркін кү йде болатын, барлық қ арапайым минералдар: алтын, кү міс, платина жатады, ал металоидтар-дан – кү кірт, графит, алмаз, топырақ тануғ а бұ л минералдардың айтарлық тай ық палы жоқ.

2-класс. Бұ л кластың минералдары топырақ тарда жə не тау жыныс-тарында, 1-класс минералдарына қ арағ анда жиірек кездеседі. Кейбір сульфидтер қ алпына келу процестері ө тіп жатқ ан топырақ тардан, табылуы мү мкін. Кө п таралғ ан сульфидтерге қ ысқ аша сипаттама берейік.

Пирит немесе темір, кү кірт, колчеданы (FeS2). Қ атты кү йдегі минерал. Магмалық жə не ү гітілген жыныстарда кездеседі. Пирит руда-лары кү кірт қ ышқ ылын ө ндіретін ө ндіріс ү шін негізгі шикізат кө зі болып табылады. Руданы кү йдіру жолымен ө ң дейді. Осы жағ дайда кө мір қ ышқ ыл газы (SO2) тү зіледі. Содан соң оны тотық тандырып SO3-ке ауыстырады, ол одан ə рі H2O сумен қ осыла отырып кү кірт қ ышқ ылын тү зеді.

Халькопирит немесе мыс колчеданы (CuFeS2). Бұ л минерал друздық бос қ уыстарда, гидротермалдық жылғ аларда дамығ ан. Ү гітіле келе мыс сульфатына жə не темірге айналады. Мыс суль-фаты СО2 немесе карбонаттармен оттегі жіне судың қ атысуымен ə рекеттесе отырып, малахит жə не азуритті тү зеді. Халькопирит – мыс ө ндіретін кен кө зі болып табылады.

Сфалерит (ZnS). Бұ л минерал гидротермалдық жағ дайда тү зіледі. Цинк алдамшысы – цинк ө ндіретін басты кен кө зі.

3-класс. Бұ л класқ а галоид қ ышқ ылдарының тұ здары жатады. Олардың ішіндегі топырақ тү зілу процестерінде ү лкен рө л атқ аратын тұ з қ ышқ ылының минералдарын атап ө туге болады.

Галит немесе тас тұ зы (NaCl). Табиғ атта біртекті тұ тасқ ан қ абат тү рінде кездеседі. Бұ л қ абат кө п жағ дайда перм жатыстарында ор-наласады. Кейде тас тұ зы ерітінді (рап) тү рінде де кездеседі, бірақ уақ ыт ө те келе, осы ерітінді кристалғ а айналып, қ атты кү йге ауыса-ды. Таз тұ зы химия жə не тамақ ө ндірісінде кең інен қ олданылады.

Сильвин (KCl). Бұ л минерал кеуіп бара жатқ ан тұ з кө лдерде немесе тең ізден бө лініп қ алғ ан қ ойнауларда тү зіледі. Бірақ осын-дай жағ дайлардың бə рінде де сильвин тү зіле бермейді. Себебі минералдың қ ұ рамына кіретін калий элементінің біраз мө лшері топырақ қ а сің іп кетеді. Сильвин негізінен тың айтқ ыш ретінде қ олданылады.

Карналлит (MgCl2 KCl 6H2O). Табиғ атта тас тұ зы жə не сильвин-мен тұ тасқ ан тү рінде кездеседі. Калий тың айтқ ыштарын ө ндіру жə не металдық магний алу ү шін қ олданылады.

Каинит (KCl MgSO4 3H2O). Калийда тығ ыз тү йіршікті массасын-да кездеседі.

4-класс. Минералдардың бұ л класына металдардың жə не металоидтардың сусыз тотық тары, сонымен қ атар гидрототық тары жə не су кіреді.

Кварц (SiO2) – жер қ ыртысында кө п таралғ ан минералдың бірі. Желдік, сулық, мұ здық, қ ұ мдар негізінен ұ сақ талғ ан кварцтардан тұ рады. Оның кристалдары кремнеземге бай эффузифтік жыныстар-да (липариттер, кварцтық порфирлер, граниттер) кездеседі. Кварцты оның пішініне тə н сипатына, қ аттылығ ына, біріккіштік қ асиетінің жоқ тығ ына қ арай оң ай тануғ а болады.

Кремень (аморфты SiO2). Шө гінді жыныстарда, ə ктастарда, сары мергельдерде кездесетін қ оң ыр жə не қ ара тү сті минерал. Ол тасқ а айналғ ан жан-жануарлардың негізгі бө лігі.

Боксит (Al2O3. nN2O). минералдығ ы судың мө лшері тұ рақ ты емес. Судың мө лшері ү ш молекула болғ анда бокситті гидралгиллит (Al2O3. 3H2O) деп атайды. Табиғ атта саз балшық пен бірге грунт мас-саларында кездеседі. Ылғ алды жылы климат жағ дайларында ө тетін ү гітілу кезінде, алюмосиликаттардың гидролизінде тү зіледі. Боксит, гидраргиллит жə не басқ а алюминийдің гидрототық тары алюминий металын ө ндіретін негізгі кен орындары болып табылады.

Гематит немесе қ ызыл темір, тас темір жылтырағ ы (Fe2O3). Кен орындарының ə ртү рлі генетикалық типтерінде жə не тау жыныста-рында кездеседі. Бұ л минералмен тұ тасқ ан кү йде кварц, кальций, силикат, алюмосиликат жə не сульфидтер кездесуі мү мкін. Гематит қ ұ рғ ақ ыстық климат жағ дайларында жер қ ыртысының мү жіліске ұ шырағ ан қ абаттарында, гидротермальды кен орындарында да кездеседі. Гематит рудалары шойын жə не болат қ орыту ү шін пайда-ланылады.

Магнетит (Fe3O4). Магниттілігі жағ ынан бұ л минерал басқ алардан оң ай ажыратылады. Магнетит, гематитке қ арағ анда, магмалық тау жыныстарындағ ы тү зілу процестерінің нə тижесінде пайда бола-ды. Гематит кен орындарының жə не тау жыныстарының ə ртү рлі генетикалық типтерінде ө тетін тотығ у процестерінің нə тижесінде пайда болады. Магнит рудалары шойын жə не болат қ орытудағ ы ең қ ажетті шикізат кө зі болып табылады.

Лимонит жə не гетит (2Fe2O3. 3H2O). Эндогендік зат ретінде ге-тит гидротермальді кен орындарында жə не тау жыныстарының қ уыстарында тү зіледі. Алайда, бұ лар экзогендік минералдар тү рінде таралып, каллоидтық масса тү рінде болады. Бұ л минералдар гидрототық тарғ а жатады, ал гидрототық тардың тү зілу жағ дайлары тү рліше болып, ол кө п жерлерде байқ алады. Ақ шыл сұ р теміртастар кө п мө лшерде сульфидтер мен сидеридтердің тотығ у аймақ тарында қ ұ ралады. Олар шойын жə не болат қ орытуғ а пайдаланылады.

5-класс. Оттегі қ ышқ ылдарының тұ здары топырақ тү зілу жə не тың айтқ ыштар дайындауда ү лкен маң ызы бар. Мысалы, азот қ ышқ ылының тұ здары ə рқ ашанда маң ызды тың айтқ ыш тү рі болып саналғ ан, кө мір жə не кү кірт қ ышқ ылының тұ здары ө сімдіктердің ө ніп шығ у жағ дайларын жақ сартады. Сода ө сімдіктер ү шін ең зиян-ды тұ здардың бірі болып саналады, алайда ол химия жə не техника салаларында кең қ олданылады.

Сульфаттар. Мирабилит (Na2SO4. 10H2O) натрий жə не сульфат ион-дарымен қ анық қ ан тұ з кө лдерінде +330С-тан тө мен температураларда судың булануынан пайда болады. Сусыз натрий сульфаты (тенардит) +330С шө гіндіге тү седі. Негізінде сода ө ндіруге пайдаланылады.

Гипс (CaSO4. 2H2O). Кеуіп бара жатқ ан су кө здерінде шө гінді тү рінде тү зіледі. Сонымен қ атар шө л жə не жартылай шө л жағ дайларында жердің ү гітілуі қ абатында друз жə не жылғ а тү рінде кездеседі. Бұ л минерал ангидридтердің гидротациясы арқ ылы да тү зіледі.

Карбонаттар. Сода (Na2Co3. 10H2O). Кейбір тұ зды кө лдерде тү зіледі. Қ ұ рғ ақ жə не ыстық климат жағ дайларында борпылдақ жы-ныстармен топырақ беттерінде қ ар тə різдес ақ тандақ тү рінде пайда болады.

Магнезит (MgCo3). Табиғ атта магнезит, салыстырмалы тү рде алғ анда, кө п кездеспейді. Бірақ ү лкен кө лемдегі біртұ тас қ абат кү йінде орналасады. Гидротермальдық жолмен тү зіледі, пішіні ұ я, жылғ а жə не линза тү рінде болады.

Кальцит (СаСо3) – ə ктасты шпат. Оның тү ссіз мө лдір тү рі «Ис-ланд шпаты» деген атқ а ие. Кальцит жер қ ыртысындағ ы кө п тарағ ан минералдардың бірі. Оның тү зілуі магмалық жə не гидротермальдық немесе шө гінді жолмен ө теді.

Доломит (СаСо3. Mg Co3). Доломиттердің тү зілуі – гидро-термальдық жə не шө гінділік. Кейде олар тұ зды су бассейіндерінде бастапқ ы шө гінді ретінде қ ұ ралады.

Сидерит, темір шпаты (Fe). Шығ у тегі – гидротермальді, шө гінділік. Темір алуғ а қ олданылатын бағ алы шикізат.

Фосфоттар. Фторапатит [Ca5(PO4)3F], хлорапатит [Ca5(PO4)3Cl)]. Минерал біршама қ атты, бірақ сынғ ыш, магмалық жыныстарда кө п таралғ ан, бірақ метаморфтық жыныстарда да кездеседі. Академик А. Е. Ферсман Кольский жарты аралында апатиттің ү лкен қ орын ашқ ан. Бұ л минерал фосфор тың айтқ ыштарының суперфосфат, тер-мофосфат, Р2О5 ө ндіру ү шін қ олданылады. Фосфорит. Фосфориттер жер қ ыртысында плита тү рінде жата-ды. Олар кристалдық немесе аморфты болуы мү мкін. Фосфортердің бойында басқ а да минералдар кварц, глауконит, далалық шпат, слюда жə не органикалық заттар кездеседі. Осы бө где заттардың мө лшеріне фосфориттерде 12 пайыздан 24 пайызғ а дейін Р2О5 болады.

Силикаттар – кремний жə не алюмокремний қ ышқ ылдарының минералдары. Бұ л топқ а табиғ атта кездесетін кө птеген минерал-дар кіреді. Академик А. Е. Ферсманның есебі бойынша, силикат-тар жер қ ыртысының 75%-ын қ ұ райды. Топырақ тү зілу процесінде силикаттар сің іргіш комплекстің негізгі бө лігінің бірі болып та-былады. Топырақ тың физикалық, химиялық, биологиялық жə не агрономиялық қ асиеттері осы минералдарғ а байланысты болады. Қ арапайым силикаттарғ а келесі минералдар жатады.

Оливин [(Mg Fe)2SiO4]. Базальттарда, ə сіресе, дуниттерде қ оң ыр, сары-жасыл тү сі арқ ылы оң ай танылатын тү йіршікті жыныс тү зуші минерал. Тү ссіз оливин – хризолит, ал темірсіз оливин – форстерит деп аталады. Ү гітілуге ұ шырағ анда серпентин, кө мір қ ышқ ыл маг-ний, кремний қ ышқ ылын жə не темірдің гидрототық тарын қ ұ райды.

Далалық шпаттар – жер қ ыртысында ө те кө п таралғ ан минералдардың бірі. Олардың салмағ ы жер массасының 60 па-йызына тең. Негізінен бұ л минералдар магманың кристалда-нуы кезінде тү зіледі. Ү гітілуге ұ шырағ ан далалық шпаттар кө мір қ ышқ ылдарының тұ здарын, саз минералдарды жə не кремний қ ышқ ылдарын тү зеді. Далалық шпаттың маң ызды ө кілдері – орто-клаз, альбит, анортит, микроклин.

Ортоклаз К(АlSi3O8). Тү сі ə ртү рлі болады. Мө лдір тү рі – адуляр деп аталады. Ортоклаз негізінен қ ышқ ыл жыныстарда кездеседі.

Альбит [Na(АlSi3O8)]. Ақ тү сті натрий алюмосиликаты. Таза кү йінде сирек кездеседі, негізінен жыныс тү зуші минерал ретінде танылғ ан. Кө п жағ дайларда альбиттің қ ұ рамында К2О болады.

Анортит [Ca AlSi2O8]. Кальцийлік далалық шпат. Альбит минера-лына ө те ұ қ сас, таза кү йінде ө те сирек кездеседі. Қ алыпты жағ дайда қ ұ рамында Na2O болады. Мү жілуге ұ шырағ анда кө мір қ ышқ ыл, ми-нералдарын жə не минералдарын кремний қ ышқ ылын тү зеді.

Саз минералдары туынды минералдарғ а жатады. Олар бастапқ ы минералдардың мү жілуінің нə тижесінде пайда болады. Бұ л минералдардың ішінде кө п тарағ андары монтмориллонит, каолинит, гидрослюдалар. Осылардың бə рі саздың (балшық ) қ ұ рамына кіреді, сондық тан саз минералдары деп аталады. Бұ л минералдар тобына қ абаттық қ ұ рылым тə н. Кө бі ісінуге, суды, газды, тұ здардың, анион-дарын, катиондарын ө з бойына сің іруге қ абілетті.

Монтмориллонит [AlSi4O10(OH)2]. nH2O топырақ тарда кең інен таралғ ан. Оның тобына қ асиеттері жағ ынан бір-біріне жақ ын мине-ралдар нонтронит, бейделит, сапонит кіреді. Топырақ қ ұ рамындағ ы бұ л минералдар ө те майда (0, 001 мк) тү рде бө лшектенген, жоғ ары сің іру сыйымдылығ ы бар (80-120 мэкв 100 г топырақ қ а).

Каолинит топырақ та монтмориллонит тобына қ арағ анда, аз мө лшерде кездеседі. Оның формуласы Al2(OH)2Si2O5. Монтмо-риллонитке қ арағ анда, каолинит судың ə серінен ісінбейді, сің іру сыйымдылығ ы да тө мен.

Гидрослюдалар (гидромусковит, гидробиотит) топырақ та кең тү рде таралғ ан. Қ ұ рылымы жағ ынан монтмориллонитке жақ ын. Кө бінесе, слюдалардан жə не далалық шпаттардан қ ұ ралады.

6-класс. Бұ л кластың минералдарына мұ най, тау майы, тау балау-ызы, асфальт, янтарь жатады.