Mineral
Минерал (франсузча: минерал – руда) – Ер (ва бошқа космик жисмлар)нинг сирти ва ичида физиккимёвий жараёнлар натижасида ҳосил бўлиб, кимёвий таркиби ва физик хусусиятлари бир бирига ўхшаш бўлган табиий жисм; асосан, тоғ жинслари, руда ва метеоритларнинг таркибий қисми.
Минерал аксарият қаттиқ жисмлар; кам ҳолларда суюқ Минерал ҳам (масалан, тугма симоб) учрайди. Сувнинг Минералга мансублиги бахсли, лекин муз Минерал деб қабул қилинган. Кристалли, аморф (метаколлоидлар) ва ташқи кўриниши кристалларга ўхшаш, лекин аморф, шишасимон ҳолатдаги метамикт минераллар фарқ қилинади.
Ҳар бир Минерал (минерал тури) муайян таркибли фақат ўзига хос кристаллик структурага эга бўлган табиий бирикмадан иборатом массасининг бир хил таркибли модификацияси (мас, олмос – графит, калсит – арагонит), лекин турлича кристалл тузилишга эга бўлган Минерал ҳар хил Минерал турига мансуб; аксинча, муайян чегарада таркиби ўзгариб, бирок доимий структурага эга бўлган Минералнинг изоморф каторлари (мас, оливинлар, волфрамитлар, колумбитлар) битта минерал турига киради. Кимёвий таркиби айрим хосса ёки морфологик хусусиятларидаги унча катта бўлмаган ўзгаришлар Минерал структурасида кескин фарқ қилмаса Минералнинг хиллари дейилади (мас, кварс хиллари – тоғ хрустали, аметист, ситрин, халседон). Бир-биридан физик сирти билан ажарлиб турувчи якка кристаллар, доначалар ва бошқа Минерал жисмлар минерал индивидларни, уларнинг ўсимталари Минерал агрегатларни ташкил қилади. Ҳозирги вақтда табиатда Халқаро комиссия томонидан расмий тасдикланган қарийб 4000 Минерал тури мавжуд ва яна тахминан 1000 та Минерал топилган ва ўрганилган, лекин ҳозирча тасдикланмаган. Ҳар йили 100 га яқин янги минерал тури топилади ва шундан 50—60 таси тасдиқланади. Ўзбекистон ҳудудида 1000 дан ортик, Минерал топиб ўрганилган.
Кўпчилик Минераллар ион структурага эга. Ионлари тартибли жойлашган идеал структурадан четлашиш ҳоллари ҳам тезтез учраб туради.
Минерал кристалл панжарасинит айрим структуравий элементлари (қатлам, пакет, занжирчалар ва ҳоказо) шу эле-ментлар ичида структураси тўлиқ сақлангани ҳолда бир-бирига нисбатан бир оз силжиган бўлиши мумкин. Натижада Минералнинг политип модификациялари вужудга келади. Политиплар катлами Минераллар (мас, слюда, графит, молибденит, гилли Минераллар)да кўп учрайди. Агар полиморфизм ҳодисаси температура ва босимнинг ўзгариши билан боғлиқ бўлса, Минерал политипияси эса эҳтимол кристалларнинг ўсиши шароити билан боғлиқ. Минералларнинг структуравий нуқсонлари, политипи ва бошқа четланишларини идеал структурага нисбатан қиёсий ўрганиш Минералларнинг пайдо бўлишидаги термодинамик шароитни аниқлашга имкон беради.
Минералларнинг кимёвий таркиби, формуласи ва таснифи. Минераллар структурасида кимёвий элементларнинг аҳамияти турлича: баъзилари етакчи бўлиб, Минералларнинг аосий таркибини белгилайди; бошқалари хусусиятлари ва атом (ион) тузилишлари билан асосийларига яқин бўлиб, Минералларда изоморф (қаранг Изоморфизм) аралашма (мас, серий, индий, кадмий, галлий, селен, таллий, рений, рубидий, кўпгина камёб-ер элементлари) ҳолида учрайди.
Минерал таркибининг мураккаблиги ва етарлича баркарор эмаслиги изоморфизм ҳодисаси, субмикроскопик киритмалар, шунингдек, сорбсия ҳодисасига ҳам боғлиқ. Минералда субмикроскопик киритмалар қуйидаги қолларда рўй бериши мумкин: эритма, қоришма ва бошқа муҳитнинг кристалланиш жараёнида дисперс аралашмаларни ушлаб қолиш натижасида (мас, кварсдаги газсуюқлик киритмалари, дала шпатидаги гематит киритмалари); температура шароитларининг ўзгариши натижасида қаттиқ қоришмаларнинг парчаланиши (дала шпатларида пертитларнинг ҳосил бўлиши, мураккаб сулфид ва мураккаб оксидларнинг парчаланиши)дан; метамикт ўзгаришда; бир Минерал ўрнига бошқаси жойлашган ҳолларда ёки иккиламчи ўзгаришлар натижасида. Кўпгина Минераллар (масалан, магнетит) таркибида доим турли қўшимчалар зарралари бўлади.
Табиатда тарқалган жами Минералларнинг чорак қисмини силикатлар синфи, 12% ини оксид ва гидрокиедлар, 13% ини сулфид ва унинг аналоглари, 18% часини фосфатлар, арсенат (ванадат)лар, 32%ини бошқа кимёвий бирикмалар ташкил этади. Ер пўстининг 92% силикат, оксид ва гидроксидлардан таркиб топган. Кимёвий бирикмалари типига кўра, Минерал оддий (туғма элементлар) ва мураккаб таркибли (бинарли ва бошқалар)га бўлинади.
Минералларнинг ҳозирги қўлланадиган таснифига кимёвий бирикмалар ва кристалл панжараси типларидаги фарқлар асос қилиб олинган. Муайян структура типига мансуб Минералнинг таркиби, шунингдек, унинг изоморфизмдаги қонуниятли ўзгаришлари унда иштирок этган атомлар (ионлар) тузилиши ва кристаллокимёвий тавсифи, уларнинг радиуси, координацион сонлари ва кимёвий боғланиш типи билан белгиланади. Минерал конституцияси (таркиби ва струк-тураси) кристаллокимёвий формулаларда ифодаланади.
Минералларнинг ташқи қиёфаси уларнинг ички структураси ва вужудга келиш шароитлари билан белгиланади. Айрим Минерал индивидларининг ўлчами 1 – 100 нанометрдан (коллоид минераллар) 10 м гача (мас, пегматитлардаги сподумен кристаллари) бўлади. Кристалл структураси ва ўсиш шароитларига боғлиқ ҳолда Минералнинг турли қиёфадаги изометрик (масалан, галит, галенит, сфалерит, оливин), варақсимон ва тангасимон (молибденит, слюдалар, талк), тахтачасимон (барит ва бошқалар), устунсимон ва игнасимон (рутил, акти-нолит, турмалин) кристаллари вужудга келади. Минералнинг баъзи кристалларида ўзига хос штрих чизиқлар, шунин-гдек, ўсиш ва эриш шаклларини кузатиш мумкин. Минерал морфологияси ва қирралари тузилишини батафеил ўрганиб, яъни кристалломорфологик тадқиқотлар ўтказиб Минерал индивидларининг пайдо бўлиш тарихини тиклаш мумкин. Табиатда Минералнинг айрим кристаллари билан бирга ўзаро қонуний ориентирланган (қўшалоқ, параллел), шунингдек, ўзаро ориентирланмаган (минерал агрегатлари) Минерал ўсимталари бўлади. Агрегат морфологиясига кўра, айниқса, экзоген Минераллар учун хос бўлган друзалар (шчёткалар), дендритлар, доначали, зич ва тупроқсимон массалар, оолит ва сферолитлар, секреция ва конкрециялар, турли оқиқлар фарқ қилади. Минерал агрегатларни ўрганиш билан минералогиянинг махсус онтогеник анализ бўлими шуғулланади. Минералнинг морфологик хусусиятларини билиш уларни тезроқ аниқлашга ёрдам беради.
Минералнинг физик хусусиятлари уларнинг кристалл структураси ва кимёвий таркибига боғлиқ. Минералнинг табиий кристалларида изоморфизм, микро тузилишининг бир хил эмаслиги, тартибсизлиги, нуқсонларининг мавжудлиги ва бошқа хоссаларига кўра, уларнинг хусусиятлари одатда доимий эмас. Минерал физик хоссаларига зичлик, механик, оптик, люминессент, магнит, электр, термик радиоактивлик ва бошқа киради.
Зичлигига қараб енгил (2500 кг/ м³ гача), ўрта (2500 дан 4000 кг/м³ гача), огир (4000 дан 8000 кг/м³) ва ўта оғир (8000 кг/м³ дан кўп) Минералга бўлинади. Минералнинг зичлиги кристалл структурасига кирувчи атом ёки ионлар массасига ва уларнинг жойланиш ҳарактери, қўшимча анионлар ва сувнинг бўлинишига боғлиқ. Минералнинг физик хоссасига Абу Райҳон Беруний ҳам катта эътибор берган ва ўша даврда маълум бўлган Минерал ва жавоҳирларнинг солиштирма оғирлигини аниқлаб, шу асосда Минераллар таснифини тузган. Беруний келтирган маълумотлар ҳозиргиларидан деярли фарқ қилмайди.
Механик хоссалари га қаттиқлик, мўртлик, чўзилувчанлик, уланиш текислиги, синиш юзасининг куриниши, эгилувчанлик, қайишқоклик киради. Минерал дастлаб ўрганилганда, одатда, унинг нисбий қаттиқлиги Мосс шкаласига мувофиқ аниқланади.
Уланиш текислиги ута мукаммал, мукаммал, ўртача ва номукаммал бўлади. Бу Минералнинг муайян йўналиш бўйича ёрилиш (ажраш) юзасида намоён бўлади.
Оптик хоссалари. Минералнинг ранги, ялтироклиги, шаффофлик даражаси, нур синдириши, нурни акс эттириши, плеохроизм ва бошқа хоссалари Минерал доначаларининг айрим қисмларида оптик микроскоп ердамида спектрнинг ултрабинафша ва инфрақизил нурларида ўрганилиши мумкин (қаранг: Кристаллоптика).
Минералнинг ялтироклиги (металл, ярим металл ва нометалл – олмос, шишасимон, ёгли, мумсимон, ипаксимон, садафеимон ва ҳоказо) унинг сиртидан қайтган нур миқдори ва нур синдириш кўрсаткичига боғлиқ. Минералнинг бошқа кўпгина физик хусусиятлари (люминессент, магнит, электрик, радиоактивлик ва бошқалар) қаттиқ жисмлар физикасида яхши ўрганилмоқда.
Минерал дастлаб дала шароитларида ташки белгиларига қараб ўрганилади. Компас ердамида ферромагнит Минераллар (магнетит, пирротин) аниқланади. Карбонат таркибли Минераллар хлорид кислота эритмаси томизилганда „қайнаб кўпириши“дан билинади. Баъзан сифатли кимёвий реаксиялардан фойдаланилади. Топилган минералларни маълум турга мансублигини белгилайдиган махсус аниқлагичлар ҳам мавжуд. Кўпгина минералларни (мас, гилли Минерал) дала шароитида аниқлаш қийин. Минералнинг кимёвий таркиби лаб. шароитида кимёвий, шунингдек, спектрал кимёвий анализлар методи билан аниқланади. Шаффоф ва нур ўтказувчи Минераллар қутбланган нурли микроскоп ердамида, шаффоф бўлмаганлари махсус микроскопда ўрганилади. Минералнинг аниқ ташҳиси фақат рентгенограммма ердамида бажарилади. Жуда майда дисперс Минераллар электрон микроскоп остида электронографик метод билан тадқиқ қилинади. Минерал таркибида сувнинг қандай шаклда мавжудлигини билишда термик анализ ва бошқа методлардан, қўшимчаларни аниқлашда эса рентген микроанализатордан фойдаланилади.
Табиатда тарқалиши ва ҳосил бўлиши. Барча Минераллар тарқалишига кўра, жинс ва руда ҳосил қилувчи [тоғ жинси ёки руда таркибида қатнашувчи, иккинчи даражали ёки аксессорлар (таркибида 1% дан куп бўлмаган)], кам ва жуда кам учрайдиган, аҳён-аҳёнда битта учрайдиган турларга булинади. Бу шартли булиниш, чунки баъзи табиий жараёнда жуда кам ҳосил булувчи Минерал бошқа геологик шароитларда кенг тарқалган бўлади.
Ҳар бир Минерал аниқ геологик ва физиккимёвий шароитда муайян бир табиий геокимёвий жараёнлар натижасида вужудга келиб, ўзининг ривожланиш тарихига эга. Минерал ривожланиш жараёнида вужудга келиш, ўсиш ва ўзгариш босқичларини ўтайди. Минерал ва агрегатларининг бу босқичлари тадрижи рус геологи Д. П. Григорев томонидан М . л а р онтогенияси номи билан бирлаштирилган (1961). Минералнинг вужудга келиши муҳитнинг турли фазасида (эритма, қоришма, газ) кечиши мумкин. Минерал ўсиш жараёнида изоморф ёки механик равишда Минерал ҳосил қилувчи муҳитдаги аралашмаларни ва суюқ, газлисуюқ ва газли киритмаларни қўшиб олади. Физиккимёвий шароитнинг (мас, транинг пасайиши, босимнинг ортиши, янги аралашмаларнинг келиб қўшилиши ва ҳоказо) ўзгариши қуйидаги ҳолатларга олиб келади: а) деформация; б) Минералнинг эриши; в) полиморф ўзгаришлар; г) қаттиқ қоришмаларнинг парчаланиши; д) қайта кристалланиш; е) бошқа Минерал билан алмашинишига олиб келадиган кимёвий ўзгариш жараёни. Агар бу ўзгаришларда аввал мавжуд бўлган Минералнинг ташқи шакли сақланса, псевдоморфоз Минераллар вужудга келади. Бир таркибнинг полиморф модификацияларида ифодаланадиган бирламчи ва ундан ҳосил бўлувчи иккиламчи Минерал псевдоморфозлари параморфозлар (мас, вюрситдан сфалерит, графитдан олмос) дейилади. Турли реаксиялар натижасида вужудга келган ҳар қандай Минерал алоҳида, соф ҳолда учрамайди, ҳамма вақт бошқа Минераллар ҳамрохлигида бўлади. Бир жара-ёнда чекланган майдон ва вақтда ҳамда маълум физиккимёвий шароитда қонуниятли равишда ҳосил бўлувчи Минерал бирикмалар Минераллар парагенезиси ёки парагенетик ассоциациялар дейилади. Минералнинг бир парагенетик ассоциацияси ривожланиш жараёнида табиий муҳит, температура, босим ва компонентлар консентрациясининг ўзгариши натижасида крнунияти равишда иккинчиси билан алмашинади. Вужудга келаётган Минераллар ассоциациясини физиккимёвий диаграммалар ёрдамида тадқиқ қилиш парагенетик анализнинг асоси ҳисобланади. Минералнинг бир коннинг ўзида турли парагенетик ассоциациясида, яъни турли босқичда намоён бўлиши унинг генерацияси дейилади. Табиий реаксиялар маҳсули бўлган Минерал уни ҳосил қилган му-ҳит, фазали ҳолат, физиккимёвий параметрлар билан узвий боғлиқ. Буларнинг ҳаммаси Минерал ҳосил бўлиш жараёнининг ҳар бир бо-сқичида Минерал таркиби ва хусусиятларида узгариб, ўзига хос махсус типоморф белгиларига эга бўлади. Минерал хреил бўлган муҳит билан боғлиқ бўлган кимёвий структура, физик белгиларининг мажмуи Минерал типоморфизми дейилади. Минералларнинг ўзи ёки уларнинг парагенезиялари, шунингдек, уларнинг айрим белгилари ҳам типоморф бўлиши мумкин. Минералнинг типоморф хусусиятларидан фойдали қазилмаларни қидирув белгилари сифатида фойдаланиш мумкин.
Минерал эндоген, экзоген ва метаморфизм жараёнларида вужудга келади. Ҳозирги замон „Минераллар генезиси“ тушунчаси бир канча масалалар, жумладан, Минерал ҳосил бўлиш жараёни химизми, Минерал ҳосил бўлувчи муҳитнинг фазали ҳолати ва ҳоказо тавсифини ўз ичига олади. Минерал генезисини тавсифловчи обектив маълумотларни олиш фойдали қазилма конлар геологик жараёнларини ва шаклланиш тарихини ўрганишга, шу билан бирга уларни излаш, разведка қилиш ва саноат аҳамиятини’ бақолашга имкон беради.
Қўлланиши. Минералнинг хусусиятлари уни техниканинг қайси соҳасида ишлатилишини белгилайди. Мас, ўта қаттиқ Минераллар (олмос, корунд, гранат ва бошқалар) абразив асбоблар сифатида, пезо-электрик хусусиятли Минераллар радиоэлек-троникада қўлланади ва ҳоказо. Минералнинг ҳар хил физик хусусиятлари (асосан, зичлиги, қайишқоқлиги, магнитлилиги, электр ўтказувчанлиги, радиоактивлиги ва бошқалар)га қараб руда бойитиш, фойдали қазилмалар қидиришнинг геофизик усуллари белгиланади. Минерал нинг кристаллик панжарасидаги нуқсонларни аниқ мақсадга йўналтирилган механик, акустик, термик (қиздириш ва кейин тез ёки секин совитиш), кимёвий (куидириш, реагентлар билан ишлов бериш), радиацион (рентген ва гамма нурлар билан нурлантириш) усуллар билан йўқотиш ёки тузатиш катта истикболлар очилишига имкон беради. Ҳозиргача маълум бўлган Минералларнинг атиги 1/5 қисмига яқини саноатда фойдаланилади. Минералнинг таркалиши, хоссаларини синчиклаб ўрганиш янги Минерал турларидан амалиётда фойдаланишга имкон яратади. Ўзбекистонда кўп Минерал конлари очилган. Минераллардан баъзилари дунёда биринчи марта топилган ва машҳур олимлар ва топилган жойлари номи билан аталган (мас, авиценит, бирунит, ҳамрабаевит, наследовит, уклонсковит, ферганит ва бошқалар). Ҳозирги саноатда Менделеев жадвалидаги барча элементлардан фойдаланилмоқда, улар асосий компонент ёки қўшимча элемент сифатида ҳар хил Минераллар таркибида мавжуд. Минералнинг монокристаллар ёки уларнинг синтетик аналоглари электроника, оптика, радиотехника, электроэнергетикада ишлатилмоқда. Ўз чиройи билан ажралиб турадиган Минераллар қимматбаҳо, ярим қимматбаҳо жавоҳирлар (олмос, зумрад, ёқут, сапфир, нефрит ва бошқалар) сифатида қўлланади.