Khoáng vật là gì?
Thuật ngữ khoáng vật được dùng trong địa chất để chỉ các hợp chất hóa học rắn, thành tạo trong tự nhiên, có thành phần nhất định và có cấu trúc tinh thể đặc trưng. Khoáng vật có 2 đặc điểm chính là:
- Thành phần: các nguyên tố hóa học và hàm lượng của chúng;
- Cấu trúc tinh thể: là cấu hình sắp xếp không gian các nguyên tử của các nguyên tố hóa học liên kết nhau trong một khoáng vật.
Cấu trúc tinh thể
Trong khi các nguyên tử trong các loại khí và dung dịch di chuyển hỗn độn thì các nguyên tử trong phần lớn các chất rắn được sắp xếp theo những hình thái có trật tự. Hình thái cấu trúc mà các nguyên tử liên kết nhau trong một chất rắn được gọi là cấu trúc tinh thể và các chất rắn có một cấu trúc tinh thể nhất định được gọi là tinh thể. Các chất rắn không có cấu trúc tinh thể là dạng vô định hình (amorphous, chẳng hạn thủy tinh…). Tất cả các khoáng vật đều là các tinh thể và cấu trúc tinh thể của một khoáng vật là một đặc trưng riêng của khoáng vật đó.
Định nghĩa một khoáng vật:
Khoáng vật là sản phẩm tự nhiên của các quá trình hóa lý và các quá trình địa chất diễn ra trong vỏ Trái Đất, có thành phần tương đối đồng nhất và có những tính chất vật lý, hóa học nhất định. Một hợp chất được gọi là khoáng vật phải thỏa mãn các điều kiện sau :
- Phải được thành tạo trong tự nhiên (không tính đến các hợp chất được tổng hợp trong phòng thí nghiệm).
- Phải là một chất rắn (không tính đến tất cả các loại khí và chất lỏng).
- Phải có thành phần hóa học nhất định (loại trừ tất cả các hợp phần rắn như thủy tinh có thành phần thay đổi liên tục…). Thêm vào đó, thành phần hóa học nhất định nghĩa là khoáng vật phải chứa một tỷ lệ nhất định của cation/anion.
- Phải có cấu trúc tinh thể đặc trưng (loại trừ tất cả các vật chất vô định hình).
Thuật ngữ nhóm khoáng vật dùng để chỉ một khoáng vật có sự thay thế các ion theo trật từ khác nhau tạo ra các biến thể mà không có sự thay đổi về tỷ lệ anion/cation. Mỗi biến thể hoàn hảo của một nhóm khoáng vật được đặt một tên riêng.
Khoáng vật tồn tại ở 3 thể: rắn, lỏng và khí, trong đó chủ yếu ở thể rắn. khoáng vật thể rắn hình thành và tồn tại ở 2 dạng cơ bản là kết tinh tạo thành các tinh thể và vô định hình, hầu hết khoáng vật ở dạng tinh thể. Hình dạng tinh thể do sự liên kết theo quy luật của các nguyên tử, ion hoặc phân tử tạo nên các mạng lưới tinh thể.
Mạng lưới tinh thể và hình dạng một số khoáng vật
Các khoáng vật khác nhau có: hình dạng, kích thước, độ cứng, tỷ trọng, màu sắc, cát khai, vết vỡ, thành phần hóa học… rất khác nhau, đây cũng là những dấu hiệu để nhận biết và phân loại khoáng vật trong tự nhiên.
Tùy điều kiện hình thành mà một khoáng vật có kích thước khác nhau. Ví dụ: khoáng vật mica là những tấm mỏng có kích thước từ vài mm2 đến hàng m2.
Một số khoáng vật có cùng thành phần nhưng kết tinh ở mạng lưới tinh thể khác nhau tạo nên khoáng vật có tính chất vật lý khác xa nhau. Ví dụ: Than chì và kim cương có cùng thành phần hóa học là C nhưng kết tinh ở mạng tinh thể khác nhau mà than chì có độ cứng 1, kim cương có độ cứng 10.
Mineraloid:
Thuật ngữ Mineraloid được dùng để chỉ một số hợp chất rắn tồn tại trong tự nhiên nhưng đáp ứng được các tiêu chuẩn của khoáng vật (không có thành phần nhất định, cấu trúc tinh thể riêng, hoặc cả 2; ví dụ như: thủy tinh, opal…).
Khoáng vật đa hình (polymorphs):
Mỗi khoáng vật có một cấu trúc tinh thể nhất định. Tuy nhiên, một số hợp chất có thể tạo thành 2 hoặc nhiều khoáng vật khác nhau do các ion có thể liên kết để tạo thành nhiều hơn 1 loại cấu trúc tinh thể (ví dụ than đá, kim cương và graphit). Những hợp chất có thể tạo ra nhiều hơn một loại cấu trúc tinh thể được gọi là một khoáng vật đa hình.
Đặc tính vật lý của các khoáng vật
Mỗi khoáng vật được đặc trưng bởi một sự sắp xếp có trật tự của các nguyên tử (cấu trúc tinh thể) và có thành phần hóa học riêng, tạo ra một tổ hợp của các đặc tính vật lý. Vì các thành phần hóa học và cấu trúc bên trong của khoáng vật rất khó xác định nếu không có các phương tiện hiện đại nên thông thường để nhận dạng một khoáng vật thì các đặc tính vật lý đặc trưng và dễ xác định thường được sử dụng.
Sau đây là một số đặc tính vật lý đặc trưng nhất:
+ Hình dạng tinh thể (crystal form) và dạng mọc (growth habit)
Hình dạng tinh thể là sự biểu hiện hình thái bên ngoài của một khoáng vật, phản ánh sự sắp xếp có trật tự của các nguyên tử bên trong khoáng vật. Thông thường, nếu một khoáng vật được thành tạo tự do (không bị khống chế không gian) thì nó sẽ phát triển dưới dạng các tinh thể độc lập với các mặt tinh thể hoàn chỉnh.
Hình dạng của một tinh thể, thường được gọi là cấu trúc tinh thể, là biểu biện bên ngoài của sự sắp xếp một cách có hệ thống của các nguyên tử hoặc ion bên trong mạng tinh thể.
Một số khoáng vật có hình dạng tinh thể đặc trưng và có thể sử dụng như là một tiêu chí để nhận dạng. Tuy nhiên, trong phần lớn trường hợp do sự mọc của tinh thể bị gián đoạn do thiếu không gian. Kết quả là sự mọc xen của một tập hợp tinh thể trong đó không có những tinh thể hoàn chỉnh.
+ Màu: màu là một trong những đặc trưng nổi bật nhất của khoáng vật. Tuy nhiên nó thường không phải là một tiêu chí tin cậy để nhận dạng khoáng vật vì một khoáng vật có thể có nhiều màu khác nhau nếu trong khoáng vật có nhiễm các tạp chất khác nhau (dạng các nguyên tử) trong cấu trúc tinh thể của nó.
+ Ánh (luster): ánh của khoáng vật là mức độ phản xạ ánh sáng của bề mặt của một khoáng vật. Các khoáng vật có sự phản xạ ánh sáng như kim loại, không kể màu sắc, có ánh kim loại. Các khoáng vật không có ánh kim loại được mô tả dưới nhiều tên gọi khác nhau như ánh thủy tinh (glassy), ánh ngọc trai (pearly), ánh lụa (silky), ánh nhựa (resinous), và ánh đất/mờ (dull). Một số khoáng vật có ánh gần với kim loại được gọi là ánh bán kim. Một số khác có ánh chói sáng như kim cương được gọi là ánh kim cương (admantine).
+ Màu vết vạch (streak): đây là màu của một khoáng vật dưới dạng bột mịn, thu được bằng cách miết khoáng vật lên một miếng sứ không tráng men (được gọi là tấm vách). Mặc dù màu của khoáng vật có thể biến đổi nhưng màu vết vạch của nó thường không đổi và do đó là một đặc tính nhận dạng tin cậy hơn. Màu vết vạch còn là tiêu chí hỗ trợ để phân biệt khoáng vật có ánh kim loại (thường có màu vết vạch sẫm, đậm) với khoáng vật có ánh không kim loại.
+ Độ cứng (hardness): một trong những tiêu chí nhận dạng khoáng vật quan trọng là độ cứng và khả năng chống lại bào mòn hoặc xây xước. Đặc tính này được xác định bằng cách miết một khoáng vật có độ cứng chưa biết vào một khoáng vật khác có độ cứng đã biết. Độ cứng có thể chia theo giá trị số theo thang độ cứng của Moh : 1- Talc; 2- Gypsum; 3- Calcite; 4- Fluorite; 5- Apatite; 6- Octoclase; 7- Thạch anh; 8- Topaz; 9- Corundum; 10- Diamond. Một khoáng vật chưa biết độ cứng có thể được so sánh với các khoáng vật đó hoặc các vật biết độ cứng khác (Ví dụ: móng tay có độ cứng 2,5; đồng xu bằng đồng: 3, thuỷ tinh: 5).
+ Cắt khai (cleavage): cắt khai là xu hướng dễ phân tách của khoáng vật dọc theo các mặt CS liên kết nguyên tử yếu trong cấu trúc tinh thể. Các khoáng vật có cắt khai thường được đặc trưng bởi các mặt nhẵn được tạo ra theo một phương nhất định khi khoáng vật bị dập vỡ. Một số khoáng vật có vài mặt cắt khác nhau trong khi đó nhiều khoáng vật lại không có sự cắt khai rõ ràng hoặc không có cắt khai. Cắt khai khác với dạng tinh thể. Khi một khoáng vật có cắt khai, nó sẽ dập vỡ thành các mảnh có cùng hình dạng với mẫu ban đầu. Ngược lại, nếu khoáng vật không có cắt khai thì khi bị dập vỡ, nó sẽ vỡ thành các mảnh có hình dạng hết sức khác nhau.
+ Vết vỡ (fracture): các khoáng vật không có cắt khai bị vỡ thường tạo ra vết vỡ. Một số vỡ theo các mặt nhẵn và cong như là miếng kính vỡ được gọi là vết vỡ Conchoidal. Nhiều khoáng vật dập vỡ thành các mảnh hoặc sợi, nhưng phần lớn vết vỡ có dạng bất thường.
+ Trọng lượng riêng (specific gravity): trọng lượng riêng là một số đặc trưng cho tỷ lệ giữa khối lượng của khoáng vật và khối lượng của một thể tích nước tương tự ở 4oC. Trọng lượng riêng của khoáng vật được quyết định bởi loại nguyên trong cấu trúc tinh thể và mức độ sắp xếp chặt sít của chúng.
+ Các đặc tính khác:
Ngoài những đặc tính trên, một số khoáng vật còn có một vài đặc tính vật lý khác như sự phản ứng với axit hoặc mùi vị. Một số loại khoáng vật Carbonate như Calcite thường phản ứng sủi bọt khi tiếp xúc với axit và đây là một tiêu chí nhận dạng khoáng vật. Một số khoáng vật khác như muối mỏ (Halite, Sylvite) thường có vị mặn hoặc chát.
Các nhóm khoáng vật
1- Nhóm silicat
Nhóm khoáng vật lớn nhất là nhóm silicat (chiếm 95% trong vỏ Trái Đất) với thành phần chủ yếu là silic và ôxy cùng các cation như nhôm, magiê, sắt và canxi. Một số loại silicat tạo đá quan trọng như: fenspat, thạch anh, olivin, pyroxen, amphibol, granat và mica.
Thạch anh
2- Nhóm Carbonat
Các khoáng vật Carbonat bao gồm các khoáng vật chứa anion (CO3)2- và bao gồm Calcit cùng aragonit (cả hai đều là Carbonat canxi), dolomit (Carbonat magiê/canxi) hay siderit (Carbonat sắt). Các Carbonat là các trầm tích phổ biến trong các môi trường đại dương khi vỏ hay mai của các sinh vật đã chết bị tích lũy và trầm lắng xuống đáy biển. Các Carbonat cũng được tìm thấy trong các môi trường bốc hơi (ví dụ Great Salt Lake (Hồ Muối Lớn), Utah) và cũng có trong các khu vực carxtơ (hang động đá vôi), tại đó sự hòa tan và trầm lắng của các Carbonat dẫn tới sự hình thành các hang động, thạch nhũ và măng đá. Nhóm Carbonat cũng bao gồm cả các khoáng vật nitrat và borat.
3- Nhóm sulfat
Các khoáng vật sulfat chứa các anion sulfat, SO4 2-. Các sulfat nói chung tạo thành trong các môi trường bốc hơi trong đó nước chứa nhiều muối chậm bốc hơi, cho phép sự hình thành của cả các sulfat lẫn các halua trong mặt phân giới nước-trầm tích. Các sulfat cũng có mặt trong các hệ thống mạch nhiệt dịch như là các khoáng vật thứ sinh đi kèm theo các khoáng vật quặng sulfua. Một nguồn phổ biến khác là các sản phẩm ôxi hóa thứ cấp của các khoáng vật sulfua ban đầu. Các sulfat phổ biến nhất có anhydrit (thạch cao khan) (sulfat canxi), celestin (sulfat stronti), barit (sulfat bari) và thạch cao (sulfat canxi ngậm nước). Lớp sulfat cũng bao gồm cả các khoáng vật gốc cromat, molybdat, selenat, sulfit, tellurat và tungstat.
4- Nhóm halua
Các khoáng vật halua là nhóm các khoáng vật tạo ra các loại muối tự nhiên và bao gồm fluorit (florua canxi), halit (clorua natri), sylvit (clorua kali) và sal amoniac (clorua amoni). Các halua, tương tự như các sulfat, được tìm thấy chủ yếu tại các môi trường bốc hơi như các đáy hồ nước mặn đã khô hay các biển kín như biển Chết và Great Salt Lake. Lớp halua bao gồm các khoáng vật florua, clorua, iođua.
Halit
5- Nhóm ôxít
Các khoáng vật ôxít là cực kỳ quan trọng trong khai thác mỏ do chúng tạo thành nhiều loại quặng mà từ đó các kim loại có giá trị có thể được tách ra. Chúng cũng chứa đựng tài liệu tốt nhất về sự thay đổi từ trường Trái Đất.
Chúng có mặt chủ yếu trong các trầm tích gần với bề mặt Trái Đất, các sản phẩm ôxi hóa của các khoáng vật khác trong khu vực phong hóa gần bề mặt (thuộc phạm vi đới oxy hóa) và như là các khoáng vật kèm theo trong các loại đá núi lửa của lớp vỏ và lớp manti. Các khoáng vật ôxít phổ biến bao gồm: hematit (ôxít sắt 3), magnetit (ôxít sắt từ), cromit (ôxít crom sắt), spinel (ôxít nhôm magiê –thành phần phổ biến của manti), ilmenit (ôxít titan sắt), rutil (điôxít titan), và băng (nước đóng băng). Lớp ôxít bao gồm các khoáng vật ôxít và hyđroxyt.
6- Nhóm sulfua
Nhiều khoáng vật sulfua có tầm quan trọng kinh tế như là các quặng kim loại. Các sulfua phổ biến là pyrit (sulfua sắt), chancopyrit (sulfua sắt đồng), pentlandit (sulfua sắt niken) và galena (sulfua chì). Nhóm sulfua bao gồm cả các khoáng vật selenua, teluarua, asenua, antimonua, bitmuthinua và các muối sulfo (bao gồm lưu huỳnh và anion khác như asen).
7- Nhóm photphat
Nhóm khoáng vật photphat trên thực tế bao gồm bất kỳ khoáng vật nào với đơn vị tứ diện AO4, trong đó A có thể là photpho, antimon, asen hay vanadi. Khoáng vật nhóm photphat phổ biến nhất có lẽ là apatit, là một chất khoáng quan trọng về mặt sinh học, được tìm thấy trong răng và xương của nhiều động vật. Lớp photphat bao gồm các khoáng vật photphat, asenat, vanadat và antimonat.
8- Nhóm nguyên tố
Nhóm khoáng vật nguyên tố bao gồm các kim loại (vàng, bạc, đồng), á kim và phi kim (antimon, bitmut, than chì, lưu huỳnh). Nhóm này cũng bao gồm các hợp kim tự nhiên, như electrum (hợp kim tự nhiên của vàng và bạc); các photphua, silicua, nitrua và cacbua (thông thường chỉ tìm thấy trong tự nhiên trong một vài vẫn thạch hiếm).
9- Nhóm hữu cơ
Nhóm khoáng vật hữu cơ bao gồm các chất phát sinh từ sinh vật, trong đó các quá trình địa chất là một phần của nguồn gốc hay xuất xứ của các hợp chất đang hiện hữu. Các khoáng vật của lớp hữu cơ bao gồm hàng loạt các loại oxalat, mellitat, citrat, xyanat, axetat, format, hyđrocarbon và các loại linh tinh khác. Ví dụ về khoáng vật lớp hữu cơ là whewellit, moolooit, mellit, fichtelit, carpathit, evenkit và abelsonit.
Số lượng khoáng vật
Hiện nay đã xác định được trên 3000 loại khoáng vật có trong vỏ Trái Đất.
Có khoảng 50 khoáng vật chiếm tỷ lệ lớn trong các loại đá ở vỏ Trái Đất được gọi là khoáng vật chính tạo đá.
Trong thổ nhưỡng học, khoáng vật được chia làm 2 nhóm: khoáng vật nguyên sinh và khoáng vật thứ sinh. khoáng vật nguyên sinh được hình thành đồng thời với sự hình thành đá. Ví dụ: thạch anh, Fenspat, mica trong đá Granít là các khoáng vật nguyên sinh. khoáng vật thứ sinh được hình thành do quá trình biến đổi như các quá trình phong hóa, các hoạt động địa chất .v.v. Do vậy khoáng vật thứ sinh gặp nhiều trong mẫu chất và đất như oxyt, hydroxit, các keo sét.v.v..
Sự phân biệt khoáng vật nguyên sinh với thứ sinh có tính chất tương đối. Thạch anh trong đá Granít là nguyên sinh, khi granít bị phong hóa cho ra thạch anh là khoáng thứ sinh, nhưng thạch anh thứ sinh lại là thành phần chính tạo đá trầm tích là cát kết nên nó cũng là khoáng nguyên sinh trong đá cát…
Các khoáng vật có thể tồn tại độc lập hoặc liên kết với nhau trong những quá trình địa chất nào đó để tạo thành đá. Vì vậy khoáng vật là thành phần vật chất cơ bản cấu tạo nên vỏ Trái Đất.
Nhiều khoáng vật là nguồn tài nguyên khoáng sản rất có giá trị đối với con người.
Cấu trúc tinh thể khoáng vật
Trong khoáng vật học và tinh thể học, một cấu trúc tinh thể là một sự sắp xếp đặc biệt của các nguyên tử trong tinh thể. Một cấu trúc tinh thể gồm có một ô đơn vị và rất nhiều các nguyên tử sắp xếp theo một cách đặc biệt; vị trí của chúng được lặp lại một cách tuần hoàn trong không gian ba chiều theo một mạng Bravais. Kích thước của ô đơn vị theo các chiều khác nhau được gọi là các thông số mạng hay hằng số mạng. Tùy thuộc vào tính chất đối xứng của ô đơn vị mà tinh thể đó thuộc vào một trong các nhóm không gian khác nhau.
Cấu trúc và đối xứng của tinh thể có vai trò rất quan trọng với các tính chất liên kết, tính chất điện, tính chất quang,… của của tinh thể.
Dựa vào sự sắp xếp và đặc tính liên kết giữa các nguyên tố trong các khoáng vật, người ta có thể chia cấu trúc của các loại tinh thể khoáng vật khác nhau thành các lớp sau:
- Tứ diện đơn (Single tetrahedral)
- Mạch đơn (Single chain)
- Mạch kép (Double chains)
- Cấu trúc lớp
- Cấu trúc khung
Cấu trúc tinh thể tứ diện đơn:
Trong cấu trúc tứ diện riêng rẽ thì các tứ diện sắp xếp riêng rẽ và liên kết với nhau bởi các cation. Tỷ lệ Silic : Oxy của các khoáng vật này là Olivine. Ví dụ điển hình là các khoáng vật nhóm Olivine (Fe, Mg) SiO4. Đây là một chuỗi dung dịch cứng (Solid – Solution) bao gồm một nhóm các khoáng vật có cấu trúc giống nhau nhưng có các ion kim loại khác nhau có cùng kích thước có thể thay thế cho nhau.
Cấu trúc của Olivin dạng nguyên tử nhìn từ trục a. Màu đỏ là ôxy, màu hồng là silic, và magiê/sắt có màu lam. Hình chiếu của ô đơn vị được giới hạn trong hình chữ nhật đen
Một chuỗi dung dịch cứng thường có 2 khoáng vật cuối cùng (end – nember) trong đó tất cả các vị trí Cation tiềm tàng đều được chiếm giữ bởi một loại Ion. Giữa 2 thành viên này là các khoáng vật mà các vị trí Cation thường bị chiếm giữ bởi 2 hay nhiều hơn các Cation khác nhau. Các khoáng vật tứ diện đơn khác còn có Granat, Topaz…
Cấu trúc tinh thể dạng mạch đơn:
Trong cấu trúc tinh thể dạng mạch đơn thì các tứ diện Silic – Oxy được nối với nhau tạo thành một mạch trong đó 2 góc của mỗi tứ diện nối với nhau, tạo thành một đơn vị với tỷ lệ Silic – Oxy là 1:3. Đại diện điển hình nhất của cấu trúc này là nhóm Pyroxene mà thành viên cuối Augit {(Ca, Na)(Mg, Fe3+, Fe2+, Al) [(Si, Al)2O6]} là phổ biến nhất. Sự liên kết yếu hơn giữa các mạch nằm cạnh nhau bởi các Ion dương so với sự liên kết chặt chẽ trong mạch dẫn đến sự thành tạo cắt khai trong khoáng vật.
Cấu trúc dạng mạch kép:
Hình ảnh cho cấu trúc tinh thể pyroxen
Cấu trúc dạng mạch kép được hình thành khi 2 mạch đơn liên kết với nhau bằng cách chia xẻ các nguyên tử Oxy. Ở đây góc thứ 3 của tứ diện nối với nhau. Cấu trúc khung được đặc trưng bởi nhóm khoáng vật Amphibol mà thành viên Hornblende {(Na, Ca)2-3(Mg, Fe2+, Fe3+, Al)[(Si, Al)2O22(OH)2} là phổ biến nhất.
Cấu trúc mạch kép giống như các tấm ván với cấu trúc tinh thể được hình thành bằng cách chất các tấm lần lượt chồng lên nhau và gắn với nhu bởi các Cation. Sự gắn kết yếu giữa các mạch kép bởi các Ion dương cũng tạo nên các cắt khai đặc trưng của khoáng vật (như Amphibole).
Cấu trúc lớp:
Hình ảnh cho cấu trúc tinh thể muscovit
Trong cấu trúc lớp, các tứ diện Silicate nối với nhau tạo thành các lớp với cấu trúc hình 6 cạnh cân xứng. Ba nguyên tử Oxy của mỗi tứ diện liên kết với các Ion khác và để lại 1 Ion trống nằm phía ngoài của lớp. Tỷ lệ (Silic + nhôm) : Oxy là 2 : 5. Hầu hết các khoáng vật dạng lớp đều được hình thành bởi sự liên kết của 2 lớp tứ diện với nhau với các Cation nối các mặt Oxy hóa trị âm. Sự gắn kết giữa các lớp tứ diện rất chặt chẽ. Các lớp liên kết xếp chồng lên nhau tạo ra cấu trúc của khoáng vật. Đại diện của cấu trúc này là nhóm Mica. Trong nhóm này, khoáng vật Mica Sắt – Magie, Biotite, {K (Mg, Fe2+)3(Al, Fe3+)Si3O10(OH)2} hai lớp tứ diện được liên kết với nhau bởi sắt hoặc Magie trong khi đó trong loại Mica không chứa Sắt và Magie, KAl2(AlSi3)O10(OH)2 thì 2 lớp được nối với nhau bởi nhôm. Các tấm Silicate được liên kết yếu ớt với nhau bởi các ion Kali. Đặc tính cắt khai mạnh của Mica chính là do sự liên kết yếu của Ion Kali giữa các lớp cấu trúc.
Các khoáng vật sét cũng có cấu trúc lớp điển hình. Chúng được thành tạo bởi phong hóa hóa học của hầu hết các khoáng vật Silicate và là thành phần chính của nhiều loại đất khác nhau.
Cấu trúc khung:
Cấu trúc khung là sự sắp xếp 3 chiều của các tứ diện trong đó 2 tứ diện cạnh nhau đều có chung 1 Oxy, tạo ra một tỷ lệ Silic / Oxy = 1 : 2. Các khoáng vật Feldspar (các khoáng vật tạo đá chính) và Thạch anh có cấu trúc kiểu này.
Các khoáng vật nhóm Feldspar được chia thành 2 phụ nhóm là các khoáng vật Feldspar Kali và Plagioclas. Phụ nhóm Plagioclas là một chuỗi dung dịch cứng trong đó thành phần thay đổi từ thành viên cuối giàu Canxi (Anorthoclas – CaAl2Si2O8) tới thành viên cuối giàu Natri (Albit – NaAlSi2O8). Các khoáng vật Feldspar gồm có Octhoclase, Microcline và Sanidine. Tất cả các khoáng vật này đều khác nhau về cấu trúc tinh thể.
Thạch anh (SiO2) là khoáng vật có mặt nhiều thứ hai trong vỏ Trái Đất sau Feldspar. Trong cấu trúc tinh thể của thạch anh thì mỗi nguyên tử ôxy trong cấu trúc tứ diện Silic – Oxy cung cấp một hóa trị âm cho hai phức Si4+. Do đó không cần bất cứ một ion dương nào cần thiết để trung hòa điện thế. Vì vậy công thức cấu trúc của thạch anh (SiO2; 1 : 2) cũng giống với tỷ lệ Silic / Oxy (1 : 2) của cấu trúc mạng.
Việc phân chia các khoáng vật Silicate thành các nhóm Sắt – Magie và không Sắt – Magie cũng phân chia chúng thành các nhóm có các đặc tính vật lý cơ bản khác nhau. Vì sắt trong cấu trúc tinh thể có đặc tính hấp thụ ánh sáng mạnh nên tất cả các khoáng vật chứa Sắt – Magie đều có màu sẫm, từ màu đen, xanh thẫm, tới nâu. Ngược lại, các khoáng vật không chứa Sắt – Magie thường có màu nhạt, từ không màu, trắng, hoặc hồng. Do có chứa những hàm lượng nhất định của sắt nên các khoáng vật Sắt – Magie thường có trọng lượng riêng cao hơn các khoáng vật không Sắt – Magie. Đây là những đặc tính quan trọng để phân biệt hai nhóm khoáng vật trên.
– Các khoáng vật không Silicate: Mặc dù các khoáng vật không Silicate chỉ tạo thành dưới 10% khối lượng vỏ Trái Đất, nhưng chúng đóng mọt vai trò quan trọng. Chúng bao gồm các khoáng vật Carbonat, Sulphur, Sulphat, Halid, Hydroxyt, Photphat và tự
– Các khoáng vật nhóm Carbonat, Sulphat, và Photphat:
Phức anion (CO2)2- kết hợp với các Cation kim loại tạo thành các khoáng vật Carbonat. Trong số đó quan trọng nhất là Calcit, Aragonit và Dolomit. Aragonit và Calcit có cùng thành phần và là dạng đồng hình của nhau (Polymorph). Khoáng vật Calcit (CaCO3) là khoáng vật chủ yếu của đá vôi, là nguyên liệu quan trọng của ngành công nghiệp xây dựng.
Apatit là khoáng vật Photphat quan trọng nhất, được tạo thành từ phức Anion (PO4)3- và tạo thành công thức khoáng vật Ca5(PO4)3(F,OH). Apatit là những nguyên liệu quan trọng trong công nghiệp hóa chất (Phân bón, thuốc trừ sâu…).
Các khoáng vật Sulphat được tạo thành nhờ phức Anion (SO4)2-. Các khoáng vật phổ biến nhất là Anhydrit (CaSO4) và Gypsit (CaSO4. 2H2O) được thành tạo chủ yếu từ sự bốc hơi của nước biển.
(Tài liệu tham khảo: Giáo trình địa chất đại cương, Vũ Như Hùng)
