Горная среда, горная порода, полезные ископаемые (часть 1)

Интересы горняков и разведчиков недр связаны с изучением и разработкой месторождений полезных ископаемых, расположенных в земной коре. Сложность строения земной коры связана с распределением давления, температур, состава и свойств горных пород. На сегодня Кольская сверхглубокая скважина достигла 12 км глубины, нефть добывается уже с глубины 6—8 км. Наиболее глубокие рудники достигают 3—4 км, а большинство месторождений разрабатываются на глубинах первых сотен метров.
Полезные ископаемые чаще всего находятся в недрах Земли в виде каких-то соединений, которые возникли в результате конкретных геологических процессов — магматизма, метаморфизма, разрушения и седиментации. Число устойчивых природных химических соединений — минералов — не превышает трех тысяч. Каждый минерал характеризуется своими химическим составом, физическими свойствами и внутренним строением.
По химическому составу минералов выделяют простые вещества (например, самородное золото, платина, сера, углерод и др.) сульфиды (соли сероводородной кислоты, например пирит, халькопирит, сфалерит, галенит и др.), галоиды (соли) и кислородные соединения, являющиеся основной массой земной коры (гидроокислы, силикаты, алюмосиликаты, сульфаты, фосфаты, карбонаты и др.). Большинство минералов имеют кристаллическое строение и только некоторые — аморфное.
Физические свойства минералов чрезвычайно разнообразны и, естественно, зависят от их химического состава и строения. Распространенность минералов определяется свойствами электронной оболочки его молекул, ее устойчивостью. Наибольшей стабильностью обладают атомы, у которых электронные оболочки заполнены. Такие минералы химически пассивны. Характеристикой прочности электронной системы атома, а вместе с ним и химической активности элемента служит величина первого потенциала ионизации, т. е. величина работы отделения от атома одного наружного электрона. Элементы, легко отдающие этот электрон, обладают высокой химической активностью. Такими элементами являются щелочные металлы — натрий, калий и др. В химических соединениях, растворах и кристаллических решетках атомы щелочных металлов отдают свой электрон и превращаются в положительно заряженные ионы. Атомы же хлора, где недостает лишь одного электрона до полного заполнения оболочки, легко присоединяют к себе один дополнительный электрон и превращаются в электроотрицательные ионы. Именно этим объясняется высокая стабильность молекулы воды, в которой два электрона водорода дополняют до замкнутой оболочки восемь электронов кислорода. Аналогично объясняется высокая стабильность молекулы окиси кремния и широкое распространение на Земле как самого кварца, так и его соединений.

---