Phân loại khoáng là sắp xếp có hệ thống các khoáng vật thành các nhóm/lớp có tính chất giống nhau theo các tiêu chí nhất định. Việc phân loại khoáng vật đã có lịch sử dài lâu. Ban đầu, khoáng vật chủ yếu được phân loại dựa vào các đặc điểm bên ngoài và tính chất vật lý của chúng. Từ giữa thế kỷ XIX, các khoáng vật được phân loại dựa trên gốc anion, trong đó đáng chú ý nhất là phân loại của Dana J.D. (1837) và sau này là Strunz K.H. (1941). Lý do để chọn gốc anion làm tiêu chí phân loại khoáng vật ở mức cao nhất, trước hết là sự giống nhau về tính chất của các khoáng vật cùng gốc anion rõ rệt hơn nhiều so với các khoáng vật có cùng một cation chiếm ưu thế. Các nghiên cứu về sau này cho thấy, chỉ tiêu chí thành phần hóa học (gốc anion) thôi là chưa đủ để phân loại khoáng vật. Việc xác định được cấu trúc bên trong của khoáng vật dựa trên việc sử dụng tia X đã giúp hiểu rõ hơn về chúng, theo đó phải cả thành phần hóa học và cấu trúc tinh thể mới đủ để xác định bản chất của mỗi khoáng vật và chúng sẽ chi phối các tính chất vật lý của khoáng vật. Do vậy, việc phân loại khoáng vật có cơ sở khoa học nhất là phải dựa trên cả hai tiêu chí là thành phần hóa học và cấu trúc tinh thể. Các phân loại theo nguyên lý này gọi là phân loại hóa tinh thể. Lần đầu tiên phân loại hóa tinh thể được nhà vật lý người Anh Bragg W.L. áp dụng năm 1930, sau này được rất nhiều các nhà khoa học phát triển như Dana J.D. (1944, 1962), Strunz K.H. (1941, 1966, 2001), Betechtin A.G. (1961), Lazarenko E.K.(1971),... Dù có những khác biệt nhất định nhưng các phân loại khoáng vật theo tiêu chí hóa tinh thể đều có những điểm chung, theo đó thành phần hóa học (gốc anion) được dùng để phân loại toàn bộ thế giới khoáng vật thành các lớp; các lớp lại được chia thành các phụ lớp hay nhóm khoáng vật dựa vào cấu trúc tinh thể của chúng. Theo đó, trong hệ thống phân loại được dùng phổ biến nhất hiện nay, các khoáng vật được chia thành chín lớp chính: lớp silicat, lớp carbonat, lớp sulfat, lớp halogenua, lớp oxit và hydroxit, lớp sulfua, lớp phosphat, lớp nguyên tố tự sinh và lớp khoáng vật hữu cơ.

Lớp silicat

Lớp silicat có thành phần chính là silic và oxy cùng các cation như nhôm, sắt, magie, calci,… Trong lớp silicat, gốc anion chủ đạo (SiO4)4- có hình dạng một tứ diện. Dựa trên các kiểu liên kết khác nhau giữa các tứ diện silic-oxy này mà ta có các kiểu (hay phụ lớp) silicat khác nhau, với cấu trúc, hình dạng tinh thể và tính chất vật lý không như nhau. Trong lớp silicat, người ta phân biệt: silicat đảo đơn, silicat vòng, silicat chuỗi đơn và silicat chuỗi kép, silicat lớp và silicat khung. Silicat là lớp khoáng vật quan trọng nhất xét dưới góc độ sự hình thành và đa dạng của các loại đá. Đến nay đã xác định được khoảng 600 khoáng vật thuộc lớp này. Hầu hết các đá đều có thành phần đến hơn 95% là các khoáng vật silicat, và các khoáng vật silicat chiếm trên 90% thành phần vỏ Trái đất. Các silicat tạo đá quan trọng nhất bao gồm các khoáng vật (hay nhóm khoáng vật) feldspar, thạch anh, olivin, pyroxen, granat và mica. Silicat là những khoáng sản phi kim quan trọng như vật liệu chịu lửa, vật liệu xây dựng, khoáng chất công nghiệp, là quặng để lấy một số kim loại như berili, liti, zirconi, đất hiếm. Một số silicat được dùng làm đá quý như beryl, jadeit, nephrit, granat, tourmalin,…

Lớp cacbonat

Lớp carbonat có anion chiếm ưu thế là (CO3)2-, còn các cation thường gặp là Ca2+, Mg2+, ít hơn là Na1+ và Fe2+. Hiện nay đã biết được khoảng 80 khoáng vật thuộc lớp này, trong đó phổ biến nhất là calcit CaCO3, dolomit Ca,Mg(CO3)2 và aragonit CaCO3. Các khoáng vật carbonat chủ yếu hình thành trong môi trường trầm tích ở các đại dương, đôi khi trong môi trường bốc hơi hoặc các hang động. Carbonat được sử dụng làm vật liệu xây dựng (calcit, dolomit), làm nguyên liệu trong công nghiệp hóa học, luyện kim; đôi khi là quặng của một số kim loại như siderit FeCO3 để lấy sắt, rhodochrosit MnCO3 để lấy mangan, smithonit ZnCO3 để lấy kẽm,...

Lớp sulfat

Lớp sulfat, là lớp khoáng vật với gốc anion chủ đạo là (SO4)2-, tức là chúng đều là các muối của axit sulfuric H2SO4. Hiện nay đã ghi nhận được khoảng 200 khoáng vật thuộc lớp sulfat, nhưng hầu hết chúng đều rất hiếm. Phổ biến nhất là thạch cao CaSO4.2H2O, anhydrit CaSO4và barit BaSO4. Các sulfat hình thành trong môi trường bốc hơi (trầm tích), đôi khi trong các mạch nhiệt dịch. Các khoáng vật sulfat là nguyên liệu để lấy ra các kim loại như Ba, Sr, Al, M, g… là vật liệu xây dựng (thạch cao), để sản xuất phân bón,…

Lớp halogenua

Lớp halogenua, là các khoáng vật với anion chủ đạo là các ion halogen như F-, Cl-, Br- và I-. Lớp này có khoảng 80 khoáng vật có liên quan về mặt hóa học với nhau, nhưng có cấu trúc tinh thể và nguồn gốc rất khác nhau. Những khoáng vật phổ biến nhất trong lớp là các muối tự nhiên như halit (NaCl), sylvin (KCl), fluorit (CaF2), cryolit (Na3AlF6), chlorargyrit (AgCl) và atacamit (Cu2Cl(OH)3), được hình thành chủ yếu trong môi trường bốc hơi (trầm tích). Có ý nghĩa kinh tế quan trọng nhất là halit và fluorit, một phần là sylvin và carnalit. Halit dùng trong công nghiệp thực phẩm, sylvin và carnalit được sử dụng để sản xuất phân bón, còn fluorit được dùng làm chất trợ dung trong luyện quặng, để sản xuất thủy tinh, sơn và axit flohydric (HF),…

Lớp oxyt và hydroxit

Lớp oxyt và hydroxit có anion chính là O2- (oxit) và (OH)1- (hydroxit). Các oxit lại được chia thành các oxit đơn giản như hematit Fe2O3, magnetit Fe3O4, casiterit SnO2, corindon (Al2O3),… và các oxit phức tạp như spinel MgO.Al2O3, chromit FeO.Cr2O3,…

Hiện nay, đã xác định được gần 200 khoáng vật thuộc lớp này, trong đó phổ biến nhất là brucit Mg(OH)2, manganit MnO(OH), diaspor AlO(OH) và goethit FeO(OH). Các khoáng vật oxyt và hydroxit hình thành trong tất cả các môi trường địa chất, chúng có thể là các khoáng vật nguyên sinh trong các đá xâm nhập, hoặc các sản phẩm thứ sinh trong quá trình phong hóa và trầm tích,… Một số khoáng vật oxit có ý nghĩa kinh tế quan trọng, là quặng của nhiều kim loại như sắt (hematit, magnetit), chrom (chromit), mangan (pyrolusit), thiếc (casiterit), titan, uran,… còn các hydroxit diaspor, boehmit và gibsit là thành phần chính của quặng bauxit; goethit là thành phần của quặng sắt nâu.

Lớp sulfua

Lớp sulfua có anion đặc trưng là S2-. Phổ biến nhất trong lớp sulfua là pyrit FeS2, tiếp đó là galenit PbS, sphalerit ZnS, chalcopyrite CuFeS2,… Các khoáng vật sulfua thường không thấu quang và có tính chất khá giống các kim loại (ánh kim, màu xám bạc,…). Các khoáng vật sulfua là nhóm khoáng vật quặng quan trọng nhất, hình thành chủ yếu trong các mỏ nguồn gốc nhiệt dịch, một phần trong các mỏ trầm tích và trầm tích núi lửa. Nhiều khoáng vật sulfua có ý nghĩa kinh tế quan trọng, là thành phần của các loại quặng khác nhau như chì, kẽm, đồng,… Tuy vậy, chúng cũng là nguồn gây ô nhiễm môi trường tiềm tàng qua việc tạo ra các dòng axit mỏ hoặc mưa axit.

Lớp phosphat

Lớp phosphat có gốc anion chủ đạo là (PO4)3-. Mặc dù là một lớp khoáng vật khá lớn về số lượng (khoảng 700 khoáng vật), nhưng hầu hết chúng đều rất hiếm. Các khoáng vật phosphat được tìm thấy trong nhiều môi trường địa chất khác nhau như magma, biến chất và trầm tích. Chỉ có apatit Ca5(PO4)3(F,Cl, OH) là khoáng vật quan trọng nhất và phổ biến nhất của lớp này, được sử dụng chủ yếu để sản xuất phân bón.

Lớp nguyên tố tự sinh

Lớp nguyên tố tự sinh có khoảng 20 khoáng vật tồn tại trong tự nhiên ở dạng nguyên tố và được chia thành: (a) Các kim loại như vàng, bạc, đồng, chì, nhóm bạch kim, sắt, nickel, thủy ngân, thiếc, kẽm, tantan,…; (b) Các á kim như arsen, antimony, bismuth, selen, telur,…; (c) Các phi kim loại như carbon (dưới dạng graphit và kim cương) và lưu huỳnh,… Có giá trị kinh tế đáng kể trong lớp này là các kim loại quý (Au, Ag, Pt), kim cương, graphit, lưu huỳnh,…

Lớp khoáng vật hữu cơ

Lớp khoáng vật hữu cơ bao gồm các chất phát sinh từ sinh vật, nhưng các quá trình địa chất có tham gia một phần vào sự hình thành chúng. Các khoáng vật của lớp hữu cơ bao gồm hàng loạt các loại oxalat, melitat, citrat, cyanat, axetat, format, hydrocarbon,… chẳng hạn như whewelit, moolooit, melit, fichtelit, carpathit, evenkit và abelsonit,…

Tài liệu tham khảo

1. Encyclopedia Britanica, Britanica.com (Online version).
2. Lazarenko E.K.,Kurs mineralogii. Vysshaya Shkola, Moskva, 1971.
3. Nickel, E.H., MINERALS/Definon and Classificatitiion, Encyclopedia of Geology, 3: 498-503, 2005.
4. Strunz H., Nickel E. H., Strunz Mineralogical Tables,Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung (Nägele u. Obermiller), 9th edn., 2001.