Файл: Betekhtin.pdf

ОБЩАЯ ЧАСТЬ

ВВЕДЕНИЕ

МИНЕРАЛОГИЯ И ПОНЯТИЕ О МИНЕРАЛЕ

Минералогия

 принадлежит к числу геологических наук. Название этой

науки в буквальном смысле означает 

учение о минералах

, которое объемлет

все вопросы о минералах, включая и их происхождение. Термин 

«минерал»

происходит от старинного слова «минера» (лат. 

minera

 — руда, ископаемое).

Это указывает, что его появление связано с развитием горного промысла.

Интуитивно минералы можно определить как составные части гор

ных пород и руд, отличающиеся друг от друга по химическому составу
и физическим свойствам (цвету, блеску, твердости и т. д.). Например, био
титовый гранит как горная порода состоит из трех главных минералов
различного состава: светлоокрашенного полевого шпата, серого кварца и
черной слюды (биотита). Сплошная руда магнитного железняка сложена
почти мономинеральным агрегатом, состоящим из кристаллических зе
рен магнетита.

На протяжении всей истории минералогии вопрос об определении

содержания понятия

 «минерал»

 часто дискутировался, так что круг объек

тов этой науки неоднократно менялся и его границы нельзя считать окон
чательно установленными.

В настоящее время большинство объектов минералогии отвечает сле

дующему определению: 

минерал — однородное природное твердое тело,

находящееся или бывшее в кристаллическом состоянии.

 Таким образом,

определенное понятие минерала отвечает 

минеральному индивиду

 — есте

ственно ограниченному телу — и охватывает все разнообразие реальных еди
ничных объектов минералогии, встречающихся в природе. В число минера
лов обычно не включаются высокомолекулярные органические
образования типа битумов, не отвечающие в большинстве случаев тре
бованиям кристалличности и однородности. Некоторые из солеподоб
ных органических соединений тем не менее рассматриваются в числе

Общая часть

12

минералов, равно как и единичные аморфные образования, традиционно
изучавшиеся минералогами, например, опал и аллофан. Газы, жидкости
и вулканические стекла минералами не считаются.

С генетической точки зрения минералы представляют собой 

природ'

ные химические соединения и простые вещества

, являющиеся естествен

ными продуктами различных физикохимических процессов, соверша
ющихся в земной коре и прилегающих к ней оболочках (включая и
продукты жизнедеятельности организмов)

1

. К минералам относят и

космогенные объекты, отвечающие вышеприведенным требованиям од
нородности и кристалличности.

Как показывают наблюдения над условиями нахождения минералов

в природе, а также экспериментальные исследования, каждый минерал
возникает в определенном интервале физикохимических условий (дав
ления, температуры и концентрации химических компонентов в систе
ме). При этом отдельные минералы сохраняются неизменными до тех
пор, пока не будут превзойдены пределы их устойчивого состояния при
воздействии внешней среды (например, при процессах окисления или
восстановления, при падении или повышении температуры или давле
ния и др.). Поэтому в историческом ходе развития геохимических про
цессов многие минералы подвергаются изменению, разрушению или за
мещению другими минералами, устойчивыми во вновь создающихся
условиях.

Рассматривая минералы как части природных физикохимических

систем, можно определить их, в полном соответствии с понятиями хими
ческой термодинамики, как 

природные

твердые фазы (в понимании

Дж. Гиббса)

. Необходимо только отметить, что некоторые минералы мо

гут существовать в природе и за пределами своих полей устойчивости,
сохраняясь в метастабильном состоянии долгое время (например, алмаз).

Весьма значительное количество известных в настоящее время мине

ралов имеет важное практическое значение как минеральное сырье (при
условии, конечно, если скопления их в определенных участках, называ
емых месторождениями полезных ископаемых, обладают промышленным
содержанием и запасами, достаточными для обеспечения предприятия
по разработке месторождения). Одни минералы (рудные) содержат в сво
ем составе те или иные ценные для промышленности металлы (железо,
марганец, медь, свинец, цинк, олово, вольфрам, молибден и др.), извлека
емые при металлургической обработке руд. Другие минералы (такие как

1

 Разнообразнейшие синтетические продукты, т. е. искусственно получаемые в лабо

раториях и в заводских условиях химические соединения не могут называться минера
лами. Искусственными, или синтетическими, минералами условно называют лишь те
искусственные соединения, которые по своему составу и кристаллическому строению
отвечают природным.

Введение

13

алмаз, хризотиласбест, кварц, полевые шпаты, слюды, гипс, сода, мираби
лит и др.), благодаря их ценным физическим или химическим свойствам,
применяются для тех или иных целей в сыром виде (без переработки) или
используются для получения необходимых в промышленности синтети
ческих соединений, строительных материалов и пр.

Таким образом, 

минералогия как наука о природных химических соеди'

нениях

 (минералах) 

изучает во взаимной связи их состав, кристалличе'

ское строение, свойства, условия образования и практическое значение

.

В соответствии с этим и задачи данной науки должны быть тесно связа
ны, с одной стороны, с достижениями смежных с нею наук (физики, хи
мии, кристаллохимии и др.), а с другой — с запросами практики поиско
воразведочного дела.

Главнейшими задачами минералогии в настоящее время являются:

1) всестороннее изучение и более глубокое познание 

физических и хи'

мических свойств минералов во взаимной связи с их химическим со'
ставом и кристаллическим строением

 с целью практического исполь

зования их в различных отраслях промышленности и выявления
новых видов минерального сырья;

2) изучение 

закономерностей сочетания минералов и последователь'

ности образования минеральных комплексов в рудах и горных породах

с целью выяснения условий возникновения минералов и истории про
цессов  минералообразования (генезиса), а также использования
этих закономерностей при поисках и разведках различных место
рождений полезных ископаемых.

Минералогические исследования при решении этих задач опирают

ся на законы точных наук: физики, химии, кристаллографии, кристал
лохимии, коллоидной химии и физической химии. Данные минерало
гии, в свою очередь, используются в таких науках, как геохимия,
петрография, учение о месторождениях полезных ископаемых, а также
в поисковоразведочном деле и в ряде технических наук (металлургия,
обогащение руд и др.).

Представления о природе минералов, а соответственно, и содержание

минералогии складывались исторически и менялись по мере развития
знаний в области геологии и естествознания в целом. Рассмотрим глав
нейшие события в истории естествознания, повлиявшие на развитие ми
нералогии как науки.

Общая часть

14

ВАЖНЕЙШИЕ МОМЕНТЫ В ИСТОРИИ РАЗВИТИЯ МИНЕРАЛОГИИ

Период зарождения минералогии. 

Интерес к минералам как к полез

ным ископаемым зародился в глубокой древности, еще задолго до начала
исторического (письменного) периода. Расширение минералогических
знаний тесно связано с историей развития материальной культуры, в кото
рой весьма существенную роль играл горный промысел, особенно в брон
зовый и железный века. Судя по археологическим данным, к числу наибо
лее древних культурных народов, занимавшихся горным промыслом,
принадлежали китайцы, вавилоняне, египтяне, греки и другие народы.

Кроме самородных металлов — меди, золота, серебра — люди в глубо

кой древности знали и умели находить руды, богатые соединениями меди,
олова и железа. Они постепенно научились добывать эти руды, выплав
лять из них металлы и изготовлять вначале украшения, затем оружие,
столь необходимое в постоянной борьбе за жизнь, и, наконец, орудия тру
да. В те времена, помимо металлов, знали и собирали различные цветные
камни, изумлявшие своей красотой и порождавшие суеверия.

Несомненно, что древние обитатели практическим путем узнали неко

торые свойства отдельных полезных ископаемых. Знали они также эмпи
рические закономерности распространения и залегания руд и пользовались
ими при поисках и разработках новых месторождений. Существуют исто
рические свидетельства о том, что в Египте горнодобычные работы актив
но проводились уже в эпоху Рамзеса II (рис. 1). Древние горные выработ
ки во многих местах сохранились до наших дней. Разумеется, научных
представлений о происхождении руд и минералов тогда еще не могло быть.

Первые литературные упоминания о неорганических природных те

лах и попытку их классифицировать мы находим у греческого ученого и
философа 

Аристотеля

 (384–322 гг. до н. э.). Минеральные образования,

подобные металлам, он относил к группе «металлоидов». Его ученик

Теофраст

 (371–286 гг. до н. э.) вопросам минералогии посвятил специ

альный трактат «О камнях», где уже в практическом разрезе описывает

Рис. 1.

 Изображение древних золотых рудников ВадиМийа (Египет)

на Туринском папирусе

Введение

15

16 минеральных видов, главным образом драгоценных камней. Позднее
римский натуралист 

Плиний Старший

, погибший в 79 г. при извержении

Везувия, написал четыре трактата, в которых собрал все, что было извес
тно в то время о минералах, включая и фантастические предания.

В период раннего Cредневековья явный подъем научного творчества

происходил в арабских странах Востока, воспринявших древнегреческую
и древнеиндийскую культуры. При этом, как выяснилось, огромное влия
ние на развитие арабской науки оказали ученые, вышедшие из народов
Средней Азии (Узбекистана), находившихся в то время в подчинении
у Багдадского халифата. В области минералогии выдающимся естествоис
пытателем в начале XI в. был великий ученый, математик и астроном 

Би'

руни

 (972–1048), уроженец Хорезма (Узбекистан). В своей работе

о драгоценных камнях он дает замечательные для своего времени описа
ния минералов и, что особенно важно, впервые в истории минералогии при
определении минеральных видов применяет такие физические констан
ты, как относительную твердость и удельный вес. Другим представителем
выдающихся ученых того времени является 

Авиценна 

— 

Ибн Сина

 (980–

1037), уроженец Бухары. В своем «Трактате о камнях» он дал классифика
цию известных в то время минералов, разделив их на четыре класса: 1) кам
ни и земли, 2) горючие или сернистые ископаемые; 3) соли и 4) металлы.

Естествознание в Средневековой Европе также находилось под влия

нием античных авторов. В так называемых лапидариях (от лат. 

lapis

  —

камень), представлявших единственную минералогическую литературу
того времени, приводились главным образом фантастические описания
магических свойств камней.

Таким образом, минералогия как наука за первый, огромный по вре

мени этап ее развития, закончившийся в Средние века, находилась еще
в эмбриональном состоянии. Минералами в основном назывались руды.
Классификация их была весьма примитивна. Представления о химиче
ских элементах, как и о самой химии, еще не существовало. Следователь
но, не могло быть и представления о химической природе минералов.
Химия появилась лишь в конце Средних веков в виде алхимии, увлече
ние которой продолжалось вплоть до XVIII в. Изучением минералов в
эту эпоху и занимались в основном алхимики, среди которых необходи
мо упомянуть германца 

Альберта Магнуса

 (ок. 1193–1280), первооткры

вателя мышьяка и автора трактатов «О металлах» и «О ядах».

Начальный период развития минералогии как науки.

 Примерно со вто

рой половины XV в., начиная с эпохи Возрождения, и особенно в XVIII и
XIX вв., в условиях бурного роста торгового капитала естествознание вступа
ет в фазу мощного развития. Уровень развития ряда наук, особенно математи
ки, физики, химии, биологии, геологии, стал резко повышаться. Естествоис
пытатели начали накапливать научные факты, изучать закономерности
в явлениях природы и сознательно проводить научные эксперименты.