Добрый день, Коллеги. Важное сообщение, просьба принять участие. Музей Ферсмана ищет помощь для реставрационных работ в помещении. Подробности по ссылке
Минерало́гия — наука о минералах — природных химических соединениях.
Минералогия изучает состав, свойства, структуры и условия образования минералов. Минералогия — одна из древнейших геологических наук. Первые описания минералов появились у древнегреческих философов. В дальнейшем развитию минералогии способствовало горное дело. В настоящее время интенсивно развиваются генетическая и экспериментальная минералогия.
В минералогии активно используются достижения физики, химии и других естественных наук. Так, минералогическое изучение метеоритов и образцов с других планет позволило узнать много нового об истории Солнечной системы и процессах формирования планет. Изучением минерального состава и минералов комет, метеоров, и других небесных тел, а также астрономической спектроскопией астероидов, комет и пыли околозвёздной среды в целом, занимается молодая наука на стыке минералогии, физики и астрономии — астроминералогия (astromineralogy).
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 горных пород и руд, отличающиеся друг от друга по химическому составу и физическим свойствам (цвету, блеску, твердости и т. д.). Например, биотитовый 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 зерен магнетита.
На протяжении всей истории минералогии вопрос об определении содержания понятия «минерал» часто дискутировался, так что круг объектов этой науки неоднократно менялся и его границы нельзя считать окончательно установленными.
В настоящее время большинство объектов минералогии отвечает следующему определению: минерал — однородное природное твердое тело, находящееся или бывшее в кристаллическом состоянии. Таким образом, определенное понятие минерала отвечает минеральному индивиду — естественно ограниченному телу — и охватывает все разнообразие реальных единичных объектов минералогии, встречающихся в природе. В число минералов обычно не включаются высокомолекулярные органические
образования типа битумов, не отвечающие в большинстве случаев требованиям кристалличности и однородности. Некоторые из солеподобных органических соединений тем не менее рассматриваются в числе 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 природные химические соединения и простые вещества, являющиеся естественными продуктами различных физикохимических процессов, соверша ющихся в земной коре и прилегающих к ней оболочках (включая и продукты жизнедеятельности организмов). (Разнообразнейшие синтетические продукты, т. е. искусственно получаемые в лабораториях и в заводских условиях химические соединения не могут называться минералами. Искусственными, или синтетическими, минералами условно называют лишь те искусственные соединения, которые по своему составу и кристаллическому строению отвечают природным.) К минералам относят и космогенные объекты, отвечающие вышеприведенным требованиям однородности и кристалличности.
Как показывают наблюдения над условиями нахождения минералов в природе, а также экспериментальные исследования, каждый минерал возникает в определенном интервале физикохимических условий (давления, температуры и концентрации химических компонентов в системе). 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 давления и др.). Поэтому в историческом ходе развития геохимических процессов многие минералы подвергаются изменению, разрушению или замещению другими минералами, устойчивыми во вновь создающихся условиях.
Рассматривая минералы как части природных физикохимических систем, можно определить их, в полном соответствии с понятиями химической термодинамики, как природные твердые фазы (в понимании Дж. Гиббса). Необходимо только отметить, что некоторые минералы могут существовать в природе и за пределами своих полей устойчивости, сохраняясь в метастабильном состоянии долгое время (например, алмаз).
Весьма значительное количество известных в настоящее время минералов имеет важное практическое значение как минеральное сырье (при условии, конечно, если скопления их в определенных участках, называемых месторождениями полезных ископаемых, обладают промышленным содержанием и запасами, достаточными для обеспечения предприятия по разработке месторождения). Одни минералы (рудные) содержат в своем составе те или иные ценные для промышленности металлы (железо, марганец, медь, свинец, цинк, олово, вольфрам, молибден и др.), извлекаемые при металлургической обработке руд. Другие минералы (такие как алмаз, хризотиласбест, кварц, полевые шпаты, слюды, гипс, сода, мирабилит 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 синтетических соединений, строительных материалов и пр.
Таким образом, минералогия как наука о природных химических соединениях (минералах) изучает во взаимной связи их состав, кристаллическое строение, свойства, условия образования и практическое значение. В соответствии с этим и задачи данной науки должны быть тесно связаны, с одной стороны, с достижениями смежных с нею наук (физики, химии, кристаллохимии и др.), а с другой — с запросами практики поисковоразведочного дела.
Главнейшими задачами минералогии в настоящее время являются:
1) всестороннее изучение и более глубокое познание физических и химических свойств минералов во взаимной связи с их химическим составом и кристаллическим строением с целью практического использования их в различных отраслях промышленности и выявления новых видов минерального сырья;
2) изучение закономерностей сочетания минералов и последовательности образования минеральных комплексов в рудах и горных породах с целью выяснения условий возникновения минералов и истории процессов минералообразования (генезиса), а также использованияэтих закономерностей при поисках и разведках различных месторождений полезных ископаемых.
Минералогические исследования при решении этих задач опираются на законы точных наук: физики, химии, кристаллографии, кристаллохимии, коллоидной химии и физической химии. Данные минералогии, 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 главнейшие события в истории естествознания, повлиявшие на развитие минералогии как науки.
В познании законов образования и эволюции Земли геохимические исследования, согласно определению основоположников геохимии в России В.И. Вернадского и А.Е. Ферсмана, призваны реконструировать геологическую историю химических элементов и их ассоциаций в минералах, горных породах и земных оболочках. Достижение этой цели в теоретическом плане обеспечивает понимание поведения (рассеивания, концентрирования) химических элементов в различных геологических, по существу химических и/или физико-химических процессах минерало-, породо- и рудообразования, в прикладном плане – получение данных для разработки прогнозно-поисковых критериев оруденения разного происхождения, в частности, гидротермального. Создание достоверного знания условий концентрирования рудогенных элементов в рудных районах и рудных полях составляет приоритетную сферу интересов геохимии, получившей статус поисковой. Исторически сложилось так, что применяемые формализованные методы поисковой геохимии, ориентированные на расчеты и использование различных параметров распределения химических элементов в земной коре для поисков и оценки промышленного оруденения, обладают ограниченными возможностями в том, что касается генетической интерпретации структуры наблюдаемых крупнообъемных геохимических полей и аномалий в их составе. Методами поисковой геохимии оценивается, например, современный (итоговый) геохимический облик горных пород без учета вклада сменявших один другой во времени геологических процессов на предшествующих этапах их геологической истории. О том, какие это создает трудности в решении ключевой проблемы гидротермального рудообразования – проблемы источников рудного вещества, можно судить на примере крупных и уникальных хорошо изученных золотых месторождений, локализованных в толщах углеродистых терригенных сланцев осадочных бассейнов. О существовании этих трудностей свидетельствует многообразие представлений о происхождении месторождений «сланцевого типа» в рамках гранитогенной, базальтогенной, метаморфогенной и полигенной гипотез, конкурирующих между собой в приложении к одному и тому же месторождению, например, Сухому Логу в Ленском районе. Гипотезы магматогенного гидротермального рудообразования предполагают генерацию металлоносных флюидов в коровых очагах кислой магмы [2, 7, 20 и др.] или в мантийных очагах умеренно щелочных базальтовых расплавов [13, 17, 18 и др.]. Со времени возрождения в шестидесятых годах идей старой, начала XX века, литораль-секреционной гипотезы рудообразования месторождения в сланцах сторонниками метаморфогенной гипотезы противопоставляются магматогенным, – их формирование связывают с извлечением металлов, прежде всего золота, из горных пород в областях выноса растворами разного происхождения, транспортировку и отложение их в дренирующих структурах в областях привноса [3, 6, 14, 16 и др.]. В последнее время обсуждается вероятность многоэтапного концентрирования металлов при их преобладающе породных источниках в рамках полигенной гипотезы [12 и др.] и допускается множественность источников золота, сосредоточенного в рудах одного месторождения, включая мантийный субстрат, коровые расплавы и горные породы [11, 15, 18]. Идея, которая вызвала к жизни сначала литораль-секреционную, а после полувекового перерыва, заполненного господством магматогенных гидротермальных гипотез, – метаморфогенную и полигенную гипотезы, заключается в представлении о повышенных или высоких дорудных содержаниях золота в сланцах как обязательной предпосылке рудообразования. На эту идею опирается вывод, согласно которому промышленные месторождения золота образуются в сланцевых толщах, обогащенных против кларка металлом на этапе седиментации или предшествующего рудообразованию регионального зонального метаморфизма. Один из ранних вариантов метаморфогенной гипотезы, в частности, предполагал вынос золота из зон высокотемпературного регионального ультраметаморфизма в низкотемпературные зоны зеленосланцевой фации, где и происходило концентрирование металла [3]. Сторонники идеи сопряженного формирования областей выноса-привноса металлов в гидротермальных процессах ограничиваются и субкларковыми их содержаниями в породах-донорах [14, 16, 22].
Монография является продолжением серии по региональной минералогии Украины. В ней, как и в предыдущих изданиях («Минералогия Донецкого бассейна», «Минералогия Криворожского бассейна» и др.), приводится описание минеральных комплексов, развитых в Приазовье дается детальная их химико-минералогическая характеристика, определяются их происхождение и практическое значение для промышленности и сельского хозяйства. Большое внимание уделяется систематической минералогии, генезису и парагенезису минералов и минеральпых ассоциаций. Рассчитана на работников геологоразведочных организаций и научных учреждений, а также может быть использована студентами высших учебных заведений.
Курс минералогии, первое издание которого состоялось в 1951 г., в последние годы вошел в число основных руководств при преподавании минералогии в геолого-разведочных вузах Советского Союза.
Он был издан также на немецком (1953), китайском (1953), румынском (1953), чехословацком и польском (1955) языках.
При подготовке курса ко второму изданию внесены необходимые исправления и дополнения. Произведен также ряд сокращений в соответствии с общими указаниями Министерства высшего образования.
Автор приносит сердечную признательность коллективу кафедры кристаллографии Ленинградского горного института — проф. И. И. Шафра-новскому, проф. В. И. Михееву, доц. Н. Н. Стулову и В. Л. Мокиевскому, которые внесли коррективы в кристаллографические данные, а также всем коллегам, приславшим свои замечания по первому изданию книги.
При составлении данного курса минералогии основное внимание было уделено конкретным фактическим сведениям, способствующим точному определению минералов и выяснению условий нахождения минералов в природе, что является главной задачей преподавания минералогии. При этом учащимся важно не только приобрести знания диагностических свойств минералов, но и получить представление о причинах, обусловливающих эти свойства, насколько это позволяют выяснить современные достижения точных наук, на которые опирается минералогия.
В соответствии с этим под определенным углом зрения проработаны общая (теоретическая) и заключительная части курса. Кроме того, в описательную часть введены характеристики типических кристаллических структур минералов с разбором зависимости их важнейших свойств от особенностей строения кристаллического вещества.
Весьма существенные дополнения по сравнению с прежними руководствами внесены также в разделы, касающиеся условий образования и существования минералов в природе.
Описаны свойства цветных камней, технологические операции изготовления изделий из них. Приведены необходимые сведения об устройстве и эксплуатации оборудования, инструмента, приспособлений и вспомогательных материалах, применяемых при обработке цветного камня.
Книга представляет собой современный учебник по минералогии. В нем освещены основные понятия и методы минералогии, химический состав и структура минералов, их физические свойства, кристаллография и оптические свойства. Около половины книги приходится на описательную часть с классификацией и краткой характеристикой 266 минеральных видов. Описания дополнены иллюстрациями, изображениями кристаллов и кристаллических структур, таблицами и графиками. Приводится список литературы, рекомендуемой для дальнейшего изучения. Для студентов и преподавателей геологических факультетов, а также профессионалов-геологов, специалистов в области технологии получения минерального сырья, любителей камня и коллекционеров.
Неисчислимо богаты недра нашей Родины полезными ископаемыми! Каждый год у нас добываются огромные количества угля, нефти, железной руды и цветных металлов. Из недр непрерывно извлекаются золото и платина, слюда и драгоценные камни, строительные материалы и удобрения.
С каждым годом мы всё глубже проникаем в недра земли, открываем всё новые и новые ее богатства.
В изучении полезных ископаемых родного края многое могут сделать юные краеведы — пионеры и школьники. С рюкзаком за спиной, с молотком в руке, группами и в одиночку путешествуя по родным местам, за лето можно собрать прекрасную коллекцию гсрлых пород и минералов. Эта коллекция очень пригодится школе или краеведческому музею.
Собирая минералы, вы научитесь узнавать их с помощью простых и доступных средств, познакомитесь с полезными ископаемыми вашего края, с его геологической историей.
Восстановлению далекого геологического прошлого особенно помогают находки окаменевших раковин и скелетов вымерших организмов, а также отпечатки древних растений. Окаменелости находятся в обычных, всем известных породах: известняках, песчаниках, глинистых сланцах. И если мы не так часто находим эти важные следы минувшей жизни, то в этом следует винить прежде всего наш недостаточно наблюдательный глаз. Сбор геологических коллекций помогает развивать нашу наблюдательность.
Хорошо собранная и умело оформленная коллекция горных пород и минералов, переданная в школу, может оказаться ценным наглядным пособием на уроках географии, биологии или химии.
Камень и человек. Длительна и сложна история их взаимоотношений и взаимосвязей.
Взяв впервые в руки камень много тысячелетий тому назад, человек уже никогда больше не расставался с ним. Как известно, древнейшая история человечества начинается с каменного века. Совершенствуя обработку камня, человек совершенствовал и самого себя, учился мыслить и чувствовать.
Археологи считают, что зарождение пашей нультуры связапо с камнем. Поэтому древнейшие эпохи получили название палеолита, мезолита, неолита... По каменным орудиям и украшениям судят о степени развития человечества на ранних этапах, о его культуре. Наряду с другими факторами общение с камнем, обогащая первобытное мировоззрение, помогло неандертальцу превратиться в Homo Sapiens—человека разумного.
«Камепь — чудо природы и тайпа ее»,— сказал поэт Э. Межелайтис. И как всякое чудо, как всякая тайпа, камень в древности рождал суеверия. Разным камням приписывались разпые волшебные свойства. И часто даже не волшебные, а обыкновенные человеческие. Почти каждый камень стал символизировать какос-пибудь качество человека или его чувства и эмоцип.
Впрочем, у разных народов и в разные времена один и тот же камепь символизировал самые разные свойства. А в Древнем Египте и в Древней Индии определенные камни определенного цвета, которые посили па шее или в перстне, указывали, какое положение занимал человек на иерархической лестнице. Кстати, даже светлейший князь А. Д. Меньшиков, получая очередной чин или титул, приказывал ювелиру прикреплять к ножнам своей шпаги тот или иной драгоценный камепь. Александр Данилович скорее всего таким образом платил дань своему непомерному честолюбию. По мпогие россияне в тс времена всерьез верили в магические чары камня.
Выпуск содержит характеристику фельдшпатоидов (минералы групп нефелина, лейцита, содалита, гельвина, канкринита, скаполита и др.) - широко распространенных каркасных силикатов, многие из которых относятся к важнейшим породообразующим минералам. Критически использованы опубликованные в России и за рубежом результаты новейших исследований (рентгеноструктурных, химических, оптических и др.), указаны условия образования минералов и главные их месторождения, приведены термодинамические константы, данные о синтезе и практическом использовании, а также широкий список использованной литературы.
Для минералогов, петрологов, геохимиков, химиков, геологов.
Of the many techniques that have been applied to the study of crystal defects, probably no single technique has contributed more to our understanding of their nature, properties, and influence on the physical and chemical properties of crystalline materials than transmission electron microscopy (ТЕМ). Although the importance of crystal defects and the use of ТЕМ for their direct observation were recognized by physical metallurgists in the early 1950s, it was at least a decade later that earth scientists responded to many of the new ideas of the defect solid state and to the power of ТЕМ. However, ТЕМ is now used extensively for the direct observation of defect microstructures in minerals and rocks, and there appears to be an increasing number of earth scientists who want to use the technique or to become more familiar with the interpretation of ТЕМ observations. This book is written for such people. However, it makes no attempt to be a practical manual of ТЕМ or a definitive text, but rather an introduction to the basic principles of the technique and of the interpretation of electron micrographs and electron diffraction patterns. As such, I hope the book will also be useful to students of materials science.
В учебнике приводятся общие сведения о минералах, их структурах, химическом составе, морфологии и физических свойствах. На кри-сталлохимической основе дано систематическое описание минералов по классам. При описании отображены состав, свойства, диагностические признаки, происхождение, примеры месторождений и практическое значение минералов. Рассмотрены важнейшие геологические процессы минералообразования и природные ассоциации минералов в магматических горных породах и месторождениях, пегматитах, скарнах, рудных жилах, в осадках, коре выветривания и др
Настоящий учебник написан в соответствии с программой курса «Минералогия» для университетов. В первой части приводится традиционная кристаллохимическая характеристика минералов. Сведения о типах кристаллической структуры и структурных мотивах минералов дополнены рассмотрением полиморфных модификаций и политипов, введен специальный раздел о структурных несовершенствах (дефектах). Рассмотрены явления изоморфизма, распада твердых растворов, отмечена особая роль воды в составе минералов, показаны способы изображения химического состава минералов на диаграммах н расчета кристаллохимических формул. Характеристика физических свойств сопровождается рассмотрением их природы, методов изучения и значения при диагностике минералов, в поисковой практике, в обогащении руд, технике и т. д.
