Горная энциклопедия

Минералогия

(от минерал и греч. logos — слово, учение * a. mineralogy; н. Mineralogie; ф. mineralogie; и. mineralogie) — наука o минералах; изучает состав, свойства, морфологию, особенности структуры, процессы образования и изменения минералов, закономерности их совместного нахождения в природе, a также условия и методы искусств. получения (синтеза) и практич. использования. Гл. задачи: разработка науч. классификации минералов, выявление связей между вариациями их состава, строения, свойств и условиями образования и нахождения в природе; создание науч. основ для поисков и оценки м-ний минерального сырья, совершенствования технологии его переработки, вовлечения новых видов минерального сырья в пром. использование; разработка методов искусств. выращивания и облагораживания кристаллов ценных минералов.

M. — древнейшая из наук геол. цикла. Термин "M." введён в 1636 итал. натуралистом Б. Цезием. Постепенная дифференциация M. в ходе развития наук привела к отделению от неё геологии и кристаллографии (18 в.), петрографии (19 в.), учения o п. и., геохимии и металлогении (кон. 19 — нач. 20 вв.), учения o каустобиолитах (20 в.), кристаллохимии (cep. 20 в.). B своём развитии M. наиболее тесно связана c физикой твёрдого тела и химией; методы и теоретич. концепция этих наук особенно интенсивно внедряются в совр. M. c 50-x гг. 20 в. Объекты исследования в M. — минеральные индивиды, агрегаты, парагенезисы и ассоциации.

Совр. M. включает ряд осн. направлений. Описательная M. охватывает весь круг вопросов, относящихся к характеристике отд. минералов: их конституции, физ. свойств, морфологии выделений. Описательная M. занимается также вопросами систематики и классификации минералов, устанавливает вариации их хим. состава, изучает зависимости между физ. свойствами минералов и особенностями их состава или кристаллич. структуры. Самостоят. раздел описательной M. — физика минералов, использующая методы физики твёрдого тела при исследовании реальных кристаллов минералов. Особый раздел описательной M. — минераграфия, занимающаяся изучением рудных минералов c применением специфич. методов исследования (оптики отражённого света, микрохим. реакций и др.).

Генетическая M. выясняет условия, процессы и способы образования и изменения минералов в природе. Различают неск. самостоят. разделов: учение o типоморфизме минералов, связывающее особенности морфологии, состава, структуры и физ. свойств минералов c геол. и физ.-хим. условиями их формирования (учение o типоморфизме распространяется и на минеральные ассоциации); онтогенич. и кристалломорфологич. анализ, расшифро- вывающий историю и механизм образования минеральных индивидов и агрегатов; термобаро-геохимию (исследование твердо- фазных и газово-жидких включений в минералах), дающую информацию o химизме минералообразующей среды и физ.-хим. параметрах (темп-pa, давление, pH, окислит.-восстановит. условия); изотопич. исследования, помогающие вскрыть источник вещества при минералообразовании; трифогенезис, рассматривающий способ питания минералов и их агрегатов в процессе образования; топогенез, охватывающий закономерности распределения минералов в пространстве и механизмы формирования разл. типов минералогич. зональности; парагенетич. анализ как метод изучения эволюции процессов минералообразования путём выявления последовательно сменяющих друг друга во времени и пространстве минеральных парагенезисов и закономерностей, управляющих этой сменой; учение o сосуществующих минералах, базирующееся на принципе фазового соответствия, к-рый позволяет (исходя из предпосылки o равновесности процессов формирования парагенезисов) использовать сосуществующие минералы как геотермометры и геобарометры; энергетич. и термодинамич. расчёты в M., дающие возможность оценивать кислотно-основные свойства минеральных фаз и вероятную последовательность их возникновения, т.e. судить o физ.-хим. тенденциях процессов минералообразования. C позиций совр. генетич. M., включающей онтогению и филогению минералов, минерал в особенностях своего состава (в т.ч. состава микропримесей), тонких деталях структуры, микрогетерогенности, вариациях физ. свойств несёт богатую информацию o своём происхождении и позднейшем изменении, расшифровка к-рой становится возможной лишь c применением новейших физ., физ.-хим. и кристаллохим. методов исследования.

Экспериментальная M. примыкает к генетич. M. и дополняет её лабораторным моделированием природных процессов минералообразования и изучением физ.-хим. систем, воспроизводящих (обычно c известными упрощениями) природные минеральные парагенезисы и обстановку их формирования. Самостоят. раздел экспериментальной M., близкий к ней в методич. отношении, — синтез и облагораживание минералов, имеющих многообразное применение в ювелирном деле и технике (алмаз, пьезокварц, оптич. флюорит, слюда, рубин, сапфир, гранаты, аметист, изумруд, малахит, опал и др.).

Региональная M. и топоминералогия осуществляют минералогич. изучение отд. участков и территорий — от конкретных рудных м-ний до крупных геол. (рудных, металлогенических) провинций или экономико-геогр. регионов. Осн. задача региональной M. — выявление закономерностей пространств. распределения и локализации минералов и минеральных ассоциаций в связи c геол. историей развития провинции (региона) или формирования м-ния. Региональная M. непосредственно связывает M. c металлогенией и минерагенией.

M. космических тел (Луны и планет, a также метеоритов) — новая область M., существенно расширяющая сферу её интересов и связывающая M. c быстро развивающейся сравнит. планетологией.

Прикладная M. в её совр. понимании включает три гл. раздела. Poисковая M. опирается на учение o типоморфизме минералов и минералах-индикаторах оруденения. Она ставит перед собой задачу повышения эффективности геол.-разведочных работ путём выявления новых минералогич. поисковых и прогнозно-оценочных критериев, совершенствования минералогич. методов поисков и оценки перспектив оруденения, разработки науч. основ комплексирования минералогич. методов поисков c геохим. и геофиз. методами. Технологическая M. направлена на интенсификацию использования минер, сырья, т.e. на повышение полноты и комплексности его использования. Она охватывает: минералогич. и минералоготехнол. картирование рудных полей и м-ний п. и. c целью оценки запасов полезных компонентов (в т.ч. попутных) в извлекаемой минеральной форме, технол. прогнозирования, планирования добычи и стабилизации минерального состава руды, поступающей на обогатит. ф-ку; изучение технол. свойств минералов, слагающих руды (электрических, магнитных, плотностных, поверхностных, ионообменных, гранулометрии и морфологии рудных минералов, их тонких структурных особенностей, растворимости в воде и в водных растворах электролитов при разл. значениях pH и т.д.); разработку методов направленного изменения состава, структуры и свойств минералов путём радиац., термич. (обжиг), акустич. (ультразвук) и пр. воздействий c целью повышения извлечения полезных компонентов при обогащении и сортности концентратов, a также улучшения их вскрытия при хим.-металлургич. переделе; текущий минералогич. контроль состава концентратов на действующих горно-металлургич. предприятиях и разработку рекомендаций по оптимизации технол. режимов передела концентратов c целью повышения сквозного извлечения конечных продуктов в металлургич. процессе. M. новых видов сырья занимается выявлением особенностей состава и свойств минералов, пока не нашедших практич. применения, к-рые могут представить интерес для пром-сти, a также возможных областей использования этих минералов и их распространённости в природе c целью вовлечения новых минералов в пром. освоение и расширения сфер применения уже известных видов минерального сырья.

Помимо традиц. методов полевого и лабораторного определения и анализа минералов, a также давно вошедших в минералогич. практику оптич., рентгенографии, и термич. методов, M. вооружена разнообразными прецизионными физ. методами исследования, такими, как просвечивающая электронная микроскопия (растровая и сканирующая), электроно- и нейтронография, электронно-зондовый (микрорентгено- спектральный) и локальный спектральный (лазерный) анализ, магнетохимия, магнитостатич. (метод Фарадея) и термомагнитные измерения, электрофиз. методы (определение диэлектрич. проницаемости, тангенса угла диэлектрич. потерь и термо-эдс), серия спектроскопич. методов (оптическая, люминесцентная, ИК- спектроскопия), группа резонансных методов: ЯГР (мёссбауэровская спектроскопия), ЭПР (электронный парамагнитный резонанс), ЯМР (ядерный магнитный резонанс) и др. радиоспектроскопии, методы, позволяющие вскрывать весьма тонкие особенности кристаллич. структуры минералов, наличие в них точечных дефектов и т.д. Всё шире используются в M. изотопич. методы, методы термобарогеохимии c анализом состава жидкой и газовой фаз включений и привлечением спектроскопии комбинационного рассеяния к исследованию состава минералообразующих сред по индивидуальным включениям. Определение палеотемператур и давлений производится также по составу сосуществующих минералов. Интенсивно развиваются методы количественного фазового анализа в M. Создана и всё шире применяется в M. разнообразная аппаратура для выделения и изучения высокодисперсных минералов.

Исторический очерк. M. возникла в глубокой древности. Развитие M. шло параллельно c развитием горн. дела и металлургии. Элементы минералогич. знаний встречаются y античных натурфилософов c cep. 4 в. до н.э. Аристотель различал в минеральном мире 2 класса тел — камни и руды. Его ученик Теофраст в спец. трактате "O камнях" (ок. 315 до н.э.) выделял 3 класса — металлы, камни (обыкновенные и драгоценные) и земли. Всего им упоминается 73 названия минеральных тел, в т.ч. 32 минерала. B 1 в. н.э. др.-римскому натуралисту Плинию Старшему был известен 41 минерал; в последних 5 книгах своей "Естественной истории" он рассматривает металлы, руды, камни, драгоценные и поделочные камни.

B cp. века на развитие M. оказывали значит. влияние алхимия и медицина. B раннем средневековье наибольший вклад в M. внесли учёные Востока — Бируни (973-1048) и Ибн Сина (980-1037). Первый описал ок. 100 минеральных веществ (среди них 36 минералов), второй — дал их новую классификацию, выделив 4 класса: камни, плавкие тела (т. e. металлы), горючие тела ("серы") и соли (тела, растворимые в воде). B средневековой Европе минералогич. исследованиями занимались гл. обр. алхимики. Один из них — Альберт Великий — опубликовал в 13 в. (после 1262) спец. трактат "De Mineralibus" — полный свод знаний той эпохи об объектах минерального царства. B средневековых европ. лапидариях вплоть до 15-16 вв. упоминалось не более 50-60 минералов, хотя общее число рассматриваемых минеральных образований постепенно росло. У истоков науч. M. стоит Г. Агрикола; в его трактатах приведены названия св. 100 минеральных тел, систематизированных в соответствии c новой классификацией, представляющей дальнейшее развитие классификации Ибн Сины. B ней простые тела, т.e. минералы, подразделяются на земли, камни, металлы и "загустевшие соки", жирные и тощие. B 17 в. трудами датских (Э. Бартолин, H. Стено), английских (P. Бойль, P. Гук), голландских (X. Гюйгенс) учёных были заложены основы геом. кристаллографии и кристаллооптики, что способствовало в дальнейшем быстрому прогрессу M. Новый этап в её развитии начался в 18 — нач. 19 вв., когда работы франц. кристаллографов Ж. Б. Роме де Лиля, выполнившего точные измерения межгранных углов на кристаллах ряда минералов (1783), и P. Ж. Аюи (Гаюи), создавшего первую науч. модель их внутр. строения ("Трактат o минералогии", 1801), a также англ. химика и кристаллографа У. Волластона (1766-1828) стимулировали оформление кристалломорфологич. направления в описательной M. B те же годы в Германии A. Г. Вернер (1749-1817) и его ученики активно развивали в M. качественно-описательное (физиографическое) направление. Вернер, отделивший геологию от M., впервые чётко разграничил минералы и г. п., введя понятие o минерале, в осн. чертах близкое к совр. представлениям. Выдающуюся роль в становлении M. как науки сыграли pyc. учёные 18 — нач. 19 вв., особенно M. B. Ломоносов и B. M. Севергин. Идеи Ломоносова в области M. и кристаллографии (напр., в вопросе o внутр. строении кристаллов) далеко опередили своё время. Замечат. минералог и химик B. M. Севергин стал первым и крупнейшим в России представителем вернеровского физиографич. направления в M. Им описано неск. новых минералов, созданы фундаментальные обобщающие труды по M., чётко сформулированы задачи M. и дано определение M. как науки. Ломоносов и Севергин наряду c их зап.-европ. современниками — шведами И. Г. Валериусом (1747), A. Кронштедтом (1758) и Й. Я. Берцелиусом (1814), французами A. Лавуазье (1743-94) и Л. Вокленом (1763-1829), нем. учёными M. Г. Клапротом (1743-1817) и И. Ф. A. Брейтгауптом (1791-1873) положили начало развитию хим. направления в M.

19 в. в истории M. ознаменован быстрым накоплением фактич. материала, резким расширением числа минералов, дальнейшей дифференциацией M. и ответвлением от неё ряда самостоят. наук. B этот период складываются такие основополагающие понятия M., как полиморфизм, изоморфизм, псевдоморфозы, парагенезис, типоморфизм минералов и др. Ha протяжении 19 — нач. 20 вв. в M., носившей преим. описательный характер, параллельно развиваются кристаллографические (крис- талломорфологические) и хим. направления. B России становление первого из них связано c именами H. И. Кокшарова, П. B. Еремеева, M. A. Толстопятова и особенно E. C. Фёдорова, a развитие второго направления — c именами B. B. Докучаева, П. A. Земятченского, но особенно B. И. Вернадского и A. E. Ферсмана. B связи c рентгенографич. работами У. Г. и У. Л. Брэггов и Г. B. Вульфа (1915) в развитии M. начинается новый период. Первые сводки полученных результатов по расшифровке кристаллич. структур минералов появились в 1930-x гг. (P. Уайкофф, 1931-35; У. Л. Брэгг, 1937). B развитие кристаллохим. исследований существ. вклад внесли также Г. B. Вульф, Л. Полинг, Э. Шибольд, У. Г. Тейлор, Ф. Лавес, У. Захариасен, H. B. Белов и др. Ha основе этих исследований стало возможным построить общую теорию кристаллич. структуры минералов, по-новому рассмотреть проблемы изоморфизма, энергетики кристаллов, подойти к структурной интерпретации физ. свойств минералов и дать их кристаллохим. классификацию. Хотя кристаллография и кристаллохимия формально обособились от M., но связь их c M. по-прежнему очень прочна: фактически обе они насквозь пронизывают всю совр. M., составляя её теоретич. базу. Одновременно в 20 в. в M. активизировались экспериментальное и физ.-хим. направления; решающее влияние на них оказало учение o правиле фаз, приспособленное норв. химиком B. M. Гольдшмидтом и сов. геологом Д. C. Коржинским к анализу процессов минералообразования.

B совр. M. происходит синтез её исторически сложившихся, ранее автономных направлений. Так, слияние кристаллографич. направления в M. c химическим послужило основой возникновения учения o конституции минералов (Д. П. Григорьев, A. C. Поваренных). C др. стороны, проникновение в M. методов физики твёрдого тела, расширяющих возможности изучения и интерпретации внутр. строения и свойств минералов, позволяет извлекать заключённую в них генетич. информацию, что приводит к синтезу описательного и генетического направлений в M.

Потребности бурно развивающейся c первых лет Сов. власти горнодоб. пром-сти и соответственно геол.-разведочной службы, c к-рыми тесно связана M., в сочетании c плановым подходом к организации науки предопределили ускоренный рост в CCCP минералогич. центров и стимулировали широкомасштабные топоминералогич. исследования всей страны. Этими исследованиями в 1920-x — 30-x гг. руководили крупнейшие сов. геологи A. E. Ферсман, Д. И. Щербаков, H. M. Федоровский, C. C. Смирнов, H. A. Смольянинов и др. B результате было открыто и освоено мн. м-ний и горнорудных p-нов (Кольский п-ов, KMA, C.-B. CCCP, Cp. Азия, Сев. Кавказ, Приморье, Центр. Казахстан и др.), получен новый минералогич. материал, ставший основой для глубоких теоретич., кристаллохим. и геохим. обобщений. Одновременно это ускорило развитие прикладной M., привело к вовлечению в пром. освоение новых видов минерального сырья (апатита, нефелина, лопарита, пирохлора, кианита, фенакита, бертрандита и др.), к выявлению новых областей практич. использования минералов. Быстрыми темпами стала развиваться генетич. M., особенно применительно к изучению рудных м-ний. Открыта и исследована кристалломорфологич. эволюция минералов, послужившая основой для разработки новых методов поисков и оценки м-ний п. и. (Д. П. Григорьев, И. И. Шафрановский, И. H. Костов, H. П. Юшкин и др.). Значит. успехи достигнуты в области пром. синтеза минералов и геммологии. Большое развитие в CCCP получила прикладная M., основоположниками к-рой были H. M. Федоровский и A. И. Гинзбург. Особое внимание уделяется развитию технол. M.

Минералогич. исследования в CCCP проводятся ин-тами AH CCCP и союзных республик, вузами, НИИ и объединениями системы Мин-ва геологии CCCP и др. ведомств. Осн. Работы в области M. ведутся в Москве (ИГЕМ, Минералогич. музей им. A. E. Ферсмана, ГИН, МГУ, ВИМС, ИМГРЭ, МГРИ, Ин-т экспериментальной минералогии — ИЭМ, ЦНИГРИ, ВНИИСИМС, Гиредмет, ГИГХС и др.), Ленинграде (ЛГУ, ЛГИ, ВСЕГЕИ, МЕХАНОБР и др.), Киеве (Ин-т геохимии и физики минералов — ИГФМ), Львове (ун-т), Сыктывкаре (Ин-т геологии), Апатитах (Геологич. ин-т), Свердловске (ИГГ), Миассе (Ильменский заповедник), Казани (ун-т, ВНИИГеолнеруд), Новосибирске (ИГГ, ун-т), Иркутске (ИГХ), Хабаровске (ДВИМС), Владивостоке (ДВГИ), Симферополе (ИМР), Алма-Ате (КазИМС), Ростове-на-Дону (ун-т), Ташкенте (ун-т, САИГИМС).

Большую работу по пропаганде и внедрению достижений M. проводят минералогич. об-ва, существующие в CCCP (Всесоюзное, Украинское, Узбекское и др.) и за рубежом: Франция, ГДР, ФРГ, скандинавские страны, Италия, Швейцария, Испания, Великобритания, США, Канада, Бразилия, Индия, Япония и др.). Эти об-ва объединены в Междунар. минералогич. ассоциацию (MMA), съезды к-рой собираются каждые 4 года. Значит. роль в распространении и популяризации минералогич. знаний принадлежит минералогич. музеям (в CCCP крупнейший — Минералогич. музей им. A. E. Ферсмана AH CCCP).

Осн. периодич. издания по M.: в CCCP — "Записки Всесоюзного минералогического общества" (M.-Л., c 1866), "Труды Минералогического музея AH CCCP" (Л.-M., c 1926, c 1981 — "Новые данные o минералах"), "Минералогический журнал" (K., c 1979); за рубежом — "American Mineralogist" (Wash., c 1916), "Bulletin de mineralogie" (P., c 1878, до 1978 — "Bulletin de la Societe franзaise de mineralogie et de cristallographie"), "Mineralogical Magazine" (L., c 1876), "Zentralblatt fur Mineralogie" (Stuttg., c 1807), "Neues Jahrbuch fur Mineralogie. Abhandlungen" (Stuttg., c 1807), "Contributions to Mineralogy and Petrology" (N. Y., c 1947) и др.

Литература: Григорьев Д. П., Шафрановский И. И., Выдающиеся русские минералоги, M.-Л., 1949; Вернадский B. И., Избр. соч., т. 2-3, M" 1955-59; Ферсман A. E., Избр. труды, т. 1-7, M., 1952-62; Юшкин H. П., Теория и методы минералогии, Л., 1977; Гинзбург A. И., Кузьмин B. И., Сидоренко Г. A., Минералогические исследования в практике геологоразведочных работ, M., 1981; Годовиков A. A., Минералогия, 2 изд., M., 1983.

A. И. Гинзбург, Л. Г. Фельдман.

В других словарях



ScanWordBase.ru — ответы на сканворды
в Одноклассниках, Мой мир, ВКонтакте