Минералогия

Семинар «Основы минералогии» (Компания «Урал-минерал» от имени Михаила Попова* приглашает Вас на семинар «Основы минералогии» в г. Москва) [25:51]

Лекция 1: Минералогия / курс «Занимательная минералогия» // Музейно-выставочный центр Апатит [30:12]

Минералогия — наука о минералах, изучающая их физические свойства, химический состав, условия образования и распространения в природе, а также возможность использования в промышленности. Минералогия призвана способствовать удовлетворению потребностей человечества в минеральном сырье и его рациональном использовании.

История предмета

Минералогия — древняя наука (по некоторым данным, ей примерно 2000 лет), хотя сам термин «минералогия» появился сравнительно недавно — в 1636 году и введен итальянским натурфилософом Бернардом Цезием. О практическом значении этой науки в определенной степени свидетельствует происхождение термина «минерал» — от древнего слова «минера», что означает руда или камень, из которого можно извлечь металл. Предполагается, что употребление термина «минерал» достигает глубокой древности (примерно 300 г. до н. э.) и вызвано рудокопной и металлоплавильной деятельностью кельтских племен. Содержание, цель, задачи, объекты, структура минералогии, как и любой другой науки, с течением времени менялись. В начале своей истории минералогия была всеобъемлющей наукой о неживой природе. Пройдя несколько этапов дифференциации, вызванной все более глубоким познанием объектов исследования, она трансформировалась в естественно-историческую науку о минералах-кристаллах. Находки новых и жизненно важных минералов были настолько весомыми, что нашли отражение в периодизации истории человечества: каменный век (используется кремень, обсидиан, нефрит), бронзовый век (халькопирит, касситерит), железный век (гетит, затем гематит, магнетит), век атомной энергетики (уранинит).

Практицизм минералогии никак не уменьшился и в наше время, но сейчас он реализуется на основе теоретических наработок (законов, правил) и эмпирических закономерностей, то есть знаний, которые получают в результате всестороннего исследования химического состава, строения, формы, свойств, условий образования и распределения в природе минералов. Совершенствование методического арсенала минералогии, открытие новых минералов, их углубленное изучение обогащают теорию, которая может быть использована для открытия новых залежей минерального сырья. Большинство направлений минералогии уже существовали с XVIII века, некоторые зародились во второй половине XX века. Древнейшими среди них являются систематика минералов, морфология минералов, учение о физических свойствах, происхождении минералов, прикладная минералогия. Во второй половине XX века возникли острые экологические проблемы, вызванные поисками, разведкой, переработкой и использованием минерального сырья. В их решении тоже важная роль принадлежит минералогии.

Современная минералогия

Современная минералогия — фундаментальная естественно-историческая наука, которая строится на генетической основе. Индивидуальность статуса минералогии, как и любой другой науки, можно определить двумя основными факторами — объектами исследования и целью исследования этих объектов. Объектами исследования в минералогии являются минералы. Цель минералогической науки Дмитрий Павлович Григорьев, опираясь на произведения своих предшественников — Плиния Старшего, Жоржа-Луи Леклерк де Бюффона, Михаила Васильевича Ломоносова, Николая Ивановича Кокшарова, Владимира Ивановича Вернадского, метко определил как «познание природной истории минерального царства». Таким образом, статус минералогии исчерпывающе обосновывается сочетанием — объекты (минералы) плюс цель (познание естественной истории минералов). Главные задачи минералогии: разработка научной классификации минералов, выявление связей между вариациями их состава, строения, свойств и условиями образования и существования в природе; создание научных основ для поисков и оценки минерального сырья, совершенствование технологии ее переработки, привлечение новых видов минерального сырья в промышленном использовании; разработка методов искусственного выращивания и облагораживание кристаллов ценных минералов. Минералогия характеризуется значительным разнообразием теоретических и прикладных направлений, а также соответствующей системой названий — номенклатурой. По данным Евгения Константиновича Лазаренко, минералогия насчитывает около 14000 терминов, то есть слов или словосочетаний, которыми обозначаются научные понятия.

Структура минералогии

Традиционно учебная минералогия делится на две большие части: общую или теоретическую и описательную или систематическую (описание минералов). Описание минералов является полным только в том случае, если оно надлежащим образом теоретически обосновано. Теоретические разработки являются достоянием всех направлений современной минералогии, но с неодинаковым соотношением в них объемов теории, эмпирического и описательного материала. Разделы современной минералогии: кристаллохимия минералов, физика минералов, морфология минералов, генезис минералов, региональная минералогия (топоминералогия), систематическая минералогия, экспериментальная минералогия, прикладная минералогия, космическая минералогия, экологическая минералогия, техногенная минералогия.

Кристаллохимия минералов — почти чисто теоретический раздел минералогии (ее еще называют теорией атомной структуры кристаллов), основной задачей которого является изучение закономерных связей между химическим составом, кристаллической структурой, свойствами и условиями образования минералов.

Физика минералов — тесно связанный с кристаллохимией раздел минералогии, призванный изучать строение и природу фундаментальных физических свойств минералов и их связь с условиями образования и пребывания в природе. В действительности, современная физика минералов вышла далеко за рамки одного раздела минералогии и приобрела всеобъемлющее значение для познания природы минерального вещества, играет существенную роль в создании научных основ генетической, поисковой, технологической минералогии, минералогического материаловедения, геммологии, минералургии.

Морфология минералов — раздел минералогии, в рамках которого изучается форма минеральных индивидов, агрегатов и ее связь с конституцией и генезисом минералов.

Генетическая минералогия — учение о законах образования, преобразования и разрушения минеральных индивидов и агрегатов. Оно охватывает такие явления: зарождение, рост, преобразование минералов, способы их образования, геологические процессы минералообразования.

Региональная минералогия (топоминералогия) изучает пространственные закономерности формирования и распределения минералов в геологических объектах — массивах, месторождениях, регионах, земной коре и тому подобное. Это направление обеспечивает едва ли не самый обширный объем первичных минералогических знаний.

Систематическая минералогия — большой раздел минералогии, в котором систематизируются все знания, касающиеся отдельных минералов. Минералы описываются в последовательности, соответствующей их нахождению в научной классификации. В этом разделе все качества и условия образования минералов рассматриваются как взаимосвязанные факторы, определяющие самостоятельность минерального вида — основной таксономической единицы систематической минералогии.

Экспериментальная минералогия — научно-технический раздел, призванный выяснить условия выращивания искусственных минералов и моделировать механизмы, явления, процессы минералообразования в широком диапазоне физико-химических условий кристаллизации. Экспериментальная минералогия дополняет генетическую минералогию лабораторным моделированием природных процессов минералообразования и изучением физико-химические системы, воспроизводящие природные минеральные парагенезисы и обстановку их формирования. Модельный эксперимент используется также в качестве критерия оценки теоретических наработок, например, по кристаллохимии, морфологии минералов.

Прикладная минералогия нарабатывает научные основы практического использования минералов — для поиска и оценки месторождений полезных ископаемых, создания высоких экономически прибыльных и экологически чистых технологий переработки минерального сырья, создания новых видов сырья, синтеза технически полезных кристаллов — дефицитных аналогов минералов, выявления полезных (лекарственных), вредных для здоровья человека свойств, декоративных качеств минералов и т. д.

Космическая минералогия изучает минералы планет, астероидов, метеоритов, комет, космической пыли.

Активно развиваются два новых раздела минералогии — биоминералогия и наноминералогия. Все разделы современной минералогии, несмотря на их специфику, различия в содержании и задачах, на самом деле имеют условные границы, органически связаны между собой и совместно интегрируют новое качество — современную минералогическая науку.

В современную минералогию входит также экологическая минералогия, изучающая на минеральном уровне природу всех факторов загрязнения окружающей среды и ее изменения, вызванные естественными процессами и вмешательством человека. Это направление включает также минералогию техногенеза, изучающую процессы минералообразования в геотехногенных системах минерально-сырьевого комплекса.