Горная энциклопедия - минералогия

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, расшифровывающий историю и механизм образования минеральных индивидов и агрегатов; термобаро-геохимию (исследование твердофазных 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), электронои нейтронография, электронно-зондовый (микрорентгеноспектральный) 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, ИКспектроскопия), 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 (кристалломорфологические) 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.