МИНЕРАЛОГИЯ

МИНЕРАЛОГИЯ (от минерал и
...ло-гия),
наука
о природных хим. соединениях - минералах, их составе, свойствах, особенностях
и закономерностях физ. строения (структуры), а также об условиях образования
и изменения в природе. Гл. задача М.- создание науч. основ для поисков
и оценки месторождений полезных ископаемых, их обогащения для практического
использования в народном хозяйстве.

М.- одна из старейших геол. наук, по мере
развития к-рой от неё отделяются и вырастают новые самостоятельные науки.
Так, в 19 в. от М. отделились кристаллография и петрография,
в
нач. 20 в.-учение о полезных ископаемых, геохимия, а затем - кристаллохимия.
М.
наиболее широко использует законы и методы совр. физики и химии, во многих
отношениях она находится на стыке наук геол. и физ.-хим. циклов. Круг вопросов,
охватываемых М., сложность и разнообразие минералов, а также методов их
изучения, всё расширяющаяся сфера исследований, потребности практики геологоразведочных
работ и нар. х-ва исторически определили возникновение в М. различных направлений.

Основные направления. Описательная М. занимается
изучением, накоплением и уточнением фактического материала, разработкой
вопросов систематики; обобщением данных по морфологии, физическим свойствам
минералов, их химическому составу, данных по изоморфизму, установлением
причинных связей между составом, структурой и физ. свойствами у идеальных
кристаллов и реальных минералов с дефектами кристаллич. решётки. Особый
раздел совр. описательной М. составляет ф и-зика минералов, занимающаяся
их исследованием с применением методов физики твёрдого тела.

Генетическая М. выясняет условия, закономерности
и процессы, приводящие к образованию определённых минеральных видов
и
минеральных ассоциаций - месторождений полезных ископаемых', определяет
количеств, значения физ.-хим. параметров (темп-ры, давления, химизм минералообразующей
среды), характеризующих процесс возникновения минерала и помогающих познанию
способа (механизма) его образования. Генетич. М. включает: учение о типоморфизме
минералов; онтогенич. и кристалломорфологич. анализ, дающий информацию
об истории формирования минеральных индивидов и агрегатов; исследование
твёрдых и газово-жидких включений как источника информации о минералообразующей
среде; анализ явлений полиморфизма и политипии; методы и принципы парагенетич.
анализа, получение энергетич. и физ.-хим. характеристик минералов; установление
геотермометров и геобарометров - минералов, по к-рым можно определять тер-модинамич.
параметры образования месторождений.

Экспериментальная М. занимается моделированием
природных процессов и изучением физ.-хим. систем с целью выяснения условий
возникновения минералов в природе. К этому направлению близка новая область
М. - синтез минералов (алмазов, кристаллов пьезокварца, оптич. флюорита,
рубинов, гранатов и др.), широко используемых в технике.

Прикладная и технико-экономическая М. разрабатывает
проблемы, связанные с вовлечением в пром. использование новых минеральных
видов, с проведением минералогич. исследований, направленных на более полное
комплексное использование минерального сырья и повышенное извлечение его
полезных компонентов; включает минералогич. картирование месторождений
с целью выделения технологич. сортов руд; изучение зависимости технологич.
свойств минералов от их состава и структуры, исследование растворимости,
магнитных и др. свойств, поведение минералов в процессе обогащения руд
и химико-технологич. переработки концентратов (напр., при обжиге, воздействии
кислот); рассматривает также вопросы применения минералогич. критериев
для поисков и оценки месторождений полезных ископаемых (напр., типоморфизм
минералов, законы парагенезиса и др.), разрабатывает специальные минералогические
методы поисков (термолюминесценция, фотолюминесценция, радиационные и др.).

Региональная М. обобщает минералогич. изучение
спределённых территорий и рудных провинций для установления закономерностей
распределения минералов и их ассоциаций в связи с историей геол. развития
региона; входит как составная часть в общий комплекс металлогекич. исследований
(см.
Металлогения ).

М. космических тел. Развитие этого направления
стало возможным только с момента получения образцов лунных пород (см. Луна),
исследования
к-рых позволили сделать первые обобщения об особенностях минералооб-разования
на поверхности Луны и в верхних слоях лунной коры. Большое значение имеет
также изучение минерального состава метеоритов.

Ни одно из указанных направлений не может
плодотворно развиваться без совершенствования существующих и разработки
новых методов минералогических исследований и соответствующих приборов,
в т. ч. экспресс-методов полевой и лабораторной диагностики, а также развития
прецизионных физич. и аналитич. методов исследования минералов.

Исторический очерк. М. возникла в глубокой
древности в связи с практич. потребностями человечества, широко использовавшего
камень для различных целей. Первые сведения о минеральных телах появились
в трудах др.-греч. и др.-римских учёных. Аристотель и Теофраст описали
свойства ряда минералов, связывая их происхождение с дымом и парами, вырывающимися
из земных недр. Сведения о минералах содержатся также в -"Естественной
истории" Плиния Старшего (сер. 1 в. н. э.). Поиски и добыча минерального
сырья для выплавки металлов, а также для медицины и алхимии привели в раннем
средневековье к расширению сведений о минералах и рудах. Среди ист. памятников
среднеазиатских народов выделяются труды Бируни и Ибн Сыны (Авиценны),
описавших свойства мн. минералов. Развитие горного дела (6-13 вв.), прежде
всего в Центр. Европе и России (добыча железа, олова, мусковита, каменной
соли, янтаря, серебра и др.), привело к более тщательному исследованию
руд. В 13 в. появилась спец. работа о минералах в Европе (Albertus Magnus,
De Minerali-bus - латинский трактат, написанный после 1262). В этот период
не делали различия между минералами, горными породами и рудами, классификация
их примитивна, М. была тесно связана с алхимией и металлургией. Как самостоятельная
наука М. начала оформляться в эпоху Возрождения. Первое крупное обобщение
по М. связано с именем Г. Агриколы, к-рый в работе "О горном деле
и металлургии" (1550) чётко отделил минералы от горных пород, подробно
описал физ. свойства минералов, привёл первую классификацию. Термин "М."
впервые введён в 1636 итал. учёным Бернардом Цезием (Цезиусом) из Мо-дены.
Уже в 17 в. в Дании (Э. Бартолин, Н. Стено), Голландии (X. Гюйгенс), Англии
(Р. Бойль, Р. Гук и др.) были сформулированы первые геом. законы для кристаллов
и начато изучение оптич. свойств. Работа франц. исследователя Роме де Лиля
(1783) по гранным углам в кристаллах оказала большое влияние на развитие
М. и кристаллографии, послужила основой для создания теории структур кристаллических
минералов Р. Ж. Аюи, изложенной и в "Трактате о минералогии" (1801)
В Германии описательно-морфологич. (физиографическое) направление
было наиболее ярко представлено школе А. Г. Вернера. Развитие М.
в России тесно связано с именем М. В. Ломоносова, к-рый впервые
высказал положение о том, что главным определяющим признаком минерала должен
быть хим. состав. В работах М. В. Ломоносов ("Слово о рождении металлов
от трясения Земли", 1757, "О слоях земных" 1763, и др.) указывается, что
минерал в рудных жилах образуют естеств. ассоциации, и появление одного
из них служит "признаком" присутствия другого В трудах В. М. Севергина
химия
как основа М. выдвигается на первый план М. определяется как наука, изучающая
состав и строение минеральных тел, и взаимоотношения в природных месторождениях
и пути их практнч. применения. В. М. Севергиным впервые сформулировано
(1798) понятие о парагенезисе ("смежности минералов"). В Зап. Европе хим.
направление в М. стало господствующим в скандинавских странах и в Германии
со 2-й пол. 18в. (швед. учёные А. Кронстедт, 1758; И. Берце лигс,
1814;
нем. минералоги А. Брейтгаупт, 1820, 1847; М. Клапрот, 1795 1815; и др.).
Детальное изучение состав. и физ. свойств минералов в 19 в. привело к формулировке
понятий изоморфизма и полиморфизма
(нем. химики минералоги Э. Мичерлих,
Р. Герман позднее Г. Чермак и др.). Большую роль в развитии М. в России
сыграла плеядг выдающихся минералогов (Д. И. Соколов, Н. И. Кокшаров, П.
В. Еремеев и др.). За рубежом значит, вклад в становление описательной
и региональной М. на рубеже 19 и 20 вв. внесли такие учёные, как П. Грот,
Ф. Клокман, Ф. Ринне, Р. Брауне (Германия), Ф. Бекке (Австрия), В. Брёггер
(Норвегия), А. Лакруа (Франция), Дж. Д. Дэна (США) и др. До кон. 19 в.
М. формировалась как описательная наука, при этом в ней развивались два
осн. направления - морфолого-кристаллографическое и химическое. С конца
19 в. в связи со всё увеличивающимся спросом на различные виды сырья и
усиление поисковых работ старые методы описательной М. не могли удовлетворить
потребности практики. Непрерывное совершенствование методов диагностики
и исследования минералов позволило глубже изучить их свойства. Гл. внимание
стали уделять химии и свойствам минералов, законам изоморфизма и парагенезиса.
Разработкой новых методич. подходов и обобщающих теорий в М. мировая наука
во многом обязана рус. школе В. В. Докучаева,
Е. С. Фёдорова,
В.
И. Вернадского, А. Е. Ферсмана.
Огромное влияние на развитие
совр. М. оказали периодич. закон Д. И.
Менделеева и правило фаз
Дж. У. Гиббса. По Вернадскому, М. есть химия земной коры, а минералы
-продукты сложных природных реакций. Минерал непрерывно взаимодействует
с окружающей его средой и сам изменяется при изменении физ.-хим. условий.
Определяя парагенезис как выражение законов совместного нахождения минералов
в природных ассоциациях, Вернадский по существу заново обобщил важнейшее
научное положение совр. М. Одновременно в М. стало складываться кристаллохим.
направление, тесно связанное с именем Фёдорова, к-рый задолго до развития
рентгеноструктурного анализа математически вывел все возможные (230) пространственные
группы симметрии кристаллов. Однако проникновение в атомное строение кристалла
стало возможным лишь после открытия дифракции рентгеновских лучей (М. Лауэ,
1912).
Проведённые У. Г. Брэггом и У. Л. Брэггом (Великобритания),
Л. Ло-лингом
(США), Г. Вульфом (Россия) и др. рентгеноструктурные
исследования большинства минералов позволили рассматривать состав и строение
минералов в единстве и разработать новую теорию изоморфизма (В.М.Гольдшмидт,
А.Е.
Ферсман), создать кристаллохим. классификацию минералов, с новых позиций
подойти к пониманию их физ. свойств. В совр. М. происходит синтез её исторически
сложившихся направлений - описательного и генетического, химического и
кристаллографического. Изучение минералов направлено на выявление причинных
связей между средой, условиями образования, составом, кристаллич. структурой,
физ. свойствами реального минерала со всеми его дефектами и неоднородностя-ми.
Исследования физико-химических систем и условий их равновесия, кристаллизации
силикатных и сульфидных минералов при высоких темп-pax (рус. учёный К.
Д. Хрущёв, швейц. учёный П. Ншгли, амер. учёные Г. Куллеруд, Н.
Л. Боуэн и др.), законов кристаллизации солей из растворов (сов.
учёный Н. С. Курнаков, голл. учёный Я..Х. Вант-Гофф), коллоидных
систем (белы, учёный Ф. Корню, голл. учёный Р. В. ван Беммелен и
др.) создали физ.-хим. основу для объяснения природных процессов образования
минералов.

Новый этап развития М. в России наступил
после Окт. революции 1917. Тесная связь с практикой горного дела, плановость
в организации и осуществлении науч. исследований определили быстрое развитие
М. Были организованы новые науч. минералогич. центры и обширные регионально-минералогич.
работы по всей терр. СССР под руководством А. Д. Архангельского, А.
Е. Ферсмана, Н. М. Федоровского, С. С. Смирнова, Н. А. Смольянинова
и мн. др. Было открыто и освоено множество месторождений и горнорудных
районов (Кольский п-ов, Якутия, С.-В. СССР, Кавказ, Ср. Азия и др.). Полученные
при этом науч. материалы послужили основой для развития теоретич. обобщений
по М. и геохимии, внедрения в практику методов изучения и обогащения рудного
сырья, были освоены новые виды полезных ископаемых (нефелин, апатит, лопарит,
пирохлор, кианит, фенакит, бертрандит и др.), новые области использования
минералов. Изучение термохимии и термодинамики природных процессов позволило
выработать минералогич. критерии для характеристики глубинных процессов,
определения глубин и температурных условий процессов метаморфизма минералов,
руд и горных пород (А. Е. Ферсман, Д. С. Коржинский и др.). Были
показаны пути и возможности применения физ.-хим. анализа и эксперимента
параллельно с геол. наблюдениями для выяснения законов совместного образования
минералов в геол. телах различного генезиса (А. Е. Ферсман, С. С. Смирнов,
В. И. Смирнов, А. Г. Бетехтин, В. А. Николаев и др.),
для выявления условий образования минералов в глубинах Земли при изменяющихся
темп-рах, давлениях и концентрациях хим. компонентов. Развитие учения о
парагенезисе привело сов. минералогов (А.Е. Ферсман, С. С. Смирнов, К.
А. Власов, Ф. В. Чух-ров, И. И. Гинзбург и др.) к важным теоретич.
обобщениям. К ним относятся: теория генезиса пегматитов и близких
к ним образований, законы формирования зоны окисления рудных месторождений,
изучение условий образования месторождений железа, никеля и др. минералов
в совр. коре выветривания. Известны работы сов. учёных Я. В. Самойлова,
В.
И. Вернадского, Ф. В. Чух-рова и др., посвящённые роли живых организмов
и коллоидных растворов в образовании минералов (руды марганца, железа,
самородная сера и др.). Развитие понятия о типоморфизме минералов получило
своё выражение в идеях о причинной связи и зависимости внеш. облика кристаллов,
их агрегатов, хим. состава и структурных особенностей минералов от условий
их образования в той или иной геол. среде. На минеральных индивидах и агрегатах,
в морфологии, в характерных проявлениях ти-поморфизма и в генетич. признаках
записана история зарождения, роста и изменения минералов и заключающих
их месторождений (Г. Г. Леммлейн, Д. П. Григорьев, И. И. Шафрановский и
др.). Обобщение результатов, полученных при изучении газово-жидких и многофазовых
включений
в
минералах, позволило приблизиться к решению вопросов о характере, составе
и термодина-мич. параметрах среды образования многих минералов в различных
месторождениях (Н. П. Ермаков, Ю. А. Долгов и др.). Вскрывая связи между
средой, условиями образования, составом, структурой и свойствами минералов,
сов. минералоги достигли существ, результатов в изучении реальной хим.
конституции и структуры кристаллич. минералов, а также в установлении корреляционных
связей между составом минералов, свойствами слагающих их атомов и ионов,
кристаллохим. структурой и основными их физ. свойствами (Н. В. Белое,А.Е.Ферсман,
В. С. Соболев, А. С. Поваренных, Е. К. Лазаренко и др.). Важные
результаты получены советскими учёными при изучении минералов класса силикатов,
сульфидов и их аналогов (Н. В. Белов, В. С. Соболев и др.), боратов, самородных
элементов, кварца и др. групп, минералов редких и редкоземельных элементов
(Г. П. Барсанов, Е. И. Семёнов, В. И. Герасимовский, А. И. Гинзбург и др.).
Требования практики, использующей специальные свойства кристаллов (пьезоэлектрические,
сегнетоэлектриче-ские, полупроводниковые, двупрелом-ляющне, "лазерные",
вообще оптич. и др.), определили развитие работ в направлении точного и
всестороннего изучения физических свойств и влияния структурных особенностей
реальных минералов (политипия, дислокация, дефекты в кристаллах, электронно-дырочные
центры и др.) на изменение их физ. свойств (А. С. Марфунин, Б. Б. Звягин
и др.). Создана в содружестве с кристаллографами и физиками самостоятельная
научная отрасль по синтезу кристаллов.



Основные организации и периодическая
печать. Исследования в области М. в СССР ведутся ин-тами АН СССР, управлениями
и ведомствами министерств геологии СССР и союзных республик, учебными и
н.-и. ин-тами. Большую работу по пропаганде и внедрению достижений М. проводят
минералогич. об-ва, имеющиеся в СССР (см. Минералогическое общество)
и
за рубежом (во Франции, ГДР и ФРГ, в скандинавских странах, Италии, Швейцарии,
Испании, Великобритании, США, Индии, Бразилии). Они объединены в Междунар.
минералогическую ассоциацию (ММА), на съездах к-рой (через каждые 4 года)
обсуждаются важнейшие проблемы М. Значительная роль в развитии М. и пропаганде
минералогич. знаний принадлежит также минералогич. музеям. Крупнейший из
них - Минералогический музей им. А. Е. Ферсмана АН
СССР. Обширные
минералогические коллекции имеются в Ленинградском горном ин-те, в МГУ,
Московском геологоразведочном ин-те, в ин-тах в Свердловске, Иркутске,
Киеве, Львове, Алма-Ате и др. городах СССР, а также за рубежом - во Фрей-берге
(ГДР), Карлсруэ (ФРГ), Париже, Лондоне, Праге, в Вашингтоне и Нью-Йорке.

Осн. периодич. издания по М.: в СССР -
"Записки Всесоюзного Минералогического общества" (с 1866), "Минералогический
сборник" Львовского ун-та (с 1947), "Труды Минералогического музея" АН
СССР (с 1949); за рубежом -"American Mineralogist" (Lancaster -Wash., с
1916), "Bulletin de la Societe francaise de Mineralogique (et de Cristal-lographie)"
(P., с 1878), "Bulletin Suissa de Mineralogie et de Petrographie" (Bern-Z.,
с 1921), "Mineralogical Magazine" (L., с 1876), "Zentralblatt fur Mineralogie"
(Stuttg., с 1950), "Zeitschrift fur Kristallographie" (Lpz., с 1877), "Acta
Crystallographica" (Camb. - Cph., с 1948), "Neues Jahrbuch fur Mineralogie.
Abhandlungen" (Stuttg., с 1807), "Neues Jahrbuch fur Mineralogie. Monats-hefte"
(Stuttg., с 1900), "Contributions to Mineralogy and Petrology" (Hdlb.-
В., с 1947), "Schweizerische Mineralogische und petrographische Mitteilungen"
(Z., с 1921), "Tschermarks mineralogische und petrographische Mitteilungen"
(Vienna -N. Y., с 1872).

Лит.: Ломоносов М. В., О слоях земных
и другие работы по геологии, М.-Л., 1949; Вернадский В. И., Избр. соч.,
т. 2 - 3- Опыт описательной минералогии, М., 1955-59; Григорьев Д. П.,
Шафрановский И. И., Выдающиеся русские минералоги, М,- Л., 1949; Григорьев
Д. П., Онтогения минералов. Львов, 1961; Поваренных А. С., Кри-сталлохимическая
классификация минеральных видов, К., 1966; Барсанов Г. П., Минералогия,
в кн.: Развитие наук о Земле в СССР, М., 1967; Бетехтин А. Г., Курс минералогии,
3 изд., М., 1961; Л а за р е н к о Е. К., Курс минералогии, М., 1971; К
о с т о в И., Минералогия,[пер. сангл.], М., 1971; С и-доренко А. В., Лазаренко
Е. К., Состояние и задачи современной минералогии, "Зап. Всесоюзного Минералогического
общества", 1972, ч. 101, в. 2; Б е л о в Н. В., Очерки структурной минералогии,
в. 1 - 24, "Минералогический сборник", 1950 - 73, № 4-27.

Г. П. Барсанов, А. И. Гинзбург.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я