2.1 Строение земного шара

2.2 Состав земной коры

2.3 Некоторые особенности распределения тяжелых металлов в земной коре

3. КОНСТИТУЦИЯ И СВОЙСТВА МИНЕРАЛОВ

3.1 Общие сведения

3.2 Химический состав и формулы минералов

3.2.1 Соединения постоянного состава

3.2.2 Соединения переменного состава (твердые растворы, смешанные кристаллы, изоморфные смеси)

3.2.3 Водные соединения

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. МИНЕРАЛОГИЯ И ПОНЯТИЕ О МИНЕРАЛЕ

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).

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.

С генетической точки зрения минералы представляют собой природные химические соединения и простые вещества, являющиеся естественными продуктами различных физикохимических процессов, совершающихся в земной коре и прилегающих к ней оболочках (включая и продукты жизнедеятельности организмов)1. К минералам относят и космогенные объекты, отвечающие вышеприведенным требованиям однородности и кристалличности.

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 поисково-разведочного 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 выявленияновых видов минерального сырья;

2) изучение закономерностей сочетания минералов и последовательности образования минеральных комплексов в рудах и горных породахс целью выяснения условий возникновения минералов и истории процессов минералообразования (генезиса), а также использованияэтих закономерностей при поисках и разведках различных месторождений полезных ископаемых.

металл минерал кристалл изоморфный

2. ЗЕМНАЯ КОРА И ОСОБЕННОСТИ ЕЕ СОСТАВА

2.1 Строение земного шара

Главным объектом геологических, в том числе и минералогических исследований является земная кора, под которой подразумевается самая верхняя оболочка земного шара, доступная непосредственному наблюдению.

Наши фактические знания о строении и химическом составе земной коры основываются почти исключительно на наблюдениях над самыми поверхностными частями нашей планеты.

Горообразующие процессы, совершавшиеся в различные геологические эпохи и приводившие к образованию высоких горных хребтов, подняли из глубины самые различные породы, не образующиеся вблизи поверхности Земли. Наиболее глубинные по происхождению горные породы из доступных прямому изучению - мантийные ксенолиты, обнаруживаемые в трубках взрыва, - являются объектом пристального внимания исследователей. Их изучение дает возможность, как показывают геологические наблюдения и подсчеты, получить более или менее реальное представление о составе и строении земного шара только до глубины 100–150 км (радиус же его превышает 6300 км).

О строении и составе глубоких недр земного шара можно судить лишь на основании косвенных данных. Как показывает сопоставление плотностей всего земного шара (5,527) и земной коры (2,7–2,8), внутренние части нашей планеты должны обладать значительно большей плотностью, чем поверхностные. Различные данные (геофизические наблюдения, данные сравнения Земли с другими космическими телами, состав метеоритов и пр.) дают основания предполагать, что это обстоятельство обусловлено не только увеличением с глубиной давления, но и изменением состава внутренних частей нашей планеты.

Согласно современным моделям, построенным на основании геофизических данных, в строении Земли выделяется несколько концентрических оболочек (геосфер), различающихся по физическим свойствам и составу (табл. 1).

Таблица 1Характеристики геосфер Земли

Оболочка	Индекс	Нижняяграница, км	Плотность	Компонентный состав
Кора	A	10-30	2,80–2,85	SiO 2 , Al 2 O 3 ,FeO, CaO, MgO, Na 2 O, K2О
Верхняя мантия	B	350–400	2,9–3,5
Переходная зона	C	770	3,8–4,2	SiO 2 , MgO, FeO, CaO, Al 2 O 3
Нижняя мантия	D	2875	4,5–5,6	SiO 2 , MgO, FeO, Fe, MgS, FeS
Внешнее ядро	E	4711	9,8–12,2	FeO, Fe, FeS, Si, Ni, H, C
Переходная зона	F	5160	12,2–12,5	Fe, FeS, Ni, H, C
Внутреннее ядро	G	6371	12,7–14,0	Fe, Ni, H, C

Многие из указанных редких в земной коре элементов под влияниемсовершающихся в природе геохимических процессов нередко образуютисключительно богатые скопления минерального вещества, носящие название рудных месторождений. Если бы не существовало процессов, приводящих к образованию таких месторождений, которые имело бы смыслразрабатывать с целью извлечения ценных для промышленности металлов, то можно с уверенностью сказать, что не было бы и столь мощногоразвития техники и культуры, какое наблюдается в настоящее время.

Минерал-продукт природных физико-химических процессов в земной коре, обособленный от окружающей среды и обладающий определённым химическим составом и кристаллической решёткой. Минералогия – наука о минералах, их составе, строении, св-вах, условиях образования и изменениях. Предметом минералогии являются не только продукты природных процессов – минералы, но и сами процессы, при которых возникают или изменяются эти продукты. Положение минералогии среди основных естественных наук можно представить в центре равностороннего треугольника, в вершинах которого размещаются геология, химия и физика. Через эти науки происходит сближение минералогии с техническими науками. Связь минералогии с геологическими науками: геохимия (распространение хим. эл-тов в минералах), петрография (минералы исследуются как составные части горных пород), геология (месторождения полезных ископаемых), кристаллография (о кристаллическом строении в-ва в земной коре), геммология (о благородных Ме и драгоценных камнях).

2. Разделы и основные задачи. Главные этапы развития.

Три главных отдела: минералогия земной коры, минералогия мантии, космическая минералогия. В зависимости от подходов к минералам выделяется:

химическая минералогия (хим. состав минералов и все связанные с ним их особенности),

структурная (внутреннее строение),

физическая (физ. св-ва),

генетическая (образование и происхождение),

экспериментальная (искусственное получение минералов),

прикладная (изучение с целью использования в пром-ти),

региональная (распределение в пределах отдельных геол. территорий),

систематическая (систематизация всех данных, полученных остальными разделами),

минералогическую кристаллографию (кристалломорфология, зарождение, рост и развитие минеральных индивидов и их закономерных срастаний).

Основные этапы развития:

До нашей эры

С минералами человек освоился на первых ступенях развития общественных отношений. В палеолите было известно не более 20 минералов, в неогене – 40. Вековые памятники, оставленные египтянами, и древнейшие письменные источники китайцев свидетельствуют о том, что эти народы были знакомы со св-вами минералов ещё 3000-2000 лет назад. Грек Феофраст создал трактат о минералах, в котором сообщается о св-вах, месторождениях, способы извлечения и обработки, практическое применение. Им описано 59 минеральных в-в. С начала эры до средних веков.

Авиценна: “Книга исцеления”, делит все минералы на 4 группы (камни и земли, серные минералы, металлы, соли).Ал-Бируни: “Собрание сводок для познания драгоценностей”, описание 36 минералов

Агрикола: ввел понятия диагностики и физических св-в минералов.конец 15 – начало 19 вв.

Бернард Цезий: 1636 г. – понятие минералогии

Нильс Стенон: закон постоянства углов между гранями и ребрами кристаллов (положил начало кристаллографии)

Вернер: классификация по внешним признакам

Моос: ученик Вернера, 10-балльная шкала твердости.

Севергин: первые сводки по минералогии в России.

Федоров: кристаллохимический принцип

с конца 19 века Изучение внутреннего строения с помощью рентгеноструктурного анализа. Выращены первые минералы. Классификация Лазаренко по структуре и хим. составу.

Вернадский: идея о ноосфере

Ферсман: типоморфизм минералов

Минералогия – наука о природных химических соединениях - минералах.

Минералогия изучает состав, свойства, структуры и условия образования минералов. Главные задачи: разработка научной классификации минералов, выявление связей между вариациями их состава, строения, свойств и условиями образования и нахождения в природе; создание научных основ для поисков и оценки месторождений минерального сырья, совершенствования технологии его переработки, вовлечения новых видов минерального сырья в промышленное использование; разработка методов искусственного выращивания и облагораживания кристаллов ценных минералов. = изучение состава их свойств минералов, выявление природных условий их образования, исследование минералов как формы концентрации одних и рассеяния других хим. Элементов, вскрытие механизма зарождения, роста и разрушения индивида минерала.

Минералогия оказала огромное влияние на развитие других естественных наук. Химия развивалась на основе изучения химических свойств различных минералов и руд; на минералах отрабатывались методы аналитической химии, большинство химических элементов было обнаружено при изучении химического состава минералов.

Многие физические свойства и явления первоначально были открыты на природных кристаллах. С них же началось развитие представлений о строении кристаллического вещества. Именно в недрах минералогии зародились и в дальнейшем получили самостоятельное развитие кристаллография, кристаллохимия, петрография, геохимия, учение о полезных ископаемых и др. + биология, медицина, …

2. Определение понятий «минерал». «минеральный вид». Классификация минералов.

Минерал – твёрдое неорганическое кристаллическое соединение (им. крист структуру) природного происхождения. Минеральный вид - это совокупность минералов данного химического состава с данной кристаллической структурой. Изучением минералов как минеральных видов занимается раздел минералогии, называемый "филогения минералов".

Количество известных в настоящее время минералов превышает 2000. Их можно группировать по разным признакам. В основе принятой в настоящее время классификации минералов лежат химический состав и структура. Большое внимание уделяется также генезису (греч. "генезис" - происхождение), что позволяет познавать закономерности распространения минералов в земной коре. Роль различных минералов в строении последней неодинакова: одни встречаются редко и представляют собой лишь незначительные и необязательные включения в горные породы; другие слагают основную массу пород, определяя их свойства; третьи, образующие локальные скопления или рассеянные в породах, представляют интерес как полезные ископаемые. Ниже рассматриваются лишь наиболее широко распространенные минералы, принадлежащие к классам самородных элементов, сульфидов, галоидных соединений, оксидов и гидроксидов, карбонатов, сульфатов, фосфатов и силикатов.

Тип 1 Простые вещества
	Полуметаллы
	Неметаллы
	Интерметаллиды			Изоферроплатина
Тип 2 Сернистые соединения и их аналоги	Простые сульфиды			Халькозин
	Сложные сульфиды			Халькопирит
	Сульфосоли			Тетраэдрит		Cu 12 (SbS 3) 4 S
	Персульфиды
Тип 3 Кислородные соединения	Простые оксиды
	Сложные оксиды
	Гидроксиды
	Силикаты и их аналоги	островные	Форстерит
		цепочечные
		ленточные	Тремолит		Ca 2 Mg 5 (Si 4 O 11) 2 (OH) 2
		слоистые	Мусковит		KAl 2 (AlSi 3 O 10)(OH) 2
		каркасные	Микроклин
	Фосфаты, арсенаты, ванадаты			Фторапатит/Эритрин		Ca 5 (PO 4) 3 F/Co 3 (AsO 4) 2 *8H 2 O
	Сульфаты
	Вольфраматы, молибдаты			Шеелит/Повеллит		Ca(WO 4)Ca(MoO 4)
	Карбонаты
Тип 4 Галоидные (галогениды)
Тип. 5 Органич

Наружная оболочка земного шара - земная кора - изучается различными науками, объединенными под общим названием геология. В состав геологии входит ряд разделов, превратившихся в настоящее время в самостоятельные отрасли знаний. Главнейшие науки, изучающие Землю: - наука о природных химических соединениях - минералах; - наука о кристаллах и кристаллическом состоянии ; петрография и литология - науки о горных породах, слагающих земную кору; геохимия - наука о химическом составе Земли и законах распределения, сочетания и движения химических элементов (атомов) в земной коре при различных природных процессах; геофизика - наука о физических явлениях и процессах, протекающих в различных оболочках земного шара: геоморфология- наука об образовании и развитии форм земной поверхности (рельефа); гидрогеология - наука о подземных водах, их происхождении, распределении в земной коре, химической и механической деятельности в недрах Земли; геология четвертичных отложений, изучающая новейшие геологические образования, возникшие сравнительно недавно и залегающие в поверхностных слоях Земли; учение о полезных ископаемых и ряд других наук, тесно связанных с указанными выше, взаимно дополняют друг друга и в целом составляют науку геологию.

Место минералогии и кристаллографии среди других родственных ей наук иллюстрируется схемой:

Геохимия − Петрография − Учение о полезных ископаемых

| | |

Химия Геология

↓ |

⇘

⇙ ⇘

Кристаллофизика

↓

Математика Физика

Существует ряд других разделов геологии, которые имеют большое значение в познании строения и развития Земли и земной коры, в восстановлении физико-географических условий древних геологических эпох.

Геотектоника

Наука о структурах земной коры, их происхождении и развитии, о закономерностях тектонических движений; палеогеография, рассматривающая древние физико-географические условия; стратиграфия - наука о последовательности накопления осадочных толщ горных пород: палеонтология - наука о древних вымерших животных и растительных организмах, населявших Землю в прошедшие геологические эпохи; вулканология, изучающая процессы вулканизма. Данные стратиграфии, палеонтологии, исторической тектоники, палеогеографии и других наук используются в процессе преподавания исторической геологии.

Земная кора состоит из различных горных пород. Каждая горная порода слагается одним или несколькими минералами. В повседневной жизни мы встречаемся с самыми разнообразными минералами и горными породами, используемыми в различных отраслях народного хозяйства: в промышленности и строительстве, в ювелирном деле и сельском хозяйстве.

Даже не изучая геологию, не зная названия минералов, нельзя не любоваться красивыми узорами и оттенками декоративных камней, применяемых при облицовке различных строений. В оформлении метрополитена можно увидеть белоснежный и сургучно-красный мрамор, пестроцветные уральские яшмы, красивые красные и серые крупнозернистые граниты, изумрудно-зеленые змеевики и листвениты, ярко-зеленый с кружевными узорами, вишнево-розовый орлец, или , медово-желтые ониксы и другие поделочные и облицовочные камни.

Многие из этих камней известны только в нашей стране, как, например, . Нигде, кроме Советского Союза, нет сказочного камня малахита, густого по тону темно-зеленого нефрита и пестроцветных яшм.
Всем знаком красивый серый камень лабрадорит с яркими синими иногда сине-зелеными и голубыми мерцающими переливами, из которого высечена плита над входом в Мавзолей В. И. Ленина на Красной площади.
Разнообразные камни используются в ювелирной промышленности: алмазы, рубины, сапфиры, гранаты и др. Прекрасны по своей окраске нежно-голубой аквамарин, ярко-зеленый изумруд и кроваво-красный рубин.

Некоторые драгоценные камни имеют различную окраску при дневном;и электрическом освещении. Так, александрит при естественном солнечном свете темно-зеленый, при искусственном - малиново-красный с фиолетовым оттенком.
Роль минералов и горных пород в практической жизни человека огромна. Велико значение разнообразных полезных ископаемых: угля, нефти, торфа, руд ценных Металлов свинца, цинка, молибдена, вольфрама, олова и др. Незаменимы и фосфориты, калийные соли-это камни плодородия, без которых не может успешно развиваться сельское хозяйство.
В природе известно более 2500 минералов. Они разнообразны по сдоим свойствам, строению и происхождению. Одни твердые и непрозрачные, как сталь, другие легкие и пропускают свет, как , а третьи - легко ломаются и царапаются ногтем. Для того чтобы распознавать и уверенно их определять, мы познакомимся с минералогией - наукой о минералах, и кристаллографией - наукой о кристаллах и кристаллическом состоянии , так как большинство природных минералов имеет кристаллическое строение.

ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ МИНЕРАЛОГИИ И КРИСТАЛЛОГРАФИИ

Минералогия

Самая древняя геологическая наука. Старинный термин minera (лат.) обозначает штуф, кусок руды. Еще в глубокой древности, на заре развития человеческого общества, появилась необходимость использования людьми ряда камней - минералов и минеральных агрегатов в качестве орудий труда, руды - для изготовления оружия в борьбе с врагами, а позднее - для хозяйственных и культурных нужд.
О времени зарождения минералогии, являющейся составной частью учения о полезных ископаемых, говорят находки медных изделий, обнаруженных в Египте и Передней Азии в IV тыс. до н. э. стало известно людям еще раньше. К. Маркс считает первым металлом, открытым человеком.
С разработкой руд возникла необходимость распознавания и изучения минералов и различных полезных ископаемых. Так зародилась наука .
Наиболее раннее упоминание о минералах имеется в труде китайского ученого Сан Хейдина «Древнее сказание о горах и людях» (500 г. до и. э.). В манускрипте упоминается 17 минералов, главным образом самородных металлов.
Археологические исследования показали, что в палеолите первобытный человек знал около 20 минералов, в неолите их количество увеличилось до 40. В история развития человеческого общества знакомство людей с различными металлами обусловило переход от каменных изделий к культуре меди, бронзы и железа.
Одной из первых специальных работ по минералогии был трактат «О камнях» греческого философа Теофраста (372-287 гг. до н. э.). В нем он описывал несколько десятков минералов и минеральных веществ, подразделив их на , камни и земли. В труде приводятся данные о свойствах минералов, способах их извлечения, обработки и применения. Описаны также известные месторождения этих минералов.

Римский ученый Плиний-старший, погибший при извержении Везувия в 79 г. н. э., приводит интересные сведения о всех известных к тому времени минералах в четырех трактатах.
Значительные успехи в развитии минералогии были достигнуты на Востоке в X-XI вв. Большой вклад в минералогию внес среднеазиатский ученый, врач, философ Абу Али Ибн-Сина (Авиценна, 980-1037). Авиценна создал первую классификацию минеральных тел, общепринятую в Европе до конца XVIII в. Он написал сочинение «Книга исцеления», где изложены основы естествознания. Все Авиценна подразделил на четыре группы: камни и земли, серные минералы, соли. В книге дается характеристика минералов и указывается их происхождение.

Ученый из Хорезма Ал-Бируни (972-1048) вошел в историю минералогии как первый ученый, использовавший точные физические константы в описании драгоценных камней и металлов. Он написал труд под названием «Собрание сводок для познания драгоценностей», где приводится описание 36 минералов, включая органические соединения (жемчуг, камни.мускусных животных) и искусственные камни ( , эмаль, фарфор), а также 12 металлов (в том числе и некоторые ).

В дальнейший период развития минералогии от Ал-Бируни до XVIII в. значительный вклад в развитие науки сделал чешский ученый Георгий Бауэр (1494-1555), известный под именем Агрикола. Занимаясь изучением условий залегания рудных тел и горной практикой, Агрикола обобщил большой фактический материал. Он написал несколько трудов: «О природе ископаемых» (1546), «О происхождении минералов» (1546), «О горном деле» (1550) и др. Его работы представляли полную сводку всех имевшихся в время данных по минерало-гии, геологии, рудному делу и металлургии.

Агрикола впервые четко разделил минералы и гор-ные породы. Среди минералов он выделяет земли, соли, драгоценные камни, и прочие минералы. Особое внимание в своих работах Агрикола уделяет характеристике диагностических свойств минералов: морфологии, твердости, цвету, спайности, блеску и т. д.
Крупный ученый эпохи Возрождения в 1502 г. опубликовал минералогический трактат, где приводит описание ряда минералов и их свойств: твердости, удельного веса, степени прозрачности, формы и др. В своей работе дает советы, как отличать настоящие драгоценные камни от поддельных.

В XV-XVII вв. получает мощное развитие капиталистический способ производства, приведший к повышению темпов разведки и добычи полезных ископаемых. К этому периоду относится становление минералогии как науки. Впервые термин «минералогия» употребил в 1636 г. итальянский ученый Бернард применительно к науке о полезных ископаемых.

XVII век характеризуется дальнейшим накоплением фактического материала по рудам и различным минералам. Естествознание в этот период носит описательный характер. Наряду с этим появляются работы, вносящие новый вклад в развитие минералогии. В конце XVII в. профессор Копенгагенского университета Эразм Бартолин (1625-1698) обнаруживает двойное лучепреломление в исландском шпате и способность его при ударе раскалываться на одинаковые многогранники (свойство спайности), а его соотечественник Нильс Стеной (1636-1687) открывает на кристаллах кварца и гематита закон постоянства гранных углов (1669), закладывая основы ноной науки кристаллографии.

Интересно отметить, что открытия Э. Бартолина не были признаны при его жизни. Назначенная Английским королевским обществом проверочная комиссия, куда входили такие известные ученые, как , Гук, Бойль и др., сочла обнаруженные явления случайными, а законы - несуществующими.
Бурное развитие промышленного капитализма в XVII-ХIХ вв. стимулирует значительный рост многих отраслей науки и промышленности. Получают мощный толчок такие науки, как физика и химия, которые, в свою очередь, определяют ускоренное развитие минералогии и возникновение кристаллографии.

Впервые термин «кристаллография» был предложен для названия «науки о кристаллах» швейцарским ученым М. Капеллером в 1723 г.
Основоположником минералогии в России по праву считают М. В. Ломоносова (1711 -1765). Широко известны труды Ломоносова: «О слоях земных» (1757), «Слово о рождении металлов от трясения земли» (1757), «Первые основания металлургии или рудных тел» (1763). В работах Ломоносова отражаются его материалистические взгляды на геологические процессы, на строение кристаллического , на генезис минералов и даются конкретные рекомендации горщикам и рудознатцам - исследователям минеральных богатств.

Составил (1745) первый русский каталог минералов, собранных в коллекции Академии наук, начало которой было заложено Петром I в его знаменитой кунсткамере. , развивая закон постоянства гранных углов кристаллов, сформулированный Н. Сте-ноном, связал его с внутренним строением селитры (1749). К этому же периоду относится составление классификации минералов как химических соединений шведским химиком А. Кронштедтом (1722-1765). Для изучения минералов он использует метод паяльной трубки.
В XVIII в. минералогия получает свое дальнейшее развитие. В России в этот период углубляются минералогические работы в Академии наук и Московском университете, основанном в 1755 г. Ломоносовым. Следует отметить заслуги акад. К. Г. Лаксмана (1737-1796) и его ученика Ф. П. Моисеенко (1754-1781) в развитии минералогии.

На Западе в это время наблюдается расцвет так называемой «естественноисторической» школы профессора Фрейбергской горной академии А. Г. Вернера (1750- 1817). Вернер создал новую классификацию минералов, основывающуюся на внешних признаках минералов. Его ученик, австрийский минералог Фридрих Мосс (1773- 1839) составил 10-балльную шкалу твердости минералов. С именем А. Г. Вернера связано выделение из мине- ралогии геогнозии (так именовалась ранее геология), кристаллографии и, несколько позже, петрографии и палеонтологии.

Значительный вклад в развитие минералогии внес русский академик В. М. Севергнн (1765-1826). Он осуществил замысел своего предшественника и учителя Ломоносова но зданию минералогического описания России. Севергин написал ряд работ по минералогии. Главнейшие из них: «Опыт минералогического землеописания Государства Российского», «Подробный словарь минералогический», «Первые основания минералогии или естественной история тел», «Новая система минералов, основанная на наружных отличительных признаках». Севергин в приводимой классификации минералов пытается применить химические принципы. Он впервые вводит понятие о парагенезисе минералов, употребляя термин «смежность минералов».

Конец XVIII и XIX вв. характеризуется бурным развитием горной промышленности как в России, так и за рубежом. В 1773 г. в Петербурге создается Горное училище (теперь - Горный институт). В 1817 г. основывается «Минералогическое общество», а в 1819 г. - университет.
Большие исследования проводит минералогическая школа Горного училища, созданная Д. И. Соколовым (1788-1852), последователем Севергина. Соколов считает химический состав главным фактором, определяющим все .

Продолжавшиеся исследования в области строения кристаллов позволили французскому ученому Ж. Б. Ро-мэ де Лилю (1736-1790) сформулировать закон постоянства гранных углов для всех кристаллов в работе «Опыт кристаллографии» (1772). Позднее, в 1783 г., им был опубликован трактат «Кристаллография, или описание форм, присущих всем телам минерального царства». Это были первые крупные работы по кристаллографии.
В XIX в. происходит развитие главным образом описательной минералогии. Минералогия окончательно становится наукой о минералах. В минералогии развивается два направления: кристаллографическое, базирующееся на изучении геометрических форм кристаллов, и химическое, основывающееся на исследовании химического состава минералов.

Представителями кристаллографического направления в минералогии были: во Франции Р. Ж. Гаюи (1743- 1822), О. Бравэ (1811 - 1863); в Германии - X. С. Вейс (1780-1856); в Англии -У. X. Миллер (1801 - 1880); в России - Н. И. Кокшаров (1818-1892), А. В. Гадолин (1828-1892), П. В. Еремеев (1830-1899).
В 1831 г. в Лейпциге была издана книга немецкого минералога И. Гесселя «Кристалл», где был приведен полный вывод всех групп симметрии конечных фигур. Работа была написана тяжелым языком, со многими опечатками и не привлекла к себе внимания современников. В 1862 г. Гессель опубликовал статью о выводе 32 групп кристаллографической симметрии, которая также осталась незамеченной.

В 1867 г. Гадолиным были выведены независимо от Гесселя чисто теоретически 32 вида симметрии кристаллов и разработаны математические основы кристаллографии. Им была написана работа «Вывод всех кристаллографических систем и их подразделений из одного начала» (1867). Выводы Гадолина были приняты кристаллографами всего мира и используются без существенных изменений до сих пор.
Известный русский минералог Кокшаров опубликовал 11-томный труд «Материалы для минералогии России». Кокшаров и Еремеев возглавляли в Петербурге Российское Минералогическое общество и преподавали в Горном институте. Еремеев был редактором 22 томов записок Минералогического общества и 14 томов «Материалов для геологии России».
Химическое направление разрабатывалось шведским ученым И. Я. Берцелиусом (1779-1848), немецкими учеными Э. Митчерлихом (1794-1863), П. Гротом (1843- 1927), профессором Венского университета Г. Чермаком (1836-1927). Работы ученых данного направления помогли установить точный химический состав многих минералов и разработать методику химического анализа.

Современное развитие кристаллографии и минералогии началось с конца XIX в. Начало этому положили работы Е. С. Федорова (1853-1919) о законах построения кристаллов. В 1890 г. Федоров установил 230 возможных пространственных групп или способов расположения атомов в кристаллах. К такому же открытию пришел в 1891 г. немецкий кристаллограф А. Шенфлис. Этот вывод был практически подтвержден М. Лауэ в 1912 г. после открытия рентгеновских лучей.
В течение многих лет Федоров занимался вопросами взаимозависимости внутреннего строения кристаллов с их химическим составом и свойствами. Им был написан ряд ценных работ: «Симметрия правильных фигур» (1893), «Теодолитный метод в минералогии и кристалло-графии» (1893), «Курс кристаллографии» (1897), «Основания петрографии» (1897) и др.

Федоров изобрел теодолитный гониометр и универ-сальный столик, известный под названием «федоровского столика». Эти изобретения стимулировали дальнейшее развитие кристаллографии и минералогии: первое позволило точно установить пространственное расположение граней кристалла, второе послужило основой для точных кристаллооптических исследований минералов. Данные приборы до сего времени используются кристаллографами всего мира. Федоров создал новое направление исследований, так называемый кристал-лохимическнй анализ, дающий возможность по внешней форме кристалла определять его химический состав.

Детальные минералогические исследования во второй половине XIX в. получили успешное развитие благодаря достижениям микроскопического метода исследования, основы которого заложили А. А. Иностранцев (1843-1919), А. П. Карпинский (1847-1936), Г. Сорби (1826-1908), К. Розенбуш (1836-1914) и др.
Значительную роль в развитии кристаллографии сыграли фундаментальные сводки, сделанные немецкими учеными П. Гротом и В. М. Гольдшмидтом (1853-1933). П. Грот написал «Физическую кристаллографию» и пятитомную «Химическую кристаллографию». Гольдшмидт опубликовал 10-томный «Атлас кристаллических форм», где собрал все ранее публиковавшиеся изображения кристаллов минералов.

Открытие Х-лучей В. Рентгеном (1895), явлений естественной радиоактивности А. Беккерелем (1896) и дифракции рентгеновских лучей в кристаллах М. Лауэ в 1912 г. обеспечили широкие перспективы для становления раздела кристаллографии - кристаллохимии, изучающей связь состава и внутреннего строения кристаллов. Открытие М. Лауэ позволило измерить расстояние между материальными частицами кристаллической решетки.
В 1913 г. английский ученый У. Л. Брэгг и русский кристаллограф Г. В. Вульф вывели формулу, которая связывала межплоскостные расстояния в кристаллах с длиной волны рентгеновских лучей. Эта формула (Брэгга — Вульфа) до сих пор является основной формулой рентгеноструктурного анализа, давшего возможность изучать атомную структуру кристаллов.
Основы кристаллохимии были заложены норвежским ученым В. М. Гольдшмидтом (1888-1947) и русским ученым Вульфом (1863-1925).

Важным этапом в развитии минералогии считается возникновение новой науки - геохимии. Основоположниками этой науки являются русские академики В. И. Вернадский (1863-1945) и А. Е. Ферсман (1883-1945), американский геохимик Ф. У. Кларк (1847-1931) и норвежец Гольдшмидт. Вернадский рассматривал минералы как продукты природных химических реакций, протекающих в определенных физико-химических условиях. Изучение геологических процессов, генезиса минералов и минеральных ассоциаций позволило ему заложить основы геохимии и генетической минералогии.

В возникновении геохимии как науки сыграло решающее значение открытие Д. И. Менделеевым (1834-1907) периодического закона химических элементов (1869). Большой вклад в развитие геохимии и минералогии сделал Ферсман, прекрасный знаток минеральных богатств нашей страны и зарубежных месторождений. Им написаны фундаментальные труды и популярные работы по геохимии и минералогии; «Геохимия» (в 4-х томах), «Пегматиты», «Очерки по истории камня» (в 2-х томах), «Драгоценные и цветные камни России», «Занимательная минералогия», «Цвета минералов», «Рассказы о самоцветах» и др.

В XX столетии появляется кроме вышеназванных ученых целый ряд крупных минералогов, кристаллографов, геохимиков и других специалистов-геологов, внесших неоценимый вклад в развитие геологической науки. К ним относятся Я. В. Самойлов (1870-1925), А. К. Болдырев (1883-1946), С. С. Смирнов (1895-1947), П. П. Пилипенко (1877-1940), В. П. Виноградов, Д. Д. Дэна, Е. С. Дэна, Д. И. Щербаков, И. И. Гинзбург, А. А. Сауков, А. В. Шубников, Г. М. , И. И. Шафрановский, Ф. Махачка, Г. Штрунц, В. Н. Белов, А. Г. Бетехтин, В. И. Смирнов, И. Костов, Е. К. Лазаренко, Н. А. Смольянинов, Г. В. Бокий, Е. Е. Флинт, А. Н. Заварицкий, Д. С. Коржинский, Д. С. Белянкин и многие другие. Этими учеными написаны фундаментальные труды, составляющие основы современной кристаллографии, минералогии и смежных с ними наук. Главнейшие из них в качестве справочной литературы приводятся в конце книги.

В настоящее время в минералогии и кристаллографии наряду с традиционными методами исследования широкое применение находят новые точные методы изучения минералов и кристаллов - рентгеноструктурные, инфракрасной спектроскопии, электронной микроскопии и ряд других.
Значительное развитие получила в результате фундаментальных работ по расшифровке структур силикатов, проведенных акад. Н. В. Беловым. Появилась возможность создания новых искусственных соединений с заданными свойствами - возникла новая ветвь в минералогии и кристаллографии - синтез минералов.

Основные понятия геологии Камень - это всякая твердая нековкая составная часть земной коры в виде сплошной массы или отдельных кусков....

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.