Минералогия как наука, связь минералогии с другими предметами. Введение в минералогию

Лекция 1

Минералогия как наука. Объекты минералогии. Связь минералогии с другими науками. Значение минералогии для человека. История развития минералогии. История развития минералогии в России. История развития минералогии в России..

Минералогия как наука, связь минералогии с другими предметами

Минералогия изучает встречающиеся в природе кристаллические вещества – минералы. Каждый в какой-то степени знаком с минералами, т.к. они встречаются в горных породах, в песке морских пляжей, речной гальке и в почве. Знание минералов и того, как они образуются, является основой современной технологической культуры, т. к. все неорганические предметы торговли если не минералы, то минерального происхождения.

Минералогия – наука о минералах – их кристаллографии, химическом составе, физических свойствах, образовании (генезисе), о способах их определения, а также о классификации.

Минералогия тесно связана с кристаллографией, химией и физикой. По сути, минералы являются частными объектами этих трех наук (представления о внутреннем строении минералов, законах роста и огранения кристаллов, химических реакциях, возможных при минералообразовании, методы исследования свойств и состава минералов).

Минералогия представляет одну из важнейших отраслей наук о Земле, а также представляет значительный интерес для астрономов, специалистов керамической промышленности, медицины и металлургии. Из курса общей геологии известно, что горные породы и руды состоят из минералов. Например, минералы кварц, полевой шпат, биотит являются составными частями гранитов, гематит, магнетит – составными частями некоторых руд.

Развитие техники также способствует изучению минералов и позволяет глубже понять их состав и структуру. Сейчас нам стало намного яснее, как изменяются минералы в соответствии с изменением физических и химических свойств окружающей среды. Сегодня исследования состава, структуры и свойств кристаллов в физике и химии твердого тела и в материаловедении тесно связаны с аналогичными исследованиями в минералогии.



Объекты и содержание минералогии

Основным и прямым объектом минералогии является минерал. Существует много трактовок понятия «минерал». Если упрощенно, то минерал – природное химическое соединение кристаллической структуры . Минерал (по К. Херлбату и К. Клейну) – это встречающееся в природе однородное твердое тело с определенным, но обычно непостоянным, химическим составом и упорядоченным атомным расположением . Он обычно образуется в результате неорганических процессов .

Последовательный разбор этого определения поможет его понять.

Ограничение «встречающееся в природе » отделяет минералы природные и созданные в лабораториях. Последние называют синтетическими, или искусственными минералами. Например, искусственный кварц, рубин, гранаты и др.

Дальнейшее определение утверждает, что минерал – это однородное тело . Это означает, что он состоит из единой твердой субстанции, которую нельзя физически разделить на более простые химические соединения. Однородность определить на глаз трудно, т. к. образец может быть агрегатом, состоящим из мелких зерен минерала, хотя внешне казаться однородным.

Прилагательное твердый исключает газы и жидкости. Так вода – не минерал, а лед – минерал. Исключение – ртуть (минералоид).

Утверждение, что имеет определенный химический состав , означает, что его можно выразить формулой. Однако большинство минералов не имеет точно определенного состава. Например, кварц, как правило, чистый SiO 2 , а вот доломит CaMg(CO 3) 2 – это не всегда чистый карбонат Ca и Mg. Он может содержать в качестве примеси Mn и Fe. Поскольку эти количества переменные, говорят, что состав доломита изменяется в определенных пределах и, следовательно, непостоянный.

Упорядоченное расположение атомов указывает, что внутренняя структурная вязь из атомов (или ионов) представляет правильный геометрический узор – минералы кристалличны. Твердые вещества без кристаллической структуры, без упорядоченного расположения атомов, называют аморфными. Например, опал, обсидиан, стекла разного состава, – их называют минералоидами.

В соответствии с традиционным определением, минерал обычно образуется в результате неорганических процессов. Наречие «обычно» в определении позволяет включать в область изучения минералогии некоторые соединения органического происхождения, которые соответствуют всем остальным требованиям понятия минерал. Пример – карбонат кальция раковин и моллюсков, жемчуга, кораллов. Другие примеры – это сера, образованная действием бактерий, и окись железа, осажденная железными бактериями. Также графит, гагат – продукт уплотнения угля (органического происхождения).

Минералов сейчас насчитывают около 3500–4000, и все они являются прямыми объектами минералогии.

Также к прямым, но дополняющим объектам минералогии относятся горные породы, руды, минеральные месторождения и другие геологические объекты, т. к. вне связи с ними минералогия не только лишается смысла, но и теряет начальный источник информации об условиях образования минералов в природе. Все это обязательные объекты минералогии.

В то же время лед (минерал, по нашему определению) является объектом гляциологии и грунтоведения; оксалаты, фосфаты, ураты, слагающие камни в почках человека, – объекты изучения, как в медицине, так и в особой ветви минералогии (биоминералогии), т. е. это общие объекты разных наук.

Еще менее определено положение искусственных кристаллических соединений и продуктов самопроизвольной кристаллизации в естественных условиях различных техногенных продуктов, например, в ходе самопроизвольного возгорания терриконов, химических превращений захороненных отходов производства и др. Большинство исследователей не считают эти процессы геологическими и не относят эти вещества к минералам – это необязательные (спорные) объекты минералогии. «Спорность» здесь, однако, не указывает на ненужность их исследования. Загадка многих природных процессов минералообразования решается при изучении этих объектов, просто они уже находятся в области перекрытия интересов минералогии с другими науками.

Минералогия занимается:

1) изучением свойств и состава минералов,

2) выявлением геологических условий и физико-химической обстановки образования минералов,

3) исследованием минералов как формы концентрации одних и рассеивания других элементов,

4) выяснением механизма зарождения, роста и разрушения минералов,

5) разработкой минералогических критериев поиска рудного и нерудного сырья.

Как отмечал В. И. Вернадский, цель и суть минералогии состоит не в статичном описании минеральных фаз как мертвых тел и не в составлении классификаций, явление и процесс – вот главные ее объекты.

Изучением горных пород и минералов занимается минералогия – древнейшая наука о камнях, основы которой заложили ученые и философы Древней Греции. В самостоятельное направление учение выделили ее лишь в XVIII в. Позже выяснилось, что все вопросы, связанные с изучением камней просто невозможно уместить в рамках одного раздела. Поэтому из минералогии возникли смежные направления, ставшие вскоре самостоятельными отраслями науки.

Виды и особенности минералогии

Изучением минералов и их свойств начали заниматься философы Древней Греции. Правда в то время, большее внимание уделялось не физическим свойствам, химическому составу и практическому пользе самородков, а мистической стороне вопроса.

У современного человека вызовет улыбку научный трактат, посвященный драгоценным камням, рассказывающий о том, польются ли слезы из змеиных глаз, если подержать перед ними изумруд. А между тем, столетия назад этому и подобным вопросам уделялось большое внимание. И к описанию магических свойств камней относились очень серьезно.

Учение о камнях и минералах начало развитие как научное направление в XV веке. И через три столетия выделилось в отдельное направление. Большой вклад в это учение внесли немецкие и российские ученые. К одним из таких людей относится М.В. Севергин, последователь М.В. Ломоносова.

Кстати, исследователи называют объекты своей деятельности минералами и горными породами, а не камнями.

В разных сферах деятельности в это понятие вкладывается свой смысл. Ведь камень, который используют в строительстве и для изготовления украшений – две совершенно разные вещи.

Вскоре из минералогии выделили отдельные направления:


Наука о драгоценных камнях и профессия геммолог

Геммология – наука о драгоценных камнях. В отдельную отрасль выделилась в конце XIX века. Потребность в таком учении появилась из-за активного производства искусственных образцов и подделок.

С развитием технологий, отличить искусственный камень от природного стало очень трудно, поэтому одна из главных функций геммологии – диагностическая.

Исследования геммологов направлены на изучение:


Геммологи уделяют пристальное внимание и имитациям. Именно эти специалисты могут отличить, какой драгоценный камень использовался для изготовления украшения – натуральный или синтетический.

В задачи геммологии входит диагностика и описание самоцветов, выявление их важнейших характеристик и определения практического значения.

Перспективными направлениями развития науки является исследование свойств синтетических аналогов, поиск способов их распознавания, оптимизация процессов обработки драгоценных образцов.

Профессия геммолога очень ответственная и кропотливая, но в то же время интересная. Специалист занимается:

  • оценкой;
  • определением;
  • сертификацией минералов.

В обязанности геммолога входит работа с документами, сортировка минералов, оценка камней в ювелирных украшениях. Эта профессия достаточно редкая, но востребованная. Человек, решивший посвятить жизнь работе с самоцветами, должен иметь хорошее зрение и цветовосприятие, быть ответственным и усидчивым. Получить такую профессию можно, поступив на факультет геологии.

Драгоценные и ювелирные камни с точки зрения геммологии

Развитие геммологии положило начало классификации ценных минералов. Хотя сразу стоит оговориться, что и сейчас нет единого определения понятия драгоценный камень.

Чаще всего так называют редкие и красивые образцы (или их сочетания) с высокой твердостью. Твердость – одна из главных характеристик, которая означает, что камень не подвержен истиранию, механическим повреждениям. Такие минералы практически не подвластны времени.

Если твердость минерала более-менее постоянный параметр, то красота – понятие относительное. На протяжении всей истории представления о ней менялись. Причем иногда коренным образом. Это привело к тому, что минералы, считавшиеся когда-то драгоценными, сейчас практически забыты. А невзрачные, с точки зрения древних людей, теперь могут так именоваться.

Часто встречается термин полудрагоценный камень. Это название не совсем корректное с научной точки зрения, но широко распространено в торговле и среди обывателей. В общем виде, так называют менее ценные и твердые породы.

Ювелирные или поделочные – это скорее собирательное название всех минералов для украшений. Хотя часто так называют недорогие самородки. В отличие от самоцветов, их часто используют в декоративно-прикладном или камнерезном искусстве.

Попытки классифицировать минералы предпринимались неоднократно. В каждый период истории подходы к систематизации отличались. Часто в их основе лежало ранжирование по стоимости. Жаркие споры о том, какие минералы считать драгоценными, а какие нет, не умолкали долго.

Единственное, в чем мнения ученых сходились всегда, это то, что самые ценные самородки – это:

  • алмаз;
  • изумруд;
  • рубин;
  • сапфир (синий).

Сейчас существует немало классификаций. В их основе лежит распределение минералов по группам, исходя из степени их прочности, твердости, состава, способа образования. Некоторые из них были разработаны больше ста лет назад, но актуальны до сих пор. Правда, из-за открытия новых минералов и соединений, периодически дополняются.

Сокращенный вариант распределения минералов по группам, понятный обычному человеку, приведен в книге «Замечательные минералы»:

Тип Описание Виды
Самоцветы (драгоценные камни) Минералы с высокой степенью прочности и прозрачности. Цветовая гамма разнообразна (нередки бесцветные образцы). Структура – кристаллическая (за редким исключением – бирюза, шерл, опал и некоторые другие). I порядок:
  • алмазы и изумруды;
  • рубины и сапфиры (синие);
  • хризоберилл.

II порядок:

  • циркон;
  • аквамарин;
  • аметист;
  • топаз;
  • шерл.

III порядок:

  • сердолик;
  • агат (некоторые разновидности);
  • бирюза;
  • кварц (дымчатый);
  • хризопраз;
  • горный хрусталь;
  • янтарь.
Поделочные (полудрагоценные) камни Камни (горные породы) с различной степенью твердости, отличающиеся красивым узором и цветом. Просвечивающие или полностью непрозрачные.
  • I класс: халцедон, авантюрин, ляпис-лазурь, малахит, орлец.
  • II класс: яшма, змеевик (благородный), оникс, селенит, и некоторые другие.



Но по утверждению автора, четких границ между классами нет. Иногда драгоценный минерал, принадлежащий к первому порядку, оценивается ниже полудрагоценного камня II-го класса из-за различных дефектов. Хотя, нередки случаи, когда искусная обработка, шлифовка или огранка кристалла, превращали дефект минерала в достоинство.

Свойства камней, которые исследует геммология

За всю историю развития науки о камнях было выявлено и определено в отдельные группы более 3 тыс. минералов. Многие, из которых, имея схожие внешние характеристики и даже строение, все-таки принадлежат к разным классам.

Непрофессионалу выявить различия между похожими друг на друга драгоценными камнями очень трудно. Геммологам это под силу. Диагностика проводится с помощью специального оборудования в лабораторных условиях.

Основными характеристиками драгоценных, полудрагоценных и поделочных камней выступают:


Оптические свойства драгоценностей

Большую роль в изучении камней играют и оптические свойства драгоценных камней. Многим имитациям или синтетическим кристаллам не присущи такие характеристики как люминесценция, блеск и некоторые другие. Среди оптических свойств, основными можно назвать:


Очень интересны присущие многим самоцветам оптические эффекты, проявляющиеся после шлифовки:

Название Характеристика
Кошачий глаз При повороте по поверхности пробегает узкая полоса света, напоминающая зрачок кошки. Очень ценна у хризоберилла, но проявляется у многих минералов.
Астеризм Блик света, напоминающий звезду.
Адулярисценция, эффект лунного камня Беловато-голубое мерцание (перелив), скользящий по поверхности.
Авантюрисценция Искрящиеся, пестрое (иногда блестящее) отражения света.
Иризация Радужная игра цвета. Иногда создается искусственно при добавлении трещинок в структуре.
Лабродорисценция Переливы металлических тонов (синих, красных, зеленых).
Опализация Мерцание цветных искр из-за включений кристобалита.
Шелк Блеск и переливы, которые очень ценятся у рубинов и сапфиров.

Конечно, все вышеперечисленные свойства, которые изучает наука о камнях, далеко не единственные.

Но они являются базовыми при изучении того или иного минерала. Наука о камнях, минералогия, и ее более узкая отрасль, геммология, – одни из древнейших учений. Описанием драгоценных камней и их свойств посвящали свои труды философы и великие мыслители Древней Эллады и Рима, ученые Средневековья и наших дней.

За тысячи лет изменились методы, позволяющие различать минералы, критерии, определяющие их ценность. Неизменным осталось лишь одно – как и много столетий назад, самоцветы продолжают поражать человеческое воображение своей красотой и магической силой.

МИНЕРАЛОГИЯ (от лат. minera-кусок руды, горный штуф и греческого logos-учение. слово), наука о минералах, об их хим. составе, физ. свойствах, условиях образования в природе, изменениях и превращениях в связи с изменением этих условий. Минералы-твердые, жидкие и газообразные природные тела. Состав их выражается химич. формулой. По физич. строению они часто представляют собой кристаллические вещества и иногда находятся в виде кристаллов. Геометрические и физ. свойства таких веществ изучает кристаллография (наука о кристаллах), кристаллооптика и др. отделы физики. Минералы имеют значение в качестве полезных ископаемых. Из них выплавляют миллионы тонн разных металлов. Основная хим. промышленность получает из минералов десятки миллионов тонн солей и других хим. продуктов. Минералы употребляются в медицине в редких случаях непосредственно (например минералы из группы солей), а гл. образ.- как продукты их переработки. К таким минералам относятся следующие. Сера самородная; серный цвет, получаемый возгонкой самородной серы; он имеет применение в ветеринарии. Висмут самородный и висмутовый блеск служат основанием для получения препаратов висмута, особенно белого висмута, широко распространенного лекарственного средства. Реальгар и аур и пигмент (сернистые соли мышьяка) являются исходным сырьем для мышьяковых препаратов. К и-и о в а р ь (сернистая ртуть) является источником ртутных соединений. Марганцовокислый калий получают из пиролюзита (окисел марганца). Белая магнезия и др. магнезиальные соли получают из минерала магнезита или же из рапы соляных озер, лиманов, где магний находится в виде хлористого магния и легко извлекается. Бура, борная к-т а получаются из природных соединений аналогичного состава, находящихся в озерах, связанных с вулканической деятельностью. Глауберов а соль встречается в больших количествах. в озерах и морских лагунах. Кроме того необходимо еще отметить мягкий минерал- тал ь к, порошок к-рого известен в медицине под названием тальковой пудры.-Р ад и е-в ы е препараты получают в СССР из минерала тюя-мунит, находящегося в Туркестане и представляющего собой урано-ванадат. Известные месторождения в Чехо-Словакии представляют собой залежи урановой смолки, являющейся главным образом окисью урана. Сравнительно немногие минералы используются непосредственно в том виде, как они добываются из земли--корунд, алмаз, асбест, слюда, графит и др. Большая часть ископаемых подвергается коренной переработке прежде чем найти себе применение в науке или технике. Практическое значение М. заключается в том, что, изучая свойства минералов, она приводит к открытию новых полезных ископаемых и к наилучшему использованию уже известных. Изучая же условия образования минералов в природе, М. помогает обнаружению новых месторождений полезных ископаемых и выяснению их промышленного значения. М. долгое время представляла собой описательную науку. Ее целью было описание внешней формы и свойств, хим. состава 1 и места нахождения минералов. Успехи геологии в 18 веке и химии в начале 19 века отразились на М.; появился взгляд на нее как на химию земной коры (Берцелиус); стали обращать больше внимания на условия за легация минералов в природе (Вернер), а также их совместное нахождение, парагенезис (Кроыштедт, Брейтгаупт), но дальнейшего развития это течение не получило и замерло на несколько десятков лет. В первой половине 19 в. М. характеризуется гл. обр. двумя направлениями - кристаллографическим и химико-аналитическим. Благодаря открытию аббатом Гаюи (Наиу) геометрического закона кристаллографии (закон параметров) в М. появился исключительный интерес к вопросам формальной кристаллографии. Минералы стали подвергаться тщательному измерению для установления кристаллографических форм. Успехи аналитической химии вызвали столь же формальный интерес к хим. составу минералов со стороны видных химиков. В новую эру М. вступила во второй половине 19 в. Развитие горного дела (особенно в Америке) и усиление интереса к нему и были причинами сказавшегося в М. стремления перенести вопросы минералогического исследования в обстановку полевых наблюдений. Современная М. сохранила интерес к отдельным минералам и продолжает всестороннее их изучение, но кроме того изучает и самые процессы их образования. Минералы теперь понимаются как продукты природных реакций. М. стремится предвидеть появление минералов из рассмотрения данной совокупности явлений и, наоборот, из наблюдения минералов в природе установить самый процесс. Особое значение вновь получили парагенезис, возрастные соотношения между минералами, изменение состава их в зависимости от формы выделения в природе, характер разрушения минералов и т. д. Не удовлетворяясь вопросами происхождения минералов, М. углубляет свои задачи в сторону геохимии, т. е. изучает законы распределения хим. элементов в земной коре, причины совместного нахождения элементов и их группировок, рассеяния и концентрации. В России задачи М. широко понимались уже М. В. Ломоносовым. В середине 19 в. господствовавшее в М. кристаллографическое направление было представлено Кокшаро-вым, а вопросы анализа минералов разрешались крупнейшими аналитиками Германом, Гадолином и др. М. с современным пониманием ее задач зародилась в России при Московском ун-те в 90-х годах. Родоначальником ее следует считать В. И. Вернадского, создавшего здесь крупную школу минералогов геохим. направления. В работах самого В. И. Вернадского особое место занимает роль биохим. процесса в поверхностной зоне земной коры. Выдающимся представителем этого течения был Я. В. Самойлов, установивший понятие биолита, под которым он разумел всякий минерал, связанный в происхождении с жизнедеятельностью организмов. За последние годы интенсивных работ поискового и разведочного характера заметен повышенный интерес в СССР к М., особенно в части вопросов генезиса полезных ископаемых и геохимии. Изучение вопросов генезиса минералов выдвинуто главным образом Н. М. Федоровским. Представителем геохимического направления является А. Е. Ферсман. В своем содержании М. разделяется на 2 части-генетическую и описательную М. В кратком обзоре данные генетической М. представляются в следующем виде. Явления минералообразования изучаются в пределах поверхностной зоны земной коры на глубину 16 км. Изучаемая область включает нижние слои атмосферы (их мощность не вошла в приведенную цифру). Петрографический состав литосферы: изверженные породы 95%, сланцы 4%, песчаники 0,75% и известняки 0,25%. Валовой хим. состав всей земной коры на указанную глубину, считая и атмосферу, следующий (в %): о. Si , А1 , Fe Mg 49,20 , 25,67 . 7,50 . 4,71 . 1,93 Са Na . 3,39 .0,11 . 2,63 .2,40 .0,87 Ti . . . С... С1 . . . Остальн. 0,58 0,08 ,0,19 0,74 На приложенном схематическом разрезе представлены различные термодинамические зоны земной коры (рисунок 1). I. Поверхностная зона выветривания. Характеризуется малым давлением и t°. Хим. реакции протекают при участии водных растворов, О, CO s и жизнедеятельности организмов.-II. Зона глубинного выветривания. Несколько повышенные t° и давление. Реакции идут в водных растворах при участии гл. обр. угольной к-ты.-III. Зона цементации. Еще более высокие давление и t°. Выделение минералов преобладает над растворением.-IIIj. Зона диагенеза представляет особые условия, при к-рых происходит фсрмирование твердой осадочной породы из обломочного материала под слоем морской воды.-IV. Зона кристаллических сланцев. Характеризуется высокими давлением и t°,отсутствием свободного О и воды. Кремнезем вытесняет в условиях этой зоны угольную к-ту из ее соединений. Минералы создаются способом перекристаллизации других минералов, неустойчивых в этой зоне.-V. Зона магмы. Область расплавленного вещества при высоких давлении и t°, сложного силикатового состава. Образование изверженных горных пород.-V,. Область образования минералов в трещинах породы за счет веществ, выделяющихся при застывании магмы. Пегматитовые жилы особого генезиса и минералогического состава. Рудные жилы.- V,. Образование контактовых областей. Взаимодействие магмы с чуждыми ей породами. Изучение вопроса о распределении хим. элементов в земной коре приводит к заключению, что наиболее глубокие части магмы богаты железом, хромом и магнием,-им Н,0+0+СО г Биосфера b=v- зй ^^ н,о+со 5 Зоны выветривания Ш + Н,0 / /Я? Mi \ Зона цементации ill / У М=I Область \ "* / /,^=? (копгактного \ / ^^^~ \метаморфизма \ IV Зона w анаморфизма -С0 г V Щ -R.0 ♦SiO, МАГМА ^ = ^ = ~*^-=»а^ Рисунок 1. Схема термодинамических зон земной коры. отвечают основные изверженные горные породы. Краевые участки магмы, напротив, богаты кремнеземом и щелочами и бедны железом, магнием, а отчасти и кальцием. Соответствующие породы-кислые, типа гранита. Рисунок 2 дает представление о зональном распределении хим. элементов в вертикальном сечении в связи с интрузиями, вторжениями гранита. Знаки хим. элементов на чертеже указывают на нахождение в данном пункте условий, благоприятствующих образованию соответственных минералов. Т. о. обособливаются минералы магматические-содержат Zr, Та, Nb и др.; контактовые-содержат Fe, Cu, Ti; жильные, глубоких горизонтов-содержат Sn, W, Mo, средних горизонтов-Си, Pb, Zn и верхних-содержат Sb, As, Hg. Все вообще минералы устойчивы в условиях их образования, с изменением к-рых они подвергаются превращению, разложению, изменению. Большое значение в М. имеют циклические процессы, когда минералы после ряда изменений могут регенерироваться за счет продуктов их же разрушения. Описательная М. рассматривает минералы в порядке какой-либо классификации. Наибольшим признанием пользуется хим. :S85 классификация америк. минералога Дана. В ней минералы распределяются по хим. ■составу на следующие группы: самородные элементы, сернистые соединения, галоиды (соединения металлов с Cl, Br, F), окислы, карбонаты (соли угольной к-ты), силикаты, фосфаты, сульфаты и некоторые др. В генетической классификации минералы " «объединяются в группы по сходству условий генезиса; таковы например минералы, получающиеся при усы-хании морских бассейнов, - поварен, соль, гипс, калиевые ■соли и др. Другим примером может служить группа био-.литов - фосфорит, болотная железная руда (жизнедеяте-.льность Lepitothrix ochracea), селитра (некоторые случаи), -серный колчедан (некоторые случаи), кальцит кораллов <(СаС0 3) и т. д. В описательн. минералогии изучаются свойства физ. и хим. минералов. Нек-рые из свойств представляют большой интерес и яв-.ляются причиной практического использования минералов (твердость алмаза и корунда, графит, слюда и др.). Кроме того в ней отмечаются условия генезиса, спутники, продукты распада, месторождения, практическое применение минералов и др.-Общее число минералов около 1 000, а считая разновидности-около 3 000. Каждый год открывается около 50 новых минералов (с разновидностями). Наряду с чрезвычайно распространенными минералами, например кварцем (около 12% от веса литосферы) и долевыми шпатами (около 57%), находятся и очень редкие, известные всего в нескольких экземплярах. Также и в практическом ■ отношении кроме минералов большого значения известны минералы, не имеющие пока применения. В своих исследованиях М. пользуется по-. левыми наблюдениями и данными и методами наук: геологии, физики, химии в широком понимании этого слова-аналитической, физической, коллоидной и даже биохимии.Кристаллография в современной М. имеет подсобное значение. По существу кристаллография, понимаемая теперь как физика твердого вещества, отошла к физике. В постановке новых, чисто физ.-химич. вопросов, отделивших кристаллографию от минералогии, сыграли роль два крупных русских ученых-Е. С. Федоров и Г. В. Вульф. Большое значение приобрел открытый в середине 19 в. оптический метод исследования минералов в шлифах под микроскопом в поляризованном свете при изучении горных пород и недавно получивший развитие метод исследования в отраженном свете при " исследовании руд. Широко применяются методы механического и термического анализов. Первые состоят в разделении минералов при помощи тяжелых жидкостей, отмучивания, магнитной сепарации, флотации и т. д., вторые-в наблюдении и изучении происходящих в минерале изме-нений^ при нагревании его до высоких t°. Для этого пользуются самопишущими приборами, дающими возможность регистрировать ход изменений в виде непрерывной кривой. Все большее значение приобретают вопросы и методы искусственного воспроизведения минералов в лаборатории для уяснения природных условий генезиса. С той же целью изучаются условия равновесия раз- личных искусственных физ.-хим. систем. Данные наблюдений и здесь обычно представляются в виде диаграмм и кривых. Преподавание М. в прежнее время было поставлено при ун-тах и горных вузах, где имелись кафедры минералогии и минералогические институты. С реформой высшей школы преподавание М. сосредоточилось в горных втузах и техникумах. Метод преподавания активный. Для студентов обязательна половая и производственная практика на горных предприятиях и в геолого-разведочных партиях. Соответствующие учебные и научные учреждения в СССР строятся по принципу комбинатов. По такому плану построен например Геолого-разведочный комбинат при Главном геолого-разведочном управлении ВСНХ. В него влились минералогические ин-ты и кафедры М. быв. Московского ун-та и Моск. горной академии. В ГРК входят рабфак, геолого-разведочный техникум, геолого-разведочный ин-т и научно исслед. ин-т. Кроме того существуют минералогические ин-ты при производственных и промышленных предприятиях (объединениях). Задача их состоит в научной помощи предприятиям. Работа в исследовательских институтах строится по принципу комплексного метода с тем, чтобы в результате всестороннего исследования полезных ископаемых указать способы наилучшего их использования, а в части вопросов генезиса получить данные для наиболее рациональной постановки разведочной и эксплоа-тационной работы. Наиболее крупными исследовательскими институтами М. являются Институт прикладной минералогии и Гос.

Рисунок 2. Идеальный разрез через земную кору в области гранитных магм и связанных с ними геохимических процессов.

Ин-т цветных металлов в Москве. При Ком-академии в Москве имеется Институт генезиса минералов и горных пород, а при нем синтетическая лаборатория по производству опытов искусственного получения минералов. Научные минералогические вопросы широко ставятся и глубоко прорабатываются при Минералогическом музее Академии наук. В СССР существует научное минералогическое общество, основанное в 1830 г., имеющее свой орган («Записки Российского минералогического об-ва», М., с 1870). Лит.: Болдырев А., Курс описательной минералогии, вып. 1-2, Л., 1926-28; Вернадский В., Минералогия, вып. 1-2, М., 1910-1912; о н ж е, История минералов земной коры, т. I, вып. 1-2, Л., 1925-1927; о н ж е, Очерки геохимии, М.-Л., 1927; Нерудные ископаемые, изд. Академии наук СССР. т. I-V, Л., 1926-29; Федоровский Н., Курс минералогии, М.,1930; о н ж е, Минералы в промышленности и сельском хозяйстве, Л., 1927; Ферсман А., Химические элементы земли и космоса, П., 1923; N i g g 1 i P., Lehrbuch der Mineralogie, В., 1924-26. См. также лит. к ст. Кристаллы. Н. Смольягогаов. МИНЕРАЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ. Источники называются минеральными, если вода их отличается от обычной воды источников или колодцев 1) более высоким содержанием растворенных веществ, или 2) содержанием редко встречающихся и терапевтически важных веществ, или же 3) более высокой t°. Принято (Deutsches Baderbuch) воду считать минеральной, если 1 л содержит более 1 г всех растворенных твердых веществ (включая гидрокарбонаты) или более 0,25 г свободного угольного ангидрида (С0 2); 1 мг иона лития (Li"); 10 мг иона стронция (Sr**); 5 мг иона бария (Ва**); 10 мг иона закисного или окисного железа (Fe*" или Fe""); 5 мг иона брома (Вг"); 1 мг иона иода (J"); 2 мг иона фтора (F"); 1,3 мг иона гидро-арсената (HAs0 4 "); 1 мг лг-мышьяковой к-ты (HAs0 2); 1 мг всей титруемой иодом серы (S, отвечающая H 2 S+HS" + S 2 0 3 "-f-S0 3 "); Ъ мг м- борной к-ты (НВ0 2); 4 милли-эквивалента титруемой щелочности или гидрокарбонатов и карбонатов щелочей, отвечающей 340 мг NaHC0 3 . Вода также признается минеральной, если обладает радиоактивностью более 3,5 единиц Махе или t° выше +20°. Происхождение М. и. связано с фактом циркуляции воды в земной коре. Все пласты земной коры грубо можно разделить на водопроницаемые (например песок) и водоупорные (например глина); большие количества подземных вод могут передвигаться только по первым. Выход подземной воды на поверхность может иметь место 1) при выходе водоносного пласта на поверхность на склоне горы, в овраге (а при наличии складчатости и размыва пластов-и в любых условиях рельефа), 2) при нарушении целости, или т. н. «сплошности» водоупорных пластов, покрывающих водоносный пласт; такое нарушение может быть естественным (трещины) и искусственным (буровые скважины, шахты). Сама вода минеральных ис- , точников, по Зюссу, получается двумя путями: 1) так наз. ювенильная вода выделяется в глубоких слоях земной коры или у вулканических очагов из магмы; 2) вадозные воды (см. Вадозные источники) происходят из вод поверхностных, прошедших под землей б. или м. длинный путь. Являясь весьма активным химическ. реагентом и будучи распространена на земной поверхности повсеместно, вода давно переработала те вещества, к-рьте могли вступать с нею в энергичное взаимодействие, и потому в наст, время мы наблюдаем в природе лишь сравнительно медленно идущие процессы растворения, выщелачивания, обменной адсорпции и т. п. Хим. активность. воды обусловлена в значительной мере несимметричным строением ее молекулы, полярностью молекулы; в силу этой полярности молекулы воды притягивают как друг друга (явления ассоциации), так и посторонние молекулы, а также и ионы. Этими притяжениями и обусловлена в первую очередь способность воды к растворению"и выщелачиванию горных пород. Соли й другие растворенные вещества. попадают в минеральную воду многими путями. Эксгаляции магмы, т. е. раскаленные пары, выделяющиеся из жидкой магмы, состоят не только из воды, но и еще из целого ряда веществ (H 2 S, C0 2 , Н 3 В0 3 , НС], щелочи); при охлаждении ббльшая их. часть растворяется в воде. Дождь и снег увлекают с собой из воздуха пыль, 0 2> N 2 , 0 3 , S0 2 , S0 3 , NPI 3 , окислы азота, Nad": (особенно над морем) и т. д. Дождевая вода; может содержать соли далеко не в ничтожных количествах: до 950 мг NaCl, до 16 мг- NH 3 в 1 л и т.д. Протекая через пласты земной коры, вода обогащается солями. Состав минеральной воды зависит от того, с какими горными породами, в какой последовательности, при каких условиях (температура и давление) и как долго находилась вода в соприкосновении. Действию воды подвержены все породы, но в разной степени. Особенно резко отличаются друг от друга воды, образовавшиеся путем взаимодействия с первичными кристаллическими горными породами, и воды,получившие свою» минерализацию в пластах пород осадочных. В первую очередь из осадочных пород выщелачиваются легко растворимые соли, захваченные ими в период осаждения солей из морской воды. Особенно энергичным растворителем является вода, обладающая кислой реакцией от присутствия угольной к-ты. или других к-т. Так, в 1 л чистой воды растворяется 0,013 з СаС0 3 , а в воде, насыщенной С0 2 при 1 атм. давл.,-1,099 г СаС0 3 . Кислая реакция может обусловливаться также гуминовыми к-тами (болотные воды) или серной к-той, получающейся при окислении сероводорода, серы, пиритов, при гидролизе сульфатов алюминия и железа. Вообще при действии на породы воды, уже содержащей. растворенные вещества (газы, соли, к-ты), происходит целый ряд реакции обмена с об- разованием как растворимых, так и нерастворимых продуктов. Примеры реакций: СаС0 3 + Н 2 0 + С0 2 ^Са(НС0 3) 2 ; MgC0 3 +H 2 0 + C0 2 £Mg(HC0 3) 2 ; Fe0 + H 2 0+2C0 2 £Fe(HC0 3) 3 ; CaC0 3 +H 2 S0 4 ->CaS0 4 + H 2 0 + C0 2 ; Fe(HC0 3) 2 +CaC0 3 £FeC0 3 +Ca(HC0 3) 2 ; FeC0 3 + H,S:£FeS+H,0 + CO,; FeS 2 +2C0 2 +2H 2 O^H 2 S + Fe(HC0 3) 2 + S. Согласно с опытами и выводами новейшей теории растворов электролитов (Debye иг Нйске1)ионы, находящиеся в растворе, часто способствуют растворению трудно растворяющихся солей(CaC0 3 , CaS0 4 . 2Н 2 0) и уменьшают растворимость газов. Это изменение растворимости может достигать значительной величины. Так, в 1 л чистой воды при 25° растворяется 2,08 г CaS0 4 , а в 1 л воды, содержащей 58 г NaCl, при той же t° растворяется 6,24 г CaS0 4 . При взаимодействии воды, содержащей Са(НС0 3) 2 или CaS0 4 , с породами, содержащими Na(глины), образуются NaHC0 3 или Na 2 S0 4 ; т. о. по всей вероятности объясняется генезис многих содовых и сульфатных минеральных вод. Отдельные струи вод разного состав а могут под землей встретиться и, смешавшись, дать воду нового состава. При этом может быть достигнут предел растворимости для нек-рых солей, и они выпадут из раствора. Состав полученной воды связан с количеством и составом смешавшихся вод определенной математической зависимостью. Биохим. процессы в земной коре также влияют на состав вод. Так, сульфатные воды при встрече с породами, содержащими органические вещества, часто дают сероводород и угольную к-ту. Процесс этот вызывается бактериями, к-рые живут за счет выделяемой при этом энергии (Microspira desulfuricans и др.). Простейшая схема процесса: 2C+Na 2 S0 4 ->Na 2 S+2C0 2 ; Na 2 S + 2C0 2 +2H 2 0-*2NaHC0 3 + H 2 S. В областях распространения нефтеносных и битуминозных пород часто встречаются воды, совершенно не содержащие сульфатов, обогащенные карбонатами и сульфидами. Нефтяные воды обычно относятся к хлорид-ным, часто содержат значительные количества бария (до 0,4 г в 1 л) и повышенное количество Вг" и J" сравнительно с морской водой. Биохимическими же процессами объясняется во многих случаях переход нитратов в нитриты и аммоний. Микроорганизмы принимают участие также и в образовании барежина (см.). Состав М. и. В минеральн. водах встречаются в виде «следов» почти все известные элементы, но в относительно значительных количествах - только немногие, г. о. Na*, Ca",Mg ,C]",HC0 3 ",S0 4 ", меньше K*,H 2 Si0 3 , COo,N0 3 " и Fe"\ реже или в еще меньших количествахС0 3 ",Вг",«Г,Н8",Р",8 2 0 3 ",80 0 ", HSiCV, HP0 4 ", HAsO/", В^/Мл-ДО-Д", Мд"\ Fe~, АГ\ Zn*\Cu",Ni",HB0 2 , Н 2 ТЮ 3 ; органич. к-ты: нафтеновые (пента- и гексаме-тиленкарбоновые), гуминовые; из газов в больших количествах выносятся минеральными водами С0 2 , СН 4 , N 2 , в меньших H 2 S, COS, 0 2 , H 2 , Ar, He, Ne, Кг, Хе, а также радиоактивные эманации: из коллоидов - S, Fe(OH) 3 , A1(0H) 3 , Mn(OH) a , As 2 S 3 . FeS, Н 2 8Ю 3 ,Н 2 ТЮ 3 ,органичеекие вещества. Максимальная концентрация данного элемента и соединение, в виде которого он присутствует в минеральной воде, для большинства элементов находится в определенной зависимости от присутствия и от концентрации ряда других элементов или соединений. Так, концентрация водородных ионов определяет степень диссоциации всех слабых кислот: H 2 C0 3 , H 2 S, H 2 Si0 3 , Н 2 ТЮ 3 , H 3 P0 4 , H 3 As0 4 , H 3 B0 3 и т. д. Углекислота, сероводород и их ионы связаны между собой отношением x = 0,3, x Максимальные возможные концентрации Са (HC0 3) 2 , Mg(HC0 3) 2 , Fe(HC0 3) 2 зависят от концентрации свободного угольного ангидрида С0 2 . Не могут существовать одновременно в сколько-нибудь значительных количествах окислители N О 3 ", Fe*", O a и восстановители-H 2 S. Присутствие HS", H 2 S или С0 3 " практически исключает возможность присутствия в растворе ионов металлов кроме щелочных.-Коллоиды в минеральных водах часто являются продуктами метамор-физации воды уже после выхода ее на земную поверхность. Так образуются коллоидная сера, коллоидная Fe(OH) 3 , FeS и др.-Каталитическое действие многих минеральных вод на различные реакции (разложениеН 2 0 2 , окрашивание гваяковой смолы) обусловливается поверхностными свойствами коллоидных частиц, образующихся в воде. Методы хим. и физ.-хим. исследований минеральных источников являются одной из сложнейших глав физической и аналитической химии; точный и полный анализ минеральной воды может производиться только в специальной, хорошо оборудованной лаборатории. Сан.-бактериол. анализ минеральных вод производится методами, принятыми для пресных вод.-О бозначение состава минеральных вод до последнего времени было часто произвольным; приводили состав в виде окислов,ионов или комбинировали их в соли совершенно произвольно. В 1930 г. на IV Гидрологическом совещании при Управлении курортами Наркомздрава был утвержден стандарт анализа в ионной форме в виде 5 столбцов: 1) название анионов (см.), катионов (см.) и недиссоцииро-ванных соединений; 2) содержание их в граммах в1л;3)в миллимолях (миллимоль- число миллиграммов, равное молекулярному весу); 4) в милливалях (милливаль-число миллиграммов, равное эквивалентному весу; милливаль равен миллимолю, деленному на валентность иона) и 5) в вальпроцентах (процент от суммы милливалей катионов или анионов). Для характеристики и классификации минеральных вод решающим считается 5-й столбец-вальпроценты. Для наглядной характеристики минеральной воды IV Гидрологическим совещанием принята формула Курлова-Карстенса: в начале ее ставится содержание газов и активных элементов (в граммах на 1 л); затем «степень минерализации»-сумма всех ионов и нерасщепленных молекул без газов (в граммах на 1 л); дальше следует дробь: в числителе ее помещаются в порядке убывающих чисел анионы (в вальпроцентах), в знаменателе-катионы (в вальпроцентах). Те и другие вводятся в формулу только тогда, когда они содержатся в количестве, большем 25 вальпроцентов. В конце формулы ставится t° воды и дебит в гектолитрах в сутки. Пример: Александро-Ермоловский источник в Пятигорске: м С1 40 нсо 3 з 8 0 ^=Г^ ^ i.jlcXJc со "г,№:* L 46^5600 Na 60 Ca s „ При International Society of Medical Hydrology работает специальная комиссия по стандартизации описаний М. и. Ею выра- 13 ботан стандарт, сходный с русским и отличающийся гл. обр. тем, что за единицу принят не грамм, а миллиграмм. Номенклатура и классификация минеральных вод по постановлению IV Гидрологического совещания должны основываться на названиях ионов, а не солей; как правило в название вводятся только ионы, содержащиеся в количестве не менее 25 вальпроцентов. Терапевтически активные элементы и газы вводятся в название и в формулу Курлова при концентрации их не ниже: Fe"-10 мг.,Ы" -5 мг, J"-10 мг, Вт"- 25 мг, HAs0 4 " и НР0 4 "-I мг, H 2 S свободного-10 мг, С0 2 своб.-750 мг.-Г о р я-ч и м и называют источники с t° выше 35°; при 20°-35° их называют теплыми. Т. о. названия составляются из названий терапевтически активных веществ (в порядке убывающих концентраций в граммах), анионов (в порядке убывающих значений вальпроцентов) и катионов (в порядке убывающих значений вальпроцентов). В конце названия стоит t°, если она того заслуживает. На основе этой номенклатуры проф. В. А. Александровым в «Основах курортологии» развита новейшая классификация минеральных вод, имеющая перед всеми прежними преимущества однозначности: каждый класс имеет определенные числовые пределы, и ни одна вода не может попасть сразу в два класса. Как пример приводится анализ воды Баталинского источника. В старых клас- Баталинский источник (Кавказские мин. воды). Карстенс Температура. . . 9,6° Дебит в сутки. . . , 7,2 гл М ил- В 1 л воды Грам- М ил- Проц. мил- содержится мы мо ли вал и ли-валь Ион калия К*. . . 0,0228 0,58 0,58 0,3 » натрия Na*. . 3,7989 164,81 164,81 50,4 » кальция Са". 0,4600 11,50 23,00 7,0 » магния Mg". . 1,6877 69,28 138,56 42,3 » железа Fe". . следы - - - » алюмин. АГ" следы " " 27= 326,95 100,0 Ион хлора СГ. . 1,3455 37,95 1 37,95 11,6 » сульфатаS0 4 " 13,351 138,98 ! 277,96 85,0 » гидрокарбо- ната НС0 3 ". . 0,6729 11,03 11,03 ! 3,4 1 Г= 326,94 100,0 Кремневой кисло- 0,21 Свободной СО а. . 0,1025 2,33 2 = 436,7 so 4s5 M,1,1 Na..M &1 T ,.°, D т „ Источник сульфатный, на трневый, магнг евый сификациях, часто употребляемых еще и теперь, очень много неясностей; чтобы облегчить использование старых литературных данных, приводится сводка главнейших названий наряду с отвечающими им ионами: источники железные, железистые содержат Fe**, стальные-Fe", известковые-Са", земельные, землистые-Са", Mg", Fe", щелочноземельные-2 значения: 1) Са", Mg", 2) Са", Mg", К", Na*; щелочные-2 значения^ 1) Na*, К*, 2) воды щелочной реакции; гла-" уберовые - Na 2 S0 4 ; горькие, сульфатные, сернокислые-SO/"; гипсовые-CaS0 4 ; соленые, муриатич., рассольные-СГ; газовые- обычно С0 2 , реже H 2 S, CH 4 , N 2 ; сульфидные, сернистые, серные, сероводородные, содержащие H 2 S или HS" или то и другое вместе [правильнее называть сернистыми воды с S0 3 ", серными-с серой свободной (коллоидной), сероводородными-с H 2 S свободн.]; углекислые-С0 2 , НС0 3 ", С0 3 " (правильно только С0 2); карбонатные-СО 3 ^НС0 3 "(п Р а -вильно-только С0 3 "); двууглекислые, гидрокарбонатные - НС0 3 "; мышьяковистые, мышьяковые -As. (Обзор старых классификаций - см. Бальнеология.) - Международная комиссия по стандартизации описаний М. и. предложила в 1930 году очень простую классификацию-по одному преобладающему или активному ингредиенту, напр. хло-ридная, железная и т. п. Широкого распространения эта классификация пока не имеет. Радиоактивность минеральных вод измеряется обычно в единицах Махе (ME); колеблется от долей ME до тысяч; зависит 1) от содержания газа - эманации радия (Em); такая радиоактивность быстро исчезает, т.к. период полураспада Em равен 3,85 дня; или 2) от содержания солей самого радия или других радиоактивных металлов с большим периодом полураспада (радий- 1760 лет); такая радиоактивность может и возрастать до известных пределов, так как к ней прибавляется активность продуктов распада. - К р и о с к о п и ч е с к и е и э б у-лиоскопические исследования (понижение t° замерзания и повышение t° кипения) минеральных вод определяют общую концентрацию всех веществ, растворенных в минеральной воде, следовательно и ее осмотические свойства, или «тоничность» (tonicity). Международной комиссией по стандартизации описаний минеральных вод предложено называть «гипотоничн.ыми»воды, осмотическое давление к-рых меньше осмотического давления раствора, содержащего 9 г NaCl в 1 л, или 303 миллимоля всех ионов и молекул; «изотоничными» и «гипертонич-ными» называют воды с осмотическим давлением, равным или соответственно большим, чем у этого раствора. Изменения в составе минеральной воды могут зависеть от изменения режима источника или (чаще) от изменения условий при выходе воды на поверхность. В первом случае чаще всего изменения зависят от подтока пресной воды к основной минеральной струе; для вадозных и смешанных источников колебания состава имеют место напр. при сезонных колеэаниях количества осадков; такие изменения всегда сопровождаются изменениями дебита и обычно t°. Поэтому область питания источника должна быть защищена от возможностей загрязнения и от нарушений нормального режима вод, что является задачей горно-санитарной охраны (см.) М. и.-При выходе минеральной воды на поверхность уеловияее существования радикально меняются; это всегда сопровождается нек-рым изменением состава; часто эти изменения настолько велики, что через небольшой промежуток времени совершенно обесценивают минеральную воду. При изменении t° воды изменяются условия растворимости, и вещества, бывшие в насыщенном растворе, могут выделиться. Так, термальные источники при охлаждении часто отлагают кремнистые осадки; холодные источники, насыщенные газом, согреваясь, отдают его в виде пузырьков. Уменьшение давления тоже вызывает выделение пузырьками газов, насыщающих воду. Однако потеря газов происходит не только путем пузырьков, но и путем невидимой диффузии газа из воды в воздух. Особенно важна потеря СО 2 , так как благодаря этому изменяется реакция воды (повышение рН), следствием чего является переход гидрокарбонатов в карбонаты и выпадение в осадок СаС0 3 , MgC0 3 , Fe(OH) 3 . Они образуют у выхода источника отложения, называемые травертинами. С уменьшением концентрации углекислоты (соотв. повышением рН) изменяются условия сульфиднокарбонатно-го равновесия, и часть свободного H 2 S переходит в «связанное» состояние-в HS".-Одновременно происходит процесс насыщения минеральной воды газами атмосферы; особенно важен здесь кислород, т. к. им обусловливается целый ряд окислительных процессов, радикально меняющих состав минеральной воды. Соединения закисного железа окисляются в соединения окиси, к-рые более подвержены гидролизу и потому обычно выпадают в осадок; то же относится и к марганцу. Свободный сероводород окисляется в зависимости от условий до серы или до серной к-ты. Сульфиды (S") и гидросульфиды (HS") при окислении дают гипосульфит (S 3 0 3 "). H сульфат (SO/")- При этом как промежуточный продукт появляется в растворе и сульфит (S0 3 ")- Во всех этих процессах принимают большое участие микроорганизмы; их органическое вещество часто является связующим материалом для осадков S, Fe(OH) 3 и др.,-так получаются студенистые массы «муффа», «барежина» и др. осадков; эти скопления вызывают закупорку труб, по к-рым минеральная вода подается к ваннам. или "бюветам (см.). Для бальнеотехники особенно важны физич. свойства минеральной в оды. Темп, измеряется в градусах Цельсия. Теплопроводность воды (К) истинная очень мала, но практически передача тепла из ванны в тело б-ного и обратно происходит очень быстро вследствие конвекционных токов, благодаря которым слой воды, прилегающий к телу, .постоянно меняется; отдача тепла особенно ускоряется при т. наз. проточных ваннах (Strombader), при душах Шарко и т. п. Теплоемкость (С) колеблется от 1 (чистая вода) до 0,75 (крепкие рассолы), т. е. рассолы отдают телу или отнимают от него меньше тепла, чем воды малой минерализации при той же t°. Уд. в. (d) минеральных вод обычно близок к 1; повышается с увеличением количества раствор, солей и в рассолах достигает 1,3; уд. в. определяет давление воды на тело-б-ного, погруженное на известную глубину. Электропроводность Г -1 измеряется в обратных омах на 1 см 3 ; имеет значение при гальваноминеральных ваннах; зависит от состава солей и степени их диссоциации. Материалы, употребляемые для каптажа М. и. и для проведения воды к месту пользования, подвергаются действию воды и сами влияют на ее состав. Цемент, бетон разъедаются углекислой водой и обогащают ее кальцием; сульфаты вод вызывают разрушение бетона в силу объемных изменений при образовании комплексных соединений в бетоне. Железные трубы подвержены действию углекислых, сульфидных, рассольных вод; особенно сильно "действуют на все материалы (кроме дерева и стекла) сульфидные воды в месте их соприкосновения с воздухом; образующаяся здесь серная кислота разъедает все в очень небольшой срок; поэтому сульфидные воды необходимо проводить совершенно герметично, следя за постоянным заполнением всего сечения труб водой.-Возможность больших изменений состава минеральной воды как под землей, так и на поверхности вызывает необходимость постоянного контроля состава путем кратких анализов. Обычно вполне достаточным является ежедневное определение 1-2 ингредиентов, напр. для соленых вод-хлора; для сульфидных-H 2 S, щелочности (рН); для углекислых-С0 2 своб. и рН и т. д. Методы анализа при контроле применяются исключительно объемные или колориметрические как требующие минимум времени. Небольшие изменения в составе воды легко обнаруживаются по изменению ее электропроводности. Существуют самопишущие приборы, регистрирующие колебания электропроводности воды. Сроки и принципы наблюдения над М. и. и хим. контроля их установлены в 1925 году Главным курортным управлением. Колебания дебита или t° источника всегда указывают на некоторое изменение состава. Нагрев и охлаждение минеральной воды нужно производить, по возможности избегая соприкосновения ее с воздухом. Лучшей системой являются закрытые змеевики, охлаждаемые снаружи водой; для нагрева наиболее рациональным является метод откидных змеевиков, опускаемых в ванну и нагреваемых внутри паром. Необходимо избегать перегрева воды во избежание потери газов. При нагревании или хранении воды в баках большую услугу оказывают деревянные крышки, плавающие на поверхности воды, т. к. они сводят к минимуму поверхность соприкосновения с воздухом.- Основные условия техники розлива минеральных вод - стерильность, отсутствие аэрации. При хранении и пересылке минер. вод бутылки нужно держать в лежачем положении, чтобы пробка была всегда смочена водой: в противном случае пробка пересыхает, герметичность укупорки теряется, и с уходом газов состав воды подвергается изменению. Существенным условием устойчивости состава является низкая t°; поэтому минеральные воды обычно хранят в подва- лах и ледниках, перевозят в изотермических вагонах. Насыщение минеральной воды СО 2 значительно повышает не только вкусовые качества, но и устойчивость состава минеральной воды в бутылке; все же леч. свойства бутылочной воды не идентичны. свойствам воды у источников.-И ск.умственные минеральные воды составляются обычно из химически чистых солей по анализу естественной воды; полное тождество состава и свойств искусственной воды и естественной может быть достигнуто лишь с большим трудом; особые затруднения представляет точная имитация состава растворенных газов и свойств коллоидов. Из искусственных минеральных вод широкое распространение имеют лишь соленые ванны, ванны из морской соли, углекислые. Начинают входить в употребление искусственные сероводородные ванны. Терапевтическое применение М. и. - см. Бальнеотерапия. Зоны санит.охраны М.и.- см. Горно-санитарная охрана. Лит.: Бертенсон Л., Лечебн. воды, грязи и морские купанья в России и за границей, СПБ, 1901; Голубинин Л., Минеральные воды и лечебные грязи, М., 1911; Естественные производительные силы России, т. IV, вып. 40 - Минеральные воды, изд. КЕПС Академии наук СССР, П., 1922; К у р л о в М., Классификация сибирских целебных вод, Томск, 1928; Основы.курортологии, под ред. Г. Данишевского и М. Кончаловского, т. I-III, М., 1931; Хлопин Г., Методы санитарных исследований, т. I, Л., 1928. См. также лит. к ст. Бальнеология, Каптаж и R-урорты. С. Щукарев.

Минералогия - это наука о минералах и природных химических соединениях. Минералогия занимается изучением состава, свойств, структуры и условий образования минералов. Это одна из древнейших геологических наук.

Турмалин (с сингал. තුරමලි «турамали» — драгоценный камень) — представитель группы минералов из класса алюмосиликатов переменного состава, содержащих в составе бор. Обобщенная химическая формула минерала выглядит примерно: R1+R2+3Al6Si6O18(BO3)3(OH)4. R1+ — ионы натрия или лития; R2+ — ионы Mg, Fe, Mn.

Гранат — не существует минерала с таким названием. Гранатами называют целую группу минералов из класса силикатов. Название произошло из-за весьма большого сходства сростков кристаллов (щеток) с зернами фрукта граната. Общая химическая формула: R2+3R3+2(SiO4)3, где 2-хвалентным радикалом могут выступать Mg, Mn, Fe, Ca. Чаще всего 3-хвалентный радикал это Al, но иногда вместо него в минерале содержатся Fe …

Рубрика:

Ставролит (с греч. σταυρός - крест, λίθος - камень) — минерал семейства силикатов: островной силикат железа и алюминия. Камень назван в 1792 году французом Ж. К. Деламетри из-за крестообразной формы кристаллов минерала. Химическая формула: Fe(OH)2(Al2SiO5)2.

Рубрика:

Каолинит (от названия местности Каолин в Китае, где был впервые найден) – глинистый минерал из класса водных силикатов. Химическая формула: Al2(ОН)4.

Рубрика:

Серпентин (с лат. serpens - змея) – минерал из класса водных силикатов. Синоним: змеевик. Химическая формула: Mg3(OH)4.

Рубрика:

Тальк – минерал из класса водных алюмосиликатов, группа талька. Химическая формула: Mg3(0H)2.

Рубрика:

Биотит (в честь франц. химика Жана Батиста Био) – породообразующий минерал из класса водных алюмосиликатов, группа слюд. Химическая формула: К(Mg,Fe)3(ОН,F)2.

Рубрика:

Мусковит – минерал из класса водных алюмосиликатов, группа слюд. Химическая формула: KAl2(ОН,F)2.

Минералогия это наука, исследующая природные химические соединения, называемые минералами, а именно их свойства, состав, структуру и условия генезиса. Это одна из базовых геологических дисциплин.

История науки

Минералогия является древнейшей среди геологических наук. Она появилась намного раньше, чем геология сформировалась в качестве самостоятельного научного направления. Первые минералогические наблюдения относятся к античным временам. Впервые они встречаются в трудах Аристотеля, где он выделил группу металлоидов как подобных металлам образований и классифицировал минералы на руды и камни. Теофраст описал в практическом аспекте 16 минеральных видов, разделив их на камни, металлы и земли. Позже Плиний Старший собрал в четырех трактатах все доступные в то время данные о минералах.

В средневековье развитие геологических наук наиболее интенсивно происходило в арабских странах. Одним из выдающихся ученых в данной сфере является Бируни. Он создал описания драгоценных камней , впервые используя физические параметры такие как относительная твердость и удельный вес. В те же времена Ибн-Сина классифицировал известные минералы на растворимые (соли), земли и камни, горючие (сернистые) ископаемые, плавкие (металлы). В данный период в Европе алхимик Альберт Великий объединил данные о минералах.

К концу средневековья минералогические знания были весьма скудными. Под многими минералами понимали руды. Ввиду отсутствия химии не было данных о их химической природе.

В XVI в. В. Бирингуччио и Г. Агриколлой были составлены сводки минеральных знаний. Последний усовершенствовал классификацию Ибн-Сины. Также он подробно описал диагностические признаки и затронул генезис рудных месторождений.

В XVII в. датские, голландские и английские ученые положили начало геометрической кристаллографии и кристаллооптике.

К XVIII в. основную роль в сфере минералогии играла Швеция благодаря горнодобывающей промышленности. Поэтому здесь сформировалась группа минералогов, среди которых были К. Линней и А. Кронштедт. Первый пытался использовать для минералов двойную номенклатуру, а второй исключил из объекта изучения организмы и исследовал химический состав.

В то время под минералогией все еще понимали научную дисциплину с намного более обширным предметом изучения, чем сейчас. Так, в 1636 г. данный термин был введен в литературу Бернардом Цезиусом в качестве науки о всех естественных ископаемых телах. То есть существовало единое геолого-минералогическое направление естествознания.

Оно было разделено в 1780 г. А.Г. Вегенером на геогнозию (общая и динамическая геология), ориктогнозию (минералогия и петрография), горное искусство (горное дело). Благодаря этому, минералогия обрела более конкретный объект изучения (горные породы и окаменелости отделили от минералов). К тому же появились новые классификация, описательные методы изучения, номенклатура, курс обучения.

В 1783 г.Ж.Б. Роме де Лиля измерил межгранные углы кристаллов некоторых минералов, Р.Ж. Аюи в 1801 г. создал модель их строения. Это вместе с работами У. Воластона способствовало развитию кристаллографии.

Первым российским минералогом считают В.М. Севергина. Продолжив идеи М.В. Ломоносова, он подразделил ископаемые тела на простые (минералы) и сложные (горные породы и фоссилии).

В XIX в. зародились химическое и кристаллографическое направления минералогии. Появились многие фундаментальные понятия.

В XX в., благодаря учению о правиле фаз, особо интенсивно развивались физико-химическое и экспериментальное направления. Кроме того, начался синтез различных разделов минералогии.

Со второй половины XX в.начали развиваться такие направления как органическая, био- и наноминералогия.

Современная минералогия

В настоящее время данная дисциплина включает несколько направлений.

Описательная. Характеризует минералы, систематизирует и классифицирует их. Включает два раздела: физику минералов (применяет методы физики твердого тела для изучения кристаллов) и минераграфию (использует специфические методы такие как микрохимические реакции, оптику отраженного света и т. д.).

Генетическая. Исследует способы и процессы генезиса и преобразования минералов в естественных условиях. Также включает несколько разделов: топоморфизм (выявляет взаимосвязи особенностей минералов и условий их генезиса), термобаро-геохимию (изучает включения в минералах), изотопические исследования (выяснение источника вещества для минералообразования), трифогенезис (изучает способы питания при минералообразовании), топогенез (рассматривает законы пространственного распределения минералов), парагенетический анализ (выявление законов последовательной пространственной и временной смены парагенезисов для исследования эволюции минералообразования), учение о сосуществующих минералах (использование их как геобарометров и геотермометров), энергетические и термодинамические расчеты (оценка кислотно-основных свойств минеральных фаз), онтогенетический и кристалломорфологический анализ (выяснение истории и механизма генезиса минералов).

Экспериментальная. Занимается моделированием естественного минералообразования и обстановки формирования минералов. Включает в качестве самостоятельного раздела облагораживание и синтез их.

Региональная. Исследует отдельные территории такие как рудные месторождения, геологические провинции, экономико-географические регионы с целью выяснения законов пространственного распределения ассоциаций и минералов.

Топоминералогия. Рассматривает законы формирования и распределения их в геологических системах.

Минералогия космических тел. Исследует минералогические вопросы для планет, метеоритов и луны.

Астроминералогия. Перспективное направление, объединяющее минералогию, астрономию, физику. Изучает минеральный состав и минералы метеоров, астероидов и прочих космических тел, околозвездной среды.

Прикладная. Включает три раздела: поисковую минералогию (занимается выяснением поисковых и разведочных критериев, совершенствованием поисковых и оценочных методов, разработкой научных основ совмещения минералогических, геохимических и геофизических поисковых методов с целью увеличения эффективности геологоразведки), технологическую (направлена на увеличение полноты и комплексности применения минерального сырья путем минералогического и минералого-технологического картирования месторождений и рудных полей, технологического прогнозирования, стабилизации и планирования добычи руды, изучения технологических особенностей минералов, разработки способов направленного их изменения, контроля состава концентратов), новых видов сырья (выявляет особенности не используемых минералов и возможные области их применения).

Список минералов

Если показать все известные минералы одним списком, то получится очень много названий для одной страницы. Мы разделили всё по алфавиту.

Образование

В вузах минералогия не представлена в качестве отдельной специальности. Обучение по данной профессии чаще всего производят в рамках специальности прикладная геология либо прикладная геохимия. Они подразумевает изучение общей геологии, основ картографии и геодезии, математических методов моделирования в геологии, безопасности ведения геологоразведки, инженерной графики, общей химии, многих дисциплин специализации и др.

Предусмотрены лабораторные работы и полевые минелогические практики. Помимо минералога, обучение дает такие профессии как геолог, геохимик, геокриолог, гидроэколог, топограф, гидрогеолог, маркшейдер, эколог, петролог, палеонтолог.

В "классическом виде" не особо востребована. Большинство специалистов работают в научной или образовательной сферах. Поэтому вышеназванные универсальные специальности выгодны тем, что дают возможность работы по нескольким профессиям.

Заключение

Минералогия относится к геологическим естественнонаучным дисциплинам. Это древнейшая среди геологических наук, появившаяся раньше самой геологии. В настоящее время включает несколько направлений и имеет большое прикладное значение как наука о процессах формирования, свойствах, методах разработки минерального сырья. Несмотря на это, минералоги в России востребованы мало. Поэтому обучение по данной профессии производится в рамках специальностей прикладная геология либо прикладная геохимия, что дает гораздо большие возможности для трудоустройства.