Минералогия как наука
История минералогии и её основоположники
Естественные дисциплины: геология, физика, геофизика, занимаются крупными процессами, происходящими в земной коре, например, такими как горообразование или движения земной коры, а минералогия занимается определением и изучением внешних признаков минералов-маленьких кристаллов, которые образуют горные породы.
Корни этой удивительной науки уходят в далекое прошлое. Ещё в Древней Греции Аристотель и Теофраст детально изучали минералы, и уже тогда знали 60 видов, которые классифицировались по свойствам, пригодности к обработке и металловидным характеристикам. Эти знания широко использовались арабскими врачами. Немецкий естествоиспытатель Георга Агрикола в 1552 году написал несколько книг, в которых шла речь о металлургии и горном деле. Одно из самых важных научных открытий удалось сделать в1669 году Датскому естествоиспытателю Николаусу Стенду.
Это важнейшее открытие привело к познанию внутренней скульптуры кристалла. Опыт Стенда заключался в том, что он измерял углы между определёнными гранями кристаллов правильной формы и заключил, что углы между гранями кристаллов одного и того же вида всегда равны, и при этом не имеет значения откуда были взяты кристаллы.
Большой вклад в минералогию внесли и русские учёные. Гениальные открытия Д. И. Менделеева в области химии помогли понять соотношения между химическими элементами. Им была составлена периодическая таблица химических элементов. Так же внёс вклад в геологию президент Академии наук А. П. Карпинский, большую часть своих работ он посвятил Уралу.
Любая наука не стоит на месте, она постоянно модернизируется, делится на новые науки, более детальные науки и находит новые, эффективные способы изучения тех или иных вопросов. Так же и минералогия. В 19 веке данная наука разделилась на кристаллографию и петрографию. Кристаллография занимается изучением кристаллического состояния вещества и его структуры. Кристалл от греческого crystallios, что означает лёд. А петрография занимается изучением горных пород, которые представляют собой комплекс минералов, собранных в невзрачные скальные массы.
Современная минералогия
Современная минералогия занимается более широким кругом вопросов. Например, поведение минералов и горных пород при высоком давлении и высоких температурах, а так же при других различных внешних факторах, влияющих на них.
Разнообразие минералов поражает, иногда, кажется, что их огромное множество, но на самом деле разных минералов не так уж много, как кажется. Такая многоликость минералов даже сбивало с толку учёных, но со временем минерологи научились отличать минералы от других веществ. Газы и жидкости не имеют кристаллического строения, следовательно, эти вещества не минералы. С тех пор минерологи строго следят за порядком в своём строю, и сразу исключают все вещества, которые не подходят под точное описание минералов. Минералы, в зависимости от химического состава, делятся на классы:
1 - самородные элементы, например, самородное серебро;
2 – сульфиды - пирит;
3 – галоиды - каменная соль;
4 – оксиды и гидроксиды – магнетит;
5 – карбонаты – кальцит;
6 – сульфаты – гипс;
7 – фосфаты - апатит;
8 – силикаты – гранат;
Горные породы делятся на магматические - породы, появившиеся в ходе извержения вулканов, метаморфические - горные породы, образовавшиеся под толщей земли при высоком давлении и высоких температурах и обломочные породы, образовавшиеся в ходе разрушения горных массивов.
Минералы и горные породы
Что такое минерал и горная порода
Минералом называется вещество, химически или физически индивидуализованное, неорганической природной реакции, находящийся в кристаллической форме. Минерал - это индивидуальное химическое вещество. Он не является механической смесью. Минерал индивидуален и по физическим свойствам – это конкретно физическое тело, обладающее внешним обликом. Все минералы образуются только в естественных условиях, без участия человека. Кристаллы минералов имеют строго упорядоченную структуру химических элементов (атомов, молекул и ионов), которые располагаются в постоянных местах – узлах, их пространственное расположение называется кристаллической решёткой. Слово минерал образовано от латинского Minera, т.е. руда.
Горная порода же – это комплекс минералов. Породы представляют собой минеральные агрегаты – невзрачные тёмные массы, не представляющие собой единого минерала.
Свойства минералов и горных пород
Как известно, минералы и горные породы обладают физическими и химическими свойствами. Но порой в этих веществах человек наблюдает удивительные способности. Оказывается, что минералы могут менять свой возраст. На самом деле в этом нет ничего сверхъестественного. Эти процессы происходят из-за тех или иных природных ситуаций.
Вот как это происходит. Иногда анализ проб минералов оказывается совсем не правильным и при неукоснительном соблюдении всех правил методики изучения и с представлениями геологов с истинным месторасположением минерала в земной коре. Возникает вопрос: что же это за сила, изменяющая возраст минерала?
Очень часто под влиянием всевозможных причин отдельные химические элементы покидают решётку материнского минерала и отправляются в странствие по земле, пока не обретут нового минерала, в котором найдут себе приют до следующего момента, который заставит этот элемент снова покинуть и минерал.
Не всем химическим элементам удаётся добраться до нужного места и некоторые испаряются в воздухе. Такое явление называется миграцией элементов. Новые элементы захватывают новые места, и стоит породе утратить немного аргона или приобрести добавочный калий, как минерал качественно перерождается и его возраст уменьшается.
Также если растущий минерал захватывает избыточный аргон, или утратит калий, то этих радиоизотопов увеличивается возраст и порода становится старше, чем в действительности. С 50–х годов прошлого века для определения возраста земных слоёв стали использовать ещё одну группу геологических знаний – палеонтологию. Дело в том, что многие минералы содержат в себе железо-титановые соединения, которые обладают свойством ферромагнетизма. Эти минералы сохраняют намагниченность даже в очень маленьком магнитном поле Земли и закрепляются там. Такая намагниченность называется «термоточной». Измеряя специальной аппаратурой магнетические и ферромагнетические характеристики можно установить напряжённость магнитного поля Земли.
Некоторые минералы обладают лечебными свойствами и поэтому используются в медицине (грязелечение). Минералы обладают и другими свойствами, полезными человеку.
Перспективы добычи минералов
Добыча минералов и горных пород в наше время очень важна, для благосостояния человека и развития мировой экономики. С этим связан их сбыт на внутреннем и мировом рынках, а так же получения из такого минерала, как нефть, необходимого для нас топлива – бензина, керосина и других, необходимых для двигателей внутреннего сгорания.
Так же важна добыча различных руд, например, железной руды. Это позволяет человеку строить прочные механизмы, различные машины, детали, которые так необходимы для нашей техники.
Ещё важна роль горных пород в строительстве. На протяжении многих веков люди использовали горные породы для постройки жилищ, храмов, крепостей и других построек из белого известняка, так же в древности использовали кирпич с добавлением белой глины. И по сей день в состав всем нам известного белого кирпича входит белая глина. И, наконец, некоторые минералы, такие как золото, серебро, алмазы, аметисты и др. очень красивы и обладают удивительными свойствами, что позволяет использовать их в ювелирном деле. Изделия из них пользуются большим спросом. А другие их свойства позволяют использовать данные минералы в промышленности.
Таким образом, можно сказать, что минералы являются одними из самых главных сокровищ Земли.