В последние годы минералам стали все чаще присваивать женские имена. Одно из них - эвеит, посвящено прародительнице человеческого рода Еве. Это название было придумано после того, как уже был открыт адамин, правда названный не в честь Адама, возлюбленного Евы, а в честь Ж.Ж. Адама (1795-1881), французского минералога, предоставившего для исследования первый образец этого минерала. Название U-силиката склодовскита происходит от девичьей фамилии М. Кюри (Склодовская), так как к тому моменту название минерала кюрит уже было связано с именем ее мужа П. Кюри. Арсенат ртути чурсинит назван в честь киноактрисы Л. Чурсиной. Известный швейцарский минералог Х. Сарп посвятил один из открытых им минералов своей жене Шанталь (шанталит). Лонсдейлит, модификация углерода, найденная в местах падений метеоритов, была названа в честь известного английского кристаллографа Кэтлин Лонсдейл, преподававшей этот предмет Маргарет Тэтчер, будущему премьер-министру Великобритании.
Названия минералов по местам их находок составляют вторую по численности группу. Некоторые из них используются с древности, как, например, магнетит названный по Магнезии - стране, граничившей с древней Македонией. В качестве примеров подобных названий можно указать везувиан, найденный на горе Везувий (Италия), или ильменит , найденный в Ильменских горах на Урале. Многие названия минералов связаны со странами, где они были впервые установлены. Среди них сульфид кубанит , а также силикаты иракит и суринамит. Минерал арагонит, ромбическая полиморфная форма , из которой состоит жемчуг, назван в честь испанской провинции Арагон.
Иногда минералы характеризуются довольно необычными названиями. Примером такого рода может служить транквиллитиит, минерал, который открыт в породах, собранных в море Спокойствия на Луне в ходе экспедиции космического корабля "Аполлон-11". Открытый в 1971 году Na,Mn-силикат раит, структура которого была определена лишь в 1997 году с использованием синхротронного излучения, назван в честь международной экспедиции (1969-1970) на папирусной лодке "Ра" под руководством норвежского путешественника Тура Хейердала.
Вместе с тем не всегда можно найти логику в присваиваемых минералам названиях. Так, вполне естественно предположить, что стронцианит SrCO3 - минерал, получивший название в связи с присутствием в его составе стронция. Однако этот минерал был назван по месту его находки в районе Строншиан, в Шотландии. Позже было установлено, что в нем содержится неизвестный в то время элемент, которому впоследствии было присвоено название стронций. Таким же образом ранее неизвестный химический элемент, открытый в берилле, получил название бериллия. Среди наиболее крупных кристаллов различных минералов кристалл берилла, найденный на о-ве Мадагаскар, обладает рекордными размерами. Его длина - 18 м, диаметр - 3,5 м, а масса достигает 380 т.
Некоторые из интересных названий минералов навеяны сходством их окраски и формы с растениями или их семенами. Например, название всем хорошо знакомого полудрагоценного камня малахита происходит от греческого слова мальва, ярко-зеленый цвет листьев которого напоминает цвет малахита. Название другого ювелирного камня - граната происходит от латинского слова, обозначающего плод гранатового дерева, зерна которого по форме близки кристаллам граната.
Довольно необычными и потому хорошо запоминающимися являются названия минералов, производные от имен героев мифов и легенд. Например, встречающаяся в Испании (Альмаден), Калифорнии и других странах в самородном виде ртуть (англ. mercury) названа за свою подвижность по имени римского бога Меркурия, а Ti-силикат нептунит - по имени римского бога моря Нептуна.
Предложениям о названиях новых минералов предшествует большая исследовательская работа, связанная с изучением состава, а также различных физических свойств (формы и симметрии кристаллов, их цвета, твердости, оптических характеристик и т.д.) предположительно нового минерального вида. Собственно на этой основе и шло выделение новых минералов вплоть до конца 30-х годов XX века. С того периода в науку вошел новый мощный аналитический метод, основанный на дифракции рентгеновских лучей кристаллами природных и синтетических соединений.
После демонстрации в 1912 году М. Лауэ и У.Л. и У.Г. Бреггами рентгеновской дифракции минералы стали первыми кристаллическими материалами, которые были исследованы этим методом. В настоящее время рентгенографический анализ кристаллов - один из основных методов изучения состава и структуры минералов и синтетических соединений. Вскоре после открытия рентгеновской дифракции рентгенография быстро доказала свое неоспоримое преимущество в решении многих задач, в том числе в идентификации вещества, по сравнению с химическим анализом и оптической микроскопией. Получаемая на основе рентгенографии информация во многих случаях не может быть достигнута другими аналитическими методами столь же быстро и с той же точностью. Именно поэтому рентгенография стала все шире использоваться при производственном анализе руд, сплавов, синтетических материалов, полупроводников, продуктов металлургии, а также керамической, цементной и химической областей промышленности.
Особенность рентгенографического анализа кристаллических образцов заключается в его многоцелевом назначении, позволяющем решать разные задачи, важнейшей из которых остается качественный анализ или идентификация исследуемого вещества. Основы метода были заложены У.Г. Бреггом, предложившим рассматривать дифракцию в кристалле рентгеновских лучей как отражение от полупрозрачных плоскостей-зеркал, предположительно образованных атомами. Если система параллельных плоскостей в кристалле наклонена по отношению к пучку Х-лучей, то при ее определенной ориентации волны, отраженные от соседних плоскостей, усилят друг друга .Условие этого усиления - разность хода лучей, отраженных соседними плоскостями, равна целому числу длин волн.С использованием этой формулы на основе дифракционной картины кристалла можно для каждого вещества получить набор характерных для него межплоскостных расстояний (d ). Эти величины, а также интенсивности отраженных от этих плоскостей рентгеновских лучей (I ), которые фиксируются на фотопленке или специальными детекторами, являются основой для проведения диагностики исследуемого вещества.
Успешная диагностика неизвестного минерала прежде всего связана с наличием достаточного количества стандартных справочных данных, содержащих величины I и d. Необходимость создания для этой цели библиотек справочных данных была понята сразу же после получения первых рентгенограмм. Так, еще в 1919 году американский исследователь Хелл выявил на основе анализа рентгеновского снимка, что считавшийся до этого химически чистым NaF на самом деле содержал примесь NaHF2 . Однако первые такие библиотеки появились лишь в 1938 году, когда американский исследователь Дж. Ханавальт с соавторами опубликовал статью, посвященную идентификации веществ на основе рентгенофазового анализа и содержавшую рассчитанные порошковые рентгенограммы для 100 соединений. Каждая порошковая рентгенограмма стала рассматриваться как "отпечаток пальцев" химического соединения. После этого Американское общество по исследованию материалов (ASTM) провело работу по систематизации структурных данных, и в 1941 году при участии ASTM известные к тому времени рентген-дифракционные спектры были изданы в форме картотеки с ключом для поиска, схема которого была предложена Дж. Ханавальтом. Ключ включал данные по трем самым интенсивным отражениям, химическую формулу и номер карточки с полной информацией по данному соединению. В последующие годы картотека расширилась до 2500 соединений. Для ее пополнения впоследствии под эгидой ASTM был организован комитет, которому стали оказывать содействие научные организации Великобритании, Франции и Канады. Вскоре комитет приобрел функции международной организации, а в 1969 году стал полностью самостоятельным. Созданная им картотека стала называться "Порошковая дифракционная картотека объединенного комитета порошковых дифракционных стандартов" . В 1978 году 14 международных и национальных научных обществ, в первую очередь США, Германии, Канады, Австралии, Франции, Великобритании и Японии, под эгидой Международного союза кристаллографов учредили ICDD - Международный центр дифракционных данных. Началом создания базы данных ICDD - PDF-2 считается 1940 год. Она состоит из двух независимых частей, включающих сведения о неорганических и органических соединениях соответственно. С 1985 года рентгеновские данные по всем охарактеризованным этим методом соединениям стали доступны в компьютерной форме. Для получения этих данных в настоящее время используются приборы, получившие название рентгеновских дифрактометров. Число этих приборов, установленных в исследовательских лабораториях в разных странах в начале 1998 года, достигло 45 тыс., а число исследователей, использующих эту аппаратуру, оценивается в 1 млн человек.
Принцип формирования картотеки рентгеновских данных хронологический. С 1957 года начат ежегодный выпуск сетов, в которых объединяются рентгеновские данные по разным соединениям, полученные в текущем году. Начиная с 18-го сета, каждый последующий содержит данные по 1500 неорганических соединений. К 1998 года 47 сетов содержали информацию приблизительно о 106 тыс. соединений, причем темп пополнения этой картотеки непрерывно растет и в настоящее время составляет ~ 2500 соединений в год (~ 80% - неорганические соединения, а 20% - органические). Одновременно с ежегодным пополнением картотеки ведется работа по комплектации ее выборок. В разные годы издавались данные по минералам, металлам и сплавам, по наиболее распространенным соединениям. минерал изверженный осадочный метаморфический
Расширение объема рентгенографической информации привело к созданию баз данных, которые теперь распространяются на компакт-дисках. Центром хранения такой информации по неорганическим соединениям является Институт неорганической химии Университета Бонна, а по органическим соединениям - структурный банк Кембриджа. В базе данных по кристаллическим структурам неорганических соединений (ICSD - Inorganic Crystal Structure Database) Университета Бонна на начало 1998 года содержались сведения о 37 800 соединениях. Связь между обоими банками рентгенографических данных (ICDD и ICSD) открывает путь к использованию общей имеющейся в их распоряжении информации, и приведенная выше цифра 106 тыс., характеризующая число порошковых рентгеновских спектров в PDF-2, включает и базу данных ICSD. Сама база PDF-2 насчитывает на начало 1998 года сведения по 65 907 соединениям, в том числе 47 800 порошковых спектров относятся к неорганическим, а 19 400 - к органическим соединениям. Область использования баз данных значительно расширяется благодаря тому, что на основе содержащихся в них сведений можно получить на дисплее компьютера объемное изображение, а также любое сечение структуры рассматриваемого вещества.
Обычно вслед за открытием нового минерала исследователь пытается определить его место среди ранее известных минеральных видов. Классификация минералов развивалась на протяжении столетий, а критерии, положенные в ее основу, изменялись по мере развития минералогии. В древние эпохи в основе систематики минералов лежали области их практического использования. Таким образом, в IV-III веках до нашей эры начиная с древнегреческого философа и естествоиспытателя Теофраста и вплоть до I века н.э. (римский ученый Г. Плиний) минералы разделялись на драгоценные камни, руды, краски и т.д. В средние века арабский ученый Гебер (Джабир ибн Хайана, 721-803) предложил систематику, основанную на внешнем облике кристаллов и их физических свойствах, таких, как твердость, температура плавления, растворимость, спайность и др. Впоследствии эта физическая классификация, дополненная Авиценной (Абу Али Ибн Синой, 980-1037) и Г. Агриколой (1494-1555), просуществовала вплоть до середины XVIII века.
Шведский минералог и химик А.Ф. Кронстед (1722-1765), известный своими работами по систематике цеолитов, был одним из первых, указавшим в 1758 году на важное значение для систематики минералов их химических особенностей, и в частности присутствия в их составе определенных химических элементов. Несколько позже, в 1819 году, Й.Я. Берцелиус (1779-1848) предложил разделять минералы по типу химических анионных комплексов (например, хлориды, сульфаты, силикаты), а не минералы цинка, меди, железа и т.д., как было принято раньше. Химическая классификация получила широкое распространение вплоть до начала XX века, когда начиная с 1913 года после первых структурных определений минералов постепенно стали использовать структурные критерии. Таким образом, вступление минералогии в эпоху, характеризующуюся всесторонним изучением кристаллических структур минералов, сопровождается все большей ролью структурных параметров в современных классификациях минералов. Какие же критерии предлагаются в настоящее время для объединения минералов в общие структурные подразделения?
Любая кристаллическая структура представляет собой упаковку атомов, характеризующуюся определенным периодом повторяемости. Каждая конкретная структура описывается позициями атомов внутри элементарного параллелепипеда (элементарной ячейки), их координацией, а также типом межатомных химических связей. Распределение в пространстве химических связей может быть гомогенным или гетерогенным. Примерами структур с гомогенным распределением связей являются медь, алмаз и некоторые другие минералы, образованные атомами одного типа с одинаковыми связями вдоль трех координатных осей.
В гетерогенных структурах выделяются атомные группировки, связи внутри которых оказываются более прочными по сравнению с другими межатомными взаимодействиями. Такие атомные группировки называются структурными единицами. Выделение структурных единиц - основа для определения места минерала в структурной классификации.
Структурные единицы характеризуются различной протяженностью в пространстве или, иными словами, различной многомерностью. Они могут быть образованы изолированными атомами, а также изолированными (0-мерными) структурными единицами, состоящими из отдельных координационных полиэдров, объединенных в пары (димеры), тройки (тримеры) и т.д., а также в кольца. Одномерные структурные единицы имеют форму цепочек, двумерные - слоев, а трехмерные - каркасов. Таким образом, структурные единицы характеризуются четырьмя типами размерности. Первое разделение всех минералов в рамках структурной классификации основывается на так называемых категориях структурных единиц, число которых равно пяти:
Нетрудно заметить, что 0-мерные структурные единицы характеризуются двумя категориями. В одну из них объединены так называемые атомные структуры, в которых структурные единицы представляют собой плотноупакованные атомы. При этом связи между ними носят преимущественно ненаправленный характер. Возникающие при такой укладке тетра- и октаэдрические пустоты заселяются более мелкими катионами. Примером такого рода структур может служить перовскит, CaTiO3 , в котором крупные атомы Са и О образуют плотнейшую упаковку, становясь тем самым структурными единицами, а катионы Ti занимают одну четверть октаэдрических пустот.
Следующая категория охватывает изолированные атомные или полиэдрические группы конечных размеров. Три оставшиеся категории включают структуры, основные структурные единицы которых имеют форму цепочек, слоев и каркасов. Именно этот подход был недавно использован португальским исследователем Ж. Лима-де-Фариа для систематики 230 структурных типов, характерных для наиболее распространенных породообразующих минералов Земли.
3. Урал - "пояс каменный"
Складчатая система Уральских гор пересекает с севера на юг всю территорию России, отделяя европейскую часть от азиатской. "Каменный пояс", "Земной пояс" - так величали Урал вплоть до XVIII века. Название "Урал" впервые появляется в трудах историка и географа Василия Никитича Татищева. Длина Уральской горной цепи свыше 2000 километров, а максимальная ширина, собственно "каменный пояс", не превышает 200 километров, местами существенно сужаясь.
История освоения Урала человеком уходит корнями в глубокую древность: немногочисленные племена, селившиеся преимущественно по берегам рек, стали осваивать подножье Уральских гор. Медные руды были известны и добывались на Урале еще в доисторическое время, о чем свидетельствуют остатки древних "чудских" горных работ. Чудские копи (от названия племени чудь) - наиболее древние рудные выработки людей бронзового века, добыча руды в них велась на протяжении сотен лет. Производство меди на Урале начинается уже в IV-III тыс. до н. э. Медная руда и олово на рудниках бронзового века добывались в ямах, котлованах, примитивных шахтах. В 1581 году отряд казаков под предводительством Ермака покорил Сибирское ханство. Русское государство заняло всю Восточную Европу и продвинуло свою границу далеко за Урал. Взоры русских людей обращены на восток, где высилась каменная гряда Урала, которая, по слухам, преданиям, редким посещениям, считалась чрезвычайно богатой на руды, минералы и удивительные камни. Необходимо было организовать в стране добычу руды и выплавку из нее металлов: одна за другой отправляются поисковые экспедиции в разные стороны Уральских гор. С XVI века в Приуралье и на Урале известна кустарная добыча бурого железняка и выплавка из него кричного железа в крестьянских домницах. Первые архивные сведения об открытии медных руд относятся к XVII веку. В 1628 году Б. Колмогор нашел железную руду болотного типа (бурый железняк) на восточном склоне Южного Урала. Первый казенный железоделательный завод построен в 1631 году на реке Нице. Медная руда была обнаружена горщиком А.Тумашевым в 1634 году в Григоровой горе. Позднее там же был построен первый в России крупный горный завод - "дедушка" Уральских заводов. Известный рудознатец Д.Тумашев (сын А.Тумашева) в 1669 году открыл залежи железной руды в долине реки Нейвы
Основным этапом освоения Урала можно назвать время промышленного подъема в России. В начале XVIII века Петр I, заботясь о славе и величии России, определил направление развития государства, и "уральские кладовые" открылись перед российскими промышленниками. Начинается широкомасштабное освоение Урала. Медно-колчеданные рудынайдены в верховьях реки Чусовая (Полевское, Гумешевское, Меднорудянское месторождения, Турьинская группа месторождений). Гумешевский рудник расположен в пределах города Полевской, вблизи истоков реки Чусовая. Промышленная разработка рудника началась в 1709 году. Гумешевский рудник знаменит также поделочным малахитом. Первая глыба декоративного малахита массой 1504 килограмма была подарена Екатерине II в 1775 году, и сейчас хранится в музее Санкт-Петербургского Горного института. Меднорудянекий малахит добывался подземным способом до 1918 года. По окраске и рисунку он аналогичен Гумешевскому. В 1702 году указом царя Никите Демидову был передан в собственность казенный Невьянский горный завод с рудниками, для чего было разрешено "леса рубить и уголье жечь и всякие заводы строить". Это положило начало демидовскому промышленному комплексу на Урале. Старший сын Никиты Демидова организовал вместе с отцом добычу асбеста, магнитного железняка, малахита и других драгоценных и поделочных камней.Демидовы построили на Урале 40 металлургических заводов. Демидовские заводы до 1779 года ежегодно поставляли в Адмиралтейство железо, отливали для Черноморского флота и архангельского порта артиллерийские орудия и якоря. В годы войны с Наполеоном они изготавливали артиллерийские снаряды.
Благодаря планомерному исследованию недр, Урал превратился в самый крупный горно-металлургический район России и мира. Были обнаружены богатейшие месторождения железных руд гор Магнитная и Благодать. В 1742 году академиком П. С. Палласом открыто Качканарское железорудное месторождение. Строились многочисленные железоделательные и чугуноплавильные заводы.
Важнейшим событием явилось открытие в 1745 году золоторудного месторождения. В мае 1745 года крестьянин Ерофей Марков нашел в окрестностях села Шарташ кусок кварца с крупинками золота. На месте находки Маркова возник в 1748 году первый в России рудникпо добыче золота. Он назывался сначала Шарташским, с 1753 года- Пышминским. В 1752 году начал работать второй рудник - Березовский. Непосредственно вблизи месторождения в период с 1753 по 1757 год строится золотопромывальный завод, из цехов которого 30 января 1757 года был отправлен в Санкт-Петербург первый слиток золота. Всего на Березовских золотых промыслах за 1754-1914 годы было добыто 3504 пуда золота,в том числе 44,8% рудного. В 1760 году на реке Исеть построена первая в России обогатительная фабрика для извлечения золота. В 1834 году были открыты золотоносные россыпи близ Миасса. Разрабатывались известные Кочкарские россыпи и жилы в восточной части Южного Урала. В начале XIX века Урал стал основным районом добычи золота.
Урал также богат россыпной и коренной платиной. Россыпная платина на Урале была открыта в 1819 году. На реке Нижний Тагил были обнаружены богатейшие Сухо-Висимские месторождения россыпной платины (встречались крупные самородки). В 1829 году открыто Исовское золотоплатиновое месторождение. В конце XIX века Урал стал крупнейшим в мире поставщиком платины. Первые алмазы на Урале были найдены в 1829 году в бассейне реки Койва на Крестовоздвиженском золотоплатиновом прииске. Четырнадцатилетний крепостной Павел Попов обнаружил в приспособлении для промывки и обогащения песков алмаз весом около 40 миллиграммов. За 28 лет дальнейших поисков был найден только 131 алмаз общим весом в 60 карат. Особой гордостью Урала являются поделочные и драгоценные камни. В предгорьях Урала в начале XVII века были найдены залежи яшмы, халцедона, агатов, малахита и других ценных поделочных камней. Близ Верхотурского тракта (село Мурзинка) Д.Тумашев в 1666 году нашел первые уральские изумруды. Позднее он обнаружил на реке Нейве у Мурзинской слободы одно из уникальных в мире скоплений драгоценных камней (аметисты, бериллы, изумруды). На Среднем Урале в течение 1832-1838 годов выявлены практически все известные ныне месторождения. Близ Екатеринбурга были открыты первые месторождения изумруда, получившие название Изумрудных копей, с которыми связано Малышевское бериллиевое месторождение.
Говоря об Урале и его сказочных богатствах, нельзя не упомянуть П. П. Бажова, известного русского писателя, вся жизнь и творчество которого тесно связаны с этими местами. "Летописец" Урала родился в 1879 году, в семье мастера пудлингово-сварочного цеха Сысертского металлургического завода. В своей первой книге "Уральские были" (1924), посвященной жизни и быту сысертских заводов в 80-90-е годы XIX века, Бажов рассказывает о тяжелой и непростой доле горняков. В 1939 году вышло первое издание уральских сказов - "Малахитовая шкатулка". Главная тема бажовских сказов - человек и его труд, талант и мастерство, связь с природой. К середине XVIII века Средний Урал стал крупнейшим металлургическим центром страны. К концу XVIII века он уже прочно занимает ведущее место в экономике России
Следующий этап развития Урала начался в XX веке: возникали новые отрасли промышленности, реконструировались действующие предприятия, развивалась лесная и деревообрабатывающая промышленность. Претерпела качественные изменения черная металлургия. В Великую Отечественную войну Урал стал важнейшей базой для размещения эвакуированных заводов и фабрик. Большинство промышленных предприятий было переведено на выпуск военной продукции. Урал стал главным поставщиком продукции черной металлургии. В послевоенное время Урал оказал большую помощь в восстановлении хозяйства пострадавших от войны западных районов. После более чем 300-летней эксплуатации недр Урал остается важной минерально-сырьевой базой России, особенно по добыче меди, цинка, золота, алмазов, асбеста, минеральных солей, магнезита.
Заключение
Изучение вещественного состава литосферы, как и других процессов, производится различными методами. В первую очередь это прямые геологические методы - непосредственное изучение горных пород в естественных обнажениях на берегах рек, озер, морей, разрезов шахт, рудников, кернов буровых скважин. Все это ограничено относительно небольшими глубинами. В последние десятилетия применяются, в том числе и с помощью ЭВМ, экспериментальные методы, позволяющие моделировать геологические процессы; искусственно получать различные минералы, горные породы; воссоздавать огромные давления и температуры и непосредственно наблюдать за поведением вещества в этих условиях; прогнозировать движение литосферных плит и даже, в какой-то степени, представить облик поверхности нашей планеты в будущие миллионы лет.
Несмотря на свою многовековую историю, минералогия продолжает оставаться живой наукой. Ежегодно открывают десятки новых минералов. Минералы являются основными компонентами вещества Земли и других планет. Поэтому их изучение занимает центральное место в науках о Земле. Несомненно, что впереди у минералогов новые достижения, связанные с исследованиями минерального состава не только земной коры, но и глубинных оболочек Земли. При этом открытие новых минералов и их систематика способствуют генерации новых идей, расширяющих научные представления о составе строении и эволюции земных оболочек.
Список используемой литературы:
1.Ю.А. Поленов "Основы Геологии - курс лекций"/ ред.УГГУ. 2008
2.Бетехтин А.Г. " Курс минералогии: учебное пособие" /М.: КДУ, 2007
3.Л.К. Соколовский, "Общая геология: в 2 тт." / М.: КДУ, 2006.
4.www.bibliotekar.ru
5.http://www.minbook.ru