ОСНОВИ МІНЕРАЛОГІЇ

Мінералогія – наука про мінерали, що вивчає їх фізичні властивості, хімічний склад, умови утворення і поширення в природі, а також можливість використання у народному господарстві.

Мінералогія – давня наука (за деякими даними, їй приблизно 2000 років), хоча сам термін “мінералогія” з’явився порівняно недавно – 1636р. і введений італійським натурфілософом Бернардом Цезієм. Про практичне значення цієї науки певною мірою засвідчує походження терміна “мінерал” – від давнього слова “мінера”, що означає руда або камінь, з якого можна вилучити метал. Передбачається, що вживання терміна “мінерал” сягає сивої давнини (приблизно 300р. до н.е.) й спричинене рудокопною та металоплавильною діяльністю кельтських племен. Зміст, мета, завдання, об’єкти, структура мінералогії, як і будь-якої іншої науки, з плином часу змінювались. На початку своєї історії мінералогія була всеосяжною наукою про неживу природу. Пройшовши декілька етапів диференціації, спричиненої все більш глибоким пізнанням об’єктів дослідження, вона трансформувалася у природничо-історичну науку про мінерали-кристали. Знахідки нових і життєво важливих мінералів були настільки вагомими, що знайшли віддзеркалення у періодизації історії людства: кам’яний вік (використовується кремінь, обсидіан, нефрит), бронзовий вік (халькопірит, каситерит), залізний вік (гетит, потім гематит, магнетит), вік атомної енергетики (ураніт).

Удосконалення методичного арсеналу мінералогії, відкриття нових мінералів, їх поглиблене вивчення збагачують теорію, яка може бути використана для відкриття нових покладів мінеральної сировини. Більшість напрямків мінералогії вже існували з XVIII ст., деякі зародилися у другій половині ХХ ст. Найдавнішими серед них є систематика мінералів, морфологія мінералів, вчення про фізичні властивості, походження мінералів, прикладна мінералогія. У другій половині XX ст. виникли гострі екологічні проблеми, спричинені пошуками, розвідкою, переробкою та використанням мінеральної сировини. У їх вирішенні теж важлива роль належить мінералогії.

Сучасна мінералогія – фундаментальна природничо-історична наука, яка будується на генетичній основі. Індивідуальність статусу мінералогії, як і будь-якої іншої науки, можна визначити двома основними чинниками – об’єктами дослідження та метою дослідження цих об’єктів. Об’єктами дослідження в мінералогії є мінерали. Мету мінералогічної науки Д.П. Григор’єв, спираючись на твори своїх попередників – Плінія Старшого, Ж.Л. Бюффона, М.В. Ломоносова, М.І. Кокшарова, В.І. Вернадського, влучно визначив як “пізнання природної історії мінерального царства”. Таким чином, статус мінералогії вичерпно обґрунтовується поєднанням – об’єкти (мінерали) плюс мета (пізнання природної історії мінералів).

Традиційно навчальна мінералогія ділиться на дві великі частини: загальну або теоретичну та описову або систематичну (опис мінералів). Розділи сучасної мінералогії: кристалохімія мінералів, фізика мінералів, морфологія мінералів, генезис мінералів, регіональна мінералогія (топомінералогія), систематична мінералогія, експериментальна мінералогія, прикладна мінералогія, космічна мінералогія, екологічна мінералогія, техногенна мінералогія.

К р и с т а л о х і м і я м і н е р а л і в – майже суто теоретичний розділ мінералогії (її ще називають теорією атомної структури кристалів), основним завданням якого є вивчення закономірних зв’язків між хімічним складом, кристалічною структурою, властивостями та умовами утворення мінералів.

Ф і з и к а м і н е р а л і в – тісно пов’язаний з кристалохімією розділ мінералогії, покликаний вивчати будову та природу фундаментальних фізичних властивостей мінералів та їх зв’язок з умовами утворення та перебування у природі. В дійсності, сучасна фізика мінералів вийшла далеко за рамки одного розділу мінералогії і набула всеосяжного значення для пізнання природи мінеральної речовини, відіграє істотну роль у створенні наукових засад генетичної, пошукової, технологічної мінералогії, мінералогічного матеріалознавства, гемології, мінералургії.

М о р ф о л о г і я м і н е р а л і в – розділ мінералогії, у рамках якого вивчається форма мінеральних індивідів, аґреґатів та її зв’язок із конституцією та генезисом мінералів.

Г е н е т и ч н а м і н е р а л о г і я – вчення про закони утворення, перетворення та руйнацію мінеральних індивідів і аґреґатів. Воно охоплює такі явища: зародження, ріст, перетворення мінералів, способи їх утворення, геологічні процеси мінералоутворення.

Р е г і о н а л ь н а м і н е р а л о г і я (топомінералогія) вивчає просторові закономірності формування та розподілу мінералів у геологічних об’єктах – масивах, родовищах, регіонах, земній корі тощо. Цей напрямок забезпечує чи не найбільший обсяг первинних мінералогічних знань.

С и с т е м а т и ч н а м і н е р а л о г і я– великий розділ мінералогії, у якому систематизуються всі знання, що стосуються окремих мінералів. Мінерали описуються в послідовності, що відповідає їх знаходженню у науковій класифікації. У цьому розділі всі якості та умови утворення мінералів розглядаються як взаємопов’язані чинники, що визначають самостійність мінерального виду – основної таксономічної одиниці систематичної мінералогії.

Е к с п е р и м е н т а л ь н а м і н е р а л о г і я– науково-технічний розділ, покликаний з’ясовувати умови вирощування мінералів штучних та моделювати механізми, явища, процеси мінералоутворення у широкому діапазоні фізико-хімічних умов кристалізації. Вона доповнює генетичну мінералогію лабораторним моделюванням природних процесів мінералоутворення і вивченням фізико-хімічних систем, що відтворюють природні мінеральні парагенезиси та їх формування. Модельний експеримент використовується також як критерій оцінки теоретичних напрацювань, наприклад, з кристалохімії, морфології мінералів.

П р и к л а д н а м і н е р а л о г і я напрацьовує наукові засади практичного використання мінералів – для пошуку та оцінки родовищ корисних копалин, створення високих економічно прибуткових та екологічно чистих технологій переробки мінеральної сировини, створення нових видів сировини, синтезу технічно корисних кристалів – дефіцитних аналогів мінералів, виявлення корисних (лікарських), шкідливих для здоров’я людини властивостей, декоративних якостей мінералів тощо.

К о с м і ч н а м і н е р а л о г і явивчає мінерали планет, астероїдів, метеоритів, комет, космічного пилу.

Е к о л о г і ч н а м і н е р а л о г і я вивчає на мінеральному рівні природу всіх чинників забруднення навколишнього середовища та його зміни, спричинені природними процесами та втручанням людини. До цього напрямку входить також мінералогія техногенезу, яка вивчає процеси мінералоутворення в геотехногенних системах мінерально-сировинного комплексу.

Активно розвиваються два нові розділи мінералогії – біомінералогія та наномінералогія. Всі розділи сучасної мінералогії, незважаючи на їх специфіку, відмінності у змісті та завданнях, насправді мають умовні межі, органічно пов’язані між собою та спільно інтеґрують нову якість – сучасну мінералогічну науку тобто наномінералогію.

Наномінералогія – новий напрям у сучасній мінералогії, що вивчає об’єкти нанорозмірного рівня (від декількох до 100 нм, інколи – до 1 мкм). Це, як правило, некристалографічні надмолекулярні форми – нитки, трубки, кулі, спіралі тощо. Механізм морфогенезу наноструктур реалізується на основі особливих форм кластерної організації речовини у пересичених середовищах – так званих кватаронів (А.М. Асхабов та ін., 1998р.). Нанокристали виникають внаслідок кватаронної аґреґації і мають сферичну, ниткоподібну та іншу форму.

Наприклад, молекулярна сполука Br–C₆₀ і нанотрубка.