Минералогия как самостоятельная наука.

История минералогии.

История не учитель, но наказывает за невыученный урок!

В.О.Ключевский

История минералогии есть история всех других наук.

Г М.В.Севергин

Минералогия как часть иной науки.

Знания о минералах, условиях их нахождения накапливались человеком с глубоких времен. Некоторые из минералов люди научились отбирать для тех или иных целей задолго до появления письменности. Орудия труда из нефрита, первые минеральные краски из гематита и пиролюзита, первые украшения из хальцедона – все это давало человеку первые знания о минералах. Ниже приводится перечень минералов, известных древним людям:

Люди каменного века:

1. Лед
2. Нефрит
3. Жадеит
4. Серпентин
5. Гематит
6. Кварц и горный хрусталь
7. Кальцит
8. Галит

Шумеро – аскады и ассиро – вавилоняне:

1. Хризотил – асбест
2. Золото
3. Серебро
4. Электрум
5. Медь
6. Железо
7. Аргентит (возможно)
8. Халькопирит (возможно)
9. Халькозин (возможно)
10. Галенит (возможно)
11. Антимонит (возможно)
12. Куприт
13. Рубин
14. Гематит
15. Магнетит
16. Аметист
17. Сердолик
18. Агат и оникс
19. Касситерит
20. Малахит
21. Азурит
22. Изумруд
23. Лазурит

Египтяне (почти все предыдущие и часть последующих)

1. Бирюза
2. Лазурит
3. Бура

Индусы, древние евреи

1. Алмаз
2. Опал (впрочем, это название встречается уже в библии)
3. Оникс
4. Топаз (возможно)
5. Хризолит (возможно)

По Теофрасту

1. Киноварь
2. Хризоколла
3. Ртуть

По Диоскориду

1. Селенит
2. Халькантит

По Болосу

1. Табашир
2. Рубин

Древние Греки

1. Хальцедон (возможно)
2. Плазма (возможно)
3. Хризопраз (возможно)
4. Гелиотроп (возможно)
5. Празем (возможно)
6. Магнезит (возможно)
7. Каламин
8. Молибденит
9. Гипс

По Плинию

1. Альмандин
2. Церуссит
3. Сера
4. Аурипигмент
5. Рутил 9возможно0
6. Слюда

Древние Персы

1. Берилл
2. Циркон (гиацинт)
3. Сурьма

Сингалезы

1. Турмалин

Древние Китайцы

1. Каолин
2. Агальматолит

Древние Индусы

1. Корунд
2. Шпинель
3. Перидот (оливин)

. Представления древних людей о минералах и их природе восстановить пока не удалось. Обнаружены лишь отрывочные сведения, дошедшие до нас из отдаленных друг от друга стран. В первой половине третьего тысячелетия до нашей эры в Шумере при храмах существовали школы для мальчиков, в которых они обучались кроме чтения и письма флоре. Фауне и минералам Месопотамии. На росписях гробниц в долине Нила, выполненных почти пять тысяч лет назад, показаны ремесленники за работой: они взвешивают малахит и драгоценные камни, плавят металлические руды и выделывают искусные геммы из лазурита и изумруда. Около двух тысячелетий до нашей эры в древнем Китае было положено начало коллективному сочинению «Древние сказания о горах и морях», в котором дается описание 17 минералам, металлам и горным породам, приводятся данные об их месторождениях и физических свойствах.

Пытались изучать минералы и отдельные люди. Аристотель (348-322 г. до н.э.) счел необходимым включить раздел о камнях, металлах и сплавах в свою широко известную «Метеорологию». Его ученик Теофраст (327 – 287 г. до н. э.), сменивший Аристотеля в качестве главы лицея в Афинах, написал первый в истории трактат, посвященный исключительно веществам минерального царства. Этот труд, который иногда называют «первой книгой по минералогии», получил название «О камнях» (фото 1). Ниже, в качестве примера, приводится описание хальцедона, взятое из этого трактата:

«Как мы уже говорили, «смарагд» редок и, кажется образуется из «иасписа». Говорят, что на Кипре однажды нашли камень который был наполовину «смарагдом», а наполовину «иасписом», как если бы камень еще не целиком перешел из водного состояния. Обработка делает его сияющим, хотя в придонных условиях он не блестящий».

А так Теофраст говорит о турмалине:

«Замечательным свойством обладает и «лингурион», из него тоже вырезают печати, и он очень тверд, подобно настоящему камню. Он имеет свойство притягивать к себе, которое есть у янтаря, и некоторые говорят, что он притягивает не только соломинки или кусочки дерева, но также медь и железо, если их частицы достаточно легки, как объясняет это свойство Диокл. Камень этот холоден и очень прозрачен, и качество его лучше, когда он происходит от диких животных, а не от домашних, особенно от мужских особей – дело в том, что питаются они по разному: одни выдерживают испытания, а другие нет, и вообще природа их тела различна, так как одни более сухие, а другие более влажные. На практике камень добывают выкапыванием, ибо животное, когда выпускает мочу, присыпает ее землей. Этот камень требует обработки даже больше, чем другие разновидности *»

*Имеется в виду минеральный вид, некий камень, притягивающий все вокруг. Под этим видом понимали и турмалин и магнетит и янтарь тоже.

Следующий вклад в развитие минералогии сделал Плиний Старший (23 – 79 г. до н. э.), изложивший большую часть вопросов минералогии так, как это было принято в Древнем Риме. Из 37 томов его энциклопедического труда «Естественная история» пять были посвящены минералам.

Хорезмский ученый энциклопедист Абу Рейхан Мухаммед ибн Ахмед аль – Бируни (на фото)(973-1048) в книге «Сводок для познания драгоценностей» привел подробные сведения (твердость, первые значения удельного веса, местонахождении в Средней Азии, поисковые признаки) о более чем 50 минералах, рудах, сплавах. Таджикский естествоиспытатель, врач, математик, поэт и мыслитель ибн – Сина, или Авиценнв (980-1037), дал первую после Теофраста классификацию минералов. Он разделил их на четыре группы – камни, горючие тела, соли, металлы.

Успехи, достигнутые в течение последующих 1500 лет, главным образом в начале и середине эпохи Возрождения, описаны в трудах немецкого физика, горного советника Георга Бауэра (1494 – 1555). Особый интерес представляют три работы этого ученого, известного под латинским именем Георга Агриколы, - De Nature Fossilium (О природе ископаемых, 1546 г.) и De Re Metallica (О рудах металлов, 1556г.) и «О горном деле и металлургии». «Я разрешил себе благоразумно обойти молчанием все то, чего я сам не видел и не читал или не узнавал от выдающихся людей своего времени. Мною указано лишь то, что я сам видел и осмыслил.» - этими словами Георг Бауэр, изменивший свое имя на латинский лад Агрикола, в переводе «земледелец» предварил свой 12 томный фундаментальный труд «О гоном деле и металлургии». Причем процессу создания этой книги автор посвятил примерно 20лет своей жизни.анный труд снабжен прекрасно выполненными гравюрами на дереве. De Nature Fossilium Агрикола перечисляет большую часть физических свойств минералов, в том числе твердость, характер спайности, которые и до настоящего времени используют при макроскопической диагностике минералов, и дает определения этих свойств. Гёте сравнивает Агриколу с Бэконом. Абрам Готлоб Вернер, как и некоторые другие историки, считают Агриколу (на фото слева) «отцом минералогии».

Хорошее описание свойств минералов было опубликовано в ту пору (1502г.) Леонардо да Винчи. В лапидарии венецианского физика Камилла Леонардо «Зеркало камней», опубликованном в том же году, содержится описание 279 минералов и минеральных веществ. Однако эти сведения являются лишь частью общей науки о горах, рудах, камнях и металлах.

Минералогия как самостоятельная наука.

Термин «минерал» (от кельтского корня) существовал в латинском языке уже в конце XII века. Под ним подразумевали то, что ранее относилось к metallum (металлические руды), так и то, что именовалось lapis (прочие породы и минералы). Современный термин «минерал» происходит от позднелатинского minera, то есть рудный штуф, кусок руды. В XVIII веке его например, использует немецкий философ Альберт Великий в своем научном трактате «О металлах и минералах» (De Rebus Metallicis et mineralibus). Термин «минералогия» впервые был употреблен в 1636 году итальянским ученым Бернардом Цезием (Цезиусом) применительно к науке о полезных ископаемых. В 1690 году английский естествоиспытатель Роберт Бойль (1627 – 1691) упомянул о лицах, которые «гораздо более увлечены минералогией, чем разбираются в ней». Появление этого термина тем удивительнее, что выражение минералог появилось приблизительно на пол века раньше. Английский физик Томас Браун (1605 – 1682) в своей книге Pseudoxia Epidemica. Enquaries into the Tenets and Commoonly Presured Truths отмечал, многие из «истинных минералогов» несогласны с установившимся мнением о том, что кристаллы в горных породах всегда представляют собой затвердевшую воду. Таким образом, мы видим, что оформление представления о минералах в самостоятельную отрасль знаний произошло очень поздно, в средние века, то есть в тот период, когда происходит распад естествознания и философии на отдельные специальные науки.

Дальнейшее накопление знаний о минералах, на рубеже XVIII –XIX веков, связывается не только с развитием горнорудного дела, а также с физикой и химией.

Например, датский ученый (медик, геолог и зоолог) Нильс Стенсен (1638 – 1686), более известного под латинизированным именем Николауса Стенона (на фото слева), 1669 году доказал, что углы между гранями кристаллов кварца и гематита постоянны независимо от формы и размеров этих граней. Это открытие привлекло внимание к огранке кристаллов и, таким образом, легло в основу кристаллографической науки.

Дальнейшее развитие знаний дало возможность выявить и изучить многообразие кристаллов известных тогда минералов (Жак Баптист Ромель де Лиль (1736- 1790), Рене Жюста Гаюи (фото ниже) (1743-1822), Х. Вейс) и позволило вплотную подойти к выявлению особенностей роста (А.Левенгук, Н.Стенон). В этот период начинают формироваться представления о дискретности внутреннего строения кристаллов (М.В. Ломоносов, Р. Гаюи). Причем многие считают Гаюи «отцом математической кристаллографии».

Хотя микроскоп использовался для изучения минералов с начала IX века, однако лишь после 1828 года, когда английский физик Уильям Николь (1768 – 1851) применил поляризаторы, оптические методы заняли важнейшее место в минералогических исследованиях. Первое применение поляризационного микроскопа при изучении минералов приписывают либо французскому минералогу Деклуазо (1817 – 1897), либо английскому петрографу Генри Клифтону Сорби (1826 – 1908).

Позднее появились крупные достижения в области экспериментов по исследованию взаимодействия рентгеновских лучей с кристаллами. Эти эксперименты, задуманные Максом фон Лауэ,(на фото справа) были осуществлены в Мюнхене в 1912 году двумя его студентами – Альтером Фридихом и Паулем Книппингом. Вскоре после этого У.Г.Брэгг (1862-1942) и его сын У.Л.Брэгг (1890-1971) из Кембрижда опубликовали результаты рентгенографических исследований по определению пространственного расположения атомов в некоторых минералах и других кристаллических твердых телах.

Другой важнейший доклад в истории минералогии был сделан в 1916 году, когда П.Дебай в Цюрихе и независимо от них А.У.Халла в США разработали метод, который теперь называется порошковой рентгенографией. В дальнейшем ряд других рентгеновских методик и применение дифрактометров в сочетании с ЭВМ привели к значительным успехам в минералогии и других дисциплин, имеющих дело с кристаллическим материалом.

Интересные открытия XVIII – XIX веков были связаны с химией минералов. В 1735 году шведский химик и минералог Георг Брандт при исследовании загадки обычной на вид руды, из которой почему – то не выплавлялся металл, выделил в чистом виде новый элемент – кобальт (ранее были известны только его соединения). В 1751 году шведский геолог, химик и минералог Аксель Кронштендт (1722-1765) впервые открыл в рудах, считавшихся до этого времени медными, никель (в составе арсенида никеля, как оказалось главного в этих рудах). Шведский химик Карл Шееле (1742 – 1786) при изучении минерала молибденита (1778год) получил триоксид молибдена и открыл новый химический элемент, а в 1781 году в минерале тунгстите (оксиде вольфрама) – обнаружил вольфрам. Ясно, что данные открытия были не только успехами химии, ими открывалась и природа самих минералов. В 1805 году английский химик Джон Дальтон (1766 – 1844) впервые изложил основы атомистической теории. После неё, стало понятно, что минералы представляют собой химические соединения, каждому из которых присущ определенный химический состав. Шведский химик Йёнс Якоб Берцелиус и его ученики, в первую очередь Эйльхард Мичерлих (1794 – 1863 г), также занимались изучением химии минералов и смогли сформулировать принципы их химической классификации. В 1837 году Джэймс Дэна (1813 – 1895) из Йельского университета выпустил в свет первое издание книги «Система минералогии». В четвертом издании этого труда, вышедшем в 1854 году, он предложил классификацию минералов, основанную на их химическом составе, которая до настоящего времени пользуется признанием у большинства минералогов.

Уже к концу XVIII века минералогия оформилась как самостоятельная наука. Ранее, она носила, по сути, всеобщий характер, охватывая все науки о Земле. По предложению немецкого (саксонского) геолога и минералога Абрама Готлоба Вернера (1750-1817) из минералогии, которая называлась тогда ориктогнозией, были выделены геология, палеонтология и тектоника.

Глубокий след в минералогии в то время работы А.Вернера и В.М.Севергина.

А. Вернер – выходец из потомственной семьи горняков, с ранних лет интересовался геологией и минералогией. Учился он в Фрайбергской гонной академии, только что созданной в центре горнорудной промышленности средней Европы. Работая в академии, он обобщал и систематизировал громадный материал, накопленный здесь горняками и натуралистами к тому времени. В результате А. Вернер смог предложить принцип классификации минералов на основании внешних признаков. Несмотря на то, что получившиеся классификация была достаточно громоздка, она была первой систематизацией именно минералов. Он же выделил в минералогии особые разделы – химическую географическую и экономическую геологию. Выполненные А.Вернером описания минералов долгое время считались классическими, хотя он выходил из ошибочного предположения, что образование всех руд и горных пород связано с процессами осадконакопления и последующего изменения осадков.

Значительно более прогрессивными были работы русского химика и минералога В.М.Севергина (1765 – 1826). В своей научной деятельности он был продолжателем трудов М. В. Ломоносова. В своем основном двухтомном труде «Первые основания минералогии» В.М. Севергин особое внимание уделял условиям образования минералов, знание которых, по его мнению, должно быть положено в основу поисков рудных месторождений. Содержание минералогической науки Севергин определял как: «часть естественной истории, которая научает нас познавать ископаемые тела, то есть отличать оные от всех других тел по существенным их признакам, знать их свойства, месторождения, пользу и отношений их между собой и другими телами».

По мнению Севергина минералы в природе образуются не изолированно, а строго определенным сообществом. Совместное нахождение сообществ в таких месторождениях он назвал «смежностью» (сейчас мы называем это парагенезисом). В минералогической классификации он выступает сторонником химического направления. Ему же принадлежит попытка создания региональной минералогии- в виде двухтомной сводки «Опыт минералогического описания Российского государства». Особой наукой Севергина перед отечественной наукой считается избавление минералогии от ложных, псевдонаучных терминов, заимствованных ею из немецких учебников.

Оба ученых основную задачу минералогии видели в ее экономической части, которая учит нас различному употреблению ископаемых тел и познанию тех свойств, по которым они бывают полезными.

Изучение морфологии кристаллов в XIX веке позволило выявить и использовать всё их многообразие, составить атласы чертежей этих кристаллов (работы Н. И. Кокшарова, П. В. Еремеева, П.Грота). В развитии представлений о дискретности внутреннего строения кристаллов значительными событиями явились работы О.Бравэ, Е.С. Фёдорова (на фото справа), А.Шенфлиса, давших еще в дорентгеновский период вывод главных законов пространственного распределения частиц в кристаллических решётках минералов. Обширны и результативны были работы в XIX веке также исследования физических свойств минералов – оптических (Г. Сорби, Ф. Циркель, Г. Розенбуш, А.А.Иностранцев, А.П.Карпинский), плотности (Л. И. Панснер, А. Брейтгаупт), твердости (Ф. Моос) и другие.

В том же веке шло интенсивное накопление фактического материала по минералогии месторождений в пределах отдельных стран и географических районов. Это направление минералогии, названное в свое время А.Вернером и В.М.Севергиным географической минералогией, нашло свое отражение прежде всего в работах самого Севергина «Опыт минералогического землеописания Российского государства» (1809г) и в одиннадцатом труде Н.И.Кокшарова (1818-1893) «Материалы для минералогии России» (1852-1892). К числу таких же работ относятся книги разных лет по минералогии Великобритании и Ирландии (У. Летсом, 1858), США (Дж.Дэна,1868-1892), Нового Уэльса (А.Ливерсидж, 1874), Перу (А.Раймонди, 1878), Японии, Франции, Испании других стран. Эти исследования был особо важны для воспроизведения общей картины образования минералов, создании теории генезиса месторождений и разработки их классификации. Многое в этих генетических работах сейчас уже устарело, многое претерпело значительную трансформацию, но до сих пор сохраняют свою принципиальную ценность, во-первых, разработки А.Брейтгаупта (1791-1873), которые он выдвинул вслед за В.М.Севергиным представления о парагенезисе – повторяемости в природе некоторых закономерных ассоциаций одновременно возникающих минералов, и, во-вторых, о химических переходах одних минералов в другие при образовании так называемых псевдоморфоз. Последние были детально исследованы тогда П.В.Еремеевым, А.Делессом, И.Блюмом, Г.Винклером.

В XIX свыше 150 ученых работало в области синтеза минералов и моделирования природных процессов их образования. До настоящего времени сохранили свою ценность опыты Я.Вант-Гоффа, выполненные им в 1897-1904гг, по кристаллизации хлоридов и сульфатов из водных растворов и по порядку выделения этих минералов в морских бассейнах, а также изучение металлургических шлаков И.Фогтом в 1888-1903гг, показавшее, как порядок кристаллизации минералов из магматического расплава зависит от его состава.

В целом успехи химии и её роль в развитии минералогии к концу XiX века настолько возрасли, что вступлении минералогии на рубеж XIX-XX веков, в её новый, современный этап развития ознаменовалось зарождением в ней новой науки – геохимии, и сама минералогия нередко стала толковаться как химия земных процессов. В этом большую роль сыграла деятельность выдающихся русских минералогов В.И.Вернадского (1863-1945) и А.Е.Ферсмана (1883-1945).

Академик Владимир Иванович Вернадский широко известен как реформатор минералогической науки, основоположник современной генетической минералогии и один из создателей геохимии.

В.И Вернадский. определял минералогию как историю минералов земной коры и как химию земных процессов. Он придавал важнейшее значение исследованию процессов образования минералов и их закономерных ассоциаций, изучению зависимости этих процессов от геологической обстановки. Большое внимание В.И.Вернадский уделял вопросам химической конституции минералов, видя в ней основу естественной классификации природных соединений. Для важнейшего в земной коре класса соединений – силикатов – В.И.Вернадский создал общую теорию химического строения, убедительно доказав роль кремния и алюминия в этих классах соединений. Ещё одним вкладом в минералогию явилось дальнейшее развитие представлений об изоморфизме – вывод схем вхождения химических примесей в минералы в разных геологических условиях.

Немецкий ученый В. Гольдшмидт (1853-1933) внес громадный вклад в изучение морфологии кристаллов, он не только создал девятитомную сводку по всем минералам – «Атлас кристаллов», но выдвинул и развил идею о том, что по форме кристаллов, скульптуре его граней, деталям строения его поверхности можно судить о его прошлом. Норвежец В.М.Гольдмидт (1888-1947) развил химическую минералогию, впервые использовал правило фаз для объяснения закономерностей некоторых физико-химических процессов контактного метаморфизма образования роговиков разного минерального состава. Он же разработал существующую до сих пор систему размеров атомов и ионов в кристаллических структурах минералов.

Ученик В.И.Вернадского А.Е.Ферсман положил начало изучению явлению о типоморфизме минералов, предложил метод приблизительного расчёта энергий кристаллических решёток минералов, изложил одну из первых теорий и природе окраски минералов, углубил учение о изоморфизме. Велики заслуги Ферсмана и в развитии региональных минералогических исследований, особенно Хибинского массива. Широко известен талант А.Е.Ферсмана как прекрасного писателя и просто патриота своей страны.

Сегодня минералогия не стоит на месте. Большое значение в наши дни получили методы исследования минералов с помощью сложных электронно-измерительных приборов. Совершенствуются и улучшаются методы диагностики существующих минеральных видов. Большое значение приобретают смежные с минералогией науки, например кристаллография и кристаллохимия.

С каждым годом место минералогии среди других наук будет только увеличиваться. Это очевидно и непоправимо….

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: