Дәріс. Минералогия ғылымының мазмұны және оның басқа Жер тұралы ғылымдарымен байланысы

Минералдар туралы түсінік. Минералдар дегеніміз Жер қойнауында өтіп жататын табиғи физико-химиялық процестердің нәтижесінде жаралған таужыныстарды және кендерді құрайтын бір текті химиялық құрамы және құрылымы бар кристалдық заттар. Минералдарға тек қана кристалдық заттар ғана емес аморфты және жасырын кристалды табиғи заттар да жатады (халцедон, агат, опал және т.б.). Химиялық көз қарастан минерал – ол бір құрамды, азды-көпті біртекті дене. Физикалық жағынан қараса әр минерал өзіне тән қасиеттерімен сипатталады: қаттылығымен, тығыздығымен, магниттілігімен, оптикалық қасиеттерімен және т.б. Әр минералдың өз тарихі бар. Олар Жер қойнауында (эндогендік минералжаралу процестер) және оның үстіңгі қабаттарында (экзогендік минералжаралу процестер), теңіздерді және мұхиттерде туады. Минералжаралу және өзгеру процестері басқа геологиялық пәндерде толығынан талқыланады. Кейбір минералдар Жер бетінде тұрақсыз және мору процесінің әсерінен бузылады және басқа тұрақты минералдарға ауысады (мысалы, кен тараған дала шпаттары сазды минерал каолинитке өтеді).

Минералдар табиғатта өте көп тараған. Қазіргі кезде 3,5 мыңнан аса минералдық түрлері белгілі, ал химиялық, құрылымдық, морфологиялық және физикалық түрлестерімен 5 мыңнан асады. Табиғатта өте көп тараған минералдардың саны 500- ден аса (дала шпаттары, кварц, пироксендер, амфиболдар, хлориттер, слюдалар, сазды минералдар, карбонаттар және т.б.), қалғандары сирек кездеседі. Жер қыртысында оттегінің кең тарауы, сан және салмағы жағынан оттек қосындыларының кең тарауын қамтамасыз етті. А.С. Поваринныхтың жинаған деректері бойынша оттегі 1538 минералдың құрамына кіреді екен. Табиғатта ең көп тараған силикаттар классы, олар барлық минералдардың ішінен 75% құрайды. Жер қыртысында ең көп тараған минералдар дала шпаттары (плагиокалаз, ортоклаз) және кварц болады, бұлардың Жер қыртысындағы үлесі 55 % және 12 % сәйкес.

Минералдардың сингониялар бойынша бөлінуінде де заңдылық байқалады. Неміс кристаллографы П. Гротт (1843-1926) минералдардың табиғатта сингониялар арасында тарауын зерттей келе, мынадай заңдылықты қортындылады: кристалдардың химиялық құрамы неғұрлым күрделі болса, олардың симметриялары соғырлым төмен болады. И.И. Шафрановский П. Гроттың ізімен табиғатта кең тараған минералдарды сингониялар бойынша талдай отырып мынадай қорытындыға келді: төменгі категориядағы сингонияларда 760 минерал (57,5%) кристалданады екен, ортаңғы категориядағы сингонияларда 377 (29,5%), жоғары категорияда 171 (13%). Салыстыра қарағанда Жер қыртысын құрайтын силикаттардың көбі төменгі категориялы сингонияда кристалданады екен.

Минералдарға басқа ғарыштық денелердің (Айдың, планеталардың және метеориттердің) табиғи химиялық және құрылымдық біртекті түзілімдерін жатқызады. Айтарлықтай болатыны, кейбір метеориттерде белгілі минералдар, Жерде белгісіз (мысалы, кальций сульфиді – ольдгамит CaS немесе темір никель және кобальт фосфиді – шрейберзит (Fe,Ni,Co)₃P.

Минералдарға жасанды кристалдарда жатады, олар зертханалық жағдайда алынған, бірақ табиғи минералдарға құрамы, құрылымы және қасиеттері арқылы ұқсас болады (мысалы, жасанды кварц, рубин, сапфир, зүбәржат, алмас, малахит және т.б.).

Минералдық дарақтарының өлшемі аса зордан, ал олардың көлемі бірнеше тоннадан (дала шпаттар, кварц), өте майда микроскоп арқылы көрінетін түйірлерге дейін болады.

Жыл сайын жаңа бірнеше ондаған минералдар ашылады. Минералдардың аттары олардың химиялық құрамына, физикалық қасиеттеріне және олардың алғаш табылған жерлерінің атына сәйкес беріледі. Көп минералдардың аттары оларды тұңғыш рет ашып зерттеген ғалымдардың құрметіне аталған. Қазақстанда өткен жылдарда 200- ге таяу жаңа минералдар ашылды. Ванадаттар тобынан – Казахстанит, Сатпаевит, Ванадит, Альванит; Гагаринит – фторид галогенидтер класынан; Анкиновичит – сульфат, Митряеваевит – фосфат; Новоднеприт – алтын және қоғасынның интерметаллиді және т.б.

Минералдық түр – ол минерадардың біртекті құрылымы мен құрамы бар топтарымен сипатталады, олары тек кейбір шектерде өзгереді. Бірдей құрамды, бірақ әртүрлі құрылымды минералдар, бөлек минералдық түрлерге жатады (полиморфтық модификациялар). Полиморфтық модификацияның әрқайсында өзінің тұрақты арнасы бар, оның ішінде басқа тұрақты модификацияның болуы мүмкін емес. Мысалы, кальцит және арагонит – олар әртүрлі минералдық түрлер болады. Егер табиғи минералдардың ішінде құрамы үздіксіз өзгеретін болса, онда олар бір ауыспалы және әртүрлі құрамды минералдар қатарына бірігеді. Мысалы, клейофан-сфалерит-марматит – олар бір минералдық қатар болады. Бұл жағдайда минералдық түр және минерал деген ұғым бірдей болады.

Құрылымының, құрамының, физикалық қасиетінің ерекшеліктері минералдық түрлестерін бөлуіне қолданады. Мысалы, мөлдір жарық-жасыл хром құрамды берилл, зүбәржат деп аталады, ал судай мөлдір-көк берилл – аквамарин. Осындай мысалдарды көп келтіруге болады.

Минералогия – минералдардың химиялық құрамын, құрылымын, физикалық қасиеттерін, жаратылу жағдайларын, таралу заңдылығын және практикалық маңызын зерттейтін ғылым саласы. Ол табиғи минералдарды және минералдық агрегаттарды анықтауымен және жүйелеуімен айналысады.

Минералдар – пайдалы қазбалар ретінде. Минералогияның практикалық маңызы зор, өйткені металдық және бейметалдық пайдалы қазбалар минералдардан тұрады. Халық шаруашылығында минералдар қолданылмайтын салалар жоқтың қасы. Минералдық түрлерінің көпшілігін мыс, қорғасын, мышьяк, сурьма, бор, хлор, фтор, уран және ванадий түзейді. Ниобий, тантал, бериллий, никель, кобальт, литий және басқаларының жеке минерал түзудегі рөлі айтарлықтай төмен. Демек, минералдар қара, түсті, сирек, сирек жерлер, бейметалдық кендер құрайды.

Минералдық шикізат – олхалық шаруашылық өндірістрерінде қолданатын табиғи монокристалды және минералды агрегаттар (таужыныстар – құмдар, саздар, әктастар және т.б.; кендер – полиметалды, мысты және т.б.).

Минералдық қор – шаруашылықта қолданатын, пайдалы минералдардың кенорындағы мөлшері.

Минералогияның бөлімдері. Ғылымда және практикада атқаратын рөлдеріне сәйкес минералогия мынадай салаларға бөліненді: ізденбелі минералогия, технологиялық минералогия, техникалық және эксперименталдық минералогия, геммология, медициналық минералогия, экологиялық минералогия, минералогиялық материалтану және жаңа бөлімі – наноминералогия. Минералдардың қолдану салаларының уақыт өткен сайын көбейуі минералогияның жаңа бағыттарының пайда болуына әсер етеді.

Ізденбелі минералогия. Ізденбелі минералогия дегеніміз кенорындарын іздеудің минералогиялық әдістерін, белгілерін анықтау үшін жүргізілетін зерттеулер кешені. Ерте заманнан ақ кендерді іздеудің ең басты белгілерінің бірі, кенорындарын құрайтын минералдар болғаны тарихи мағлұматтардан белгілі. Мысалы, құрамында мыс бар сульфидтік кендердің кенорындарын, тотығу белдемдерінде малахитті кездестіру арқылы ашқан. Ал енді қалайы және вольфрам кендерін, сол минералдармен бірге кездесетін сырт пішіні бағаналы топаз кристалдарын табу арқылы ашылған, ал темір және қорғасын, мыс рудалары скарндардың басты минералдары гранат пен диопсидті табу арқылы ашылған.

Қазіргі кезде ізденбелі минералогияның басты әдістеріне минералдардың парагенезистерін және типоморфизмін зерттеу жатады. Мысалы, алмас кендерін алдын ала болжау үшін, анартастар тобына жататын пироптың табылуы. Пиропты табу арқылы (пироптық картаға түсіру әдәстері) геологтар Батыс Сібірде (Якутия-Саха елінде) алмастың ірі кенорындарын ашты.

Минералдардың физикалық қасиеттерін, мысалы, магниттік, электр өткізгіштік, радиоактивтік, люминисценттік қасиеттері, қаттылығы, тығыздығы, серпінділігі, түсі, жылтырлығы, жымдастығы, кен іздеудегі минералогиялық әдістердің ең басты белгілері болып табылады. Осы әдісті пайдаланып алтынның, платинаның, цирконның, алмастың және т.б. минералдардың кенорындары ашылды.

Технологиялық минералогия. Минералдық шикізаттарды байытудың технологиялық сұлбаларын жасауда және кендерден пайдалы компоненттерді шығарып алуда минералогиялық зерттеулердің маңызы зор. Солардың бірі технологиялық-минералогиялық зерттеулер. Кенді байытқанда бір жағынан минералдардың технологиялық қасиеттерінің, олардың жаратылысына және құрылымына байланысты екенін зерттеу, ал екінші жағынан минералогиялық және физикалық зерттеу әдістерінің сол қасиеттерді анықтауға пайдалану мүмкіндігі болады. Минералдардың морфологиялық ерекшеліктерімен қатар, кендердің уатылу және байытылу қабілеттілігі зерттеледі.

Техникалық минералогия. Техникалық минералогияға табиғи минералдардың ұқсас нұсқаулары болып табылатын сан алуан техногендік заттарды зерттеу жатады. Олар біріншіден әртүрлі қоқыстар, күлдер, шөгінділер, металлургиялық процестерде әртүрлі құбырлардың, резервуарлардың керегесінде пайда болады; екіншіден оптикалық және арнаулы әйнектерді өңдеген кезде пайда болатын өнімдер, үшіншіден бұл заттар өндіріс қалдықтарын немесе кен өндіргенде пайда болатын таужыныстарының үйінділері өзгеріске ұшырағанда пайда болады, төртіншіден бұл заттар әртүрлі металлургиялық процестерімен кен өңдегенде олардың қоқыстарында пайда болатын жасанды минералдар фазасы. Қазіргі кезде техногендік жолмен 50 –ге жуық құрамы әртүрлі минералдар анықталды.

Минералогиялық материалтану. Минералогиялық материалтанудың негізді міндеттері: 1) минералдарды кешенді зерттеу арқылы олардың жаңа пайдалы қасиеттерін табу, санымен қатар жаңа шикізаттарды табу және өнеркәсіптік минералдардың саның көбейту; 2) минералдардың жаңа қолдану салаларын табу және солардың негізінде жаңа жан-жақты қолдануына мүмкіндігі бар материалдарды шығару; 3) минералдарды өз еркімен қолдану жолдарын іздеу, сонымен қатар композициялық материалдардың толтырғыштары ретінде; 4) минералдық шикізаттардың сапасын зерттейтің экспресс-әдістерін ойлап шығару, эксперименттік жағдайда немесе агрессивтік ортада жұмыс істегенде минералдардағы зиянды қоспаларды анықтау болады.

Геммология. Асыл тастар туралы білім. Асыл тастарды пайдалануы өте көне заманнан белгілі, олар ежелден байлықтың символы болып есептеледі. Қазір де осы қабілеттілігін жоғалтқан жоқ. Асыл тастар, минералогияның әдістерімен қатар көп арнаулы әдістер, құралдар арқылы, сандық және сапалы түрде зерттеліп, тұрмысқа, техникаға пайдалануға жолдама алады.

Медициналық минералогия. Минералдарды дәрі-дәрмек ретінде пайдалану адам баласына көне дәуірден бері белгілі. Қазіргі кезде өркениетті елдерде мыңдаған медициналық препараттар минералдардың негізінде жасалып келеді. Мысалы, Қытай Халық Республикасының фарминдустриясы өңдіретін дәрі-дәрмектерін 40% минералдық заттар негізінде жасайды. 1700 дәрі-дәрмек құрастырылған литофитопрепарат ретінде пайдаланады. Басқа сөзбен айтқанда олар табиғи минералдар және емдік өсімдіктердің негізінде жасалған. Қазақстанда емдік қасиеті бар минералдар саны 450-ден аса.

Экологиялық минералогия. Айналадағы ортаны зиянды бөлшектерден қорғау және тазалау үшін пайдаланатын минералдардың саны 150-ден аса. Ол минералдар, биоқорғаушы минералдар деп аталады. Олардың басты пайдалану салалары көп, мысалы, сүзгі-фильтрлер (асбестер, цеолиттер, шунгиттер және т.б.) құрамында ауыр металдар және радионуклеидтер бар суларды тазалау үшін қолданады; атомдық реакторларын нейтрондардың әсерінен сақтайтын бетондарды (серпентиниттер, родуситтер, шунгиттер, бариттер) жасайды; өндірістік қалалардың ауа бассейіндерін тазалау үшін, ГРЭС және ТЭЦ-тердің құбырларына орнатылатын қызуға төзімді фильтрлер (асбестер және шунгиттер) шығарады; рентгендік зертханада істейтін медицина қызметкерлерін рентген сәулесінің зиянды әсерінен қорғау үшін (бариттер, родуситтер, шунгиттер және т.б.) төзімді киімдер тігеді.

Генетикалық минералогия – пайдалы қазбалар кенорындарының жаратылыс жағадайын зерттейді.

Наноминералогия – минералогияның жаңа бағыты, 10^{-9 м өлшемі бар минералдарды жан-жақты зерттеумен айналысады, ол, болашақта көптеген жаңа пайдалы минералдар ашуына әкеледі.}

Негізгі әдебиеттер: [1, c. 9-25], [3, с. 20-21];

Қосымша әдебиеттер: [7, с. 1-21], [10, с. 69-72, 87-94]

Бакылау сүрақтары:

1. Минералдар, кен, минералдық агрегаттар, таужыныстар деген ұғымдар.

2. Минералогия нені зерттейді, қандай бөлімдері бар, минералогияның халық шаруашылығында пайдалануы?

3. Минералдық шикізаттар және минералдық қорлар деген не?

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: