Бетехтин А. Г.

Курсминералогии

Бетехтин А. Г.Б54 Курс минералогии : учебное пособие / А. Г. Бетехтин. — М. : КДУ, 2007. —

____ с. : ил., табл.

ISBN 5�98227�....�...

Выдержавший три издания и переведенный на многие иностранные языки этотучебник был и остается одним из наиболее востребованных руководств по минерало�гии. Данное издание публикуется с минимальными изменениями и дополнениями,связанными с обновлением данных в связи с развитием минералогии и смежных наук.Уточнены сведения общего характера о минералах, расширены разделы, посвященныеособенностям химизма и кристаллического строения минералов, их морфологии и ме�тодам исследований. Внесены уточнения в кристаллохимические формулы ряда мине�ралов, приведены международные символы точечных и пространственных групп сим�метрии. Обновлен и дополнен список рекомендуемой литературы по всем разделам.

Для студентов геологических специальностей и всех интересующихся минера�логией.

УДК 549(075.8)ББК 26.31я73�1

УДК 549(075.8)ББК 26.31я73�1

Б54

Р е ц е н з е н т ы:

На обложке — ....

Фото ....

ISBN 5�98227�....�..© Бетехтин А. Г. (наследники), 2007© Издательство «КДУ», 2007

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ ...................................................................................................................... 9

ОБЩАЯ ЧАСТЬ

ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................................................ 11

Минералогия и понятие о минерале ........................................................ 11

Важнейшие моменты вистории развития минералогии ................................................................. 14

Значение минералови минералогических исследованийв промышленности ......................................................................................... 28

ГЛАВА 1. ЗЕМНАЯ КОРА И ОСОБЕННОСТИ ЕЕ СОСТАВА ........................................... 31

ГЛАВА 2. КОНСТИТУЦИЯ И СВОЙСТВА МИНЕРАЛОВ .................................................... 40

2.1. Общие сведения ....................................................................................... 40

2.2. Химический состав и формулы минералов ................................... 53

2.3. Физические свойства минералов ...................................................... 68

Морфологические особенностикристаллов минералов ...................................................................... 69

Прозрачность ....................................................................................... 77

Цвет минералов ................................................................................... 79

Цвет черты ............................................................................................ 84

Блеск и показатель преломления ................................................. 85

Спайность и излом ............................................................................. 89

Твердость ............................................................................................... 92

Хрупкость, ковкость, упругость .................................................... 94

Удельный вес ........................................................................................ 94

Магнитность ......................................................................................... 96

Радиоактивность ................................................................................. 96

Прочие свойства минералов ........................................................... 99

Оглавление4

ГЛАВА 3. О МЕТОДАХ ДЕТАЛЬНЫХ МИНЕРАЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ........ 100

ГЛАВА 4. ОБРАЗОВАНИЕ МИНЕРАЛОВ В ПРИРОДЕ .................................................... 116

4.1. Общие положения ................................................................................. 116

4.2. Геологические процессы минералообразования ........................ 134

Эндогенные процессы минералообразования ....................... 135

Экзогенные процессы минералообразования ........................ 143

Региональный метаморфизми связанные с ним процессы минералообразования ........... 147

ОПИСАТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ

КЛАССИФИКАЦИЯ И НОМЕНКЛАТУРА МИНЕРАЛОВ .......................................................... 151

РАЗДЕЛ I. САМОРОДНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫИ ИНТЕРМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ .................................................... 158

1. Группа золота .................................................................... 1612. Группа железа–платины ............................................... 1703. Группа осмия–рутения(осмистого иридия) ............................................................. 1754. Группа полуметаллов ..................................................... 1785. Группа серы ........................................................................ 1816. Группа углерода ............................................................... 185

РАЗДЕЛ II. СУЛЬФИДЫ, СУЛЬФОСОЛИ И ИМ ПОДОБНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ................. 192

Класс 1. Простые сернистые и им подобные соединения .............. 196

1. Группа халькозина ........................................................... 196

2. Группа галенита ................................................................ 201

3. Группа сфалерита ............................................................ 204

4. Семейство пирротина .................................................... 212

5. Группа халькопирита ..................................................... 219

6. Группа ковеллина ............................................................ 226

7. Группа аурипигмента ..................................................... 228

8. Группа антимонита ......................................................... 232

9. Группа молибденита ....................................................... 237

10. Группа пирита ................................................................... 240

11. Группа скуттерудита ....................................................... 256

Оглавление 5Класс 2. Сульфосоли ................................................................................... 258

1. Группа тетраэдрита (блеклые руды) ........................ 2622. Группа энаргита ................................................................ 2663. Группа бурнонита ............................................................ 2674. Группа прустита ............................................................... 2695. Сульфосоли свинца ........................................................ 272

РАЗДЕЛ III. ГАЛОИДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ (ГАЛОГЕНИДЫИ ГАЛОГЕНОСОЛИ) ............................................................................................ 274

Класс 1. Фториды ......................................................................................... 277

Класс 2. Хлориды, бромиды и иодиды .................................................. 2811. Группа галита .................................................................... 2832. Группа кераргирита ........................................................ 289

РАЗДЕЛ IV. ОКИСЛЫ (ОКСИДЫ) ......................................................................................... 291

Класс 1. Простые и сложные окислы ..................................................... 2971. Группа льда ........................................................................ 2982. Группа куприта ................................................................. 3013. Семейство цинкита ......................................................... 3034. Семейство корунда–ильменита ................................. 3045. Группа браунита ............................................................... 3136. Семейство шпинелидов ................................................. 3147. Группа рутила ................................................................... 3278.Группа колумбита–танталита ...................................... 3379. Группа перовскита ........................................................... 342

10. Группа пирохлора ............................................................ 34511. Группа уранинита ............................................................ 35012. Семейство кремнезема................................................... 354

Класс 2. Гидроокислы или окислы, содержащие гидроксил ......... 3691. Группа брусита ................................................................. 3692. Группа гиббсита................................................................ 3703. Группа лепидокрокита–гётита ................................... 3744. Группа псиломелана ....................................................... 383

РАЗДЕЛ V. КИСЛОРОДНЫЕ СОЛИ (ОКСИСОЛИ) ............................................................... 386

Класс 1. Нитраты .......................................................................................... 392

Класс 2. Карбонаты ...................................................................................... 394

Безводные карбонаты ..................................................................... 3951. Семейство кальцита ....................................................... 3952. Группа малахита ............................................................... 419

Водные карбонаты ........................................................................... 421

Оглавление6Класс 3. Сульфаты ........................................................................................ 423

1. Группа барита .................................................................... 424

2. Ангидрит и гипс ............................................................... 431

3. Сульфаты щелочных металлов .................................. 438

4. Водные сульфаты двухвалентных металлов ......... 441

5. Группа алунита ................................................................. 445

6. Группа квасцов.................................................................. 447

Класс 4. Хроматы .......................................................................................... 448

Класс 5. Молибдаты и вольфраматы ..................................................... 4501. Группа вольфрамита ....................................................... 450

2. Группа шеелита ................................................................ 453

3. Водные молибдаты и вольфраматы .......................... 457

Класс 6. Фосфаты, арсенаты и ванадаты .............................................. 457

Безводные фосфаты, арсенаты и ванадаты ............................. 4601. Группа монацита .............................................................. 4602. Группа апатита .................................................................. 4623. Группа амблигонита–триплита .................................. 470

Водные фосфаты, арсенаты и ванадаты ................................... 4711. Группа вивианита ............................................................ 4712. Группа скородита ............................................................. 4743. Группа урановых слюдок .............................................. 4754. Группа бирюзы .................................................................. 480

Класс 7. Бораты ............................................................................................. 481

Безводные бораты ............................................................................ 484

Водные бораты .................................................................................. 486

Класс 8. Силикаты и алюмосиликаты ................................................... 489

Подкласс А. Силикатыс изолированными тетраэдрами SiO4в кристаллических структурах .................................................... 502

1. Группа циркона................................................................. 503

2. Группа оливина ................................................................. 507

3. Группа виллемита ............................................................ 512

4. Группа топаза .................................................................... 514

5. Группа кианита ................................................................. 516

6. Группа ставролита ........................................................... 521

7. Группа граната .................................................................. 523

8. Группа титанита ............................................................... 528

Оглавление 7Подкласс Б. Силикатыс изолированными группами тетраэдров SiO4в кристаллических структурах .................................................... 531

а. Силикаты с изолированнымигруппами Si2O7 ...................................................................... 531б. Силикаты с кольцевымианионными радикалами..................................................... 542

Подкласс В. Силикатыс непрерывными цепочкамиили лентами тетраэдров SiO4в кристаллических структурах .................................................... 554

1. Силикаты с одинарнымианионными цепочками ....................................................... 5572. Силикаты со сдвоеннымианионными цепочками ....................................................... 5663. Силикаты с одинарными цепочками ........................ 5734. Силикаты с разветвленными цепочкамикремнекислородных тетраэдров ..................................... 576

Подкласс Г. Силикатыс непрерывными слоями тетраэдров SiO4в кристаллических структурах .................................................... 577

1. Группа талька–пирофиллита ...................................... 5802. Группа слюд ....................................................................... 5843. Группа хрупких слюд ..................................................... 5974. Группа хлоритов ............................................................... 5985. Группа серпентина–каолинита ................................... 6046. Группа аллофана .............................................................. 6197. Гидрослюды и им подобные минералы ................... 62110. Группа пренита ............................................................... 630

Подкласс Д. Силикатыс непрерывными трехмерными каркасамииз тетраэдров (Si,Al)O4 в кристаллических структурах ................................................... 633

1. Группа полевых шпатов ................................................ 6352. Группа скаполита ............................................................. 6493. Группа лейцита ................................................................. 6524. Группа нефелина .............................................................. 6565. Группа содалита ............................................................... 6586. Группа канкринита .......................................................... 6627. Группа гельвина ............................................................... 664

8. Группа цеолитов ............................................................... 665

Оглавление8

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ

ГЛАВА 1. МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ ЗЕМНОЙ КОРЫ ..................................................... 673

ГЛАВА 2. АССОЦИАЦИИ МИНЕРАЛОВ В ГОРНЫХ ПОРОДАХИ РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ .................................................................... 678

ГЛАВНЕЙШАЯ ЛИТЕРАТУРА ПО МИНЕРАЛОГИИ ................................................................ 704

1. Учебники, учебные и справочные пособия...................................... 704

2. Периодические издания ......................................................................... 706

3. Сборники и монографии ........................................................................ 707

СПИСОК НАИБОЛЕЕ ВАЖНЫХ МИНЕРАЛОВПО ГЛАВНЕЙШИМ МЕТАЛЛАМ (ЭЛЕМЕНТАМ) .................................................................... 709

Оглавление 9

ПРЕДИСЛОВИЕ

Курс минералогии академика Анатолия Георгиевича Бетехтина, пер�вое издание которого появилось в 1951 г., неоднократно переиздавался(вплоть до 1961 г.) и входил в число основных руководств по препода�ванию минералогии в вузах СССР. Он был переведен на ряд иностран�ных языков (немецкий, китайский, румынский, польский и др.) и яв�лялся не только учебником, но и хорошим справочником для научныхработников и производственников, описывающим многие виды полез�ных ископаемых.

В настоящем переиздании учебника редакторы старались максималь�но сохранить авторский стиль и основное содержание книги. Общаячасть была существенно дополнена в соответствии с современнымипредставлениями минералогии. Во «Введении» уточнены основные по�нятия минералогии и расширен раздел по истории этой науки. В главу Iвнесены изменения, касающиеся численности минеральных видов раз�личных элементов, а также внутреннего строения Земли. Глава II зна�чительно дополнена сведениями о таких особенностях конституцииминералов, как изоморфизм, полиморфизм и политипия. Более подроб�но освещены вопросы кристалломорфологии минералов. Глава III, по�священная методам минералогических исследований, дополнена сведе�ниями об электронно�зондовом анализе и различных видах спек�троскопии.

Вводный раздел «Описательной части», дающий представлениео классификации минералов, сопровождается сведениями о современ�ных правилах выделения минеральных видов и номенклатуре минералов.Собственно авторская классификация практически не претерпела изме�нений. Некоторые выделенные в ней группы, содержащие расширенныенаборы минеральных видов, рассматриваются как семейства. Ряд минера�лов, таких как астрофиллит, пренит, датолит, благодаря наличию в настоя�щее время уточненных сведений о структуре заняли новое место в класси�фикации. Заново описана структура минералов группы турмалина.В характеристиках некоторых минералов уточнены пространственныегруппы и химические формулы, указаны названия конечных членов изо�морфных рядов. Для многих минералов дополнены сведения об их раз�мещении в месторождениях на территории России. В «Заключительную

Предисловие10

часть» значительные дополнения не вносились. Во всех частях книгиряд иллюстраций, приводившихся в предыдущих изданиях, замененна новые.

Редакторы настоящего переиздания Курса минералогии надеются, чтокнига будет не только полезна студентам, аспирантам, преподавателямвузов, геологам�производственникам, но и достойна памяти Анатолия Ге�оргиевича Бетехтина.

Б. Пирогов,Б. Шкурский

ОБЩАЯ ЧАСТЬ

ВВЕДЕНИЕ

МИНЕРАЛОГИЯ И ПОНЯТИЕ О МИНЕРАЛЕ

Минералогия принадлежит к числу геологических наук. Название этойнауки в буквальном смысле означает учение о минералах, которое объемлетвсе вопросы о минералах, включая и их происхождение. Термин «минерал»происходит от старинного слова «минера» (лат. minera — руда, ископаемое).Это указывает, что его появление связано с развитием горного промысла.

Интуитивно минералы можно определить как составные части гор�ных пород и руд, отличающиеся друг от друга по химическому составуи физическим свойствам (цвету, блеску, твердости и т. д.). Например, био�титовый гранит как горная порода состоит из трех главных минераловразличного состава: светлоокрашенного полевого шпата, серого кварца ичерной слюды (биотита). Сплошная руда магнитного железняка сложенапочти мономинеральным агрегатом, состоящим из кристаллических зе�рен магнетита.

На протяжении всей истории минералогии вопрос об определениисодержания понятия «минерал» часто дискутировался, так что круг объек�тов этой науки неоднократно менялся и его границы нельзя считать окон�чательно установленными.

В настоящее время большинство объектов минералогии отвечает сле�дующему определению: минерал — однородное природное твердое тело,находящееся или бывшее в кристаллическом состоянии. Таким образом,определенное понятие минерала отвечает минеральному индивиду — есте�ственно ограниченному телу — и охватывает все разнообразие реальных еди�ничных объектов минералогии, встречающихся в природе. В число минера�лов обычно не включаются высокомолекулярные органическиеобразования типа битумов, не отвечающие в большинстве случаев тре�бованиям кристалличности и однородности. Некоторые из солеподоб�ных органических соединений тем не менее рассматриваются в числе

Общая часть12

минералов, равно как и единичные аморфные образования, традиционноизучавшиеся минералогами, например, опал и аллофан. Газы, жидкостии вулканические стекла минералами не считаются.

С генетической точки зрения минералы представляют собой природ'ные химические соединения и простые вещества, являющиеся естествен�ными продуктами различных физико�химических процессов, соверша�ющихся в земной коре и прилегающих к ней оболочках (включая ипродукты жизнедеятельности организмов)1. К минералам относят икосмогенные объекты, отвечающие вышеприведенным требованиям од�нородности и кристалличности.

Как показывают наблюдения над условиями нахождения минераловв природе, а также экспериментальные исследования, каждый минералвозникает в определенном интервале физико�химических условий (дав�ления, температуры и концентрации химических компонентов в систе�ме). При этом отдельные минералы сохраняются неизменными до техпор, пока не будут превзойдены пределы их устойчивого состояния привоздействии внешней среды (например, при процессах окисления иливосстановления, при падении или повышении температуры или давле�ния и др.). Поэтому в историческом ходе развития геохимических про�цессов многие минералы подвергаются изменению, разрушению или за�мещению другими минералами, устойчивыми во вновь создающихсяусловиях.

Рассматривая минералы как части природных физико�химическихсистем, можно определить их, в полном соответствии с понятиями хими�ческой термодинамики, как природные твердые фазы (в пониманииДж. Гиббса). Необходимо только отметить, что некоторые минералы мо�гут существовать в природе и за пределами своих полей устойчивости,сохраняясь в метастабильном состоянии долгое время (например, алмаз).

Весьма значительное количество известных в настоящее время мине�ралов имеет важное практическое значение как минеральное сырье (приусловии, конечно, если скопления их в определенных участках, называ�емых месторождениями полезных ископаемых, обладают промышленнымсодержанием и запасами, достаточными для обеспечения предприятияпо разработке месторождения). Одни минералы (рудные) содержат в сво�ем составе те или иные ценные для промышленности металлы (железо,марганец, медь, свинец, цинк, олово, вольфрам, молибден и др.), извлека�емые при металлургической обработке руд. Другие минералы (такие как

1 Разнообразнейшие синтетические продукты, т. е. искусственно получаемые в лабо�раториях и в заводских условиях химические соединения не могут называться минера�лами. Искусственными, или синтетическими, минералами условно называют лишь теискусственные соединения, которые по своему составу и кристаллическому строениюотвечают природным.

Введение 13

алмаз, хризотил�асбест, кварц, полевые шпаты, слюды, гипс, сода, мираби�лит и др.), благодаря их ценным физическим или химическим свойствам,применяются для тех или иных целей в сыром виде (без переработки) илииспользуются для получения необходимых в промышленности синтети�ческих соединений, строительных материалов и пр.

Таким образом, минералогия как наука о природных химических соеди'нениях (минералах) изучает во взаимной связи их состав, кристалличе'ское строение, свойства, условия образования и практическое значение.В соответствии с этим и задачи данной науки должны быть тесно связа�ны, с одной стороны, с достижениями смежных с нею наук (физики, хи�мии, кристаллохимии и др.), а с другой — с запросами практики поиско�во�разведочного дела.

Главнейшими задачами минералогии в настоящее время являются:1) всестороннее изучение и более глубокое познание физических и хи'

мических свойств минералов во взаимной связи с их химическим со'ставом и кристаллическим строением с целью практического исполь�зования их в различных отраслях промышленности и выявленияновых видов минерального сырья;

2) изучение закономерностей сочетания минералов и последователь'ности образования минеральных комплексов в рудах и горных породахс целью выяснения условий возникновения минералов и истории про�цессов минералообразования (генезиса), а также использованияэтих закономерностей при поисках и разведках различных место�рождений полезных ископаемых.

Минералогические исследования при решении этих задач опирают�ся на законы точных наук: физики, химии, кристаллографии, кристал�лохимии, коллоидной химии и физической химии. Данные минерало�гии, в свою очередь, используются в таких науках, как геохимия,петрография, учение о месторождениях полезных ископаемых, а такжев поисково�разведочном деле и в ряде технических наук (металлургия,обогащение руд и др.).

Представления о природе минералов, а соответственно, и содержаниеминералогии складывались исторически и менялись по мере развитиязнаний в области геологии и естествознания в целом. Рассмотрим глав�нейшие события в истории естествознания, повлиявшие на развитие ми�нералогии как науки.

Общая часть14

ВАЖНЕЙШИЕ МОМЕНТЫ В ИСТОРИИ РАЗВИТИЯ МИНЕРАЛОГИИ

Период зарождения минералогии. Интерес к минералам как к полез�ным ископаемым зародился в глубокой древности, еще задолго до началаисторического (письменного) периода. Расширение минералогическихзнаний тесно связано с историей развития материальной культуры, в кото�рой весьма существенную роль играл горный промысел, особенно в брон�зовый и железный века. Судя по археологическим данным, к числу наибо�лее древних культурных народов, занимавшихся горным промыслом,принадлежали китайцы, вавилоняне, египтяне, греки и другие народы.

Кроме самородных металлов — меди, золота, серебра — люди в глубо�кой древности знали и умели находить руды, богатые соединениями меди,олова и железа. Они постепенно научились добывать эти руды, выплав�лять из них металлы и изготовлять вначале украшения, затем оружие,столь необходимое в постоянной борьбе за жизнь, и, наконец, орудия тру�да. В те времена, помимо металлов, знали и собирали различные цветныекамни, изумлявшие своей красотой и порождавшие суеверия.

Несомненно, что древние обитатели практическим путем узнали неко�торые свойства отдельных полезных ископаемых. Знали они также эмпи�рические закономерности распространения и залегания руд и пользовалисьими при поисках и разработках новых месторождений. Существуют исто�рические свидетельства о том, что в Египте горно�добычные работы актив�но проводились уже в эпоху Рамзеса II (рис. 1). Древние горные выработ�ки во многих местах сохранились до наших дней. Разумеется, научныхпредставлений о происхождении руд и минералов тогда еще не могло быть.

Первые литературные упоминания о неорганических природных те�лах и попытку их классифицировать мы находим у греческого ученого ифилософа Аристотеля (384–322 гг. до н. э.). Минеральные образования,подобные металлам, он относил к группе «металлоидов». Его ученикТеофраст (371–286 гг. до н. э.) вопросам минералогии посвятил специ�альный трактат «О камнях», где уже в практическом разрезе описывает

Рис. 1. Изображение древних золотых рудников Вади�Мийа (Египет)на Туринском папирусе

Введение 15

16 минеральных видов, главным образом драгоценных камней. Позднееримский натуралист Плиний Старший, погибший в 79 г. при изверженииВезувия, написал четыре трактата, в которых собрал все, что было извес�тно в то время о минералах, включая и фантастические предания.

В период раннего Cредневековья явный подъем научного творчествапроисходил в арабских странах Востока, воспринявших древнегреческуюи древнеиндийскую культуры. При этом, как выяснилось, огромное влия�ние на развитие арабской науки оказали ученые, вышедшие из народовСредней Азии (Узбекистана), находившихся в то время в подчиненииу Багдадского халифата. В области минералогии выдающимся естествоис�пытателем в начале XI в. был великий ученый, математик и астроном Би'руни (972–1048), уроженец Хорезма (Узбекистан). В своей работео драгоценных камнях он дает замечательные для своего времени описа�ния минералов и, что особенно важно, впервые в истории минералогии приопределении минеральных видов применяет такие физические констан�ты, как относительную твердость и удельный вес. Другим представителемвыдающихся ученых того времени является Авиценна — Ибн Сина (980–1037), уроженец Бухары. В своем «Трактате о камнях» он дал классифика�цию известных в то время минералов, разделив их на четыре класса: 1) кам�ни и земли, 2) горючие или сернистые ископаемые; 3) соли и 4) металлы.

Естествознание в Средневековой Европе также находилось под влия�нием античных авторов. В так называемых лапидариях (от лат. lapis —камень), представлявших единственную минералогическую литературутого времени, приводились главным образом фантастические описаниямагических свойств камней.

Таким образом, минералогия как наука за первый, огромный по вре�мени этап ее развития, закончившийся в Средние века, находилась ещев эмбриональном состоянии. Минералами в основном назывались руды.Классификация их была весьма примитивна. Представления о химиче�ских элементах, как и о самой химии, еще не существовало. Следователь�но, не могло быть и представления о химической природе минералов.Химия появилась лишь в конце Средних веков в виде алхимии, увлече�ние которой продолжалось вплоть до XVIII в. Изучением минералов вэту эпоху и занимались в основном алхимики, среди которых необходи�мо упомянуть германца Альберта Магнуса (ок. 1193–1280), первооткры�вателя мышьяка и автора трактатов «О металлах» и «О ядах».

Начальный период развития минералогии как науки. Примерно со вто�рой половины XV в., начиная с эпохи Возрождения, и особенно в XVIII иXIX вв., в условиях бурного роста торгового капитала естествознание вступа�ет в фазу мощного развития. Уровень развития ряда наук, особенно математи�ки, физики, химии, биологии, геологии, стал резко повышаться. Естествоис�пытатели начали накапливать научные факты, изучать закономерностив явлениях природы и сознательно проводить научные эксперименты.

Общая часть16

Уже в XVI в. в европейской литературе появился ряд важных работпо минералогии. Так, итальянец В. Бирингуччио (ум. в 1538) и яхимов�ский лекарь Георгий Агрикола (Бауэр) (1490–1555) в Чехословакии неза�висимо друг от друга дали весьма содержательные по тому времени свод�ки минералогических знаний, накопленных в горной практике приразработке рудных месторождений Саксонии, Чехии (Рудные горы),Италии и других стран Европы.

Отрешившись от алхимии, Агрикола сделал много точных наблюденийв области условий нахождения различных минералов в рудных месторож�дениях. В результате своих работ он создал классификацию минералов,которая в общем виде хотя и немногим отличается от приведенной вышеклассификации Авиценны, но проработана гораздо глубже. Минеральныеобразования Агрикола делил на горючие ископаемые, земли, соли, драго�ценные камни, металлы и минеральные смеси. Важно отметить, что им под�робно описаны диагностические признаки минералов: цвет, прозрачность,блеск, вкус, запах, вес, твердость и др. Однако данные химического составаминералов у него еще отсутствуют. В своих работах он касается и вопросовгенезиса рудных месторождений. Труды Агриколы оказали большое влия�ние на минералогические исследования ряда поколений.

В XVII в. в Западной Европе основания будущего развития минера�логии были заложены при исследовании кристаллов, большая часть изкоторых была представлена природными минеральными индивидами.Среди ученых, внесших существенный вклад в изучение физическихсвойств кристаллов и высказывавших нередко гениальные прозрения обих внутреннем строении, можно назвать имена И. Кеплера, Н. Стенона,И. Ньютона, Р. Гука и Х. Гюйгенса.

В нашей стране явный прогресс в развитии горной промышленности,а вместе с ней и познаний в области полезных ископаемых наметился впериод феодальной монархии, главным образом со времени Ивана IV(XVI в.). В этот период потребности в минеральном сырье стали значи�тельно возрастать в связи с усилением мощи Московской Руси, особеннопосле ликвидации угрозы со стороны татарских полчищ за Уралом — вСибири. Однако резкий перелом в развитии горного дела наступил в пет�ровское время, в начале XVIII в. При этом огромную роль сыграли ураль�ские минеральные богатства, до тех пор лежавшие втуне. В самом начале1700�х гг. Петром I на Урал были посланы тульские кузнецы, в том числебратья Демидовы. Их усилиями с помощью местных рудознатцев в рядемест были открыты месторождения железных и медных руд. Некоторыеиз них разрабатываются и в настоящее время (рис. 2). На Среднем Уралебыли созданы десятки железоделательных заводов (Каменский, Невьян�ский, Нижне�Тагильский и др.). Этим было положено прочное началогорнозаводского дела на Урале, занявшем в дальнейшем ведущее поло�жение в нашей промышленности.

Введение 17

Начало развития отечественной минералогии связано с именем ге�ниального русского ученого М. В. Ломоносова (1711–1765). Этот исклю�чительно одаренный и всесторонне образованный человек, сын просто�го крестьянина из Архангельской губернии не только стоял несравнимовыше ученых�немцев, работавших в Академии, но намного опередил илучшие умы Европы. Исходя из своей «корпускулярной философии»он высказал теорию строения кристаллического вещества, развил ки�нетическую теорию газов, механическую теорию теплоты, в чем почтина 100 лет обогнал своих современников. Как талантливый химик, онприменил количественный анализ химических процессов, установилроль воздуха в горении органических веществ и задолго до Лавуазьесформулировал закон сохранения вещества.

Непосредственно вопросами минералогии М. В. Ломоносов занялсяво второй половине своей научной деятельности. Еще в 1742 г. он при�ступил к изучению минералов и составлению каталога минералогическогомузея Академии наук. Незадолго перед смертью он предпринял состав�ление исключительно важной по замыслу «Общей системы Российскойминералогии». В 1761 г. Ломоносов представил в Сенат проект собира�ния минералов — «разных песков, разных камней, разных глин, смотряпо их цветам» — по всей стране с отправкой их для изучения в Петербург.В 1763 г. им было составлено обращение к содержателям заводов, «дабыдля сочинения оной Российской минералогии они постарались прислатьразные руды промышленных у себя металлов». К сожалению, неожидан�ная смерть не позволила ученому осуществить свою идею.

Рис. 2. Карьер Нижне�Тагильского медного рудника в XIX в.

Общая часть18

Будучи пламенным патриотом своей Родины, Ломоносов на русскомязыке издавал написанные им геологические труды («Слово о рожденииметаллов от трясения Земли», «О слоях земных» и др.), где даются мно�гочисленные практические указания по поискам руд. Следует заметить,что Ломоносов был тесно связан с горнопромышленными предприятия�ми, на развитие которых оказал большое влияние.

В Западной Европе в это время господствующую роль играла Шве�ция с ее широко развитыми горной промышленностью и металлургией.К середине XVIII в. здесь выдвинулась целая группа шведских минера�логов. Из них упомянем о Линнее и Кронштедте, являвшихся современ�никами М. В. Ломоносова. К. Линней (1707–1778), автор известного тру�да «Система природы», сделал попытку применить к минералам двойнуюноменклатуру (род и вид), подобную той, которая им была предложена всистематике растений и животных. Заслугой А. Кронштедта (1702–1765)является то, что он исключил из области минералогии ископаемые орга�низмы. Много внимания этот ученый уделял также разработке методапаяльной трубки и изучению химического состава минералов.

В конце XVIII в. во всех главных странах Европы с развитием про�мышленного капитала происходит новый мощный подъем во всех облас�тях культуры и науки. Благодаря ряду крупнейших изобретений этогопериода техника переживает настоящий переворот. В связи с успехамихимии и физики в развитии минералогии наблюдается новый, более ярковыраженный прогресс.

В богатой различными металлическими полезными ископаемымиСаксонии в связи с развитием горной промышленности в течение XVIII в.непрерывно продолжались и минералогические исследования. Была со�здана Фрайбергская школа минералогов во главе с А. Г. Вернером (1750–1817) и позднее И. А. Брейтгауптом (1781–1873), оказавшая свое влия�ние на развитие минералогии в ряде сопредельных стран.

Сам Вернер принципиально нового в минералогию внес очень мало.В заслугу ему ставят лишь то, что он и его ученики, использовав все до�стижения предшественников и современников, уделили много внима�ния детальному описанию минералов, их внешним признакам, включаяи данные кристаллографии, начало которой положили современникиВернера — французские ученые Роме де'Лиль (1736–1790) и Р. Ж. Гаюи(1743–1822).

Дальнейший прогресс минералогии на Западе связан с окончатель�ным оформлением химии как науки в первой половине XIX в. Важнымвкладом в химию, обеспечившим возможность правильной системати�ки минералов, было введение понятий кислот и оснований шведскимученым И. Я. Берцелиусом (1779–1848). Его ученик Э. Митчерлих(1794–1863) совершил два открытия, имевших огромное значение дляразвития минералогии: в 1819 г. он, опытным путем получив смешан�

Введение 19

ные кристаллы, обнаружил явление изоморфизма, а в 1821 г. установилполиморфизм — возможность существования веществ с одинаковым со�ставом, но различной структурой. Усилия кристаллографов тех лет датьобъяснение внутреннего строения кристаллов привели к разработкеконцепции кристаллической решетки, над созданием которой работалиангличанин У. Волластон (1766–1828), французы Г. Делафос (1796–1878) и О. Браве (1811–1863).

В России за это время развитие минералогических знаний шло самостоя�тельными путями и вскоре достигло столь высокого уровня, что обратилона себя внимание всей Западной Европы. Огромную роль в этом сыгралиорганизованные Академией наук во второй половине XVIII в. грандиоз�ные путешествия ученых по разным провинциям нашей обширной стра�ны, главным образом по Уралу и Сибири. Эти экспедиции были вызваныпотребностями бурно развивавшейся в то время отечественной промышлен�ности. В печати появились фундаментальные описания географии, этногра�фии, фауны, флоры и минеральных богатств Российской империи.

В 1773 г. в Петербурге было основано одно из старейших в мире учеб�ных заведений — Высшее горное училище (ныне Горный институт), мно�гие из воспитанников которого стали выдающимися учеными, профессо�рами и академиками, внесшими крупный вклад в развитие минералогии.С большими успехами в открытии минеральных богатств связано такжеучреждение научных обществ — Вольного экономического общества в1765 г. и Минералогического общества в 1817 г., оказавших огромное вли�яние на распространение минералогических знаний в России.

Немалую роль в открытии минеральных месторождений сыграли мест�ные энтузиасты — простые крестьяне и горные деятели. В конце XVIII ив первой половине XIX вв. их усилиями были выявлены многочислен�ные месторождения драгоценных цветных камней (турмалинов, топаза,горного хрусталя, изумруда, малахита и др.), месторождения золота, пла�тины, впервые открытые на Урале, месторождения железа, меди, свин�ца, серебра и т. д. Все эти открытия, особенно новых минералов, посы�лавшихся на международные выставки, получили широкое признаниеза границей и вошли как крупный вклад в историю мировой науки.

Среди русских минералогов в это время выдвинулись такие замеча�тельные ученые�естествоиспытатели, как В. М. Севергин и Д. И. Соколов.

В. М. Севергин (1765–1826), являясь последователем и продолжате�лем трудов М. В. Ломоносова, вел непримиримую борьбу со всякого родасхоластикой в минералогии, особенно свойственной последователям не�мецкой школы Вернера. Крупной заслугой В. М. Севергина является то,что он осуществил идею Ломоносова о создании «Общей системы Рос�сийской минералогии», обобщив громадный материал, собранный акаде�мическими экспедициями. В 1809 г. Севергин выпустил в свет два тома«Опыта минералогического землеописания Государства Российского».

Общая часть20

Сведения по отдельным минералам он стремился привести «в такой сис�тематический порядок, по коему бы, так сказать, единым взглядом обо�зреть можно было все то, что доселе в разных странах пространной Импе�рии Российской открыто было». Среди многочисленных работ Севергинаособого внимания заслуживают: «Первые основания минералогии, илиестественной истории ископаемых тел» (1798), «Пробирное искусство,или Руководство к химическому испытанию металлических руд» (1801),«Подробный словарь минералогический» (1807), «Новая система мине�ралов, основанная на наружных отличительных признаках» (1816). Этиработы сыграли огромную роль в деле популяризации и распростране�ния минералогических сведений в нашей стране. Многие введенные этимученым термины прочно укоренились в минералогической и химическойлитературе. Севергин, будучи также образованнейшим химиком, при изу�чении минералов обращал внимание не только на внешние физическиеих свойства, но и на химические признаки.

Д. И. Соколов (1788–1852), почетный член Академии наук, пользовал�ся исключительной популярностью как талантливый профессор, читав�ший в течение 33 лет минералогию и другие курсы геологии в Петербург�ском горном корпусе (ныне Горном институте), основанном еще в 1773 г.Одним из первых преподавателей геологии он был и в Петербургскомуниверситете, открывшемся в 1819 г. Он воспитал многочисленных вы�дающихся деятелей практической геологии, работавших в горных пред�приятиях, и целую плеяду ученых, занявших кафедры в ряде универси�тетов. Написанное им двухтомное «Руководство к минералогии» (1832)являлось образцовым пособием для учащихся. «Всего более я старалсяо том, — писал он в предисловии к руководству, — чтобы в сочиненноймной минералогии заключались сколь возможные полные и верные све�дения о русских месторождениях минералов, кои в иностранных мине�ралогиях показываются всегда кратко и ошибочно». Д. И. Соколову на�ряду с В. М. Севергиным принадлежит также большая заслуга впопуляризации минералогических знаний путем публичных лекций, все�гда привлекавших обширный круг слушателей.

Примерно в середине XIX в. минералогия окончательно начала офор�мляться как наука о минералах. Большое значение имело введение в1858 г. англичанином Г. Сорби в практику минералогических и петрогра�фических исследований поляризационного микроскопа, что позволилоиспользовать для диагностики минералов кристаллооптические констан�ты. Ряд названий горных пород, считавшихся до тех пор минералами,после микроскопических исследований был изъят из минералогическойноменклатуры. Минералы все больше и больше стали привлекать внима�ние исследователей как кристаллические индивиды, обладающие опреде�ленными свойствами. Вместо прежних многословных рассуждений оминералах последователей школы Вернера стали появляться точные опи�

Введение 21

сания кристаллографических форм, физических и химических особен�ностей с полными химическими анализами минералов. В России этотпериод совпал с периодом разложения крепостнического строя, оказав�шегося тормозом для развивавшегося на основе внедрявшейся машин�ной техники и крупного производства капитализма. Сильно возросшиетребования промышленности создали благоприятную почву для разви�тия наук, в том числе и минералогии.

Ярким представителем русских минералогов этого времени был акад.Н. И. Кокшаров (1818–1892). Его имя связано с расцветом русской мине�ралогии, широко признанной и за границей. Кокшаровым была проделанаогромная работа по точному изучению и систематизации минералов на�ших месторождений. Его многочисленные, до сих пор непревзойденные поточности описания и измерения кристаллов, главным образом на ураль�ском материале, прочно вошли во все учебники и справочники по минера�логии. Результаты многолетних исследований выразились в создании ори�гинального одиннадцатитомного труда «Материалы для минералогииРоссии» (1852–1892). На протяжении всей своей деятельности ученый тес�нейшим образом был связан с Минералогическим обществом, деятельностькоторого в тот период достигла стадии расцвета. Признание научных до�стижений Н. И. Кокшарова за границей выразилось в избрании его чле�ном десяти иностранных академий.

Другим выдающимся исследователем минералов того времени былсовременник Н. И. Кокшарова акад. П. В. Еремеев (1830–1899), долгоевремя преподававший минералогию в Горном институте. Как и Кокша�ров, он принимал самое активное участие в изучении всех поступавших вМинералогическое общество новинок. Своими многочисленными иссле�дованиями физиографии минералов, особенно двойников и псевдомор�фоз, он внес крупный вклад в развитие отечественной минералогии.

По мере накопления полных химических анализов минералов, проводив�шихся многими исследователями (акад. Т. Е. Ловиц (1757–1804), Н. Вокелен(1763–1829), Р. Ф. Герман (1805–1879), С. Теннант (1761–1826), Г. Розе(1795–1864), Г. И. Гесс (1802–1850) и др.), внимание ученых стал привлекатьвопрос о систематике минералов на химической основе. Но рациональнаяклассификация минералов оказалась возможной только после появленияпериодической системы химических элементов, созданной гениальным рус�ским ученым Д. И. Менделеевым (1834–1907). Огромное значение периоди�ческого закона подчеркивается тем, что он лег в основу многих величайшихдостижений современности в области естественных наук.

Современный период развития минералогии. В конце XIX и началеХХ вв. мощный рост капиталистического производства (и прежде всегометаллопромышленности) обусловил широкое развитие техники и по�требовал весьма значительного использования минерального сырья. Это,конечно, не могло не отразиться и на развитии наук, в том числе кристал�лографии, минералогии, а также физики, химии, физической химии и др.

Общая часть22

Крупнейшими достижениями русской науки в области кристаллогра�фии мы обязаны гениальному русскому ученому акад. Е. С. Федорову(1853–1919). Путем строгого математического анализа он подошел к тео'рии строения кристаллов и в 1890 г. опубликовал классический труд ми�рового значения «Симметрия правильных систем фигур», в которомдал вывод единственно возможных 230 пространственных групп симмет�рии. Годом позже (1891) немецкий математик А. Шенфлис (1853–1928)опубликовал вывод тех же пространственных групп, позднее внеся в негопоправки в соответствии с указаниями Е. С. Федорова. Таким образом,приоритет в этом отношении принадлежит нашему ученому, чего не от�рицал и сам Шенфлис.

Другое крупнейшее достижение Е. С. Федорова относится к областимикроскопического изучения минералов. Им создан универсальный оп�тический метод исследования кристаллических зерен в тонких шлифах спомощью специально сконструированного им столика, получившего на�звание «федоровского».

Открытие Д. И. Менделеевым закона периодичности и создание пе�риодической системы химических элементов сыграло исключительнуюроль в развитии минералогии.

Мысль о том, что минералы представляют собой продукты химическихреакций, совершающихся в земной коре, наиболее ярко отражена в много�численных трудах крупнейшего русского естествоиспытателя профессораМосковского университета акад. В. И. Вернадского (1863–1945). Он учил�ся у таких корифеев русской науки, как Д. И. Менделеев, Н. А. Меншут�кин, В. В. Докучаев, А. П. Карпинский, и по праву считается реформато�ром отечественной минералогии. Рассматривая минералогию как «химиюземной коры», Вернадский создал новое направление в области минерало�гических исследований. Много внимания он уделял вопросам химическойконституции минералов в свете новейших достижений мировой науки,вопросам парагенезиса минералов и изучению условий существованияминералов в природе в историческом аспекте. В 1891 г. Вернадский дока�зал опытом положение о том, что в алюмосиликатах может иметь местозамена четырехвалентного кремния трехвалентным алюминием, играющимроль кислотной функции. Спустя 30 лет это положение не только былополностью подтверждено рентгенометрическими исследованиями полевыхшпатов, но и помогло в изучении структур других алюмосиликатов.

Минералогия В. И. Вернадского внесла свежую струю в развитие ми�нералогических знаний в нашей стране, опередив в этом отношении зару�бежные страны. Как результат огромного кропотливого труда в период1908–1914 гг. появился первый том его классической монографии по ми�нералогии России «Опыт описательной минералогии», посвященный клас�су самородных элементов. К сожалению, этот труд, так же как и «Историяминералов в земной коре», остался незаконченным при жизни ученого.

Введение 23

Обладая большой эрудицией и превосходным знанием литературно�го наследия, Вернадский дал ряд интереснейших обобщений, послужив�ших основой для созданной им новой области знания — геохимии. Пер�вые попытки обобщения по химическим процессам в земной коределались еще в середине прошлого столетия К. Бишофом (1792–1870) иЭли де Бомоном (1798–1874). Кроме В. И. Вернадского своим современ�ным развитием геохимия обязана В. М. Гольдшмидту (1888–1947) и осо�бенно советскому ученому акад. А. Е. Ферсману.

В 1895 г. В. Рентген (1845–1923), изучая катодные лучи, открылХ�лучи (называемые теперь рентгеновскими лучами), положившие на�чало развитию новой методики исследования минерального вещества.По инициативе немецкого кристаллохимика П. Грота (1843–1927), ак�тивно переписывавшегося с Е. С. Федоровым, были подготовлены экс�перименты с применением рентгеновских лучей для проверки гипоте�зы о решетчатом строении кристаллов. Открытие в 1912 г. немецкимфизиком М. Лауэ (1879–1960) явлений дифракции рентгеновских лучейпри прохождении их через кристалл и дальнейшие исследования в этомнаправлении русского ученого Г. В. Вульфа (1863–1925), английских уче�ных У. Г. Брэгга (1862–1942) и У. Л. Брэгга (1890–1972) (отца и сына),американца Л. Полинга (1901–1994) и др. позволили тесно связать внут�реннее кристаллическое строение минералов с их химическим составоми физическими свойствами. Исследования в этой области доказали пра�вильность догадок Ньютона, Ломоносова и Браве о кристаллическом стро�ении и подтвердили теоретический вывод 230 законов расположения ато�мов внутри кристаллов, впервые сделанный Е. С. Федоровым (1890).Федоровское учение о симметрии целиком легло в основу современногорентгеноструктурного анализа кристаллов. В результате этих достиже�ний зародилась новая отрасль научного знания — кристаллохимия — на�ука о законах пространственного расположения и взаимного влияния ато�мов или ионов в кристаллах и о закономерностях связи кристаллическойструктуры минералов с их физическими и химическими свойствами.

Весьма важны достижения в области физической химии, в частностив учении о фазах (в физико�химическом смысле слова) и о равновесияхфизико�химических систем. В этой области исследований мировая наукамногим обязана американцу Дж. В. Гиббсу и норвежцу В. М. Гольдшмид�ту, давшим правило фаз, а также нашему выдающемуся ученому — акад.Н. С. Курнакову (1860–1941), создателю физико�химического анализа спла�вов и других сложных тел с применением геометрических методов изобра�жения соотношений между составом и свойствами изучаемых веществ.С его именем связано также создание термического анализа минералов.

Наряду с изучением природных объектов велись и эксперименталь�ные исследования по синтезу соединений, встречающихся в природе.Искусственным получением минералов занимались еще в XVIII в.,

Общая часть24

но систематические опыты по синтезу минералов начали проводитьсялишь в середине XIX в. (Г. Добре, Ф. Фуке и др.). Больших успехов в этойобласти достиг наш русский ученый К. Д. Хрущев. В начале XX в. иссле�дования по синтезу главным образом породообразующих минералов на�чали осуществляться в США усилиями Н. Боуэна, О. Таттла и др.

Таким образом, конец XIX и начало XX вв. ознаменовались рядомкрупных достижений главным образом в области кристаллографии, фи�зики и физической химии.

Дальнейшее развитие минералогии в XX в. не сводилось только к на�коплению фактических сведений о кристаллической структуре и свойствахновых минералов. Постепенно наращивалась методическая основа для всеболее точных и локальных исследований состава и реальной структурыминералов с учетом неоднородностей их строения. Применение электрон�ной микроскопии и дифракции электронов позволило существенно уточ�нить сведения о природе глинистых минералов и других слоистых силика�тов. В начале второй половины XX в., с изобретением французским ученымР. Кастеном рентгеновского микрозондового анализатора, был подготов�лен очередной качественный скачок в методике минералогических иссле�дований. Применение микрозондового анализа, способного дать сведенияо химическом составе выделений микронного масштаба, привело к резко�му возрастанию числа вновь открываемых минералов; некоторые же обра�зования, ранее считавшиеся однородными, были выведены из числа мине�ральных видов (дискредитированы), будучи квалифицированы как смеси.Минералогия наших дней, используя прецизионные методы исследования,изучает превращения минералов, восстанавливает их термическую исто�рию, используя данные об их тонкой структуре. Исследования последнихлет имеют иногда своими объектами столь малые частицы минеральноговещества, что можно говорить о возникновении новой отрасли г�