Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (МИ)"

Автор книги: Большая Советская Энциклопедия

Жанр:

Энциклопедии

сообщить о нарушении

Текущая страница: 27 (всего у книги 59 страниц)

Условия нахождения и образования. По распространённости в природе все М. разделяют на породообразующие и рудообразующие (принимающие существенное участие в составе горных пород или руд), второстепенные, или акцессорные (при содержании не более 1 %), редко встречающиеся и весьма редкие, обнаруженные только в единичных случаях. Такое разделение условно, поскольку М., чрезвычайно редко образующиеся в одних природных процессах, оказываются широко распространёнными в других геологических условиях.

Каждый М. имеет свою историю развития, возникая в конкретных геолоигческих и физико-химических условиях вследствие определённых природных геохимических процессов. В своём развитии М. проходит стадию зарождения, роста и изменения. Эволюция минеральных индивидов и агрегатов во времени, охватывающая все указанные стадии, объединена советским учёным Д. П. Григорьевым (1961) под названием онтогении М. Зарождение М. может происходить из различных по фазовому состоянию сред (расплава, раствора, газа) во взвешенном состоянии или на каком-нибудь субстрате. В процессе роста М. изоморфно или механически захватывает примеси, находящиеся в минералообразующей среде (вследствие чего возникает зональное строение М.), и жидкие, газово-жидкие и газовые включения самой среды. При изменении физико-химической обстановки (например, падение температуры, увеличение давления, приток новых растворов и т. д.) могут происходить следующие явления: а) деформации, приводящие к механическому двойникованию, появлению дислокаций, мозаичного и блочного строения; б) растворение М., о котором свидетельствуют специфические фигуры на гранях; в) полиморфные превращения; г) распад твёрдых растворов; д) перекристаллизация; е) процессы химического изменения, приводящие к замещению одних М. другими. Если при этих замещениях сохраняется внешняя форма ранее существовавшего М., возникают псевдоморфозы (например, лимонита по пириту). Псевдоморфозы, у которых первичный и образующийся по нему вторичный М. представлены полиморфными модификациями одного состава, называют параморфозами (например, сфалерита по вюртциту, графита по алмазу). Возникая вследствие различных реакций, любой М. не встречается изолированно, а всегда сопровождается другими М. Эти минеральные ассоциации, закономерно образующиеся в ходе единого процесса, ограниченного в пространстве и во времени и протекающего в определенных физико-химических условиях, называются парагенезисом минералов или парагенетическими ассоциациями. Количество возможных устойчивых М. в парагенетической ассоциации определяется минералогическим правилом фаз . Поскольку природные процессы протекают в условиях меняющихся температуры, давления и концентрации компонентов, то в ходе их развития одни парагенетические ассоциации М. закономерно сменяются другими. Исследование возникающих ассоциаций М. с помощью физзико-химических диаграмм (состав – парагенезис) является основой парагенетического анализа, разработанного сов. учёным Д. С. Коржинским. Этот метод позволяет предсказывать нахождение М. в той или иной ассоциации, а также выделять различные стадии процесса минералообразования. М. может встречаться на одном месторождении в разных парагенетических ассоциациях, т. е. выделяться на разных стадиях. Такие разновременные выделения одного и того же М. называются генерациями. Являясь продуктом природных реакций, М. причинно связан с образующей его средой, её фазовым состоянием и физико-химичскими параметрами. Всё это отражается на составе и свойствах М., который приобретает на каждой стадии развития процесса минералообразования свои специфические типоморфные черты. Под типоморфизмом понимают сумму химических, структурных и физических признаков М., связанных причинно-следственными отношениями со средой, в которой М. образовался. Типоморфными могут быть как сами минералы или их парагенезисы, так и отдельные их признаки. Типоморфные особенности М. можно использовать для установления генезиса М., а также как поисковые признаки при геологоразведочных работах.

М. возникают при эндогенных, экзогенных и метаморфогенных процессах. Современное понятие «генезис минералов» включает характеристику ряда явлений, обусловливающих возникновение М., в том числе: а) химизм процесса минералообразования; б) фазовое состояние среды минералообразования; в) физико-химичские параметры системы, при которых происходило возникновение М. (температура, давление, активность компонентов, кислородный потенциал, режим основности – кислотности); г) механизм зарождения, роста и развития М., в частности способ его образования (свободная кристаллизация, метасоматическое развитие, перекристаллизация, раскристаллизация гелей и др.); д) процессы последующего изменения М. и явления метаморфизма; е) источник вещества.

Главнейшими путями определения генезиса М. являются: а) наблюдения геологических условий нахождения М.; б) выявление типоморфных особенностей М.; в) парагенетический анализ; г) онтогенические исследования; д) изучение газово-жидких включений в М.; с) расчёты термодинамических характеристик природных реакций; ж) определение термодинамических параметров по различным геотермометрам и геобарометрам; з) изучение физико-химических систем; и) экспериментальное моделирование возможных природных процессов образования М.; к) изучение изотопного состава М. Получение объективных количественных данных, характеризующих генезис М., позволяет восстанавливать геологические процессы и историю формирования месторождений полезных ископаемых и тем самым создать научную основу для их поисков, разведки и промышленной оценки.

Применение. Свойства М. определяют области их применения в технике. Так, например, весьма твёрдые М. (алмаз, корунд, гранаты и др.) применяются как абразивы; М. с пьезоэлектрическими свойствами используются в радиоэлектронике и т. д. На различиях физических свойств М. (главным образом плотности, упругих, магнитных, электрических, поверхностных, радиоактивных и др.) основаны методы обогащения руд, а также геофизические методы разведки месторождений полезных ископаемых. В этой связи особо важное значение приобретает всестороннее изучение свойств и особенностей М. Большие перспективы открывает возможность направленного изменения свойств М. путём «генерирования» или «залечивания» дефектов кристаллической решётки, что может быть осуществлено разными путями – механическим, акустическим (ультразвуковая обработка), термическим (нагреванием и последующим быстрым или медленным охлаждением), химическим (протравливанием, обработкой реагентами, способными «легировать» поверхность М. примесными ионами), радиационным (облучением рентгеновскими и гамма-лучами, потоками быстрых частиц и т. п.). На современном этапе развития промышленность использует не более 15 % всех известных М. Детальное изучение распространённости, состава и свойств М. позволяет вовлекать в сферу практического применения всё новые минеральные виды, используя при этом почти все элементы таблицы Менделеева, заключённые в различных М. в форме основных компонентов (руды чёрных, цветных, частично редких металлов) или элементов-примесей (рассеянные элементы). Широкое применение в оптике, радиоэлектронной технике, в электроэнергетике приобрели монокристаллы М. и их синтетические аналоги. Некоторые М. являются драгоценными и поделочными камнями . В число объектов изучения минералогов все шире вовлекаются М. Луны, космических тел и М. мантии Земли.

Лит.: Вернадский В. И., История минералов земной коры, т. 1, в. 1—2, Л., 1923—27; Дир У. А., Хаун Р. Д., Зусман Дж., Породообразующие минералы, пер. с англ., т. 1—5, М., 1965—66; Современные методы минералогического исследования. Сборник, ч. 1—2, М., 1969; Основные проблемы в учении о магматогенных рудных месторождениях, 2 изд., М., 1955; Ферсман А. Е., Пегматиты, т. 1, Избр. труды, т. 6, М., 1960; Бетехтин А, Г., Курс минералогии, 3 изд., М., 1961; Костов И., Минералогия, [пер. с англ.], М., 1971; Лазаренко Е. К., Курс минералогии, М., 1971; Смольянинов Н. А., Практическое руководство по минералогии, 2 изд., М., 1972; Вопросы однородности и неоднородности минералов. Сборник, М., 1971; Минералы. Справочник, т. 1—3, М., 1960—72; Григорьев Д. П., Онтогения минералов, Львов, 1961; Шафрановский И. И., Кристаллы минералов, М., 1961; Типоморфизм минералов и его практическое значение, Сб. ст., М., 1972; Коржинский Д. С., Теоретические основы анализа парагенезисов минералов, М., 1973.

Г. П. Барсанов, А. И. Гинзбург.

Схематическая классификация минералов

Основные типы химических соединений	Классы (по ведущему аниону)	Подклассы, разделы (по степени сложности состава или по структуре, пространственной ассоциации комплексных анионов)
1. Простые вещества	Самородные элементы	а) металлы, б) полуметаллы, в) неметаллы
11. Бинарные соединения с анионом: S^2- ; S₂^2- ; Se^2- ; As^3- и др.	1. Сульфиды и их аналоги (арсениды, селениды и др.)	а) простые, б) дисульфиды, диарсениды и т. п., в) сложные (в т. ч. сульфосоли)
О^2- ; (ОН)^-	2. Окислы, гидроокислы и оксигидраты	а) простые; б) сложные; в) гидроокислы и оксигидраты (простые и сложные)
F^- : Cl^- ; Br^- ; I^-	3. Фториды: 4. Хлориды, бромиды, иодиды	а) простые: б) сложные (с водой, добавочным анионом О^2- и др.)
III. Солеобразные с комплексными анионами типа [Me^z+_m O^2-_n ]^(2n-mz)-	1. Силикаты (алюмосиликаты и др.): 2. Бораты	а) островные: орто-, диорто-, триорто-; 6) кольцевые; в) цепочечные и ленточные; г) слоистые; д) каркасные
3. Фосфаты; 4. Арсенаты: 5. Ванадаты; 6. Хроматы; 7. Молибдаты; 8. Вольфраматы; 9. Титанаты; 10. Сульфаты; 11. Карбонаты; 12. Нитраты	а) простые (безводные или содержащие воду); б) сложные (с водой, добавочными анионами, сложным катионным составом и т. п.)
IV. Органические соединения	1. Соли органических кислот; 2. Смолы, битумы	Не выделяются

Примечания. 1. Группы минералов выделяются по составу и структуре (например, группа арагонита, группа ромбических пироксенов). 2. Внутри подклассов, разделов подразделение основано на группировке М. с одинаковым типом усложнения состава (добавочные анионы, наличие воды и т. д.) или объединении по главнейшим типам структурных мотивов (координационные, цепочечные, слоистые, кольцевые и др.), образуемых пространственным расположением катионов и анионов в структуре.

Пирит.

Барит.

Каменная соль.

Кварц.

Киноварь.

Малахит.

Марказит на кальците.

Полихромный турмалин.

Минералогическая термометрия

Минералоги'ческая термоме'трия, совокупность методов, позволяющих воссоздать физические и химические условия эндогенных процессов минералообразования. В качестве источника генетической информации М. т. использует мельчайшие геохимические системы газово-жидких и затвердевших включений в минералах. Одним из главных методов М. т. является метод гомогенизации, заключающийся в том, что при нагревании включений под микроскопом восстанавливается (гомогенизируется) исходное однородное состояние – жидкий водно-солевой или газовый раствор и магматический расплав. Этим методом определяется температура момента заполнения жидкостью исходного объёма вакуоли. Температурная точка исчезновения газового пузырька фиксирует температуру захвата минералом микропорции расплава или гидротермального солевого раствора, минимальную из-за влияния давления. Газово-жидкие включения разных зон роста кристаллов выявляют ход изменений температур, а в минеральных парагенезисах различных стадий образования рудных жил позволяют восстановить термодинамику формирования месторождения в целом в относительных значениях температур гомогенизации (Т_г ). Метод гомогенизации обычно сочетается с двумя вспомогательными методами: визуальным (эмпирических кривых) и декрепитационным (взрывания включений). Визуальный метод основан на определении под микроскопом процентных отношений объёмов газа и жидкости, которая при консервации была горячей и гомогенной, при последующем охлаждении до обычных температур сжалась с образованием пузырька газа (пара) тем большего объёма (V ), чем более нагретым был водный раствор. По эмпирическим кривым в координатах Т – V определяется температура (Т_в ) до 200 °С достаточно точно. Выше Т_г , вследствие резкого возрастания внутреннего давления, включения разрываются и эффект их разрыва (декрепитации) фиксируется с помощью электронных усилителей счётчиком импульсов на осциллографе или самописцем. Полагают, что температура начала массовых взрываний (Т_д ) выше Т_г , но в той или иной мере они близки к температурам минералообразования. Метод декрепитации уступает в точности определений методу гомогенизации, но применим как к прозрачным, так и непрозрачным минералам. Полученные этими методами температурные точки (Т_г , Т_в и Т_д ) для глубинных процессов геологического прошлого имеют самостоятельное значение вне зависимости от тех или иных расхождений с любой, принятой для поверхности Земли шкалой температур. При температурных экспериментах со включениями комплексно выявляется относительный ход изменений энергетических уровней в эндогенных процессах минералообразования.

Лит.: Ермаков Н. П., Критерии познания генезиса минералов и среда рудообразования, Львов, 1949 (Минералогический сборник, № 3. Приложение первое); его же, Геохимические системы включений в минералах, М., 1972; Roedder Е., Composition of fluid inclusions, Wach., 1972 (Geological Survey Professional Paper, 440—JJ).

Н. П. Ермаков.

Минералогическая шкала твёрдости

Минералоги'ческая шкала' твёрдости, десятибалльная шкала относительной твёрдости минералов, применяемая для приближённого определения их механической прочности методом взаимного царапания эталон – минерал. То же, что Мооса шкала .

Минералогический музей

Минералоги'ческий музе'й им. А. Е. Ферсмана АН СССР, одно из старейших учреждений по сбору, систематизации, хранению и экспонированию коллекций минералов, а также осуществлению научной, педагогической и пропагандистской работы по минералогии. Входит в состав Отделения геологии, геофизики и геохимии Секции наук о Земле АН СССР. Находится в Москве.

Возник в 1716 как Минеральный кабинет в Кунсткамере , созданной по указу Петра I (1714). Коллекция, содержавшая вначале 1200 экз. минералов и руд, в 18 в. стала быстро пополняться (к началу 19 в. – 20 тыс. экз.) частными собраниями минералов и руд, поступавшими через Берг-коллегию , а также геологическими сборами крупных географических экспедиций АН, исследовавших Сибирь, Алтай, Камчатку, Урал, Кавказ и другие районы России. В 1836 Минеральный кабинет выделился из Кунсткамеры и получил название Минералогического музея, который в 1898 вместе с другими геологическими собраниями АН был реорганизован в единый Геологический и минералогический музей им. Петра Великого. В 1904 минералогический отдел музея возглавил В. И. Вернадский, организовавший вместе со своими учениками (А. Е. Ферсманом, В. И. Крыжановским и др.) научную и музейную работу.

После Октябрьской революции 1917 М. м. как самостоятельное научное учреждение получает большие возможности для развития. В 1919 его возглавил А. Е. Ферсман, направивший деятельность М. м. применительно к запросам народного хозяйства. Были организованы большие экспедиции по поискам, научному и практическому изучению полезных ископаемых Кольского полуострова, республик Средней Азии, Сибири, Урала и других районов. В 1930 на базе М. м. создан Ломоносовский институт минералогии, геохимии и кристаллографии АН СССР. В 1934—35 М. м. вместе с другими учреждениями АН СССР был переведён из Ленинграда в Москву. В 1946 М. м. был вновь выделен как самостоятельное учреждение (с 1955 носит имя академика А. Е. Ферсмана).

Современные коллекции содержат около 130 тыс. образцов минералов, встречающихся в СССР и за рубежом; они представляют 2,5 тыс. минеральных видов и разновидностей. В М. м. созданы и периодически обновляются постоянные тематические выставки: Систематика и история минеральных видов в земной коре; Минералогия химических элементов Земли; Минералогия генетических процессов образования минеральных месторождений; Минеральный состав, структура и происхождение метеоритов и многое др. М. м. организует тематические экскурсии, лекции, научные чтения и доклады для студентов, школьников, специалистов в области геохимического цикла наук; оказывает помощь в создании учебных и демонстрационных коллекций для вузов, техникумов, школ, отраслевых институтов, музеев; проводит консультации и предоставляет необходимый материал для научных, прикладных и технологических исследований. В М. м. ведётся большая научно-исследовательская работа по минералогическому изучению драгоценных и поделочных камней и другого минерального сырья, а также теоретические исследования по вопросам генезиса минералов, изучения их свойств и т. д. С 1949 М. м. ежегодно выпускаются «Труды», с выпуска 16 название – «Новые данные о минералах СССР».

Г. П. Барсанов.

Минералогическое общество

Минералоги'ческое о'бщество Всесоюзное, организовано в 1817 в Петербурге. Среди его учредителей были академик В. М. Севергин и профессор Д. И. Соколов. Деятельность М. о. основывалась на принципе «минералогия во всём пространстве сего слова», указанном в первом уставе М. о., которое занималось распространением знаний о минералах, горных породах и рудах. В период становления М. о. был создан Минеральный кабинет, превратившийся впоследствии в музей минералов, горных пород и полезных ископаемых, коллекции которого позже были переданы в Горный институт. Важную роль играла издательская деятельность М. о., а также работа по систематическому исследованию территории России (главным образом в 1864—82). Материалы этих исследований впоследствии явились основой для составления соответствующих листов общей геологической карты Европейской части России. После организации Геологического комитета (1882) М. о. под руководством А. П. Карпинского, Ф. Н. Чернышева стало уделять больше внимания теоретичским исследованиям в области геолого-минералогических наук; особенно важны для этого периода кристаллографические исследования Е. С. Федорова . М. о. было преобразовано в Российское (1919), а затем во Всесоюзное (1947) и было передано в ведение АН СССР. М. о. имеет отделения в Алма-Ате, Апатитах (Мурманская обл.), Баку, Душанбе, Ереване, Иркутске, Киеве, Красноярске, Москве, Новосибирске, Ростове-на-Дону, Саратове, Свердловске, Ташкенте, Улан-Удэ, Фрунзе.

В изданиях М. о. (см. «Записки Всесоюзного минералогического общества» ) и его отделении стали печататься результаты разнообразных исследований по минералогии, петрографии, материалы о различных полезных ископаемых почти из всех районов СССР и ряда зарубежных стран, а также материалы о новых отраслях наук и новых методах исследования (геохимии, физико-химической петрологии, универсальном методе исследования кристаллических веществ и др.).

Руководителями (президентами, директорами) М. о. были: Н. И. Кокшаров (с 1865), П. В. Еремеев (с 1892), А. П. Карпинский (с 1899), А. П. Герасимов (с 1937), С. С. Смирнов (с 1945), А. Н. Заварицкий (с 1947), В. А. Николаев (с 1952), А. Г. Бетехтин (с 1960), П. М. Татаринов (с 1962).

Лит.: Постановление Санктпетербургского минералогического общества (со списком учредителей общества), СПБ, 1817; Кокшаров Н. И., Пятидесятилетний юбилей ими. С.-Петербургского минералогического общества, «Записки имп. С.-Петербургского минералогического общества», 1868, ч. 3; Герасимов А. П., Столетний юбилей Минералогического общества, «Геологический вестник», 1918, т. 3, № 1—6; Соловьев С. П., Всесоюзное минералогическое общество и его роль в развитии геологических наук. К 150-летию со дня основания (1817—1967), Л., 1967.

С. П. Соловьев.

Минералогическое правило фаз

Минералогическое правило фаз, одна из форм выражения фаз правила , показывающая, что в условиях термодинамического равновесия число минералов (или фаз), слагающих горную породу, не может превышать числа её компонентов (обычно химических элементов или окислов). М. п. ф. впервые было сформулировано норвежским геологом В. М. Гольдшмидтом в 1911. Оно следует из Гиббса правила фаз , определяющего число степеней свободы (n ) равновесного состояния системы, состоящей из различных компонентов (К) в разных фазах (ф), т. е. n = К – ф + 2. Из общего числа независимых интенсивных параметров (температуры, давления, химических потенциалов компонентов) степенями свободы (n ) обладают те, которые могут получать произвольные значения в некоторых пределах без нарушения фазового состояния системы. Горные породы образуются при произвольных значениях температуры и давления, и число степеней свободы при их образовании не может быть меньше двух (n ³ 2; ф £ К). В глубинных зонах горные породы формируются под воздействием восходящего потока летучих компонентов, изменяющих значения химических потенциалов некоторых компонентов, названных Д. С. Коржинским вполне подвижными (K_m ). Они входят в число степеней свободы системы, что приводит к новому выражению М. п. ф.: n ³ 2 + K_m ; ф £ К – K_m .