Сибирь представляет собой одну из крупнейших в мире кладовых минералов, не последнее место в ней занимает Иркутская область. Нам, жителям этой области, не мешает иметь, хотя бы общее представление о богатствах, лежащих вокруг нас. Мы решили организовать в нашем альманахе отдельную рубрику, где специалисты минералоги, геологи, геофизики расскажут нам о Земле.

Трошева Елена Герасимовна


(геолог-минералог ГГП «Иркутскгеология», сотрудник геологического музея)

В мире минералов

На использовании минерального сырья базируются важнейшие отрасли промышленности. Основа тяжёлой индустрии – это производство чёрных металлов, для выплавки которых необходима железная руда. Руды цветных металлов являются источником химических элементов, применяемых в различных отраслях промышленности: алюминий, титан – основа авиационной промышленности; медь – электротехнической – кабели, трансформаторы, приборы; соль – основа неорганической химии. Без добычи редких и рассеянных химических элементов невозможен ряд новых отраслей промышленности: электротехники, телевидения, космонавтики.

Необъятны просторы нашей Родины. Разнообразна её природа. И среди этих необозримых природных богатств есть особый удивительный мир, окружающий нас, это мир минералов.

К сожалению, мы не имеем возможности проиллюстрировать всё многообразие разновидностей минералов. Остановимся на наиболее распространённых и практически важных из них.

Что такое минерал?

Минералы сопутствовали человеку на самых ранних порах его существования: в каменных пещерах он находил себе ночлег, в каменный и бронзовый века изготовлял из них орудия для защиты и охоты. Уже тогда человеку было известно более двадцати минералов. По мере развития человечества, с ростом цивилизации, ему раскрывались всё новые тайны минералов. На сегодня «население» мира минералов составляет более трёх тысяч наименований и число их растёт. Ежегодно открывается до двадцати-сорока новых видов и разновидностей. Их находят повсюду: в недрах земли, на дне морей и океанов, в почве, золе, в каменных и железных метеоритах. Более того, анализ последних, а также лунных пород, говорит о том, что минералы охватывают не только твердь земную, но и другие тела Солнечной системы, свидетельствуя о единстве её происхождения.

У каждого минерала есть своё имя. Оно даётся по какому либо признаку: по составу (берилл – минерал бериллия), цвету (рубин – «рубер» по-латыне – красный), географическому названию места обнаружения (ильменит – титановая руда – по названию Ильменских гор на Урале) имени открывателя (ферсманит – по имени выдающегося учёного минералога и геохика, поэта камня Александра Евгеньевича Ферсмана) и так далее.

Одни минералы чаруют нас своим волшебным блеском и красотою форм (кристаллы алмаза, горного хрусталя), причудливым рисунком в сочетании с цветом (яшма, халцедон, лазурит, малахит) или своим цветом (рубин, бирюза, изумруд) без многих минералов мы вообще не можем представить нашего существования, технического прогресса: галит (поваренная соль), самородное золото, магнетит и гематит (источники железа) халькопирит – медная руда и так далее.

Среди естественных наук минералогия является самой древней и в своё время представляла все сведения о Земле. Как наука она развилась в тесной связи с рудным делом, о чём говорит её название: по-латыни «minera» означает рудник, рудная жила, рудный образец. И не смотря на свою столь давнюю и богатую историю, в минералогии в настоящее время ещё нет единого общепринятого определения понятия «минерал». По Е.К. Лазаренко – это минеральный индивид, под которым понимают твёрдое, физически и химически индивидуализированное вещество, возникшее в результате процессов, происходящих в земной коре и входящее в состав горных пород, руд и других образований. Академик А.Г. Бетехтин также определял минералы как составные части горных пород, руд, отличающихся друг от друга химическим составом и физическими свойствами. С генетической точки зрения (генезис – происхождение) минералы представляют собой природные химические или самородные соединения (золото, алмазы), являющиеся естественным продуктом различных физико-химических процессов, совершавшихся или совершающихся в земной коре. Разнообразные синтетические продукты, таким образом, не могут в принципе называться минералами. Это название лишь условно применяется к тем искусственным образованиям, которые по составу и кристаллическому строению сходны с природными соединениями (искусственный пьезокварц, алмаз, рубин и так далее). Ну и самое краткое определение даёт немецкий минералог Р. Браунс, называя минералами находящиеся в земле элементы или их химические соединения. Горные породы он рассматривает как смеси минералов. Каждый минерал обладает своими особенностями (то есть определённым химическим составом и физическими свойствами), по которым его можно узнать и отличить от других минералов.

Как можно заметить, общим для всех определений является необходимое условие: образование минералов в земной коре естественным путём. Вероятно, весьма важным дополнением следует считать требования твёрдого состава и физического ограничения одного минерала от другого естественными поверхностями раздела. Когда имеем дело с расплавленной серой, расплавом золота, мы говорим о физическом состоянии самородных минералов золота и серы в условиях повышенных температур. Аналогично можно рассматривать и воду, как особое состояние льда и снега, не называя её минералом. Редкое явление – самородная ртуть в жидком состоянии – также можно объяснить как восстановленную ртуть из её главного концентрата – сульфида ртути, или киновари. За пределами нашего понимания минерала остаются такие широко распространённые в земной коре своеобразные образования как нефть и газ.

Итак, что такое минерал? Теперь можно довольно определённо сказать, что минералы твёрдые физически и химически индивидуализированные естественные соединения или самородные элементы неорганического происхождения, образовавшиеся в земной коре в результате тех или иных физико-химических процессов и входящие в её состав. Минералогические исследования опираются на законы точных наук – физики, химии, кристаллографии, кристаллохимии, коллоидной и физической химии.

Положение минералогии среди геологических наук определяется объектами исследований и может быть представлено следующей схемой (по Григорьеву):


Объекты исследования:

Науки:

Образование минералов

Минералы могут образовываться различными путями:

  1. путём кристаллизации огненножидкого силикатного расплава, называемой магмой;
  2. путём кристаллизации высокотемпературных или низкотемпературных минерализованных растворов, называемых гидротермами;
  3. при отложении кристаллического вещества из газообразных продуктов возгона;
  4. путём перекристаллизации твёрдых некристаллических масс (коллоиды);
  5. путём разрушения переотложения и образования новых минералов за счёт ранее созданных.

По способу образования, а точнее, по источнику энергии образования, все минеральные массы могут быть объедены в две группы:

  1. Первичные – эндогенные, образующиеся за счёт внутренней энергии земного шара.
  2. Вторичные – экзогенные (извне рождённые) образующиеся за счёт внешней солнечной энергии. Источником минералообразования являются выходящие на дневную поверхность (или залегающие вблизи поверхности) разнообразные породы и руды, вступающие во взаимодействие с атмосферой, гидросферой и биосферой, давая начало новым продуктам и минералам.

Как эндогенные, так и экзогенные минералы, попадая в условия больших давлений и температур, могут претерпевать существенные изменения. Процесс этот называется метаморфизмом, а минералы, соответственно, метаморфическими.

Мир минералов

Итак, мы знаем, что горные породы, состоящие из породообразующих минералов, являются полезными ископаемыми. Но, вместе с тем, они являются средой, вмещающей всё богатство остального минерального мира, каждый из представителей которого находит своё применение. Этот мир очень разнообразен и здесь нет возможности рассказать о всех его обитателях. Одни восхищают нас своей красотой, другие являются источником получения необходимых человеку элементов. Иные сами, в силу физических или химических особенностей, находят непосредственное применение. Мы расскажем только о самых главных из этих минералов, наиболее распространённых, и, конечно же, самых красивых.

С учётом изложенного, нами было условно выделено три группы минералов:

  1. Минералы, используемые человеком непосредственно, благодаря их физическим или химическим свойствам.
  2. Минералы, являющиеся источником получения элементов.
  3. драгоценные, полудрагоценные и поделочные камни.

Некоторые минералы по своим свойствам могут попадать во все три группы (например, флюорит: оптическое сырьё, источник получения фтора, полудрагоценный камень). Об этих сравнительно редких случаях будет оговорено в тексте по мере изложения. Итак, группа первая.

Минералы, используемые человеком непосредственно

1. B этой группе нам прежде всего следовало бы начать с алмаза – самого твёрдого на земле минерала. Но мы вернёмся к нему позже, когда войдём в мир драгоценных камней. Здесь мы познакомимся с его родным братом, менее привлекательным, но не менее важным в нашей жизни – графитом. С ним мы встречаемся уже в раннем детстве, когда берём в руки карандаш и выводим первые слова или первые рисунки, ибо графит – главное сырьё для изготовления карандашей. Графит, как и алмаз, состоит из углерода, но какая разница свойств! Алмаз самый твёрдый, графит – самый мягкий (пачкает руки и бумагу). Алмаз бывает прозрачным, как капля воды, графит – всегда тёмно-серый, непрозрачный. Алмаз образует прекрасные кристаллы и неэлектропроводен, графит можно найти в чешуйчатых или сплошных аморфных массах, он прекрасный проводник электричества. На земле нет другого примера столь разительной противоположности физических свойств двух минералов одного состава, чем графит и алмаз. Всё объясняется различием их внутреннего строения, различным расположением атомов углерода в кристаллических решётках этих минералов.

Человек старается найти каждому минералу как можно больше областей применения. Так случилось и с графитом. Кроме карандашей, из него получают порошки для смазки трущихся деталей, используется он и при изготовлении красок. Несмотря на мягкость, этот минерал сгорает гораздо труднее в струе чистого кислорода, чем алмаз; он выдерживает температуру до нескольких тысяч градусов, алмаз же сгорает всего при 800oС. Благодаря этому свойству, из графита изготовляют тигли для литейного дела. Графит незаменим при изготовлении электродов для электроплавильных печей. Без преувеличения можно сказать, что без графита не было бы современной алюминиевой промышленности и ядерных реакторов. Он чрезвычайно кислотоустойчив и поэтому широко применяется в химической промышленности при изготовлении сильнейших окислителей – перекиси водорода, хлора. Об алмазе мы ещё поговорим в группе драгоценных камней.

Самородок золота весом 10040 грамм. Найден в Бодайбинском районе Иркутской области

2. Золото, как и графит, относится к числу минералов, состоящих из одного элемента (самородные элементы), и относится к числу самых известных минералов. Трудно назвать другой металл, разве что железо, который в истории человечества сыграл бы более большую роль. Благодаря золоту мы можем сравнить ценности, золото – это международный валютный и денежный эквивалент, это золотой фонд государства. Эту роль и славу золото заслужило благодаря своей физической и химической стойкости, красивому блеску и относительной редкости. Но нередки самородки. В Австралии, например, в 1869 году найден один из крупных самородков «Желанный» весом около 10 килограмм. В Иркутской области найдены самородки такого же веса. В то же время, золото, как элемент, в тех или иных количествах содержится во всех породах земной коры. И только до глубины один километр в ней содержится, по подсчётам академика А.Е. Ферсмана, около пяти миллиардов тонн золота. Всего же за свою историю человек добыл немногим более двадцати тысяч тонн этого металла.

Каменная соль. Месторождение Усолье-Сибирское.

3. В самородном состоянии в связи с ультраосновными породами (то есть породами, насыщенными кремнезёмом и богатыми железом, магнием и кальцием) встречается и хорошо известная платина, чаще в смеси с железом, палладием. Платина – тугоплавка, электропроводна, химически стойка. Применение в химической промышленности (изготовление лабораторной посуды), в электротехнике. Значительное количество платины расходуется в ювелирном деле и стоматологии.

4. Каменная и поваренная соли в минералогии называется галитом. Роль соли в нашей жизни общеизвестна. По составу галит – хлористый натрий. Всё более широкое применение соль находит в химической промышленности для получения соляной кислоты, хлора, соды, металлического натрия; для получения перекиси натрия, используемой в текстильной промышленности при отбеливании тканей; в чёрной и цветной металлургии – как восстановитель и для удаления серы; как поглатитель влаги и кислорода при очистке благородных газов (гелия, аргона, неона); в электротехнике – при изготовлении разрядных ламп с парами натрия, имеющих большую силу света и так далее.

5. Оказывается, кроме обычной ткани, мокнущей в воде и горящей в огне, существует еще и каменная ткань, которую ткут из каменного волокна. Так называют минерал асбест – в переводе с греческого «несгораемый», или горный лён, известный своими свойствами с древних времён. Полученная из него ткань не горит в огне, что обусловило основное её применение: для изготовления больших занавесов в театрах, одежды для пожарников, тормозных лент для автомобилей, асбестовых (шиферных) крыш. Исключительная прочность, плохая проводимость тепла – для теплоизоляторов; для изготовления ваты, пряжи, бумаги и картона, асбестовых фильтров для очистки вина.

Слюда-мусковит. Мамско-Чуйское месторождение

6. Триста с лишним лет назад, когда ещё не умели получать оконное стекло, на берегах Белого моря добывали слюду и в больших количествах вывозили из Московии, как называли Россию, за границу, откуда и произошло наименование светлой прозрачной слюды – мусковит.

Время изменилось, и слюда нашла себе иное применение, главным образом в электротехнической и радиотехнической промышленности для изоляторов, конденсаторов, телефонов, электрических ламп и так далее. Слюдяной порошок применяется при изготовлении огнестойких материалов, обоев, писчей бумаги, слюдяного картона, огнеупорных красок, различных керамических изделий, автомобильных шин, смазочных материалов, взрывчатых веществ и прочего.

7. закончим рассмотрение минералов этой группы тальком – самым мягким минералом, твёрдость которого принимается за 1. Он образуется при изменении богатых магнезией ультраосновных магматических пород. Этот неприметный, невзрачный с виду минерал относится к числу тех, без которых трудно обойтись современной промышленности. Тонкоразмолотый тальк широко используется в бумажной и резиновой промышленности. Его высшие сорта применяются в парфюмерии (изготовление пудры, кремов, пасты). В красочной промышленности употребляется для получения огнезащитных и светоупорных красок и мягких карандашей для стекла, материи, металла. В текстильной промышленности используется абсорбционные свойства талька, он является незаменимым средством для отбеливания хлопка, выведения жирных пятен и других целей. В керамической промышленности тальковый порошок применяется для изготовления высоковольтных электроизоляторов, глазурей и так далее. Тальковые камни, богатые примесью магнезита, обладают особенно огнеупорными свойствами, поэтому используются при обкладке металлургических печей, топок паровозов.


(продолжение следует)