Мінералогія

МІНЕРАЛО́ГІЯ (від пізньолат. minera — руда і логос) — наука про мінерали, їхній хімічний склад, будову, властивості, генезис і роз­поділ у природі. Її обʼєктами та водночас гол. поня­т­тями є мінерал, мінерал. індивід, мінерал. вид і мінерал. різновид. М. найтісніше повʼязана з геохімією (ви­вчає її складові — атоми хім. елементів), петро­графією та вче­н­ням про родовища корис. копалин (ви­вчають гірські породи й руди, які складаються з мінералів), тісно взаємодіє з кри­стало­графією через мінералог. кри­стало­графію, хімією через кри­сталохімію, фізикою через фізику кри­сталів, біо­логією та медициною через біо­мінералогію. М. — фундам. геол. наука, оскільки вона є родоначальницею геології та майже всіх ін. геол. дисциплін, які ви­окремилися у процесі її роз­витку й диференціації. Осн. джерелом генет. інформації й мінерал. сировини є мінерал, його використовують у різних галузях господарства. Без глибокого зна­н­ня М. неможливі ефективне виріше­н­ня геол. про­блем, про­гнозува­н­ня, роз­шуки й роз­відка родовищ корис. копалин та їхня екс­плуатація. М. сприяє роз­витку цивілізації та мінімізації за­гроз­ливих для людства ката­строфіч. при­род. і техноген. явищ. 

Сучасна М. — роз­галужена наука, їй притаман­не значне роз­маї­т­тя теор. і приклад. роз­ділів (напрямів). Вступ до М. — роз­діл, в якому висвітлюються осн. поня­т­тя М., її звʼязок з ін. науками, структура і зав­да­н­ня. 

Кри­сталохімія мінералів — май­­же суто теоретичний роз­діл М., який ви­вчає закономірні звʼязки між хім. складом, кри­сталіч. структурою, властивостями й умовами утворе­н­ня мінералів, явища морфотропії, поліморфізму й політипії, ізоморфізму тощо. 

Фізика мінералів — тісно повʼяза­ний з кри­сталохімією роз­діл М., який ви­вчає природу фіз. характеристик мінералів; ві­ді­грає сут­тєву роль у створен­ні наук. засад генет., роз­шук., технол. М., мінерал. матеріало­знавства, гемології. Вона ґрунтується на викори­стан­ні сучас. методів фі­зики твердого тіла — мес­сбауерів., рентґенів., рентґено­електрон., інфрачервоної та раманів. спектро­скопій, оптич. спектро­скопії та деяких видів люмінесценції, електрон. парамагніт., ядер. магніт. та ядерно-квадрупол. резонансів. 

Морфологія і анатомія мінералів — роз­діл, що ви­вчає форму мінерал. індивідів, агрегатів, особливості їхньої внутр. будови (анатомії) та їхній звʼязок з кон­ституцією і генезисом мінералів. 

Генетична М. ви­вчає походже­н­ня мінерал. індивідів та агрегатів (онтогенез), генезис мінерал. видів та їхніх сукупностей — парагенезисів (філогенез), фіз.-хім. й термобарогеохім. умови мінерало­утворе­н­ня. Генезис мінералів охоплює власне утворе­н­ня (зародже­н­ня, ріст, зміни, руйнува­н­ня) та способи утворе­н­ня мінералів, а також геол. процеси мінерало­утворе­н­ня — магматич., пегматит., післямагматич., гіперген., осад. і метаморфічний. 

Регіональна М. (топо­мі­нералогія) ви­вчає простор. зако­номірності формува­н­ня й роз­поділу мінералів у геол. обʼєк­тах — масивах гірських порід, ро­довищах, окремих регіонах, зем­ній корі тощо. Цей роз­діл охоплює мінералог. картува­н­ня й забезпечує найбільший обсяг первин. мінералог. інформації, яка є під­ґрунтям для напрацюва­н­ня мінералог. узагальнень і теорій та роз­робле­н­ня критеріїв і методів про­гнозува­н­ня, роз­шуків та оцінки родовищ корис. копалин (по­єд­на­н­ня М. з геол. практикою). Космічна М. ви­вчає мінерали планет, астероїдів, метеоритів, комет, косміч. пилу, а також продукти удар. (імпакт.) метаморфізму, повʼязані з паді­н­ням на поверх­ню Землі великих метео­рит. тіл. 

Систематична (описова) М. — один із найбільших роз­ділів М., який ви­вчає всі властивості й якості окремих мінералів. Мінерали описують у послідовності, яка від­повід­ає їхньому роз­ташуван­ню в класифікації. Схема опису мінералів: хім. склад, формула, гол. елементи-домішки та різновиди мінералу, структурні особливості, морфологія мінерал. індивідів і агрегатів, фіз. властивості, діагност. ознаки, від­мін­ності від подіб. мінералів, типоморфні ознаки, штучне вирощува­н­ня, умови утворе­н­ня і знаходже­н­ня в природі, продукти зміни, родовища, практичне значе­н­ня. 

Екс­периментальна М. — роз­діл, присвячений вирощуван­ню штуч. мінералів і моделюван­ню процесів мінерало­утворе­н­ня в широкому діапазоні фіз.-хім. умов кри­сталізації. 

Біо­мінералогія — роз­діл М., біо­логії та медицини, який ви­вчає біо­ген­ні мінерали фізіоген. і патоген. утворень, органо-мінеральні агрегати, процеси й механізми біо­мінерало­утворе­н­ня, його мед. наслідки. Прикладна М. ви­вчає наук. засади практ. викори­ста­н­ня мінералів — геол., госп., технол., екол., естет. тощо. Гол. її напрями: роз­шуково-оцін­на М., технол. М., М. нових видів мінерал. сировини, мінералог. матеріало­знавство, екол. М., синтез технічно корис. кри­сталів — дефіцит. аналогів мінералів. Важливим її зав­да­н­ням є виявле­н­ня корис. (лікар.) і шкідливих для здоровʼя людини властивостей мінералів, їхніх декор. якостей та ін. 

Наномінералогія — наймолодший роз­діл М., який ви­вчає структурні та морфологічно впорядковані нанорозмірні обʼєкти — індивіди й автономізов. фрагменти індивідів (нанокри­стали, протокри­стали, кластери, кри­сталічні віруси, молекулярні агрегати тощо). М. має тривалу та складну історію. Спочатку це була все­осяжна наука про неживу природу, по­ступово вона транс­формувалася у сучасну природничо-істор. науку про мінерали. 

У світовому контекс­ті виділяють 6 етапів її роз­витку: 

1. камене­знавчий (пере­д­історія М.; до 12 ст.); 
2. гірничо-промисловий (зародже­н­ня М.; 13–16 ст.); 
3. фізичний, або фізично-морфологічний (становле­н­ня М.; 16 — поч. 19 ст.); 
4. хімічний (19 ст. — 1920-і рр.); 
5. кри­сталохімічний (1920–60-і рр.); 
6. сучасний, або фізично-онтогенічний (від 1960-х рр.). 

На 1-му етапі людина по­ступово набувала практичних знань про камі­н­ня й руди, використовуючи їх як знаря­д­дя праці, буд. матеріали або зброю. Перші ві­домості про мінерали містяться в працях давньогрец. філософа Аристотеля (роз­ділив мінерал. тіла на камі­н­ня й руди; 4 ст. до н. е.) та його учня Теофраста (описав у трактаті «Про камі­н­ня» 59 природ. і штуч. речовин, родовища окремих мінералів). На поч. н. е. рим. письмен­ник і вчений Пліній Старший у 4-х трактатах узагальнив ві­дому на той час інформацію про мінерали, систематизував їх за викори­ста­н­ням. На­прикінці 10 — на поч. 11 ст. араб. філософ і лікар Абу Алі ібн Сіна (Авіцен­на) у пр. «Книга зціле­н­ня» роз­ділив усі мінерали на камі­н­ня і землі, метали, сірчані копалини та солі, а середньоазій. вчений Аль Біруні у «Книзі зведень для пі­зна­н­ня коштовностей» навів досконалий опис 50-ти мінералів, руд, сплавів металів, виявив значе­н­ня включень у мінералах. 

На 2-му етапі важливе значе­н­ня мали праці нім. вченого 1-ї пол. 16 ст. Ґ. Бауера (Аґріколи) «De ortu el causis subterraneorum» («Про походже­н­ня і причини під­земних речовин», 1544), «De natura fos-silium» («Про природу корисних копалин», 1546), «De Re Metallica» («Про гірничу справу та металургію», 1550; усі — Базель), які засвідчили початок формува­н­ня М. як самост. науки. 

На 3-му етапі осн. увагу приділяли ви­вчен­ню фіз. і морфол. особливостей мінералів. Тоді сформульовано перші мінералог. закони: данський анатом і геолог 17 ст. Н. Стенон від­крив закон сталості кутів на кри­сталах, данський фізик і математик 17 ст. Е. Бартолін — двозаломле­н­ня в кальциті, франц. мінералог і кри­стало­граф Ж.-Б. Роме де Ліль за­провадив гоніометр. дослідж. кри­сталів і під­твердив закон сталості кутів, рос. природо­знавець, фізик і хімік 18 ст. М. Ломоносов та укр. мінералог 18 ст. Ф. Мойсеєнко заклали основи динаміч. напряму в М., згідно з яким усі мінерали земної кори пере­бувають за умов по­стій. зміни, нім. геолог 2-ї пол. 17 — поч. 18 ст. А.-Ґ. Вернер за­пропонував дещо складну й заплутану класифікацію мінералів на під­ставі їхніх зовн. ознак. 

Під час 4-го етапу основну увагу було зосереджено на ви­вчен­ні хім. складу мінералів, що при­звело до від­кри­т­тя в мінералах 28-ми нових хім. елементів і виявле­н­ня сотні нових мінерал. видів. У 19 ст. за цим критерієм роз­робляли хім. класифікацію мінерал. видів мінералоги та хіміки: швед. — Є.-Я. Берцеліус, рос. — В. Севергін і Д. Соколов, амер. — Дж.-Д. Дена, нім. — Г. Розе та ін. Тоді ж нім. фізик Е. Мітчерліх від­крив явище ізоморфізму; франц. мінералог Р.-Ж. Гаюї заклав під­валини структур. теорії в кри­стало­графії; франц. фізик О. Браве довів, що існує тільки 14 простор. ґраток; рос. мінералог, петро­граф, математик Є. Федоров і нім. математик А.-М. Шенфліс майже водночас зʼясували, що для цих ґраток існує 230 законів симетрії роз­ташува­н­ня частинок у кри­сталіч. структурах; рос. мінералог і кри­стало­граф М. Кокшаров у фундам. 11-том. пр. «Материалы для минералогии Рос­сии» (С.-Петербург, 1852–77) навів до­статньо точні дані з кри­стало­графії мінералів. На 4-му етапі Є. Федоров створив теор. фундамент кри­сталохімії, укр. і рос. природо­знавець, філософ, біо­геохімік В. Вернадський узагальнив хім.-генет. ві­домості про мінерали й заклав фундамент генет. М. 1906–19 у Ляйпцизі ви­йшла 5-томна ґрунт. пр. «Che-misch Krystallographia» («Хімічна кри­стало­графія») нім. мінералога П.-Г. фон Ґрота. 

Пʼятий етап започаткували англ. фізики В.-Г. Бреґґ і його син В.-Л. Бреґґ, які вперше ви­значили кри­сталічну структуру галіту. Амер. і європ. мінералоги Л. Полінґ, Е. Шібольд, Ф. Махачкі, В. Тейлор, В. Захаріасен, рос. гео- та фізикохіміки М. Бєлов і Г. Бокій на під­ставі рентґено­структур. дослідж. зʼясували на атом. рівні кри­сталічну структуру мінералів і зробили перші теор. узагальне­н­ня щодо внутр. будови мінералів. У цей період М. була пере­ведена з хім. основи на кри­сталохімічну. Вагомий внесок у роз­виток М. на 5-му етапі належить В. Вернадському та його учню рос. мінералогу О. Ферсману. Класичними стали їхні моногр. праці, які ви­йшли у Ленін­граді (нині С.-Петербург): від­повід­но «История минералов земной коры» (1923, т. 1, вып. 1; 1927, т. 1, вып. 2; 1933, т. 2, вып. 1; 1934, т. 2, вып 2; 1936, т. 2, вып. 3) і «Пегматиты» (1931). Водночас зʼявилася нова кри­сталохім. класифікація силікатів укр. петро­графа, мінералога В. Соболєва (1949), були започатковані онтогенічні й термобарогео­хім. дослідже­н­ня. 

Шостий етап повʼязаний з по­глибленим ви­вче­н­ням кри­сталіч. структури мінералів, їхнього ізотоп. складу, фіз. властивостей, термодинаміч. параметрів мінерало­утворе­н­ня, генет. та практ. значе­н­ня мінералів у тісному звʼязку з їхньою онтогенією та геол. історією Землі й косміч. тіл, також продовжилися активні дослідж. з кри­сталохімії. На цьому етапі значний внесок у роз­виток світ. М. зробили рад. мінералоги, зокрема пред-ставники укр. і рос. шкіл. Ними була за­пропонована нова кри­сталохім. класифікація мінералів (О. Поварен­них); зʼявилися нові під­роз­діли кри­сталохімії, зокрема енергет. кри­сталохімія (В. Урусов), електрон­на кри­сталохімія (Д. Пущаровський), геокри­сталохімія (М. Бєлов, Г. Косовська), структур. типоморфізм і генет. кри­сталохімія (В. Франк-Каменецький), уче­н­ня про онтогенію мінерал. індивідів та агрегатів (Д. Григорʼєв, Г. Лем­млейн, А. Жабін, М. Юшкін), термобарогеохімія (М. Єрмаков, Ю. Долгов, В. Калюжний), а також фізика мінералів (В. Винокуров, А. Марфунін, О. Платонов). На межі тисячоліть закладено наук. засади наномінералогії (М. Юшкін, В. Павлишин). 

Головні періоди в історії роз­витку М. в Україні: 

1. давньоруський (пере­д­історія М.; до 12 ст.); 
2. екс­педиційний (зародже­н­ня М.; 18 ст.); 
3. описовий, або університетський (становле­н­ня М.; 19 ст. — 1940); 
4. т. зв. золотий (роз­квіт мінералогічні дослідже­н­ня в Україні; 1940–90-і рр.); 
5. сучасний (зародже­н­ня наномінералогії; від 1990-х рр.). 

За часів Київської Русі мінералогічні уявле­н­ня були подібними з заг.-європ. Під час 2-го періоду започатковано геол.-розв. дослідж. тер. України, встановлено регіон. приналежність для низки мінералів. Третій повʼязаний з мінералог. дослідж. у Дні­проп. гірн. ін­ституті (нині Дні­про), Київ., Львів., Одес. і Харків. університетах та ін. укр. ВНЗах. Важливе значе­н­ня мало створе­н­ня 1918 у Києві Геол. комітету України та УАН (першим президентом був В. Вернадський, який започаткував низку мінералог. ін­ституцій), 1926 — Укр. н.-д. геол. ін­ституту (нині Ін­ститут геол. наук НАНУ). 1936 засн. «Геологічний журнал», у якому друкували наук. праці й з М. У 20 ст. у між­воєн­ні роки укр. вчені опублікували значну кількість моногр. праць з петро­графії та корис. копалин, у яких наведено важливі дані про особливості мінерал. складу гірських порід і руд. 

Над­звичайно активні мінералог. дослідж. майже за всіма напрямами провадили в Україні у 2-й пол. 20 ст. Цей період повʼязаний з діяльністю таких видат. учених, як Є. Лазаренко, М. Єрмаков, О. Поварен­них, В. Соболєв, М. Івантишин, М. Семененко. У 1950–70-х рр. потуж. центрами мінералог. дослідж. були каф. мінералогії Львів. університету та Львів. геол. товариство (організоване 1945) на чолі з Є. Лазаренком. 1947 у Львові засновано перше укр. період. спеціалізов. ви­да­н­ня «Мінералогічний збірник». У Львів. мінералог. центрі започаткували кри­сталохімію і структурну М., мінералог. кри­стало­графію, регіон. М., космічну М., ви­вче­н­ня включень у мінералах (термобарогеохімію) та акцесор. мінералів. Пізніше сформувався над­звичайно про­гресив. Київський мінералогічний центр, який повʼязаний з організацією 1969 Ін­ституту геохімії і фізики мінералів АН УРСР (перший дир. — М. Семененко; нині Ін­ститут геохімії, мінералогії та рудо­утворе­н­ня НАНУ) та створе­н­ням 1970 Мінералогічного товариства Українського (УМТ; перший президент — Є. Лазаренко; веде історію від Київ. від­діл. Всесоюз. мінералог. товариства, яке виникло 1954). 

У Києві від 1979 виходить «Мінералогічний журнал», а від 2004 — «Записки Українського мінералогічного товариства». У цей період інтенсивно роз­виваються дослідж. з екс­перим. М. (Ю. Мельник, Г. Остапенко та ін.), мінералого-технол. дослідж. (Б. Пирогов, В. Євтехов, Ю. Полканов та ін.) у Криворіз. гірничоруд. ін­ституті (Дні­проп. обл.) та Крим. ін­ституті мінерал. ресурсів (Сімферополь), дослідж. акцесор. мінералів (І. Носирєв, О. Чепіжко та ін.) — в Одес. університеті, біо­мінералог. дослідж. (Ф. Зузук, О. Брик та ін.) — у Київ., Львів., Харків., Одес. та Волин. наук. центрах. Остан­ні 3 десятилі­т­тя 20 ст. і на поч. 21 ст. роз­виток М. в Україні ознаменувався подальшими досягне­н­нями в кри­сталохімії і регіон. М., активізацією дослідж. з мінералог. кри­стало­графії, косміч. і приклад. М., роз­шире­н­ням напрямів генет. М. (термодинаміч. і фіз.-хім. аналіз, термобарогеохімія, онтогенія, типоморфізм мінералів, екс­перим. мінерало­утворе­н­ня), інтенсив. роз­витком фіз.-мінера-лог. дослідж. — оптич. спектро­скопії, люмінесценції та радіо­спектро­скопії. 

У роз­витку М. України важливе значе­н­ня мають період. наук. форуми різного рівня, зʼ­їзди УМТ та наук. чита­н­ня ім. Є. Лазаренка, присвяч. най­актуальнішим про­блемам М., ви­да­н­ня матеріалів цих форумів, публікації класич., фундам. моногр. праць майже за всіма за­значеними напрямами, під­ручників, темат. збірників, а також сформовані у 2-й пол. 20 ст. все­світньові­домі наук. школи — Львів.-Київ. мінералогічна Є. Лазаренка, Львів. термобарогеохімічна М. Єрмакова, Київ. з кри­сталохімії і фізики мінералів О. Поварен­них, І. Матяша, О. Платонова, А. Таращана, які нині успішно роз­вивають соратники і учні їхніх засновників: А. Вальтер, Д. Возняк, А. Калініченко, В. Квас­ниця, Г. Кульчицька, О. Матков­ський, І. Наумко, В. Павлишин, М. Павлунь, В. Семененко, М. Таран та ін. Окремі наук. праці укр. мінералог. шкіл з регіон. і генет. М. та фізики мінералів не мають аналогів у світ. мінералог. літ-рі. 

Найважливішим зав­да­н­ням сучасної М. в Україні є сприя­н­ня роз­ширен­ню мінерально-сировин. бази, створен­ню нових видів мінерал. сировини та без­від­ход. технологій її пере­робки й рац. викори­ста­н­ня, від­кри­т­тя нових мінералів. 

Важливе значе­н­ня для роз­витку М. має діяльність Між­нар. мінералог. асоц., Європ. мінералог. союзу, а також мінералог. т-в і центрів, зосереджених у США, Великій Британії, Франції, Німеч­чині, РФ та ін. країнах. Серед всесвітньові­домих мінералог. вид. — «Записки Всерос­сийского минералогического общества», «American Mineralogist», «Minera-logical Magazine», «Bulletin de la Societe Mineralogique de France».

Завантажити статтю