Прикладна мінералогія

ПРИКЛАДНА́ МІНЕРАЛО́ГІЯ — комплексний напрям мінералогії, покликаний напрацьовувати наукові засади ефективного використання мінералів і мінералогічних знань для пошуку та оцінки родовищ корисних копалин, створення високих економічно прибуткових і екологічно чистих технологій збагачення та перероблення мінеральної сировини, розвитку індустрії штучних кристалів; виявлення й обґрунтування нових видів мінеральної сировини, корисних (лікарських) і шкідливих для здоров’я людини властивостей мінералів, оцінки декоративних якостей мінеральних індивідів і агрегатів. В. Вернадський, розбудовуючи в 1918–19 Українську академію наук, водночас із розвитком фундаментальних установ і наукових напрямів організував прикладні структури — відділ прикладної мінералогії при Мінералогічному музеї, Кафедру прикладної геології й мінералогії, Комісію з вивчення природних багатств України. У часи його діяльності застосування П. м. зводили переважно до мінералогічного обслуговування вчення про корисні копалини. Нині, як він і мріяв, сучасна П. м. істотно ширша і є складним багатофункціональним розділом мінералогії. Найбільші здобутки в Україні П. м. мала у 1940–90-х рр., особливо в Українському інституті мінеральних ресурсів (Сімферополь). Нині П. м. продовжує інтенсивно та різнопланово розвиватися, що стимулювано, з одного боку, потужними методичними можливостями дослідження мінералів, а з іншого — розширенням галузей використання мінеральної сировини. Однак існує досить суттєва розбіжність серед науковців щодо розуміння структури та термінології П. м. У структурі сучасної П. м. доцільно виділити та розвивати відповідно до конкретних практичних вимог такі, ще не достатньо усталені напрями досліджень: мінералогічне вивчення родовищ корисних копалин, мінералогічне картування; пошукова (пошуково-оціннювальна) мінералогія; технологічна мінералогія й наномінералогічні технології; виявлення нових видів мінеральної сировини; мінералогічне матеріалознавство; технічна мінералогія; мінералогія техногенезу; екологічна мінералогія; мінерали як ліки (медична мінералогія); ґемологія і мінералогічна експертиза.

Основна мета мінералогічного вивчення родовищ корисних копалин — якомога ґрунтовніше дослідити морфологію, анатомію, дефектність, хімічний (ізотопний) склад, розмір, забарвлення, властивості і розподіл у просторі мінералів, що формують родовище. На засадах цих даних напрацьовується безвідвальна технологія збагачення та перероблення його руд, окреслюється перспектива розвитку й основний показник — рентабельність родовища. В. Вернадський 1928, кажучи про широку базу для вивчення корисних копалин, вважав, що «ці дослідження неминуче повинні проводитися на мінералогічній основі, а не на геологічній». Ця думка зіграла вагому роль в розвитку й утвердженні П. м. Мета мінералогічного картування — систематичне просторово-мінералогічне вивчення регіонів з детальністю, що відповідає масштабу картування. Науковою основою мінералогічного картування є, на думку радянського мінералога М. Юшкіна, взаємопов’язаний комплекс методичних завдань, що вписуються в таку систему: мета — елемент картування — масштаб — генетичний тип об’єкта — площове та об’ємне картування — сітка опробування — число проб (або точок спостереження) — спосіб відбору та вага проб — спосіб оброблення мінералогічних проб — вид кількісного або якісного мінералогічного аналізу — спосіб оброблення результатів аналізу — спосіб зображення результатів аналізу — економічний чинник (вартість робіт) і терміни їх виконання.

Без систематичного й поглибленого вивчення природної історії мінералів неможливо науково обґрунтувати пошук корисних копалин. Цю ідею тривалий час продуктивно розвивав радянський мінералог А. Ґінзбург, з іменем якого пов’язано впровадження в мінералогію терміну «Пошукова мінералогія». Запропоноване ним визначення зрозуміле, але громіздке. Доцільнішою є стисліша дефініція: пошукова мінералогія — вчення про мінералогічні критерії й методи пошуку та оцінки родовищ корисних копалин. Звідси випливає, що термін «Пошукова мінералогія» потрібно сприймати як «пошуково-оцінювальна мінералогія».

Під мінералогічними критеріями рудоносності необхідно розуміти особливості мінералів і мінеральних асоціацій, що свідчать про дію чинників, що могли сприяти концентрації металовмісних мінералів або утворенню досконалих кристалів у конкретних геологічних об’єктах. Мінералогічні ознаки зруденіння — це безпосередні показники наявності цінних мінералів або їх постійних супутників. Технологічна мінералогія й наномінералогічні технології покликані інтенсифікувати використання мінеральних ресурсів, що може здійснюватися декількома шляхами — вилучення з надр максимальної кількості сировини, залученням до засвоєння вже розвіданих в минулі роки родовищ, але визнаних тоді забалансовими, а також сприяти розробці техногенних родовищ.

Технологічна мінералогія розвивається на межі мінералогії, технології й економіки мінеральної сировини. Вона охоплює широке коло питань: проведення мінералогічного картування для створення 3D просторових моделей родовищ та виділення типів і сортів руд, комплексне використання сировини (безвідвальні технології), підвищення вмісту корисних компонентів у рудах за рахунок позбавлення від нерудноносних порід, визначення мінералого-геохімічними методами основних напрямів технологічних досліджень, мінералогічні основи технологічного прогнозу, скерованого на максимально можливе вилучення рудних компонентів, використання направленої зміни властивостей мінералів для покращення технологічних схем тощо.

Нанотехнології — це технології 21 ст., які можна визначити як комплекс фундаментальних та інженерних наук, що інтегрують досягнення мінералогії, фізики, хімії й біології в галузі вивчення наночастинок і скеровані в практичне русло — виробництво нановиробів, наноматеріалів, наноприладів, мікронаномашин, надмалих інтегральних схем, мікрооптоелектронно-механічних систем, нанобіороботів тощо. Пошук нових видів мінеральної сировини — споконвічна традиція. До недавнього часу його здійснювали переважно стихійно. Із загальної кількості мінеральних видів нині вважають корисними та використовують на практиці не більше 8 %. Насправді ж більшість поширених природних мінералів може мати практичне значення. Немає некорисних мінералів, існує лише невміння їх використовувати. Наприклад, цеоліти, ще не так давно непотрібні, нині надзвичайно широко використовують у різних галузях хімічної й нафтохімічної технології, техніці, сільському господарстві, природоохоронній галузі, медицині, науці тощо. За оцінкою закордонних експертів, широке впровадження цеолітів у практику принесло в 2-й половині 20 ст. найбільший прибуток світовій економіці.

Мінералогічне матеріалознавство — новий споріднений з технічною мінералогією напрям П. м. Об’єктами його дослідження також є мінерали або їхні штучні аналоги, що використовують або можуть бути використані як технічні матеріали різного призначення; методи дослідження — насамперед ті, що використовують в мінералогії. Одним з визначальних моментів тут є те, що мінералогічне матеріалознавство зосереджує свою увагу не на традиційних, а переважно на нових матеріалах для електроніки, волоконної оптики, ядерної енергетики, зокрема композитах, технічній кераміці, кристалокераміці, літієвій кераміці тощо. Важливе значення в мінералогічному матеріалознавстві має також кон’юнктурний чинник.

У сучасному світі мінерали не лише видобувають, але й штучно вирощують у формі кристалів, зернистих агрегатів і матеріалів на мінеральній основі. Мінерали штучні, технологія їхнього вирощування, проблеми підбору та пошуку шихти (вихідної сировини), оброблення та ефективного використання є предметом технічної мінералогії, що зародилася ще в позаминулому столітті. Штучні кристали з корисними фізичними властивостями, особливо ті, які дешевше вирощувати, ніж видобувати (без втрати якості), вивчення їхньої структури, напрацювання нових методів їхнього синтезу є важливим фактором науково-технічного прогресу.

Радянський мінералог О. Ферсман запропонував називати техногенезом сукупність геохімічних і мінералогічних процесів, спровокованих наслідками діяльності людини. Мінералогія техногенезу як окремий напрям зародився і надалі розвивався від 1940-х рр. Наприклад, в Україні нагромаджено у відвалах гірничодобувних підприємств, збагачувальних фабрик й інших виробництв мільярди тонн гірських порід, золошлакових відходів, металургійних шлаків тощо, що займають сотні тисяч гектарів родючої землі. Гігантська природоперетворювальна діяльність людей зумовила сильний перерозподіл речовини планети. Це призвело до істотної зміни хіміко-мінерального складу геологічного середовища, створення нового, незвичного для життя геохімічного фону, збільшення концентрації токсичних компонентів у довкіллі. Досвід свідчить, що цілком ліквідувати техногенний мінералоутворювальний чинник не вдається. Тим не менше необхідно шукати способи його мінімізації й гармонійного поєднання з природними чинниками. Отже, утилізація відходів — досить актуальна, передусім мінералогічна проблема комплексного використання вторинних (техногенних) мінерально-сировинних ресурсів.

Екологічна мінералогія покликана напрацьовувати знання та методологію, які можуть бути використані насамперед для попередження й подолання негативних явищ, пов’язаних з пошуками, розвідкою, видобутком, переробленням і споживанням мінеральної сировини. Цей напрям вивчає «взаємодію мінералів і людей». З огляду на це екологічну мінералогію можна розглядати як частину регіональної й прикладної мінералогії, у межах якої з’ясовують просторові закономірності формування та розподілу в геологічному середовищі біоактивних мінералів, виникнення (поява) та дія яких тісно пов’язані з технічною діяльністю. Нині потужна діяльність людства поставила під загрозу саме існування життя.

У давні часи, наприклад у Середньовіччі, П. м. була насамперед медичною. Зібрано чимало відомостей, корисних і сумнівних, щодо лікувальних властивостей природного каміння. Нині стародавня літотерапія у формі медичної мінералогії відроджується на наукових засадах. Сучасний стан медичної мінералогії, розвиненої в країнах Сходу, зокрема Китаї, Монголії, Кореї, Індії, неодноразово ілюстрували на різноманітних наукових нарадах (Пекін, 1990; м. Сиктивкар, РФ, 1991 тощо). Китайські мінералоги, які напрацювали чимало рецептів і рекомендацій для сучасної медицини, ведуть пошуки й оцінюють ресурси лікувальних мінералів, вважають, наприклад, що в Україні доцільно використовувати мінерали для лікування людей, хвороби яких спричинені аварією на ЧАЕС. У Казахстані досить широко використовують лікувальні властивості мінералів чорних металів і особливо ефективно й інтенсивно (1500 медичних препаратів) мінералів галогенної формації — галіту, сильвіну, бішофіту, мірабіліту, тенардиту, флюориту тощо. У медичній мінералогії, як і в медицині взагалі, слід дотримуватися дозування. Наприклад, слаборадіоактивне коштовне каміння, що за випромінюванням наближене до біологічної дози, має лікувальні властивості. Високорадіоактивне каміння, навпаки, шкідливе для здоров’я. Сучасна медична мінералогія розвивається в таких напрямах: створення препаратів на мінеральній основі; трансформація мінералів для потреб медицини; створення імплантатів; використання даних біомінералогії для синтезу мінералів і конструювання агрегатів; відтворення біомінерального генезису в штучному середовищі. Мінералогічну ґемологію розглядають як вчення про коштовне (ювелірне) та виробне каміння (каменебарвна сировина), його зовнішню форму та внутрішню будову (анатомію), хімічний склад та фізичні властивості, декоративність, технологію оброблення. Отже, предмет ґемології — коштовне каміння; метод — усебічне вивчення фізичних, хімічних та інших властивостей на тлі глибоких знань історико-культурного змісту; мета — об’єктивне прогнозування якості та вартості коштовностей в їхній повсякденній практиці функціонування як пам’яток культури та обігу капіталів і цінностей.

Мінералогічна експертиза є специфічним напрямом П. м. Вона не має належного методичного забезпечення, здійснюється хаотично, але часто ефективно зі значним економічним ефектом. Водночас ідеться про високий рівень методичних напрацювань у галузі експертизи каміння в пам’ятниках архітектури. Об’єкти та мета мінералогічної експертизи дуже розмаїті — діагностика та походження контрабандного колекційного матеріалу, судова експертиза, висновок про природу невідомих явищ, з’ясування певних побробиць історичних подій тощо. Високий рівень сучасної П. м., ефективне використання мінералів і мінералогічних знань спроможні не лише забезпечувати пошук, оцінку родовищ корисних копалин, створювати новітні технології збагачення та перероблення мінеральної сировини, але виявляти й обґрунтовувати нові види мінеральної сировини, розвивати індустрію штучних кристалів тощо. При цьому напрацьовується єдина методологія прикладних досліджень, збільшується в них вага методів кількісної оцінки рентабельності мінералів, руд, родовищ.

Розмір шрифту

Прикладна мінералогія

Рекомендована література

Інформація про статтю