Многие минералы обладают большой эстетической привлекательностью не только тогда, когда они обработаны как драгоценные камни, но и в натуральном виде. Помимо этого имеются и некоторые другие особенности минералов, от которых зависят и их полезные свойства и интерес к ним. Одной из таких особенностей является ценность минералов как рудного сырья. Это качество минералов заключено в их химическом составе, так как он определяет, какие элементы могут быть извлечены из минерала посредством плавления или разрушения его структуры другим способом. Такой ценностью обладают, например, халькозин, галенит и сфалерит (сульфиды меди, свинца и цинка) , касситерит (оксид олова) и многие другие минералы.

Другой особенностью минералов является их значимость как кристаллического материала, т. е. наличие у них уникальных свойств, связанных с кристаллической структурой. Алмаз и графит представляют собой различные кристаллические формы чистого углерода, а весьма заметные различия в их физических свойствах обусловлены только способом, по которому атомы углерода расположены в пространстве и объединены в кристаллы. Именно структура алмаза, представляющая собой трехмерную решетку прочно связанных между собой атомов углерода, делает его самым твердым из всех минералов и является причиной широкого использования его как драгоценного камня или абразива. С другой стороны, графит находится в ряду самых мягких минералов, что определяет его применение в качестве смазочного материала или в карандашных грифелях. Особенности минералов, которые используются для получения различных материалов, — это не только их твердость и оптические характеристики, но и пьезоэлектрические и магнитные свойства. Например, кварц, обладающий пьезоэлектрическими свойствами, применяется при изготовлении часов и манометров.

Третья особенность минералов заключается в существовании их ассоциаций, которые слагают горные породы и позволяют получать информацию о геологических процессах. Петрография, занимающаяся изучением минеральных агрегатов или пород, неизбежно связана с минералогией, и весьма трудно провести границу, разделяющую описание минералов и оценку петрологических об-становок их образования. Проведя эксперименты и поняв, как меняются структура и состав минералов при изменении температуры и давления, мы получаем основу для построения теорий эволюции земной коры, а также можем судить о строении и составе глубоких недр Земли.

Значение пространственного расположения атомов в структуре и их фундаментальная связь с составом минералов стали ясны уже во второй половине XIX в., но у исследователей не было тогда прямого метода для подтверждения этого. Такая возможность появилась в 1912 г., когда Макс фон Лауэ впервые показал, что кристалл может служить трехмерной дифракционной решеткой для пучка рентгеновских лучей. В одной из последующих глав мы вернемся к методам рентгеновского изучения кристаллов. Здесь же достаточно сказать, что по величине углов, под которыми происходит дифракция рентгеновских лучей, можно определять расстояние между плоскостями, содержащими атомы, из которых построен кристалл, а изучая интенсивность рентгеновских лучей, можно делать выводы о положении атомов различных элементов на этих плоскостях. Вооружившись точным знанием химического состава кристаллического соединения, мы оказываемся в состоянии установить приблизительное положение всех элементов в его структуре. В этой книге рассматривается главным образом связь между кристаллической структурой и химическим составом при температурах и давлениях, существующих в земных недрах. Вопросы, связанные с минеральными ассоциациями в породах, оставляем для книг, посвященных различным аспектам петрографии.