Menu

Минералогия. Принципы и методы. Введение.

Минералогия — старейшая из наук о Земле. По существу она стоит в одном ряду с земледелием и животноводством, принадлежа к старейшим областям практических знаний. Уже десятки тысяч лет назад люди использовали кремень для производства орудий труда и минералы, содержащие оксид железа, — для получения охр, а начало использования медных руд относится, вероятно, к 6000 г. до н. э. Само слово минералогия существует с 1690 г., но современное понятие минерала (гомогенное твердое тело природного происхождения) было сформулировано только в начале XIX в. Тогда минералогия была гораздо теснее связана с химией и физикой, чем с геологией. Можно считать, что среди основателей и неорганической химии, и минералогии были такие известные ученые того времени, как швед Йене Якоб Берцели-ус (1779-1848) и англичанин Гемфри Дэви (17781829). Тесные связи между минералогией и геологией способствовали развитию петрографии начиная примерно с 1840 г. На протяжении последних 150 лет минералогия постоянно развивалась и изменялась, и теперь эксплуатация минеральных ресурсов и открытие новых способов использования минералов в технике происходят быстрее, чем когда-либо прежде. Развитие техники также способствует изучению минералов и позволяет глубже понять их состав и структуру. Сейчас нам стало намного яснее, как изменяются минералы в соответствии с изменением физических и химических свойств окружающей среды. Сегодня исследования состава, структуры и свойств кристаллов в физике и химии твердого тела и в материаловедении тесно связаны с аналогичными исследованиями в минералогии.

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.

Последние материалы

Заключение (Грунты)

При построении курса учитывалась необходимость его использования для различных гидротехнических специальностей и специализаций. В качестве основной части для студентов всех гидротехнических специальностей следует считать обязательным прочтение гл. 1—7. В гл. 8...

25-08-2013 Просмотров:4223 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Представления о решении задач нелинейной механики грунтов

На современном этапе развития нелинейного направления механики грунтов оформились два основных подхода к решению практических задач расчета грунтовых оснований и сооружений: нелинейно-упругий и упругопластический (А. К. Бугров, С. С. Вялов...

25-08-2013 Просмотров:7422 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Прочность грунтов при сложном напряженном состоянии

Для сред и материалов, обладающих сплошностью, предложено много различных условий прочности. Для оценки прочности грунтов наиболее широкое распространение получило условие Мора—Кулона (2.38), не содержащее промежуточного главного напряжения а2 и тем...

25-08-2013 Просмотров:4412 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Еще материалы

Перспективы повышения эффективности реко…

В настоящее время вопросы реконструкции и технического перевооружения промышленных предприятий приобрели общегосударственное значение. Разработка эффективных методов проектирования, организации и производства СМР при реконструкции промышленных...

31-07-2009 Просмотров:9836 Реконструкция промышленных предприятий.

Глава 11. Текстурно-структурный анализ р…

ГЛАВА 11. ТЕКСТУРНО-СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ РУД В ПРОЦЕССЕ ИЗУЧЕНИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ. ПРИЗНАКИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ВЫДЕЛЕНИЯ МИНЕРАЛОВ И МИНЕРАЛЬНЫХ АССОЦИАЦИЙ. ПРИЗНАКИ ПОСТРУДНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ. ОЦЕНКА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ОТЛОЖЕНИЯ. ПОСТРОЕНИЕ СХЕМ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ВЫДЕЛЕНИЯ МИНЕРАЛОВ   Структуры и текстуры...

03-03-2011 Просмотров:8663 Рудная минераграфия

Определение координат точек постоянного …

Пространственное положение точек постоянного съемочного обоснования в условиях застроенной территории может быть получено по наземным снимкам разными способами. 11 Заказ № 771 305 Рис. 8.6. Фотограмметрическая Рис. 8.7. Фотограмметрическая засечка с изолированных фото-...

12-08-2010 Просмотров:10550 Постоянное планово-высотное съемочное обоснование