Привет всем! Сегодня я вот решила рассказать о том, из чего делают украшения для человека. Это драгоценные камни, которые добывают из недр Земли, в которых находятся минералы. И в этом посте речь будет идти именно и минералах, о том сырье, из которого и делают эти прекрасные драгоценности...

Земная кора (подробнее о земной коре ), в основном, состоит из веществ, которые называются – . Минералы сыграли очень важную роль в развитии человечества и создании цивилизаций.

Люди в каменном веке пользовались кремниевыми орудиями труда. Человек около 10 000 лет назад освоил способ получения меди из руды, а с изобретением бронзы (сплава олова и меди) начался новый век – бронзовый век.

С начала железного века 3300 лет назад, человек осваивал все больше и больше способов использования полезных ископаемы, которые добыты из земной коры. По-прежнему современная промышленность зависит от минеральных ресурсов Земли.

При поиске новых залежей необходимы знания о том, что они собой представляют, умение отличить их друг от друга, и как они оказались там, где мы их нашли.

Около 3000 видов минералов насчитывают ученные, но лишь только 100 из них достаточно широко распространены.

Минералы относятся к неорганическому (неживому) миру. Они чаще всего являются твердыми веществами. Только ртуть является исключением.

Органические и неорганические вещества.

Все, что добывают из земли, многие называют минералами. Также, к этому разряду они относят ископаемое топливо, уголь например.

Минералоги – это люди, которые изучают минералы профессионально. Они считают, что нефть, уголь и природный газ – это органические субстанции, потому что они образовались из остатков когда-то живых животных и растений, а потому не являются минералами.

У минералов определенный химический состав. Они всегда однородны, другими словами, все части минерала одинаковы. Они этим отличаются от горных пород, которые состоят из нескольких минералов.

Минералы состоят из химических элементов, то есть веществ, которые уже нельзя разложить на другие вещества химическим путем. В естественном виде из 107 элементов, которые известны науке, в земной коре встречаются 90.

Некоторые в земной коре пребывают в чистом виде или почти в чистом виде. Их называют самородными элементами.

Существует 22 самородных элемента, среди них – серебро, золото и алмазы (одна из форм углерода).

Земная кора.

74% массы земной коры составляют два элемента: кремний и кислород. Еще 24,27% составляют другие шесть элементов: железо, алюминий, натрий, кальций, магний и калий. Они все вместе формируют почти 99% земной коры.

Самые распространенные минералы – это силикаты, химическое соединение кремния и кислорода, часто с примесью одного или более из остальных шести элементов.

Такие силикаты как слюда, кварц и полевые шпаты встречаются чаще всего. В разных пропорциях все три являются основными компонентами разных типов гранита. Кварц, эродированный из гранита, часто накапливается на побережье и образует песчаные пляжи.

Определение минералов.

Часто встречающиеся минералы, такие как полевые шпаты, кварц и слюда, называются породообразующими. Это их отличает от минералов, которые находят только в небольших количествах.

Еще один породообразующий минерал – кальцит. Он формирует известняковые породы.

Минералов в природе существует очень много. Минералоги выработали целую систему их определения, которая основана химических и физических свойствах.

Распознать минерал иногда помогают очень простые свойства, например твердость или цвет. А иногда для этого требуются сложные лабораторные тесты с применением реагентов.

По цвету можно распознать некоторые минералы, такие как малахит (зеленый) и лазурит (синий). Но цвет часто бывает, обманчив, потому что у многих минералов он довольно широко варьируется.

Различия в цвете зависят от температуры, примесей, радиации, освещения и эрозии.

Черта минерала и твердость.

Черта минерала – это порошок, который получится, если поскрести минерал. Черта – важная характерная особенность: она иногда отличается от цвета минерала в образце и обычно постоянна для одного и того же минерала.

Также минералы еще различаются по твердости, которая оценивается по шкале Мооса (по имени австрийского минеролога) от 1 до 10.

Мягкий минерал тальк на ней соответствует 1, а алмаз, самый твердый из природных минералов, — 10.

Удельный вес.

Удельный вес, или плотность – это соотношение между весом вещества и одинакового количества воды. Эта величина для определения довольно важна.

Если удельный вес воды ми примем за 1, то у большинства минералов он варьируется от 2,2 до 3,2. Удельный вес у некоторых минералов (таких немного) очень высокий или очень низкий.

Например, он у графита ранен 1,9, а у золота от 15 до 20, в зависимости от чистоты. Для определения минералов еще одним показателем является кливаж, т. е. то, как при ударе минерал распадается на части.

Поднеся минерал к свету можно получить о нем информацию. Прозрачные минералы так легко пропускают свет, что сквозь них все видно.

Свет вовсе не пропускают непрозрачные минералы, а наоборот отражают его или поглощают. В процессе определения эти свойства также используются. Часто у минералов бывает радужный или металлический блеск.

Например, у галена (свинцовая руда) – металлический блеск, он блестит почти как металл, а у большинства силикатов – стекловидный, они напоминают блестящее стекло.

Также существуют и другие виды блеска – землистый (тусклый), жемчужный, шелковистый (или атласный), адамантовый (как у алмаза). У некоторых минералов может несколько видов блеска.

Блеск кальцитов варьируется от землистого до стекловидного. У многих минералов есть специфические свойства, по которым их легко узнать. Например, тальк – на ощупь мыльный, а скородит и самородный элемент мышьяк при нагревании пахнут чесноком.

В рентгеновских или ультрафиолетовых лучах некоторые минералы флюоресцируют (меняют цвет или светятся). Другие под давлением или при нагревании электрически заряжаются.

Есть и такие минералы, которые распознать можно только посредством специальных тестов в лабораториях. Одни растворяются только в концентрированных кислотах, но не в разведенных, другие – только в горячих кислотах, а в холодных – нет.

Кристаллы.

У минералов свой определенный состав и химическая формула. У галита (каменная соль) химическая формула NaCl. Это обозначает, что галит – это химическое соединение натрия (Na) и (Cl).

Так у каждого минерала определенный и постоянный состав, атомы его элементов выстраивают правильную трехмерную решетку специфической для него структуры.

Эти кристаллические решетки – геометрические фигуры, их плоские грани располагаются симметрично.

Если в плоской посуде на какое-то время оставить немного соленой воды, то она испарится, и на дне образуются кристаллы соли.

В увеличительное стекло видно, что они представляют собой правильные кубы. Изучения кристаллов важно для определения минералов, так как у кристаллов большинства минералов имеется правильная определенная форма.

Существует семь основных кристаллографических, или изометрических, систем, которые называются сингониями. Например, бирюза принадлежит к триклинной системе, рубин – к гексагональной, алмаз – к кубической.

Каждую систему можно описать в соответствии со спецификой ее симметрии – свойства, которые при вращении кристалла вокруг оси позволяет ему появляться в тождественном виде два или больше раз за один полный оборот.

По количеству осей симметрии можно определить кристалл.

Драгоценные минералы.

Люди еще в каменном веке делали украшения из золота, в бронзовом веке – из серебра. Множество минералов сегодня в распоряжении ювелиров.

Алмаз (особенно бесцветный) – самый дорогой драгоценный камень. Также к самым дорогим камням относятся: рубин, изумруд и сапфир, которые, в первую очередь, ценятся за цвет.

Эти камни настолько дорогие, что их вес измеряют в каратах. Один карат равен 200 миллиграммам.

Алмаз – это разновидность химически чистого угля и по химическому составу не отличается от обыкновенного мягкого минерала графита, который нам знаком по карандашам.

Ценят алмаз за блеск и твердость. Свой блеск он приобретает при огранке и шлифовке. Причина такого отличия графита от алмаза в том, что у них атомы расположены по-разному, у них разная внутренняя структура.

Полиморфоз – это способность вещества существовать в двух и более формах при одинаковом химическом составе.

Например, редкая и зеленая разновидность берилла – это изумруд . В Колумбии находят самые красивые экземпляры. В Мьянме находят самые известные рубины в мире. В Таиланде и на Шри-Ланке добывают прекрасные сапфиры .

Ну вот теперь, думаю, что когда мы будем себе покупать драгоценные камни, то будем знать о их составе и как их добывают. И будем разбираться в каратах, что являет ценность драгоценных камней. А также будем знать, как определяются минералы, какими способами определяется их твердость и т. д...

Во все времена существования цивилизации на Земле , список которых всегда состоял из многих пунктов, являлись признаком богатства. Они олицетворяли собой наличие высокого социального положения. Сотни лет назад в некоторых странах существовал закон, согласно которому драгоценные украшения могли надевать только лица правящей элиты. Сегодня, если у семьи имеется список драгоценных камней, то она богатая и престижная.

Россия является страной, занимающей лидирующие позиции по продаже и добыче таких драгоценных камней. Здесь производятся в огромном количестве камни, предназначенные для изготовления ювелирных поделок. В основном применяются камни ювелирные:

• рубины;
• алмазы;
• изумруды.

Законы РФ четко и строго регламентируют производство, а также продажу ювелирных камней и изделий.

Существующая классификация драгоценных камней

Разнообразие драгоценных камней вызвало необходимость заняться их классификацией. Они подразделяются на несколько видов.

Самоцветы — это природные ювелирные камни, составляющие первый вид:

• александрит;
• изумруд;
• хризоберилл;
• эвклаз;
• рубин;
• алмаз;
• сапфир;
• благородная шпинель.

В список второй группы вошли разновидности самоцветов:

• топаз;
• гелиодор;
• воробьевит;
• берилл;
• аквамарин;
• турмалин (различной окраски);
• циркон;
• аметист;
• фенакит;
• опал;
• гиацинт.

В третий вошли:

• янтарь;
• сердолик;
• гагат;
• бирюза;
• хризопраз;
• раухтопаз;
• горный хрусталь;
• кровавик.

Цветные минералы и их особенности

Первый класс:

• малахит;
• нефрит;
• лазурит;
• амазонит;
• родонит;
• авантюрин;
• гранит
• халцедон;
• лабрадор.

Второй класс включает в себя минералы, характеристика которых несколько отличается от остальных:

• агальматолит;
• офиокальцит;
• селенит;
• яшма;
• морская пенка;
• флюорит.

Какова бытовая классификация?

Под этим списком понимается упрощенная классификация. В данный каталог внесены драгоценные и полудрагоценные поделочные камни. Они делятся на несколько сортов.

• рубин;
• сапфир;
• александрит;
• алмаз;
• хризоберилл;
• опал;
• изумруд;
• эвклаз;
• шпинель.

• топаз;
• аквамарин;
• красный турмалин;
• фенакит:
• берилл;
• демантоид;
• опал;
• кровяной аметист;
• альмандин;
• гиацинт;
• циркон.

В список полудрагоценных камней вошли:

• гранат;
• диоптаз;
• бирюза;
• эпидол;
• турмалин;
• горный хрусталь;
• раухтопаз;
• халцедон;
• лабрадор;
• аметист.

Самоцветные камни всегда отличались своей выразительностью. К таким минералам относятся:

• нефрит;
• лазурит;
• амазонит;
• яшма;
• шпат;
• лабрадор;
• кварц;
• везувиан;
• кровавик,
• перламутр;
• гагат;
• янтарь;
• кораллы.

Камни для ювелирных изделий

Они имеют много разных классификаций. Для работы берутся только определенные драгоценные и поделочные камни. Они легко обрабатываются, из них легко изготавливать всевозможные ювелирные поделки.

Минеральное сырье классифицируется по ряду характерных признаков:

• происхождение;
• химический состав;
• кристаллическая решетка;
• габариты.

Впервые в 1860 году немецкий ученый составил классификацию ювелирных камней. Он создал каталог, в который вошло несколько классов и групп.

Первая имела три подкласса. В первый вошли:

• алмаз;
• шпинель;
• хризоберилл;
• корунд.

Во второй были занесены:

• турмалин;
• гранат;
• циркон;
• топаз;
• опал;
• берилл.

К третьему классу стали относится:

• кпанит;
• аксинит;
• кордиерит;
• хризолит;
• везувиан;
• ставролит;
• андалузит;
• бирюза;
• эпидот;
• хпастолит.

Вторая группа тоже имеет два подкласса.

Первый подкласс:

• халцедон;
• кварц;
• полевой шпат;
• лазурит;
• янтарь;
• флюорит;
• диопсид;
• обсидиан.

Второй подкласс:

• гематит;
• родохрозит;
• пирит;
• малахит;
• алебастр;
• селенит;
• мрамор;
• шпат;
• агальматолит;
• серпентин;
• нефрит;
• жадеит.

В 1896 г. была предложена обновленная классификация ювелирных камней. Она была принята за основу и стала популярной в среде ювелирных мастеров. Позднее ее дополнил академик Ферсман. Согласно такому каталогу произошло разделение ювелирных камней. Их поделили на:

• самоцветы;
• ювелирные поделочные камни разных цветов;
• натуральные;
• драгоценные;
• просто поделочные.

В конце XIX века каталог минералов состоял из 750 видов. Сегодня перечень увеличился. Теперь в нем фигурируют 3000 разных видов минералов. Прогресс не стоит на месте, все идет вперед, открываются новые виды.

Однако при всем изобилии драгоценных и ювелирно-поделочных элементов насчитывается примерно 100. Причем такое количество смогут назвать только профессиональные мастера. Обычным людям известно примерно 25 названий ювелирных элементов.

Минералы, без которых невозможны ювелирные поделки

Чтобы создать красивое украшение или дорогое ювелирное изделие, профессионалы применяют:

• самоцветы;
• цветные камни;
• искусственные минералы.

Под самоцветами подразумеваются определенные виды камней:

• поделочные;
• горные;
• цветные;
• драгоценные;
• полудрагоценные.

Каждый камень обладает характерными свойствами:

• прозрачностью;
• стойкостью к агрессивным средам;
• ярким цветом;
• красивым блеском;
• светорассеянием;
• возможностью доступной обработки.

Самыми популярными самоцветами, идущими для производства большинства ювелирных поделок, являются драгоценные минералы. Ювелиры чаще всего используют изумруд, рубин, алмаз и сапфир.

Из всех имеющихся полудрагоценных камней мастера применяют опал, топаз, александрит и горный хрусталь.

У этих камней неповторимая игра световой окраски, их легко обрабатывать и выполнять огранку. Из них изготавливаются вставки в различного вида украшения, колечки и другие изделия, в которых использованы драгоценные камни.

Тысячелетиями, всегда ценились определенные группы минералов, считающихся драгоценными камнями. Они всегда пользовались повышенным спросом. Именно из них ювелиры изготавливают украшения и роскошные изделия. К подобным камням относятся:

• бирюза;
• гранат;
• кварц;
• халцедон;
• жадеит;
• оливин;
• аметист;
• центрит;
• амазонит;
• лунный камень;
• нефрит;
• турмалин;
• лазурит;
• шпанель.

Самоцветы имеют свойство слегка просвечиваться, иногда они бывают полностью непрозрачными.

В состав самоцветов входят минералы, придающие им красивый оттенок. Например, малахит обладает зеленым цветом. Такой окрас дают 57% окиси меди.

Твердость поделочных элементов разделена профессионалами на несколько групп.
Самыми твердыми являются:

• чароит;
• нефрит;
• халцедон;
• яшма;
• лазурит;
• родонит;
• агат.

К поделочным камням средней твердости относятся мрамор, малахит и серпентин.

Самыми мягкими стали:

• селенит;
• ангидрит;
• кальцит;
• гипс;
• талькохлорит;
• алебастр.

Известные ювелирные поделочные камни

Сегодня появилось множество разных искусственных камней. Они отлично имитируют натуральные самоцветы. Конечно, нужно уметь отличать обыкновенную стекляшку от натурального полудрагоценного минерала. Для этого необходимо, прежде всего, знать, как выглядят настоящие ювелирно-поделочные экземпляры.

Обычно это совершенно непрозрачный минерал, горная порода или органическое соединение. Полудрагоценный камень всегда без блеска. Однако, если он получит качественную огранку, своей красотой он не уступит дорогому алмазу. Очень редкие камни оцениваются дорого, стоимость измеряется шестизначными цифрами. Вес такого оригинала определяется каратами.

Полудрагоценные камни имеют особые физические характеристики. Их легко отличить, измерив плотность, твердость и спайность.

Важнейшим отличием данных самоцветов является огромная гамма цветов и многочисленных оттенков. Такое разнообразие им обеспечил химический состав, данный природой. В их составе можно встретить разные окислы железа, алюминия, магния, натрия, меди и даже калия.

Эти окислы придают минералам самые неповторимые оттенки. Такие самоцветы применяются как вставки, требующиеся в шикарных ювелирных украшениях, а также как сырье для украшения интерьера.

Поделочные камни также подразделяются на несколько групп. Все зависит от ценности минерала. Итак, имеется несколько групп.

• раухтопаз:
• хрусталь;
• янтарь;
• малахит;
• жадеит;
• лазурит;
• авантюрин;
• чароит.

• халцедон;
• агат;
• амазонит;
• гематит;
• родонит;
• гелиотроп;
• опал;
• лабрадор;
• кварц;
• обсидиан.

• яшма;
• мрамор;
• гагат;
• флюорит.

Иногда поделочные камни, относящиеся к первой группе, считаются драгоценными самоцветами третьего порядка.

Виды и группы минералов

Минералы: общая характеристика
"Минерал" - это твердое тело, состоящее из химических элементов и обладающее рядом индивидуальных физико-химических свойств. Кроме того, образовано оно должно быть только естественным путем, под влиянием тех или иных природных процессов. Минералы могут быть образованы как простыми веществами (самородные), так и сложными.

Существуют такие процессы, способствующие их образованию:
Магматические
Гидротермальные
Осадочные
Метаморфогенные
Биогенные
Крупные агрегаты минералов, собранные в единые системы, называются горными породами. Поэтому путать эти два понятия не следует. Горные минералы добываются именно путем дробления и обработки целых кусков пород. Химический состав рассматриваемых соединений может быть разным и содержать большое количество разных веществ-примесей. Однако всегда есть одно главное, которое доминирует в составе. Поэтому именно оно и является определяющим, а примеси не учитываются.
Строение минералов
Структура минералов - кристаллическая. Существуют несколько вариантов решеток, которыми она может быть представлена:
Кубическая
Гексагональная
Ромбическая
Тетрагональная
Моноклинная
Тригональная
Триклинная

Классифицируют эти соединения по химическому составу определяющего вещества.

Виды минералов
Классификация, которая отражает основную часть состава минерала.

Самородные или простые вещества. Это тоже минералы. Например: золото, железо, углерод в виде алмаза, угля, антрацита, сера, серебро, селен, кобальт, медь, мышьяк, висмут и многие другие.

Галогениды, которые включают в себя хлориды, фториды, бромиды. Например: каменная соль (хлорид натрия) или галит, сильвин, флюорит.

Оксиды и гидроксиды. Образованы оксидами металлов и неметаллов, то есть соединением их с кислородом. В эту группу входят минералы - халцедон, корунд (рубин, сапфир), магнетит, кварц, гематит, рутил, кассематит и другие.

Нитраты. Например: калиевая и натриевая селитра.

Бораты: оптический кальцит, еремеевит.

Карбонаты - соли угольной кислоты. В эту группу входят минеры: малахит, арагонит, магнезит, известняк, мел, мрамор и другие.

Сульфаты: гипс, барит, селенит.

Вольфраматы, молибдаты, хроматы, ванадаты, арсенаты, фосфаты - все это соли соответствующих кислот, которые образуют различного строения минералы. Названия - нефелин, апатит и другие.

Силикаты. Соли кремниевой кислоты, имеющие в составе группу SiO4. Например: берилл, полевой шпат, топаз, гранаты, каолинит, тальк, турмалин, жадеит, лазурит и другие.

Также встречаются органические соединения, формирующие целые природные залежи. Например, торф, уголь, уркит, оксолаты кальция, железа и прочие. А также несколько карбидов, силицидов, фосфидов, нитридов.

Самородные элементы

Это такие минералы, которые образованы простыми веществами.
Например:
Золото в виде песка и самородков, слитков
Алмаз и графит - аллотропные видоизменения кристаллической решетки углерода
Медь
Серебро
Железо
Сера
Группа платиновых металлов

Часто эти вещества встречаются в виде крупных агрегаций с другими минералами, кусками горных пород и рудами. Добыча и их использование в промышленности имеют важное значение. Они - основа, сырье для получения материалов, из которых впоследствии изготавливают самые разные предметы быта, конструкции, украшения, приборы и многое другое.

Фосфаты, арсенаты, ванадаты
В эту группу входят породы и минералы, которые имеют преимущественно экзогенное происхождение, то есть встречаются в наружных слоях земной коры. Внутри формируются только фосфаты. Солей фосфорной, мышьяковой и ванадиевой кислот на самом деле достаточно много. Но в целом, процентное их содержания в коре небольшое.

Распространенные кристаллы, которые относятся к этой группе:

Апатит
Вивианит
Линдакерит
Розенит
Карнотит
Паскоит

Как уже отмечалось, данные минералы формируют горные породы достаточно внушительной величины.

Оксиды и гидроксиды

В эту группу минералов входят все оксиды, и простые, и сложные, которые образованы металлами, неметаллами, интерметаллидами и переходными элементами. Общее процентное содержание данных веществ в земной коре - 5%. Единственное исключение, которое относится к силикатам, а не к рассматриваемой группе, - это оксид кремния SiO2 со всеми его разновидностями.

Самые распространенные :
Гранит
Магнетит
Гематит
Ильменит
Колумбит
Шпинель
Известь
Гиббсит
Романешит
Холфертит
Корунд (рубин, сапфир)
Боксит

Карбонаты
Данный класс минералов включает в свой состав достаточно большое разнообразие представителей, которые также имеют важное практическое значение для человека.
Подклассы или группы:
кальцит
доломит
арагонит
малахит
содовые минералы
бастнезит

Каждый подкласс включает в свой состав от нескольких единиц до десятков представителей. Всего насчитывается около ста разнообразных минеральных карбонатов.

Самые распространенные из них:

мрамор
известняк
малахит
апатит
сидерит
смитсонит
магнезит
карбонатит и другие

Некоторые ценятся как очень распространенный и важный строительный материал, другие используются для создания ювелирных изделий, третьи находят применение в технике. Однако все являются важными.

Силикаты

Самая многообразная по внешним формам и количеству представителей группа минералов. Такое варьирование обусловлено тем, что атомы кремния, лежащие в основе их химического строения, способны соединяться в разного вида структуры, координируя вокруг себя несколько атомов кислорода.

Так, могут формироваться следующие типы конструкций:

островные
цепочечные
ленточные
листовые

К ним относятся такие, как:
топаз
гранат
хризопраз
горный хрусталь
опал
халцедон и другие.
Они находят применение в ювелирном деле, ценятся как прочные конструкции для использования в технике.

Важные минералы в промышленности :
Датонит
Оливин
Мурманит
Хризокол
Эвдиалит
Берилл

Род минералов очень многообразен. Их насчитывается больше трех тысяч. Но основных, которые наиболее распространены, сравнительно немного – от двухсот до трехсот.

Царство минералов

Минералы можно назвать, царством , потому что изделия из них радуют глаз человека на протяжении веков. Всем известен малахит , имеющий красивые узорчатые разводы зеленого цвета. Этот минерал можно увидеть в облицовке колонн Исаакиевского собора , в Малахитовом зале Эрмитажа в Санкт-Петербурге , и, конечно, никто не пройдет мимо них.

Многие минералы знакомы по облицовке станций метрополитена, например розовый родонит .

Все знают, конечно, и кварц . А тот, кто бывал на Черноморском побережье, наверняка отличал среди галек полупрозрачный опал , халцедон или сердолик .

Многие женщины сейчас являются прекрасными минералогами и отличают розовый турмалин – его часто вставляют в перстни (в природе розовый турмалин редок, а преобладает черный и темно-зеленый, а также синий).

Всем известны и такие камни, как алмаз, рубин, изумруд . Алмазы в свое время представляли уникальную ценность, сейчас для технических целей их производят искусственно.

Также все знают янтарь (окаменелая смола древних деревьев), голубой аквамарин (берилл), дымчатый топаз , сиреневый минерал – чароит .

Неметаллические минералы

Человека всегда привлекали красивые камни. Их относят к неметаллическим минералам . Нередко им приписывали чудодейственные свойства. Как раньше думали, одни камни могут излечить разные болезни, другие – приворожить любимого, третьи – прогоняют горе и печаль. Красивые камни всегда радовали и продолжают радовать наш глаз, а искусные изделия из них, можно увидеть в крупных музеях.

Каменный век

Камни не только красота, чарующая глаз, но и первейшая необходимость.

Именно с использованием камня связано развитие человечества. Начиная от первых орудий – камня, привязанного к палке, человек всю свою деятельность связывал с камнем. Уже доисторический человек умел отличать крепкий кремень среди других камней и искусно высекал из него топоры, острые ножи, и различные орудия труда. Это каменный век , растянувшийся на миллионы лет.

Металлические минералы

Огромную роль в развитии материальной культуры сыграло открытие способов получения и обработки металлов. К металлические минералам относится давно открытая человеком самородная медь , яркая и блестящая, встречающаяся в поверхностных выходах медных руд.

Самородная медь

Это был металл мягкий, податливый для обработки. Из него делали посуду, ножи и другие орудия. Возможно, что медь выплавили случайно. Яркие окисленные медные руды – синие, зеленые – конечно, привлекали внимание человека, и он их приносил к своему жилищу. Куски окисленной руды не раз попадали в кострища.

Бронза

Позднее научились получать и бронзу . И здесь помогал случай; в некоторых кусках окисленной руды были и другие металлы, кроме меди: цинк, сурьма, олово . Выплавленный сплав оказался более твердым сплавом, чем медь, – им стала бронза. Так, вероятно, независимо и в разное время, в различных местностях открывалась бронза, и наступал бронзовый век , начало которого относилось к IV тысячелетию до нашей эры.

Железо

Железо тоже знали очень давно, его находили в самородках и метеоритах. Ценилось железо дороже золота . Вероятно, из руды выплавлять железо, научились, прежде всего, на Кавказе. Культура этого металла развивалась неодновременно и независимо в разных частях света, хотя, конечно, всегда был обмен опытом.

Золото

История развития знаний о камнях, прежде всего о драгоценных и о золоте , восходит к далеким доисторическим временам. Отбирая камни для своих орудий, человек обращал внимание на блестящие, как солнце, самородки золота и красивые цветные камни, которые собирал для украшений.

Существует миф об аргонавтах, пустившихся из Греции в далекий путь к берегам Колхиды за золотым руном. В Египте золото было известно за пять тысяч лет до нашей эры , задолго до меди. Его добывали в Аравии, на берегах Красного моря, в долине Нила. Через Византию культура золотых изделий пришла из Средиземноморья в Причерноморье. Уникальные изделия из золота в скифских захоронениях свидетельствуют о высоком искусстве мастеров.

Еще до нашей эры золото в больших количествах накапливалось и в богатейших сокровищницах древних царей. Так, по преданию, корабельщики царя Хирама Тирского (Тир – древний финикийский город – существует и сейчас на территории Ливана) привезли много золота из страны Офир. Царица Савская доставила царю Соломону Иудейскому в дар из Ливии множество драгоценных камней и золота.

Драгоценные камни

Известно, что царь Соломон имел изумрудный кубок, который был сделан из огромного кристалла. Этот кубок и теперь хранится в Генуе в соборе святого Лаврентия как священная чаша.

Сообщается также, что Нерон смотрел на бои гладиаторов через кристалл изумруда. Это реальные свидетельства распространения драгоценных камней по странам древних цивилизаций. Существуют и легенды, и литературные вымыслы, основанные на историческом материале. К ним относится поэтическое произведение А. Куприна «Суламифь». Куприн описывает камни, известные за много до нашей эры, и суеверия, которые были связаны с ними.

Обширны были торговые связи древних государств. Связи эти были морские (корабельщики из Тира) или сухопутные, например: доставка нефрита из Китая, алмазов, сапфиров и рубина , из Индии, может быть, через Иран (Персеполь) бирюзы из Афганистана. О дальнейших путешествиях в Индию, Иран, Вавилонию, Эфиопию мы знаем из исторических источников. Таким образом, реально можно представить и привоз камней из дальних стран.

Камням приписывали всякие чудодейственные свойства, а также власть над людьми. – красные камни – считались камнями сильных страстей: гнева, любви, крови; а синие – камни успокоения (сапфир ).

Но с драгоценными камнями были связаны не только суеверия. Изучались и физические свойства минералов – цвет, блеск, прозрачность. Обработка камня пришла с Востока, из Индии, она считается родиной драгоценных камней: алмаза, рубина, сапфира. Там же были написаны первые книги о камнях.

Нефрит

А культ нефрита издревле был в Китае. Это удивительный камень, который просвечивался теплым светом. Он был крепким и в то же время податливым резцу ваятеля. Из него делали скульптуры Будды, животных, вазы и сосуды со сложным орнаментом.

Нефрит имеет различные окраски: кроме обычного зеленоватого, также голубоватый, светло-серый до пепельного, кремовый, белый, красный, черный – все цвета радуги вобрал в себя этот камень. Это богатейшее собрание китайского нефрита показывает изделия многих поколений безымянных скульпторов – высокую культуру обработки камня и тонкий вкус ваятелей, унаследованные с глубокой древности.

Античный мир (Греция) прославился скульптурой из мрамора . Высокие ступеням, ведущим к Акрополю, по которым ходили великие греки прошлого: Аристотель, Гераклит, Сократ.

В центре Акрополя знаменитый Парфенон (храм богини Афины), величественный, но легкий, благодаря строгим пропорциям. Стройные колонны перед фасадом, а над ними на фронтонах фризы со скульптурными изображениями мужественной борьбы людей, красивых и сильных, с кентаврами. Перед зданием множество обломков мраморных монолитов – остатков разрушенных зданий. Мрамор везде – белоснежный , просвечивающий в тонких сколах. Умели же люди подбирать и обрабатывать камень.

Современная минералогия

В настоящее время современная минералогия поднялась на новую ступень. Используются новые средства и методы изучения. Если ранее естествоиспытатели описывали свойства минералов, то теперь объясняют эти свойства, исходя из точного знания о составе и строении минералов .

Многие свойства зависят от внутренней структуры минерала. От расположения атомов в кристалле и формы «ячеек» его геометрической внутренней структуры. Например, в кубических кристаллах соли атомы натрия и хлора попеременно располагаются в «узлах» кубиков кристаллической решетки, и внешняя форма кристаллов – тоже кубы. Такова же структура и форма кристаллов свинцового блеска – галенита , где чередуются атомы свинца и серы. Но в некоторых минералах более сложного внутреннего строения и состава, и внешняя огранка кристаллов гораздо сложнее. Вспомните многогранные кристаллы гранатов .

Встречаются и другие формы кристаллов: вытянутые призматические или пластинчатые, что также связано с внутренним строением минералов. Вытянутые цепочки, характерные для многих силикатов , образуют тетраэдры кремнезема , к которым присоединяются атомы тех или других металлов. Призматические кристаллы могут иметь разную форму поперечного сечения – шестиугольную (гексагональная группа – берилл, турмалин), квадратную (тетрагональная группа – оловянный камень), прямоугольную (ромбическая группа – пироксены).

Свойства минералов

Внутренняя структура оказывает влияние на многие свойства минералов . Для примера возьмем два минерала одного и того же состава – алмаз и графит . Оба они состоят из одного элемента – углерода . Но все они отличны по свойствам.

Алмаз

Царем всех минералов является алмаз . Самый твердый (по десятибалльной шкале занимает десятое место), прозрачный, сверкающий. Эти свойства зависят от внутреннего строения. Он имеет наибольшую плотность, «компактность» внутренней структуры – расположения атомов углерода в кристаллической решетке. Это отражается и на его внешней огранке, повышенном удельном весе, твердости, а также на так называемом алмазном блеске: игре света при отражении от внутренних слоев из-за пониженной скорости распространения света в кристалле.

Графит

А вот графит тоже является чистым углеродом – но по твердости занимает самую низкую оценку – единицу, это связано с тем, что он имеет рыхлую внутреннюю пластинчатую структуру. У графита металлоподобный блеск, он непрозрачен. Алмаз и графит – это два минерала, с одинаковым составом, но значительно отличаются друг от друга. Это происходит потому, что они образуются при различных условиях: алмаз – на больших глубинах при очень высоком давлении, а графит – на контактах гранитных массивов в условиях высокой температуры.

Цвет минералов

Различны минералы и по цвету. Цвет минералов часто зависит от состава. Например, медные (малахит), никелевые, хромовые – зеленые, марганцевые (с закисью марганца) – розовые, литиевые – тоже розовые.

Некоторые минералы имеют различную окраску. Примером могут служить гранаты: магнезиальные – вишнево-красные пиропы – известны любительницам украшений по замечательным кристаллам из метаморфических толщ и россыпей Чехословакии; железистые гранаты – бурые, кальциевые – желто-зеленые, хромовые – густо-зеленые, марганцевые – розовые. Каждая разновидность имеет свои названия, свои условия образования. Например, магниевый гранат – пироп (спутник алмаза) образуется при высоких давлениях и температурах в глубинах Земли. Зеленый хромовый гранат – уваровит находится в глубинных ультраосновных породах, богатых хромом. А кальциевый гранат – гроссуляр встречается в метаморфизованных известняках на контактах с гранитами. Так что и состав, и цвет гранатов говорят об условиях их образования.

Иногда окраска зависит от тонких примесей. Например, у бесцветного корунда , есть окрашенные разновидности: красный рубин , голубой сапфир . Иногда на цвет минералов влияют дефекты кристаллов, а в других случаях воздействие включений радиоактивных минералов.

Методы исследований

Применение новых методов исследований , спектральной, рентгеновской и рентген химической аппаратуры позволяет определять не только основной состав минералов (главные компоненты), но и незначительные примеси, что имеет очень важное значение. Удается установить также, в каком виде находятся элементы примеси: выполняют промежутки между главными атомами в решетке минерала, или замещают некоторые атомы, или, наконец, образуют микроминералы – посторонние, захваченные включения.

Сложно минеральное царство, и много еще предстоит сделать для его изучения.

Природные музеи

А какое необычное впечатление производят «природные музеи », которые мы видим в рудниках, открывающих на каждом метре все новые каменные сказки. Например, образованные водой. Незабываемы картины полиметаллических дальнегорских месторождений Дальнего Востока с их уникальными кристаллами различных минералов. Месторождения залегают среди известняков . Это извилистые трубообразные неправильные залежи или плоские линзы. Главная часть рудных тел везде темно-зеленый минерал – геденбергит (силикат кальция, марганца и железа из групп пироксенов). Геденбергиты образуют огромные шары, это сферические выделения, имеющие в поперечном разрезе метр и более, тесно примыкающиеся друг к другу, и образующие извилистые зоны из радиально-лучистых темных кристалликов. Между лучиками темного геденбергита сверкают золотом «стрелы» халькопирита , серебром – тонкие полосы светлого блестящего галенита и черные полоски сфалерита . Все это производит очень чарующее впечатление при освещении электрическими лампами крупные подземные камеры.

Но особенно интересную и разнообразную форму имеют кристаллы минералов, которые нарастают на стенках . Здесь можно видеть щетки, или, как их называют, друзы, множества кристаллов сфалерита, галенита, изумительные по разнообразию форм кристаллы кальцита.

Ученые изучают условия образования различных по форме кристаллов и отмечают, что со временем по мере снижения температуры растворов формы кристаллов менялись.

В крупнейших минералогических музеях такие кристаллы, различные виды минералов и камней выставляют на видном месте.

Из минералов добываются все элементы, используемые в неорганической химии. К началу ХIХ века были заложены основы химии, позволившие Дмитрию Менделееву создать периодическую систему элементов.

Это однородные по химическому составу и физическим свойствам природные тела. Они образовались в результате физико-химических процессов, которые протекают на поверхности Земли и в ее недрах. Минералы - составные части . Большинство минералов твердые, имеющие кристаллическое строение, способные образовывать многогранники (кристаллы). Кроме твердых есть и жидкие минералы (ртуть, вода), газовые (метан, углекислота).

Часть минералов образуется в результате как продукты кристаллизации магмы, а также за счет выделяющихся из нее химических веществ.

Возникают минералы и в результате экзогенных процессов. Это происходит при химическом , когда неустойчивые вещества превращаются в другие, более устойчивые.

Для определения минералов прежде всего необходимо выяснить их физические свойства. При этом необходимо помнить, что в зависимости от примесей эти свойства могут меняться. К физическим свойствам относятся:

• блеск : способность преломлять и отражать лучи света;
• спайность : способность раскалываться по определенным плоскостям, что зависит от строения и кристаллической структуры;
• твердость : способность противостоять или резанию. Существует 10-бальная шкала твердости минералов: тальк - 1; алмаз - 10. Твердость определяется путем сравнения исследуемых минералов с минералами этой шкалы.

Кроме физических свойств, для определения минералов исследуют и их химические свойства. По химическому составу все минералы подразделяются на несколько групп.

Самородные элементы . Встречаются в природе сравнительно редко. К ним относятся золото, серебро, платина, алмаз, графит, сера.

Сульфиды . К этой группе относятся около 250 минералов. Многие из них имеют важное промышленное значение: свинцовая руда, цинковая руда, медная руда, руды ртути.

Галоиды . К этой группе относятся такие соли, как каменная и калийная. Они применяются для получения удобрений, которые используются в .

Окислы . К этой группе относятся минералы, представляющие собой соединения химических элементов с кислородом. Из них следует отметить кварц (окись кремния) - один из наиболее распространенных в земной коре минералов; корунд (твердость - 9), встречающийся в природе также в виде кристаллов цвета - рубинов, синего - сапфиров; гематит (красный железняк) и магнетит (магнитный железняк) - , так же как и бурый железняк (лимонит).

Карбонаты . К этой группе относятся соединения кальция: кальцит, применяющийся в оптике; мрамор, использующийся как строительный материал; малахит - ценный поделочный камень; железный шпат - руда на железо; озурит - руда на медь.

Сульфаты . Среди них наибольшее значение имеет гипс.

Фосфаты . В этой группе самое большое значение имеет апатит.

Силикаты . Сюда относятся соединения кремния. Они составляют 75% массы . Среди них есть породообразующие минералы: слюда, авгит, роговая обманка. Многие силикаты имеют большое хозяйственное значение: каолинит и тальк - сырье для получения фарфора и фаянса; оливин (хризолит) - драгоценный камень. Широко распространены полевые шпаты, они образуют целую группу минералов. Их содержится в земной коре 57,9%.

Органогенные . Это особая группа минералов, отличающихся особенностью образования. К этой группе относятся озокерит (горный воск), асфальт - продукт окисления ; янтарь - окаменевшая смола древних хвойных растений. Он применяется как поделочный камень, для получения янтарной кислоты, лака, политуры и других продуктов.

Насчитывается около 3000 различных минералов. Но только несколько десятков минералов встречаются в природе большими скоплениями - например, кварц, полевой шпат, кальцит. Большая часть минералов встречается очень редко и не образует горных пород - например, золото, алмазы.

Изучение состава минералов, условий их образования в природе позволили искусственно получать некоторые из них в лаборатории, на заводах. Так, например, в основном для технических нужд освоено производство синтетических алмазов, рубинов и других минералов. Минералы, используемые в народном хозяйстве, называются . в некоторых районах планеты содержат повышенное количество растворенных веществ и газов. Такие источники называются минеральными. Они могут использоваться в лечебных целях.

Минералы могут применяться непосредственно в том виде, как их находят в природе (мрамор, слюда, каменная соль), или же из них извлекают определенные химические элементы (например, железо из руды).