Как называется и чем занимается специалист по камням? Шуман В. Мир камня. Горные породы и минералы Кто изучает камни

Камнях, главным образом о физических свойствах, особенностях химического состава, декоративно — художественных достоинствах минералов и минеральных агрегатов, использующихся в ювелирном и камнерезном производстве. Изучает геологию месторождений, а также технологию обработки драгоценных и поделочных камней. Важное прикладное назначение геммологии — определение минерального вида драгоценного камня и его происхождения (нередко осуществляемое по ограненному образцу, заметное воздействие на который недопустимо), а также установление отличий природных драгоценных камней от их синтетических аналогов и имитаций. Кроме того, геммология включает разработку методов облагораживания драгоценных и поделочных камней.

К.Худоба и Е.Гюбелин определяют геммологию (немецкий аналог — Edelsteinkunde) как учение о свойствах поделочных и драгоценных камней, о законах, обуславливающих их формы и физические свойства, об их химическом составе и месторождениях с целью практического использования. Она рассматривает также имитации, синтетические аналоги природных камней и синтетические материалы, не имеющие природных аналогов. Практическая геммология занимается всеми видами обработки камней — огранкой, облагораживанием, окраской и т. п.

См. также

Литература

  • Киевленко Е. Я., Сенкевич Н. Н., Гаврилов А. П. Геология месторождений драгоценных камней. М.: «Недра», 1982
  • Путолова Л. С. Самоцветы и цветные камни. М.: Недра, 1991
  • Смит Г. Драгоценные камни. М.: Мир, 1984
  • Элуэлл Д. Искусственные драгоценные камни. М.: Мир, 1986

Ссылки

  • Источник текста:

Wikimedia Foundation
.
2010
.

Смотреть что такое «Наука о драгоценных камнях» в других словарях:

    ДРАГОЦЕННЫЕ КАМНИ, камни из группы около 100 минералов, непрозрачных, прозрачных и полупрозрачных, которые высоко ценятся из за своей красоты, редкости и прочности. Прозрачные камни, такие как АЛМАЗЫ, РУБИНЫ, ИЗУМРУДЫ и САПФИРЫ самые дорогие.… … Научно-технический энциклопедический словарь

    — «Гаруда пурана» священный текст индуизма на санскрите, одна из восемнадцати основных Пуран (называемых «махапуранами»). Принадлежит к группе вайшнавских Пуран (наряду с «Вишну пураной», «Нарада пураной», «Бхагавата пураной», «Падма пураной» … Википедия

    геммология
    — Наука о драгоценных камнях. [Англо русский геммологический словарь. Красноярск, КрасБерри. 2007.] Тематики геммология и ювелирное производство EN gemmology … Справочник технического переводчика

    Наука о минералах (см.) вообще, обнимает собой все знания об их свойствах: изучает их внешний вид, различные физические особенности и химический состав, их происхождение и превращения и, наконец, на основании всего этого соединяет их в различные… …

    Природные минералы и их искусственные аналоги, используемые для изготовления украшений и художественных изделий. Эти камни характеризуются красивой окраской, высокой твердостью и долговечностью, ярким блеском и игрой. Фактическая цена камня… … Энциклопедия Кольера

    Так называлась у древних писателей южная часть Месопотамии, т. е. область, простирающаяся от пункта, где Тигр и Евфрат наиболее близко сходятся между собой (33° северной широты), до Персидского залива. Впоследствии название это, с расширением… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Замечали ли вы, насколько большую роль в жизни людей играют камни? Строительство зданий и сооружений, интерьерный и ландшафтный дизайн, скульптура и архитектура — далеко не полный список областей их применения. Чем бы вы ни занимались, зайдя на сайт TENAX-shop, обязательно найдете необходимые инструменты и разнообразную химию для обработки. С давних пор человечество не только активно использует камни в своих целях, но и изучает их с разных точек зрения.

Минералогия

Наука о природных химических соединениях — твердых компонентах земной коры. В сферу ее интересов входят состав, свойства и условия, в которых происходило образование камней. На сегодняшний день описано более 3 тысяч видов минералов. К ним относят твердые тела природного происхождения, имеющие кристаллическую структуру, возникшие в ходе геологических процессов.

Петрография

Наука о горных породах. Занимается их микроскопическим и спектрометрическим исследованием с описанием строения и состава, а также форм и географии залегания. В англоязычных странах более известна, как петрология.

Кристаллография

Тесно связана с минералогией. Возникла как ее часть, затем постепенно выросла в отдельную науку. Изучает формы и структуру натуральных и искусственных кристаллов, их свойства и условия возникновения. Существуют физическое, химическое и геометрическое направления этой науки.

Геммология

Рассматривает драгоценные и поделочные камни (самоцветы). Объектом ее изучения являются не только минералы, но и аморфные структуры, такие как янтарь, а также органические образования — коралл и жемчуг. Геммологов интересуют свойства и состав самоцветов, технологии их обработки и декоративные достоинства. Занимаются они и синтетическими камнями.

Все науки так или иначе связаны между собой. Знания описанных ими свойств природных материалов дают большие возможности в плане их применения. Например, клей для камня TENAX был специально создан для наилучшего соединения деталей из мрамора или гранита. После затвердевания его можно подвергать обработке наравне со скрепленными материалами.

Камень — это всякая твердая нековкая составная часть земной коры в виде сплошной массы или отдельных кусков. Ювелир понимает под этим словом драгоценные камни, строитель — материалы, с помощью которых мостят улицы и возводят дома. Геологи же, занимающиеся наукой о Земле, называют объекты своего изучения не «камнями», а горными породами и минералами.
Горная порода, или, как чаще говорят, порода, представляет собой сочетание (агрегат) минералов естественного (природного) происхождения. Обычно породы слагают более или менее значительные площади. Песок и суглинок тоже причисляют к горным (точнее — рыхлым осадочным) породам. Наука, изучающая горные породы, носит название петрографии.
Минерал — это внутренне однородный твердый компонент земной коры, образовавшийся естественным путем. С началом эры космических полетов минералами стали называть и твердые составные части горных пород Луны. Большинство минералов выделяется в виде кристаллов, имеющих определенные формы. Слово «минерал» происходит от латинского слова mina («мина») — шахта. Наука о минералах именуется минералогией.
Кристалл — это однородное по составу тело строго геометрической формы с закономерным внутренним строением — кристаллической решеткой. Структура кристаллической решетки определяет разнообразие физических свойств кристаллов, а тем самым и минералов. Раздел науки, изучающий кристаллы, называется кристаллографией.
Драгоценный камень — понятие, не имеющее единого определения. Чаще всего к драгоценным камням относят красивые и редкие минералы (в некоторых случаях и минеральные агрегаты), обладающие достаточно высокой твердостью, а потому весьма стойкие к истиранию, иными словами, почти не подвластные времени. Но, разумеется, представление о красоте камня с течением времени менялось, вот почему отдельные камни, ранее слывшие драгоценными, давно забыты, тогда как другие минералы ныне, наоборот, возведены в ранг драгоценных камней. Понятие полудрагоценный камень, как прежде называли не очень твердые ювелирные и поделочные камни, еще менее четко и на сегодняшний день не вполне правомочно. Ювелирноподелочный камень — собирательное понятие, охватывающее все камни, используемые в качестве украшений (в том числе и в декоративных целях). В более узком смысле слова поделочными камнями называют относительно недорогие самоцветы, которые тем самым как бы противопоставляются «настоящим» драгоценным камням. Наука о драгоценных камнях носит название геммологии.
Руда в общем случае представляет собой минеральную смесь, с промышленным содержанием металлов. В последнее время рудами иногда называют и некоторые виды неметаллического минерального сырья, обладающие полезными свойствами. Поскольку практическая ценность руды (иначе говоря, кондиционность, пригодность для разработки) зависит от факторов, которые с течением времени могут изменяться (технические возможности добычи и обогащения, экономическая конъюнктура, транспортные условия), понятие «руда» применимо не только к определенным минералам или горным породам.

Минералы

В настоящее время известно около 3000 минералов, и ежегодно ученые открывают все новые и новые их виды. Нр лишь около 100 минералов имеют сравнительно большое практическое значение: одни — в силу их широкой распространенности, другие — благодаря особым, ценным для человека свойствам. И только четверть из них играют существенную роль в составе горных пород.
Некоторые минералы были известны еще в Древней Греции. Однако научный способ их познания утвердился гораздо позже. Отцом минералогии по праву считают немецкого ученого Георга Агрйколу (1494—1555). Значительный вклад в развитие учения о минералах внесли также профессор минералогии Фрейбергской горной академии Абраам Готлоб Вернер (1750—1817), который разработал классификацию горных пород, и профессор химии из Берлина Мартин Генрих Клапрот (1743—1817).
Возникновение названий минералов не подчиняется какой-либо единой системе: одни из них заимствованы из жаргона горняков или народной речи, другие были придуманы специально. Роль немецких ученых в развитии минералогии нашла отражение в значительном распространении немецких терминов, которые получили международное признание. С течением времени многие минералы получали новые названия, но при этом их старые наименования нередко тоже не выходили из употребления. Поэтому сейчас один и тот же минерал может иметь несколько наименований. Особенно запутана номенклатура драгоценных и поделочных камней: их многочисленные наименования необозримы и часто могут ввести в заблуждение. И хотя существуют международные соглашения о единой номенклатуре драгоценных камней, практика показывает, что еще и сегодня не положен конец произвольному присвоению им самых разных торговых наименований.

Происхождение и строение

Минералы могут образовываться по-разному. Такие широко известные минералы, как полевой шпат, кварц и слюда, кристаллизуются из огненножидких расплавов и газов преимущественно в недрах Земли, реже — из лав, излившихся на земную поверхность. Некоторые минералы образуются из водных растворов или возникают при участии организмов, некоторые — путем перекристаллизации уже существующих минералов под воздействием больших давлений и высоких температур.
Многие минералы часто встречаются в определенных сообществах, или ассоциациях, так называемых парагенезисах (например, полевой шпат и кварц), но бывают— и исключающие друг друга минералы (например, полевой шпат и каменная соль).
Большинство минералов имеет определенный химический состав. Входящие в них примеси хотя и способны влиять на физические свойства минералов или даже изменять их, но в химических формулах обычно не упоминаются. При определении минералов весьма существенную роль играет форма их кристаллов. И хотя в образцах она не всегда идеально выражена, а чаще просто искажена, все же в большинстве случаев удается различить какие-либо признаки кристаллического строения — грани, штриховку или постоянные углы между гранями. Типичные формы кристаллов объединены в семь кристаллографических систем, называемых сингониями. Различие между ними проводится по кристаллографическим осям и углам, под которыми эти оси пересекаются (см. таблицу на стр. 11).
Существуют следующие кристаллографические сингонии (системы): кубическая (правильная), тетрагональная (квадратная), гексагональная (шестиугольная), тригоналъная (ромбоэдрическая, или треугольная), ромбическая (иногда называемая орторомбической), моноклинная и триклинная.

В кубической сингонии все три оси имеют одинаковую длину и ориентированы взаимно перпендикулярно. В тетрагональной сингонии все три оси расположены взаимно перпендикулярно, причем две из них имеют одинаковую длину и лежат в одной плоскости, а третья отличается от них по длине. В гексагональной сингонии имеются четыре оси; три из них расположены в одной плоскости, обладают одинаковой дли-

ной и пересекаются под углами 120° (или 60°), четвертая же ось (другой длины) ориентирована перпендикулярно трем остальным. Тригональная сингония имеет те же оси и углы, что и гексагональная. Поэтому эти обе сингонии часто объединяют в одну — гексагональную. Различие между ними проявляется в элементах симметрии. В гексагональной сингонии поперечное сечение призматической основной формы шести-
угольное, в тригональной — треугольное. При стесывании углов треугольника получается шестисторонняя гексагональная форма. В ромбической сингонии все оси взаимно перпендикулярны, но имеют разную длину. В моноклинной сингонии из трех осей разной длины две взаимно перпендикулярны, а третья расположена под острым углом к ним. В триклинной сингонии все три оси различны по длине и наклонены по отношению друг к другу.
Конечно, большинство окристаллизованных минералов не встречается в виде правильно образованных кристаллов; чаще их формы искажены и для них характерно преимущественное развитие одних граней за счет других. Однако углы между соответствующими гранями всегда остаются одинаковыми. Некоторые минеральные вещества кристаллизуются в разных сингониях. В таких случаях говорят о полиморфизме и о полиморфных модификациях. Например, карбонат кальция СаСОэ может образовывать в различных условиях две модификации — тригональный кальцит и ромбический арагонит.
Факторами, определяющими форму минерала, являются строение его кристаллической решетки и упаковка атомов, ионов или молекул. Если при одинаковом химическом составе сами атомы всегда идентичны, то их взаимное расположение может быть весьма различным. Структура кристаллической решетки определяет не только форму кристаллов, но и их спайность. Так, например, при спиральном расположении частиц в решетке, не допускающем проведения в ней плоских поверхностей раздела, кристалл не раскалывается по спайности (то есть спайность у него отсутствует).
Все кристаллические минералы имеют решетку, и только внутреннее строение аморфных веществ лишено закономерной упорядоченности.
В отдельных случаях в результате выполнения полостей, оставшихся на месте растворенных и вынесенных кристаллов, замещения или обрастания (крустификации) других образований минералы могут появляться в нетипичных для них кристаллических формах — в виде так называемых псевдоморфоз, или ложных кристаллов.
Если минералы одинакового строения различаются лишь незначительными вариациями в химическом составе, изменениями окраски или какими-нибудь другими особенностями, говорят об их разновидностях. Среди драгоценных и поделочных камней разновидности играют значительную роль.
Огранкой или огранением называют комбинацию граней, наиболее характерную для кристаллов того или иного минерала (например, ромбододекаэдр у граната), габитусом — облик кристаллов и их агрегатов (например, столбчатый, таблитчатый или игольчатый). Бесструктурные на вид минеральные массы, сложенные кристаллическими зернами, которые имеют решетку, но вследствие затрудненного роста лишены правильных внешних ограничений, называют сливными, сплошными или массивными зернистыми агрегатами.
Подчас два или несколько кристаллов одного минерала срастаются между собой таким образом, что проявляют закономерную взаимную ориентировку. Подобные

образования называют двойниками, тройниками и сложными (многократными, множественными) двойниками. Наряду с двойниками срастания, в которых составляющие кристаллы лишь соприкасаются между собой (по плоскости срастания), существуют еще двойники прорастания с взаимным проникновением составляющих их кристаллов друг в друга. Двойниковые сростки распознаются по часто наблюдаемым у них входящим углам, которые у монокристаллов никогда не появляются.
Крупные и хорошо образованные правильные кристаллы минералов красивой формы встречаются в горных породах, где они нарастают на внутренних стенках округлых замкнутых полостей. Такие заполненные минеральным веществом пустоты называют жеодами, а наросшие на их стенках или на стенках трещин группы красивых кристаллов — друзами. Типичные минералы друз — кварц, кальцит и флюорит.

Коллекционеры называют свободные (или отпрепарированные) хорошо образованные минеральные группы штуфами. Но по большей части кристаллические индивиды бывают столь мелкими, что распознаются лишь под лупой или даже под микроскопом. Такие кристаллические (зернистые) агрегаты называют плотными.
Особый интерес для коллекционера представляют так называемые каменные розы — листоватые сростки, возникшие вследствие смещения индивидов, первоначально нараставших друг на друга в параллельном положении. Подобные груболистоватые формы развития типа «розы» можно встретить у гипса, барита и гематита (железной слюдки).
Гораздо чаще встречаются различные виды минеральных сростков (минеральные агрегаты или минеральные скопления). В зависимости от минерального состава и от условий, в которых протекал процесс роста, возникали шестоватые, радиально-ори- ентированные (лучистые, волокнистые, игольчатые и др.), листоватые или зернистые агрегаты. Радиальные агрегаты проявляют тенденцию к образованию сферических форм, которые в тех случаях, когда они имеют гладкую и блестящую поверхность, называют стеклянной головой (правильнее было бы называть «лысой»). Кон- центрически-скорлуповатые образования, такие, как арагонитовый гороховый камень, носят название оолитов (см. стр. 16).

Физические свойства

У минералов форма кристаллов в большинстве случаев развита не столь идеально, чтобы по ней можно было безошибочно отличить один минерал от другого, поэтому здесь нам помогают такие физические свойства минералов, как цвет, блеск, спайность, излом, твердость и плотность.
Однако любителю следует помнить, что не все встреченные им минералы удается диагностировать, не прибегнув к специальным химическим и физическим исследованиям.

Цвет и черта

Цвет минерала лишь в редких случаях может служить характерным диагностическим признаком, как, например, у синего азурита, зеленого малахита, желтой серы или красной киновари. Большинство же минеральных видов может иметь различную

окраску. Например, флюорит бывает бесцветным, желтым, коричневым, розовым, зеленым, синим, фиолетовым и даже почти черным. Химические и механические примеси способны изменить собственную окраску минерала и позволяют выделять его разновидности.
Кроме того, цветовые оттенки минералов могут меняться под воздействием высоких температур, ультрафиолетового и радиоактивного облучения, а также просто выцветать на солнечном свету. В ювелирном деле заметную роль играет искусственное окрашивание драгоценных и поделочных камней.
Более надежным диагностическим признаком минералов, чем цвет, является так называемый цвет черты (или, как часто говорят, просто черта). Цвет черты выявляется, если уголком испытуемого образца потереть пластинку неглазурованного фарфора — бисквита. Если минерал окажется твердым, рекомендуется прежде соскрести напильником немного порошка, а потом уже растереть его на пластинке.
Черта отражает собственный цвет минерала, ее окраска более постоянна и в меньшей мере зависит от цветовых разновидностей минерала. Так, цвет черты черного железного блеска (разновидности гематита) — вишнево-красный, золотисто-желтого пирита — черный с зеленоватым оттенком, а флюорита — независимо от его желтой, зеленой или фиолетовой окраски — всегда белый.

Блеск, прозрачность

Блеск минерала обусловлен тем, как свет отражается от его поверхности. В минералогии различают стеклянный, шелковистый, перламутровый, алмазный, жирный, смоляной, восковой, металлическии и полуметаллический блеск. Многие минералы вообще лишены блеска, на вид они тусклые, матовые. Металлический блеск бывает не только у самородных металлов, но и сульфидов, а также у некоторых оксидов. Многие минералы с металлическим блеском обнаруживают цвета побежалости, и в таких случаях у них часто наблюдаются великолепные радужные переливы.
Налеты и поверхностные явления выветривания могут изменять блеск минерала или значительно уменьшать его. Поэтому определение блеска тоже не всегда оказывается однозначным.
Минералы бывают прозрачными, просвечивающими, то есть слабо пропускающими свет, или непрозрачными. К числу последних относятся минералы с металлическим блеском. Однако почти все минералы, за исключением самородных металлов (кроме золота), прозрачны или просвечивают в очень тонких срезах, называемых шлифами.

Все пропускающие свет минералы, не принадлежащие к кубической сингонии, обнаруживают более или менее сильное двупреломление. Если, к примеру, положить ромбоэдрический кристалл кальцита на страницу с каким-нибудь текстом, то все буквы будут видны сквозь кристалл раздвоенными. Исландский шпат (прозрачная разновидность кальцита) демонстрирует явление двойного лучепреломления особенно отчетливо, и потому этот минерал называют также двупреломляющим шпатом. Однако у большинства минералов двупреломление света так невелико, что невооруженным глазом его не распознать. Причина двойного лучепреломления заключается в том, что световой луч, проходя сквозь кристалл, разлагается на два луча, каждый из которых преломляется по-разному.
У некоторых минералов (преимущественно у драгоценных камней) можно видеть переливы, мерцание и другие световые эффекты (иризацию, опалесценцию). Эти оптические явления возникают вследствие отражения света от тонких пластинок, представляющих собой включения в минерале или непосредственно участвующих в его строении. (Опалесценцию вызывает рассеяние света на слоях из крошечных шариков кремнезема. — Пер.)

Спайность и излом

Многие минералы раскалываются по плоским поверхностям. В таких случаях говорят, что минерал имеет спайность. Спайность зависит от строения кристаллической решетки. В зависимости от легкости, с какой раскалывается минерал, различают весьма совершенную (у слюды), совершенную (у кальцита) и несовершенную (у граната) спайность. Все шпаты (полевой шпат, плавиковый, шпат — флюорит, известковый шпат — кальцит) отличает хорошая спайность. Но встречаются и такие минералы, которые вообще лишены спайности (кварц). В таких случаях отделение друг от друга соприкасающихся индивидов в двойниках срастания называют не спайностью, а отдельностью.
Для минералов, обладающих плохой спайностью или вовсе лишенных ее, важным диагностическим признаком может служить излом — характер поверхности неправильных обломков, на-которые кристалл раскалывается при ударе. Различают раковистый, занозистый, волокнистый, ровный, неровный, ступенчатый и землистый изломы. Раковистый излом типичен для всех разновидностей кварца и для любых стекловатых горных пород.

Твердость

Под твердостью минерала обычно понимают сопротивление, которое оказывает его поверхность при попытке поцарапать ее другим камнем или иным предметом.
Немецкий минералог Фридрих Моос (1773—1839) предложил шкалу, согласно которой минералы группируются в соответствии с их относительной твердостью по десятибалльной шкале, которая называется минералогической шкалой твердости, или шкалой Мооса. Каждый минерал, занимающий определенное место в этой шкале, царапает все минералы с меньшим значением твердости, но в то же время сам царапается стоящими выше него более твердыми минералами. Минералы с равными значениями твердости не царапают друг друга.
Путем сравнения с этой шкалой может быть установлена твердость любого минерала — твердость по Моосу. «Минералы с твердостью 1 и 2 считаются мягкими, от 3 до 6 — средней твердости, а выше 6 — твердыми. О минералах с твердостью 8—10 говорят, что они обладают твердостью драгоценных камней.
Шкала Мооса — относительная шкала. С ее помощью может быть установлено лишь, какой минерал тверже. О том, насколько увеличивается в количественном выражении твердость от ступени к ступени по шкале Мооса, сказать нельзя. В представленной здесь таблице эта шкала сопоставлена с абсолютными значениями твердости — это твердость шлифования в воде по Розивалю. Сопоставление показывает, как скачкообразно возрастает абсолютная твердость. Для неспециалиста определение абсолютной твердости, требующее сложной аппаратуры, практически невозможно.

Шкала
твердости

Твердость по Моосу

Твердость
шлифования

Скоблится ногтем

Царапается ногтем

Царапается медной монетой

Легко царапается перочинным ножом

С трудом царапается перочинным ножом

Ортоклаз

Царапается напильником

Царапает оконное стекло

Легко царапает кварц

Легко царапает топаз

Не царапается ничем

При определении твердости по Моосу следует пользоваться образцами с острыми краями и царапать на робных свежих (не затронутых выветриванием) поверхностях. У ребристых образований, листоватых кристаллов, выветрелых с поверхности минералов значения твердости царапанья получаются заниженными. Применение шкалы Мооса к горным породам в общем случае невозможно вследствие их гетерогенности — присутствия разнородных составных частей.
Главное достоинство шкалы Мооса заключается в простоте ее использования. С помощью эталонных образцов и наборов принадлежностей для царапанья твердость минералов можно легко определять в поле, во время прогулок и экскурсий. Если даже у вас под рукой нет контрольных образцов, то можно воспользоваться другими простыми вспомогательными средствами. Так, наш ноготь царапает минералы с твердостью до 2, перочинный нож — с твердостью до 5—6, стекло без труда царапается кварцем (его твердость по Моосу 7). Конечно, для профессиональной диагностики минерала или драгоценного камня определение твердости по Моосу слишком неточно. Кроме того, драгоценные камни при царапанье можно повредить. Поэтому в подобных случаях прибегают к определению так называемой твердости шлифования, которая измеряется количеством минерала, сошлифовываемого с поверхности образца при определенных условиях.

Плотность

Под плотностью понимается масса вещества, отнесенная к массе равного объема воды. Следовательно, минерал с плотностью 2,6 в 2,6 раза тяжелее такого же объема воды. Плотность минералов, горных пород и руд колеблется от 1 до 20. Минералы с плотностью ниже 2 воспринимаются как легкие (янтарь — 1,0), от 2 до 4 — как нормальные (кварц — 2,6), выше 4 — как тяжелые (галенит, или свинцовый блеск, — 7,5).
Самые дорогие драгоценные камни, так же как и благородные металлы, имеют более высокую плотность, чем такие породообразующие минералы, как кварц и полевой шпат. По этой причине в текучих водах сначала происходит отложение и накопление тяжелых минералов, а потом уже — кварцевых песков, которые их перекрывают. Такого рода месторождения полезных минералов называются россыпями.
Плотность минерала может быть вычислена следующим образом:

Массу минерала нетрудно определить с помощью любых весов. Его объем можно найти разными способами, в том числе посредством вытеснения воды в мерном сосуде или путем гидростатического взвешивания. Второй метод точнее и пригоден даже для мелких образцов. На гидростатических весах подвешенный на тонкой проволочке минерал сначала взвешивается в воздухе, а затем погруженным в воду. Разность обоих результатов соответствует массе вытесненной воды и тем самым численно равна объему минерала. Такой способ определения плотности с точностью до одного знака после запятой доступен и любителю. Разумеется, при этом важно проследить, чтобы минерал был чистым, свободным от посторонних веществ иной плотности.

Масса при взвешивании на воздухе
Масса при взвешивании в воде Разность (объем)

Плотность данного образца составляет 2,7; судя по этой цифре, определяемый минерал — кальцит.

Прочие свойства

Существуют еще и другие свойства и способы, которые могут помочь при определении минералов, это поведение их перед паяльной трубкой и в прозрачных шлифах, магнитность, запах, вкус, ощущение на ощупь.
Испытания на плавкость и реакции окрашивания пламени проводятся с помощью паяльной трубки. Это латунная трубка, на одном конце которой имеется деревянный мундштук, а на другом — волосное отверстие. Вдувая воздух через паяльную трубку в пламя (например, горелки Бунзена или даже обыкновенной свечи), можно очень сильно накалить его и лучеобразно направить в нужную точку. Чтобы эффективно пользоваться паяльной трубкой, требуются вспомогательные лабораторные материалы, а также определенные химические знания и навыки. Поэтому метод паяльной трубки неспециалисты должны использовать лишь в порядке исключения.
Прозрачные шлифы (срезы толщиной 0,02—0,03 мм) позволяют рассмотреть под микроскопом структуру образца. Наряду с полированными шлифами (аншлифами) они применяются при исследовании руд, но первостепенную роль играют в петрографии, при микроскопическом изучении горных пород.

Классификация

Все многообразие минералов подразделяется на группы, объединяющие минералы с общими признаками. В научной минералогии общепринято классифицировать минералы прежде всего по их химическому составу. Ниже приведены классы минералов.

  1. Элементы: алмаз, висмут, графит, золото, медь, мышьяк, платина, сера, серебро.
  2. Сульфиды: антимонит, аргентит, арсенопирит, аурипигмент, блеклая руда, борнит, бурнонит, галенит, киноварь, кобальтин, ковеллин, красная серебряная руда, леллингит, марказит, молибденит, никелин, пентландит, пирит, пирротин, реальгар, станнин, сфалерит, халькозин, халькопирит, хлоантит.
  3. Галогениды: атакамит, галит, карналлит, криолит, сильвин, флюорит.
  4. Оксиды и гидроксиды: анатаз, браунит, вольфрамит, гаусманнит, гематит, гетит. гиббсит, диаспор, ильменит, касситерит, кварц, корунд, куприт, лимонит, магнетит, манганит, опал, пиролюзит, псиломелан, рутил, урановая смолка (настуран), франк- линит, хризоберилл, хромит, цинкит.
  5. Нитраты, карбонаты, бораты: азурит, анкерит, арагонит, борацит, витерит, гидроцинкит, доломит, кальцит, магнезит, малахит, родохрозит, сидерит, смитсонит, стронцианит, церуссит.
  6. Сульфаты, хроматы, мОлибдаты, вольфраматы: ангидрит, англезит, барит, вольфрамит, вульфенит, гипс, крокоит, молибденит, целестин, шеелит.
  7. Фосфаты, арсенаты, ванадаты: апатит, бирюза, ванадинит, вивианит, лазулит, миметезит, пироморфит, урановые слюдки.
  8. Силикаты: авгит, актинолит, андалузит, арфведсонит, берилл, бронзит, везувиан, волластонит. гаюин. геденбергит. гиперстен, диаллаг, диопсид, диоптаз, жадеит, каолинит, кианит (дистен), кордиерит, лазурит, лейцит, монтмориллонит, нефелин, нозеан, оливин, пирофиллит, полевой шпат, пренит, роговая обманка, родонит, серпентин, силлиманит, содалит, сподумен, ставролит, тальк, титанит (сфен), топаз, тремолит, турмалин, хлорит, хризоколла, цеолиты, циркон, цоизит, эгирин.

В минералогии существуют и другие классификационные принципы.
В нашем случае за основу классификации минералов приняты области, в которых они имеют наибольшее значение для человека, то есть выделяются группы породообразующих минералов, драгоценных и поделочных камней и рудных минералов.

Горные породы — классификация и общий механизм образования

Камень — это всякая твердая нековкая составная часть земной коры в виде сплошной массы или отдельных кусков. Ювелир понимает под этим словом драгоценные камни, строитель — материалы, с помощью которых мостят улицы и возводят дома. Геологи же, занимающиеся наукой о Земле, называют объекты своего изучения не «камнями», а горными породами и минералами.

Горная порода, или как чаще говорят, порода, представляет собой сочетание (агрегат) минералов естественного (природного) происхождения. Обычно породы слагают более или менее значительные площади. Песок и суглинок тоже причисляют к горным (точнее — рыхлым осадочным) породам. Наука, изучающая горные породы, носит название петрографии.

Минерал — это внутренне однородный твердый компонент земной коры, образовавшийся естественным путем. С началом эры космических полетов минералами стали называть и твердые составные части горных пород Луны и других планет Солнечной системы. Большинство минералов выделяется в виде кристаллов, имеющих определенные формы. Слово «минерал» происходит от латинского слова «мина» — шахта. Наука о минералах именуется минералогией.

Кристалл — это однородное по составу тело строго геометрической формы с закономерным внутренним строением — кристаллической решеткой. Структура кристаллической решетки определяет разнообразие физических свойств кристаллов, а тем самым и минералов. Раздел науки, изучающий кристаллы, называется кристаллографией.

Драгоценный камень — понятие, не имеющее единого определения. Чаще всего к драгоценным камням относят красивые и редкие минералы (в некоторых случаях и минеральные агрегаты), обладающие достаточно высокой твердостью, а потому весьма стойкие к истиранию, иными словами, почти не подвластные времени. Но разумеется, представление о красоте камня с течением времени менялось, вот почему отдельные камни, ранее слывшие драгоценными, давно забыты, тогда как другие минералы ныне, наоборот, возведены в ранг драгоценных камней.

Понятие полудрагоценный камень, как прежде называли не очень твердые ювелирные и поделочные камни, еще менее четко и на сегодняшний день не вполне правомочно. Ювелирно-поделочный камень — собирательное понятие, охватывающее все камни, используемые в качестве украшений (в том числе и в декоративных целях). В более узком смысле слова поделочными камнями называют относительно недорогие самоцветы, которые тем самым как бы противопоставляются «настоящим» драгоценным камням. Наука о драгоценных камнях носит название геммологии.

Руда в общем случае представляет собой минеральную смесь с промышленным содержанием металлов. В последнее время рудами иногда называют и некоторые виды неметаллического минерального сырья, обладающие полезными свойствами. Поскольку практическая ценность руды (иначе говоря, кондиционность, пригодность для разработки) зависит от факторов, которые с течением времени могут изменяться (технические возможности добычи и обогащения, экономическая конъюнктура, транспортные условия), понятие «руда» применимо не только к определенным минералам или горным породам.

В геологии горными породами
называются минеральные смеси природного происхождения. Из почти 3000 минералов лишь немногие принимают существенное участие в составе горных пород. Ниже приведено процентное содержание минералов в земной коре до глубины 16 км (по Г. Шуману. 1957):

Полевые шпаты и фельдшпатоиды — 60%

Пироксены и амфиболы — 16%

Кварц — 12%

Слюды — 4%

Прочие минералы — 8%

В основу группирования горных пород могут быть положены самые разные принципы. В петрографии горные породы подразделяются преимущественно по способу их образования — генезису. Такого подразделения мы и будем придерживаться в дальнейшем.

По способу образования различают три главные группы пород: магматические, или мигматиты, осадочные и метаморфические, или метаморфиты. Как они связаны между собой в природном геологическом цикле, видно из приведенного здесь рисунка.

Минералы могут образовываться по-разному. Такие широко известные минералы как полевой шпат, кварц и слюда, кристаллизуются из огненножидких расплавов и газов преимущественно в недрах Земли, реже — из лав, излившихся на земную поверхность. Некоторые минералы образуются из водных растворов или возникают при участии организмов, некоторые — путем перекристаллизации уже существующих минералов под воздействием больших давлений и высоких температур (метаморфизм).

Многие минералы часто встречаются в определенных сообществах, или ассоциациях, так называемых парагенезисах (например, полевой шпат и кварц), но бывают и исключающие друг друга минералы (например, полевой шпат и каменная соль, которые никогда не встречаются вместе).

Большинство минералов имеет определенный химический состав. Входящие в них примеси хотя и способны влиять на физические свойства минералов или даже изменять их, но в химических формулах обычно не упоминаются. При определении минералов весьма существенную роль играет форма их кристаллов. Типичные формы кристаллов объединены в семь кристаллографических систем, называемых сингониями. Различие между ними проводится по кристаллографическим осям и углам, под которыми эти оси пересекаются.

Магматические породы
, или магматиты, возникают путем затвердевания магматического расплава на поверхности или в глубинах земной коры. Их называют также изверженными или массивными породами и подразделяют на глубинные — интрузивные и поверхностные — эффузивные, или эффузивы.

Осадочные породы
образуются путем отложения материала разрушенных или растворенных горных пород любого генезиса как на суше, так и в море и залегают слоями. В рыхлом, не сцементированном состоянии такие отложения называют осадками.

Метаморфические породы
, или метаморфиты, формируются путем преобразования горных пород в глубинах земной коры под воздействием высоких температур и больших давлений. Иногда метаморфические породы называют метаморфическими или кристаллическими сланцами.

Прежде магматиты и метаморфиты считали древнейшими образованиями земной коры и называли первозданной породой. Сегодня известно, что эти породы могут появляться в любую геологическую эпоху, поэтому понятия «первозданная порода» следует избегать.

В строительном деле специалистов интересуют не столько происхождение и состав горных пород, сколько их твердость. Именно твердостью пород определяется их долговечность, выбор инструмента и машин для их добычи и обработки. К числу твердых пород относят все изверженные породы, кроме базальтовых лав, а также гнейсы и амфиболиты, кварциты и граувакки; к числу мягких пород — главным образом песчаники, известняки, туфы и базальтовые лавы. Кроме того, в строительном деле различают крепкие и рыхлые породы, Их разграничивают по очевидному проявлению прочности, или связности — сцеплению между зернами минералов.

В отличие от искусственного строительного камня применяемые в строительном деле горные породы называют природным камнем. Штучным камнем строители называют природный камень, которому путем надлежащей обработки придана определенная форма (тесаный камень) — но нужно помнить, что в украинском языке «штучный камень» дословно переводится именно как «искусственный камень». Ниже приведено процентное соотношение различных генетических групп горных пород в составе верхней части земной коры до глубины 16 км (по Г. Шуману, 1957):

Магматические породы — 95%

Осадочные породы — 1%

Метаморфические породы — 4%

В настоящее время известно более 3000 минералов, и ежегодно ученые открывают все новые и новые их виды. Но лишь около 100 минералов имеют сравнительно большое практическое значение: одни — в силу их широкой распространенности, другие — благодаря особым, ценным для человека свойствам. И только четверть из них играют существенную роль в составе горных пород благодаря своей широкой распространенности в природе.

Коллекционирование минералов является одним из наиболее популярных увлечений. В разнообразии их форм, а быть может, в их колдовском блеске таится очарование, делающее мир минералов столь близким нашему сердцу. Но какими заурядными кажутся в сравнении с ними горные породы! Мало кто даст себе труд нагнуться за куском известняка, гнейса или гранита — и совершенно зря. Именно горные породы формируют облик Земли. Тысячелетиями они влияли на облик поселений и городов, их архитектурных ансамблей, служили материалом для строительства, мощения городских улиц и площадей. А можно ли восхищаться красотой природы, не ощущая, какая роль принадлежит в ней горным породам?

Для нас — прирожденных горожан — именно горы обладают наиболее притягательной и манящей силой. Сегодня одним из популярных элементов городского дизайна является оформление интерьера, клумб, скверов или парков «дикими камнями» — декоративными горными породами. «Альпийские горки» с растениями на склонах и в садах с «дикими камнями» — остромодное направление современного ландшафтного дизайна. В Японии же существует целое искусство оформления так называемого «сухого сада» глыбами горных пород и камней, сформировавшееся и отточенное в XVIII-XIX веках.

Если минералы дарят нашему глазу радость и отдохновение, то горные породы демонстрируют свою мощь. Тому, кто умеет их правильно «читать», горные породы могут рассказать об истории и изменениях земной коры, о горах, вздымавшихся в глубокой древности, о наступлении морей или пустынь. Тысячелетиями камень вместе с деревом и костью служил важнейшим материалом для изготовления утвари и оружия. Но даже и сегодня, в век металлов и синтетики, он играет куда большую роль в нашей жизни, чем мы себе обычно представляем: непрерывно возрастает значение драгоценных и поделочных камней в технике и промышленности. Как ни парадоксально, но в строительстве распространение стальных каркасных конструкций сделало природный камень еще более желанным материалом для облицовки зданий, а большинство современных строительных материалов производят из добываемых горных пород.