О минералах – вообще и в частности

Каждый из нас волей-неволей наслышан о минералах: ежедневно и ежечасно нам твердит о них реклама. Минералы там, минералы сям, в лекарствах, косметике, кошачьем корме… Что же это такое – минералы? Спросим специалистов.

Современное определение звучит так: минерал – это твердое тело природного неорганического происхождения, имеющее кристаллическое строение и состав, который можно выразить химической формулой. То есть минералы – это кристаллы (или кристаллики), их можно пощупать, измерить, взвесить или хотя бы увидеть, пусть даже в лупу или микроскоп. Что касается «минералов в кошачьем корме» и т.п., то это всего лишь рекламный вздор, забудьте.

Но с многими минералами мы действительно имеем дело в повседневной жизни. И буквально каждый день – с самым жизненно важным, незаменимым минералом №1 – обыкновенной поваренной (каменной) солью, галитом. Без остальных минералов жить кое-как можно; хотя что за жизнь, например, без полевого шпата, из которого делают фарфор, фаянс и зубные пасты; или, тем более, без минералов – драгоценных камней? Природные камни, применяемые в строительстве, тоже состоят из минералов. Некоторые минералы служат источниками металлов, из которых делают гвозди и часовые механизмы, провода, микросхемы, компьютеры и еще множество нужных вещей.

Слово «минерал» употребляется также в собирательном значении вместо более точного термина «минеральный вид» – по аналогии с биологическими видами животных и растений. Минеральный вид – это совокупность минералов, одинаковых по химическому составу и кристаллической структуре. Например, галит – это природные кристаллы хлорида натрия с кубической кристаллической решеткой и параметром элементарной ячейки a0=0,564 нм.

Два минерала относятся к одному минеральному виду, если у них попарно совпадают оба определяющих признака, и к разным видам, если хотя бы в одной паре имеется несовпадение. Например, идентичные по составу, но структурно различные пирит FeS2 (фото 2 и 3) и марказит FeS2 (фото 4 и 5) – разные минералы. В данном случае это и так достаточно заметно, но вообще-то внешность минералов обманчива, что порождает немало недоразумений. Каждый минералог и коллекционер знает, как часто пирит принимают за марказит. В то же время, как видно из фотографий, и пирит пириту рознь, и марказит марказиту рознь: представители одного минерального вида могут выглядеть по-разному.

Но к простому и ясному пониманию минералов наука подобралась вовсе не просто и не сразу. Представления о минералах менялись со временем, демонстрируя связь с развитием производства и хозяйственных потребностей, то есть с самой историей человечества.

Да и само понятие «минерал» возникло относительно недавно. Разумеется, оно было совершенно незнакомо первобытному человеку. Ничего не знал он и о химических составах и кристаллических структурах. Вокруг он видел просто камни, и ему достаточно было знать те их свойства, что были важны при изготовлении примитивных орудий и сооружений. Обо всем этом не стоило бы и упоминать, если бы не маленькое обстоятельство, которое, возможно, привлечет внимание современного коллекционера: находки археологов указывают на тот любопытный факт, что отдельные минералы (как мы назвали бы их сегодня) были интересны древнему человеку независимо от их практического использования.

Для чего, например, понадобился ему куб галенита, через десятки тысяч лет, в 1986 г., найденный американскими археологами при раскопках палеолитических курганов Долины Миссиссиппи? Ведь галенит (фото 6), как известно, не валяется под ногами где угодно. Древний человек мог подобрать его не ближе чем в сотне километров от места раскопок, там, где рудная залежь полосы Вайбернум-Тренд выходит на поверхность земли. Свидетелей этого события нет, и нам остается предположить, что кристалл галенита заинтересовал человека необычным видом – блеском, тяжестью, еще чем-нибудь. По-видимому, коллекционерский инстинкт – стремление сохранять необычное, редкое, исчезающее был свойствен даже нашим самым далеким предкам.

В IV веке до н.э. Аристотель расчленил окружающий мир на три «царства» – животное, растительное и минеральное. К минеральному он отнес все, что не попадало в первые два, сформулировав тем самым исторически исходную позицию: минералы – вся неживая природа. Впоследствии, по мере накопления данных и открытия ранее неизвестных минеральных видов, понятию минерала суждено было все более сужаться.

Однако до начала XVI столетия все еще не знали разницы между минералами как таковыми и горными породами, окаменелостями, рудами, а также искусственными продуктами. Основное внимание уделялось применению и способам идентификации минеральных веществ, как можно видеть на примере сводки, составленной в 1048 г. узбекским энциклопедистом Бируни. Правда, в средневековой Европе трактаты о камнях («лапидарии») как правило были компиляциями античных текстов со схоластическими комментариями и непременным перечислением «сокровенных» свойств камней: «Тем, кто носит агат, он дарует и силу, и крепость, // Делает красноречивым, приятным и с виду цветущим» (Марбод Реннский, 1080 г.).

Сам термин «минерал», насколько известно, впервые употребил ученый монах XIII в. Альбертус Магнус (Альберт Великий). На средневековой латыни он означал «то, что из рудника», «ископаемое». Намек на практическое отношение к минералам был отражением более зрелой стадии разделения труда и, соответственно, дифференциации знания: из понятия минерала исключались искусственные тела. Но к минералам все еще относили любые ископаемые: и обломки горных пород, и окаменевшие остатки животных и растений, а также воду, нефть, каменный уголь. Потребность разделить понятия еще не назрела.

В эпоху Ренессанса расцвет промышленного производства и торговли увеличил спрос на металлы, особенно цветные и благородные. Спрос вызвал интенсивное освоение рудных месторождений, развитие горного дела и металлургии. Возникли новые вопросы к науке, прежде всего относительно рудных минералов и их спутников в рудных жилах и залежах. С этого началась минералогия как наука. Среди ученых-натуралистов, отказавшихся от средневековой схоластики и посвятивших себя прямому изучению природы, выделяется фигура саксонского врача, минералога и коллекционера Георгия Агриколы (Георга Бауэра, 1494–1555). «Ископаемые» Агрикола изучал не по древним манускриптам, а непосредственно в горных выработках. Он составил описания физических свойств многих минералов, окаменелостей, разного рода камней и даже каменных топоров, принимавшихся тогда за упавшие с неба «громовые камни», добавив ко всему этому 20 «ископаемых», открытых собственноручно. Все еще не делая различия между минералами и прочими ископаемыми, Агрикола считал их продуктами природных геологических процессов. О «сверхъестественных силах» он высказался категорично: «О тайных силах, приписываемых персидскими магами и арабами некоторым камням и самоцветам, я не скажу ничего. Достоинство и приличия обязывают человека науки полностью их отвергнуть» («О природе ископаемых», 1546 г.). Не мешало бы напомнить об этом современным апологетам «эзотерических свойств» камней. По мере накопления новых данных вырисовывалась специфика собственно минералов.