РАЗВИТИЕ МИНЕРАЛОВ КАК НАУКИ

Первые описания многих минералов и пород приведены в книге "Сан-Хей-Дин", написанной в Древнем Китае в XX в. до н.э. Некоторые сведения по определению минералов и руд содержат индийские Веды (конец II - первая половина I тысячелетия до н.э.).
Греческий философ-натуралист Аристотель (384-322 гг. до н.э.) впервые попытался классифицировать камни. Его внимание привлекали ракушки, прозрачные кристаллы кварца, происхождение которых он объяснял случайной "игрой природы". Горный хрусталь назван им "кристаллос", т.е. лед. Аристотель считал, что вода через определенный период превращается в твердый камень. По его мнению, каждое природное тело содержит определенную пропорцию "противоположностей". Вещества, образованные водой и землей, в результате потери тепла и влажности образуют минералы.
Ученик Аристотеля Теофраст (Тиртам, 372-287 гг. до н.э.) в книге-трактате "О камнях" впервые попытался систематизировать накопившийся к тому времени материал о минералах. Теофраст привел сведения о 16 минералах, которые он разделил на металлы, камни и земли. Он описал минералы, похожие по свойствам на рубин или кварц: "Возле Милета встречается также камень, не горящий в огне. Он угловат и образует чаще правильный шестиугольник". Он подчеркнул такие свойства кварца, как прозрачность и твердость.
Римский географ Страбон (63 г. до н.э. - 24г. н.э.), описывая свое путешествие по Египту в книге "География" (23-24гг. н.э.), также приводит некоторые сведения о минералах. Так, на о. Змеиный, расположенном в Красном море, добывали драгоценный топаз, а недалеко от Фив находилось месторождение изумрудов и других драгоценных камней. Страбон называет драгоценные камни "твердыми телами, получившимися из затвердевшей воды, подобно нашим кристаллам..." (горному хрусталю). Он придерживался взглядов Аристотеля.
Гай Плиний Секунд Старший (23-79 гг. н.э.) в энциклопедическом труде "Естественная история" изложил свои представления и привел сведения по минералогии, которой он отвел пять томов из 37. Он описывает алмаз, золото, кварц, берилл, топаз и другие минералы, их происхождение и применение. Однако наряду с научными данными Плиний приводит многочисленные надуманные истории: о камнях, привлекающих змей, о "драконовом камне", вырезанном из мозга спящего дракона, о "беременных камнях", рождающих себе подобных и т.д., дает ряд "рецептов" по применению камня. Так, для размягчения алмаза он рекомендует вымачивать его в теплой козлиной крови. Алмаз, по его мнению, может "уничтожать яды" и отгонять "пустые страхи". Происхождение алмаза Плиний связывал с золотом.
В "Естественной истории" довольно четко выражена мысль о том, что вещества различаются между собой кристаллической формой, а кристаллы разных минералов имеют неодинаковые углы между гранями.
В 518-519 гг. римский монах Косма Индикоплов в книге "Христианская топография" описал ряд стран бассейна Индийского океана и Восточной Африки. Он приводит интересные сведения о том, что с о. Сиеледиба (о. Шри-Ланка) вывозили драгоценные камни - гиацинты.
Арабский историк и географ Аль-Масуди (Хв.) в трактате "Промы-вальни золота и россыпи драгоценных камней" описал россыпи золота и изумрудов, расположенные между Красным морем и Нилом: "Изумрудная россыпь находится на юге Верхнего Египта в округе города Кифт, местность, где находятся изумруды, называется Ал-Харба. Это пустыня и горы, и албуджа стерегут это место, а тот, кто желает добыть изумруды, платит им за покровительство".
Выдающийся ученый древности Аль-Бируни (972-1048 гг.) описал более 50 минералов и руд, привел данные о приемах обработки камней, о ценах на них и главнейших месторождениях. В труде "Правила нахождения удельных весов минералов" он привел ряд числовых данных, близких к современным. Это первые цифровые константы минералов, установленные экспериментальным методом. Особо интересно описаны им алмазы. По его мнению, кристаллы алмаза могут иметь различную форму: "Его природные формы до обработки представляют собой конусы, многогранники, а также фигуры из треугольников, подобные фигурам, известным по именам нарийя (огненные), в которых трехдольники соединены основаниями". В книге "Собрание сведений для познания драгоценностей (Минералогия) " он приводит сведения о методах определения прозрачности, блеска, твердости, плотности и других свойств драгоценных камней.
Другим выдающимся ученым того времени был Авиценна (Ибн-Сина), живший в 980-1037 гг. в Хорезме и Иране. Это был естествоиспытатель в широком смысле этого слова - философ и врач, геолог. В своем труде "Собрание сведений для познания драгоценностей" он описал свойства горных пород и руд. Все минералы он разделял на четыре группы: 1) камни и земли; 2) плавкие тела (металлы); 3) серные (горючие) вещества; 4) соли (растворимые вещества). Классификацией Авиценны в минералогии пользовались до середины XVIII в.
Мухаммед Насирэддин (1201-1274гг.) в "Книге о драгоценных камнях" описал 34 минерала и привел подробные их характеристики: блеск, цвет, твердость, плотность, прозрачность, хрупкость.
В середине века в Западной Европе несколькими авторами были написаны "Лапидарии" - сборники о свойствах минералов, в том числе и ювелирных камней. Один из ранних сборников был составлен Мардобу-сом в 1061-1081 гг., в котором он описал 60 минералов. Альберт Магнус в начале XIII в. описал 96 минеральных веществ, а Камилл Леонард в работе "Зеркало камней" - 279 минералов. Следует отметить, что уровень научной характеристики минералов в "Лапидариях" гораздо ниже, чем характеристик, представленных среднеазиатскими учеными.
В эпоху Возрождения возросло стремление к познанию природы. Это сказалось и на изучении драгоценных камней-минералов.
Большое влияние на развитие учения о минералах оказал немецкий врач и металлург Георг Бауэр (Агрикола, 1494-1555 гг.), который написал ряд работ, посвященных вопросам минералогии: "О происхождении минералов", "О природе ископаемых", "О горном деле". В этих трудах описаны некоторые минералы, их происхождение, а также приведены методы проведения пробирного анализа минералов и дана подробная классификация минералов по их физическим свойствам.
Современник Агриколы естествоиспытатель Парацельс (1493- 1541 гг.) в трудах, посвященных вопросам минералогии, писал: "О кристаллах (хрусталь), бериллах и цитринах надлежит знать, что они родятся из снежных звезд, производящих снег... Если звезда содержит коагуляци-онную воду, то такая снежная звезда легко образует кристаллы (хрусталь), цитрины и бериллы". В этом утверждении много фантастики, но есть определенное рациональное зерно, которое можно как-то увязать с современными представлениями о росте кристаллов из растворов.
Итальянский математик и философ Д. Кардано (1501-1576 гг.) в трактате "О самоцветах" описал ряд драгоценных камней. В книге приведены образные сравнения. Так, об алмазе он писал: "Блеск адамаса сильный и полон жизни, причем он не только сияет и блестит, но и сверкает и горит, как золото. Он не подвластен сырости, старости, огню и долгому употреблению, чем не обладает ни один кристалл, который быстро стареет". А об окраске камней - "они пропитаны соками, подобно тому, как ребенок проникнут соком матери". Им впервые выдвинута гипотеза о происхождении кварца не из воды, а из каменных соков - "кристалл произошел не из льда, но образовался при помощи собственных соков". Труды Кардано способствовали материалистическому развитию минералогии.
Большое значение для развития кристаллографии и кристаллографического направления в минералогии имели работы Н.Стенона (1638- 1686гг.) и французского ученого Ж.-Б. Ромэ-Делиля (1736-1790гг.). Несколько позже X. Гюйгенсом были заложены основы кристаллооптики.
А.Г. Вернер (1750-1817гг.) положил начало новому направлению в минералогии - описательной минералогии. Ученик Вернера Ф. Моос (1773-1839гг.) предложил общеизвестную 10-балльную шкалу твердости минералов, которой пользуются все минералоги до настоящего времени. Изобретенные У. Волластоном (1766-1828 гг.) однокружный, а выдающимся русским ученым Е.С. Федоровым (1853-1919 гг.) двукружный отражательные гониометры способствовали дальнейшему развитию кристаллографии. С именами Х.С. Вейса (1780-1856 гг.) и Ф. Мооса связано открытие кристаллографических систем.
В этот же период развивается и второе важнейшее направление в минералогии - химическое, заключающееся в детальном изучении химического состава минералов. Представителями этого направления были шведский химик-минералог Й.Я. Берцелиус (1779-1848 гг.), немецкий ученый Э.Митчерлих (1794-1863 гг.), австрийский минералог Г. Чермак (1836- 1927гг.), П. Грот (1843-1927 гг.) и американский минералог Дж. Дана (1813-1895 гг.).
В России минералогия начала интенсивно развиваться с момента создания в начале XVIII в. горнозаводской промышленности. Основоположником ее был М.В.Ломоносов (1711-1765 гг.). Идеи М.В.Ломоносова в дальнейшем развивали К.Г.Лаксман (1737-1796 гг.), Ф.П. Моисеенко (1754-1781 гг.) и особенно акад. В.М.Севергин (1765-1826 гг.). В 1773 г. в Петербурге было создано первое в стране Горное училище (ньюе Горный институт), сыгравшее исключительную роль в становлении отечественной минералогии. Создателем минералогической школы Горного училища был Д.И. Соколов (1788-1852 гг.). Расцвет этой школы связан с работами акад. Н.И. Кокшарова (1818-1892 гг.), Е.С. Федорова (1853- 1919гг.).
Широкое внедрение микроскопических методов исследования в минералогию, разработка (после открытия в 1912г. явления дифракции рентгеновских лучей при прохождении их через кристаллы) рентгено-структурного анализа и методов расшифровки структур минералов позволили по-новому объяснять многие свойства минералов, исходя из особенностей их состава и структуры.
Современный этап развития минералогии тесно связан с именами В.И. Вернадского, В.М. Гольдшмидта, А.Е. Ферсмана, Н.В. Белова и характеризуется становлением ряда новых важных направлений.
Огромное влияние на современную минералогию оказало естественно-историческое химико-генетическое направление В.И. Вернадского (1863-1945 гг.), который рассматривал минерал как продукт, возникший в результате протекающих в земной коре природных химических реакций и преобразующийся при изменении внешних физико-химических условий. В.И. Вернадским создана современная генетическая минералогия, геохимия и биогеохимия. Его идеи развивали А.Е. Ферсман, Я.В.Самойлов, П.П. Пилипенко, Н.А. Смольянинов, С.М.Курбатов, А.С. Уклонский, Е.К. Лазаренко и др. Исключительная роль в этом принадлежит акад. А.Е. Ферсману (1883-1945 гг.). Им основаны учения о пегматитах, о типоморфизме минералов; разработаны принципы минералого-геохимических поисков; начаты исследования по региональной минералогии. Ряд его трудов посвящен драгоценным камням. Его перу принадлежат "Очерки по истории камня", "Драгоценные и цветные камни СССР", ' "Рассказы о самоцветах", "Из истории культуры камня в России", "Цвета минералов", "Занимательная минералогия" и ряд других книг, написанных интересно, с большим художественным вкусом. А.Е. Ферсман был лучшим знатоком драгоценных камней у нас в стране и воспитал плеяду специалистов, прекрасно знающих и понимающих эти камни - В.И. Крыжановского, А.А. Мамуровского, Г.Г. Леммлейна, Г.П. Барсанова и пр. Он был энтузиастом создания в стране производства камнесамоцветного и ювелирного сырья, одним из организаторов треста "Русские самоцветы".
Наряду со школой акад. В.И. Вернадского развивалась и классическая минералогическая школа Ленинградского горного института, блестящими представителями которой явились А.К. Болдырев, С.С. Смирнов, А.Г. Бетехтин, П.М. Татаринов, А.Н. Заварицкий, В.Н. Лодочников, Д.П. Григорьев.
В последние годы благодаря применению физико-химических законов (в частности, правила Гиббса) при анализе парагенетических ассоциаций (акад. Д.С. Коржинский), изучению газово-жидких и расплавных включений в минералах, а также экспериментальным исследованиям фазовых равновесий стало возможным связать образование минералов и их ассоциаций с определенными термодинамическими условиями и перейти от качественных характеристик этих условий к получению количественных параметров, определяющих физико-химическую систему, при которых минерал зарождался, существовал и изменялся. Такой подход крайне важен и для другого направления в современной минералогии - синтеза минералов, искусственного выращивания кристаллов - аналогов природных минералов, организации производства минералов с заданными свойствами, в том числе и драгоценных камней.
На новой основе развивается в настоящее время и кристалломорфо-логия. Благодаря скрупулезным исследованиям Г.Г. Леммлейна, И.И. Шафрановского и Д.П. Григорьева возникло онтогеническое направление, задачи которого - расшифровка истории зарождения, роста и дальнейшего изменения минеральных индивидов и их агрегатов, выяснение механизации, способа образования самих минералов. Онтогенические исследования крайне важны для понимания условий образования прозрачных, хорошо образованных бездефектных кристаллов, пригодных для ювелирного дела. Применение последних достижений физики твердого тела к минералам, использование для их изучения достижений современной кристаллохимии, электронной микроскопии, электронно-зондовых исследований, инфракрасной, оптической и люминесцентной спектроскопии, а также резонансной спектроскопии (электронно-парамагнитного резонанса - ЭПР, ядерно-магнитного резонанса - ЯМР, ядерно-гамма-ре-зонанса - ЯГР и др.) позволяет выявить все явления, происходящие в структурах реальных минералов на ядерно-электронном уровне: возникновение в них различных дефектов и дислокации, появление примесных центров и связанных с ними явлений, обусловливающих окраску, люминесценцию и многие другие свойства минералов. Воздействуя на минералы различным образом (например, облучая их или нагревая), эти дефекты структур можно перестраивать, таким образом создавая основы для облагораживания минералов и повышения их качества.
Исключительно большое внимание во всем мире к драгоценным камням привело к выделению из минералогии особого направления - гемологии, учения о драгоценных камнях. Главные направления гемологии - исследования минералогических особенностей драгоценных камней, изучение природы их цвета, кристаллографии, структурного строения, включений в камнях и т.п. Гемологические исследования драгоценных камней проводятся для того, чтобы отличить их от синтетических аналогов и имитаций. В настоящее время в СССР создан ряд институтов и лабораторий, занимающихся изучением ювелирных камней, их выращиванием, разработкой методов их диагностики и обработки. В ряде стран (в США, Англии, ФРГ, Франции и др.) также имеются институты и лаборатории, занимающиеся гомологическими исследованиями. Развитие гемологии за рубежом связано с именами Р. Вебстера, Б.В. Андерсона, Гюбелина, Лиддикоута, Шлоссмахера и многих других. Ученые минералоги, физики, химики, конструкторы, специалисты по обработке ювелирных камней, ювелиры, коммерсанты объединены в национальных геммологических ассоциациях. Раз в два года уже более 30 лет созываются Международные геммологические конференции. Последняя такая конференция, XVIII, состоялась в ноябре 1981 г. в Японии (Токио - Кашико - Джимо - Киото). В ней приняли участие делегаты 22 стран, в том числе и СССР. Участники конференции поделились последними достижениями в открытии новых месторождений и новых ювелирных камней, получении искусственных материалов, улучшении цвета минералов, создании новых методов и приборов для изучения и диагностики ювелирных камней. С тревогой прозвучали слова делегатов о недобросовестности некоторых дельцов за рубежом, стремящихся побыстрее получить доходы от "облагороженных" путем облучения ювелирных камней и нарушающих медицинские нормы. Одним из центральных на конференции был вопрос о необходимости образования Международной геммологической ассоциации. Надо надеяться, что ко времени ее создания будет организована национальная геммологическая ассоциация и в нашей стране.