Электрические свойства

В большинстве своем минералы являются плохими проводниками электричества (обладают малой электропроводностью), исключение составляют самородные ме­таллы— золото, медь, серебро и другие, сульфиды, некоторые оксиды (магнетит) и графит, удельное сопротивление которых менее 10 Ом • м.

Ряд минералов обладает одновременно электронной и ионной проводимостью элек­тричества. Таковы в первую очередь марказит, пирит, халькопирит, борнит, сфалерит и другие сульфиды металлов. В поверхностных зонах руд, смоченных грунтовыми и другими подземными водами, на контактах зерен сульфидов возникают микрогальва­нические элементы. Измерения ЭДС показывают, что сульфиды можно выстроить по отношению к водороду в такой же ряд напряжений, как и металлы. Например, для раствора КС1 этот ряд следующий (по Г.Б.Свешникову), ЭДС дана в эВ: марказит +0,55, пирит +0,45, халькопирит +0,40, арсенопирит +0,35, борнит +0,30, пирро­тин +0,25, галенит +0,20, молибденит +0,15, сфалерит +0,10. Возникновение ЭДС возбуждает протекание по контактам зерен различных химических реакций.

На использовании электрических свойств минералов основаны различные методы электроразведки месторождений полезных ископаемых — методы сопротивления, есте­ственного электрического поля, заряженного тела, вызванной поляризации и др.

Сегнетоэлектриками являются минералы с полярными направлениями в их кри­сталлах

При растяжении—сжатии кристаллов-диэлектриков вдоль полярной оси возникает ЭДС (прямой эффект), если же к концам полярной оси приложить пере­менное электрическое поле, кристалл начнет сжиматься и расширяться вдоль поляр­ной оси (обратный эффект). Известно более 1200 веществ-пьезоэлектриков. Наиболее сильно этот эффект проявляется в кварце, а из искусственных веществ—в сегнетовой соли ^КС4Н40б • 4НгО, титанате бария ВаТЮз-

Пироэлектричество также возникает в кристаллах-диэлектриках с полярны­ми направлениями. При нагревании (или охлаждении) разные концы этих поляр­ных направлений получают разноимен­ные электрические заряды. Примером минерала-пироэлектрика является тур-^ малин (ось Ьз в нем — полярная) (рис. 74). Электрические оси в сегнето-электриках совпадают с полярными на­правлениями в их кристаллах.

Рис. 74- Проявление пьезо- и пироэффекта в кристаллах с полярными направлениями. а — типичный пировлектрик турмалин; 6—типичный пьезоэлектрик кварц.

Генезис минералов понятие о генезисе минералов и генетической минералогии

Генезис (от греч. genesis) означает происхождение, возникновение, процесс обра­зования. Например, в биологических науках генезис почв—это происхождение и процесс образования почв. Аналогично и мы будем понимать под генезисом мине­рала его происхождение, возникновение, процесс его образования. Более конкретно и предметно: в понятие генезиса минералов мы включаем как моменты предыстории, создающей в зависимости от геологической обстановки те или иные условия для кри­сталлизации минералов, так и саму историю их жизни — зарождение, рост, су­ществование. Рассматривая генезис минералов с позиций диалектики природы, нельзя остановиться и исключить из истории жизни следующий этап эволюции вещества— изменения минералов и их разрушение. Конкретные явления зарождения зерен и индивидов минерала, их рост и последующие изменения и разрушение объединяются Д. П. Григорьевым под общим названием онтогении минерала. Генетическая минера­логия изучает генезис минералов в полном объеме этого понятия, начиная с геологи­ческих факторов и физико-химической обстановки образования минералов, исследуя процессы зарождения кристаллов, их роста и существования и кончая явлениями их разрушения.

Генетическая минералогия — один из самостоятельных и важнейших разделов со­временной минералогии

Она оформилась после основополагающих работ В. И. Вер­надского, рассматривавшего минералогию как естественно-историческую науку. В.И.Вернадский писал: "Я положил в основу широкое изучение минералогических процессов земной коры, обращая особое внимание на процесс, а не только на исследо­вание продукта процесса (минерала), на динамическое изучение процессов, а не только на статическое изучение их продуктов". Ученик В.И.Вернадского П.П.Пилипенко в 1915 г. образно сказал: "Минералы рождаются, живут, борются и погибают побе­жденные. Их место занимают победители, чтобы подвергнуться той же участи. Идет непрерывный обмен веществ".

Сам термин "генетическая минералогия" был введен в науку в 1912 г. другим уче­ником В.И.Вернадского — А.Е.Ферсманом. Он создал стройную теорию образова­ния минеральных месторождений особого типа—пегматитов, показав в ней генетиче­скую минералогию в полном ее объеме — от рассмотрения геологических и физико-химических условий минерал ©образования до деталей роста кристаллов. В этом же объеме шло развитие генетической минералогии в специальных трудах Н.М. Фе­доровского, ГТ ТТ.Пилипенко, Н.А.Смольянинова, П.В.Калинина, С.М.Курбатова, В. Ф. Барабанова, Е. К. Лазаренко. Такой же всеобъемлющей наукой предстает она в учебниках генетической минералогии Е. К. Лазаренко, В. Ф. Барабанова и Е. А. Станке-ева, правда, в последнем мало внимания уделено важнейшей составной части генезиса минералов — их онтогении. Итак, генетическая минералогия выясняет условия, закономерности, процессы, при­водящие к образованию минералов и их месторождений. Отсюда объектами иссле­дования генетической минералогии являются как сами минералы, так и минераль­ные месторождения. Минеральное месторождение — это определенное геологическое тело или единая группа геологических тел, характеризующихся закономерным мине­ральным составом и некоторыми специфическими процессами своего образования. В пределах месторождения каждый минерал может встречаться в виде разрозненной вкрапленности в горных породах и рудах, может образовывать в них систему гнезд, линз, прожилков, может встречаться в виде сплошных жил и залежей разной формы. Характер распределения минерала в месторождении, набор минералов-спутников и последовательность их кристаллизации определяются условиями образования место­рождения.

Термин "минеральное месторождение" введен в 1911 г. В.Линдгреном и с тех пор прочно вошел в литературу. Он используется в публикациях В. Линдгрена (1913, 1933—1935), В.Эммонса (1918), Г.Шнейдерхёна (1921), А.М.Бэтмана (1949), Д.Риджа (1972), в сайте минералогии А.Г.Бетехтина, А.К.Болдырева, М.Н.Год­левского и др. (1936), с 1966 г. в ФРГ издается специальный научный журнал Mineralium Deposita—"

Минеральное месторождение". Часть минеральных месторо­ждений имеет промышленную ценность, их называют месторождениями полезных ис­копаемых, а по определению А. М.Бэтмана (1949),—это промышленные минеральные месторождения. Они подразделяются на рудные месторождения и месторождения нерудных полезных ископаемых (пьезосырье, драгоценные камни, плавиковый шпат, слюда и т.п.).

Объекты разнообразны и цели генетических исследований в минералогии, как видно, широки, естественно поэтому, что оформились разные направления этих ис­следований, порой, к сожалению, сильно обособленные друг от друга. Назовем глав­нейшие из них: 1) выявление геологических закономерностей образования минералов; 2) физико-химические (теоретические и экспериментальные) исследования по опреде­лению условий минералообразования; 3) выяснение источников вещества; 4) термоба-рометрия и установление химической природы сред минералообразования; 5) изучение онтогении минералов; 6) лабораторное моделирование природных процессов роста кри­сталлов.