История развития минералогии и петрографии

Геологоразведочный факультет. СВФУ имени М.К. Аммосова

Реферат по курсу «Минералогия и петрография»

 

 

 

 

 

 

 

 

История развития минералогии  и петрографии 

Составил: студент группы ТР-12

Варыгин Артем Олегович

 

Проверил: ст. преподаватель РГ и Г Акимова  Е.Д.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Февраль 2013

 

 

Знакомство человека с  минералами и горными породами относится к глубокой древности. Уже в первобытном обществе значение камня было велико. Первые орудия труда были каменными. В каменном веке люди умели отличать полезные для себя камни и рыхлые породы (глины), которые были им необходимы для изготовления орудий защиты, охоты и быта, а также для украшений. Позже человек научился добывать нужные для строительства горные породы, распознавать руды меди, золота, серебра, ртути, олова, искать драгоценные  камни.

Первые упоминания о  минералах и вообще о геологии относятся к XX—XIX вв. до нашей эры, когда в Китае было начато создание коллективного сочинения «Сан-Хей-Дин» (сказания о горах и морях). В течение веков это сочинение дополнялось и обновлялось и к середине первого тысячелетия до нашей эры уже содержало описание многих металлов, минералов и горных пород.

Индийские источники «Вед», «Рамаяны» и другие, появившиеся задолго до нашей эры, также свидетельствуют о существовании в то время некоторых знаний по определению минералов и руд, их добыче и применению.

В рабовладельческих государствах Европы и Азии, в Египте горное дело играло важную роль в хозяйстве. В этих странах было высоко развито гончарное производство, изготовлялись краски, добывались многие металлы.

Древнегреческие ученые Фалес, Гераклит, Эмпедокл и другие высказывали некоторые, большей частью умозрительные, представления о происхождении Земли, вулканических явлениях, преобразовании земной поверхности.

Интересная попытка  классифицировать «камни» была сделана греческим натуралистом и философом Аристотелем (IV в. до н. э.). Он же объяснил строение Вселенной, смену суши и моря и образование металлов и руд как результат их возгонки в газообразном состоянии из недр Земли. Ученик Аристотеля Феофраст написал специальный трактат «О камнях», где были приведены самые разнообразные сведения о минералах и горных породах.

Римский естествоиспытатель Плиний Старший  написал 36 томов «Естественной истории», которая содержит весьма обширные геолого-минералогические сведения.

В начале нашей эры горное дело было значительно развито в  странах Востока. В Средней Азии добывались драгоценные камни, олово, ртуть, медь, свинец и серебро, каменный уголь, минеральные краски и другие ископаемые, о чем свидетельствуют многочисленные следы древних выработок, кузниц, а также местные названия (Хайдаркан—великий рудник, Кургашинкан — свинцовый руд> ник и др.). Много «чудских копей» — старинных рудников — было и на территории России, на Урале и на Алтае.

Естественно, что в связи с  практическим освоением недр появилась необходимость в обобщении накопленных материалов и описании минералов и пород. Одним из выдающихся ученых древности, давшим такие сведения, был уроженец Хорезма — Бируни (972— 1048). Наряду с сочинениями по астрономии и географии он написал «Собрание сведений о познании драгоценных минералов», где подробно были рассмотрены свойства (цвет, удельный вес, твердость и др.) некоторых металлов и минералов.

Другим выдающимся ученым того времени  был Авиценна (980— 1037), живший в Хорезме  и Иране. Авиценна являлся крупнейшим философом и врачом, его многочисленные труды переводились на европейские- языки. Занимался он также и вопросами геологии, изучал свойства горных пород и руд. Все минералы были разделены им на четыре группы: 1) камни и земли, 2) металлы, 3) горючие или сернистые ископаемые и 4) соли. Это была одна из первых попыток  классифицировать минералы.

В период феодализма в  Европе научная мысль, в том числе  и геологическая, развивалась крайне медленно. Однако общество нуждалось в различных полезных ископаемых, и горные промыслы, хотя и медленно, но продолжали развиваться.

С VI—VII вв. начинаются разработки медных, свинцовых и серебряных руд в славянских странах — Чехии и Моравии. Затем горнорудное дело распространяется по всей Европе: в Венгрии добывают золото, в Саксонии —медь, в Польше —соль, на территории современной Югославии — ртуть. Добыча металлов возникла также в Англии и Швеции. На Руси в то время действовали железные рудники в районах Тулы и Серпухова, в Кандалакше добывали янтарь, в Сольвычегодске — соль.

Расцвет естественных наук в Европе начался с эпохи Возрождения, т. е. в XV веке. В это время в Европе уже имелись крупные горнорудные предприятия, такие, например, как свинцово-серебря-ный рудник Кутна Гора в Чехии, горные выработки которого достигали нескольких сотен метров глубины.

Начиная с XV—XVI вв. в Европе появились признаки нового общественного строя—капитализма. Это был период зарождения промышленности, роста городов, что значительно увеличило спрос на различные полезные ископаемые и способствовало расширению их добычи.

 

Стали более интенсивно развиваться  и геологические науки, возникали новые представления о минералах и горных породах. Благодаря работам Леонардо да Винчи, Коперника, Лапласа, Лейбница, Бюффона и других ученых началась непримиримая борьба за подлинно научное мировоззрение.

В XVI в. появилась важная работа по минералогии немецкого ученого Георга Бауэра, широко известного под именем Георгия Агриколы (1490—1555), который дал сводку знаний, накопленных при добыче полиметаллических руд в Саксонии и Чехии. Он предложил более дробную классификацию по сравнению с классификацией Авиценны и подробно охарактеризовал физические свойства минералов.

В 1669 г. датский ученый Н. Стено (1638—1687) открыл важнейший закон кристаллографии — закон постоянства гранных углов. В 1763 г. этот закон был подтвержден М. В. Ломоносовым, а в 1772 г. французским ученым Роме де Лилем (1736—1790).

Примерно к этому  же времени относится открытие Бартолином двойного светопреломления в кристаллах исландского шпата, а несколько позже, в 1690 г., Христианом Гюйгенсом было заложено начало кристаллооптики.

В России горное дело получило значительное развитие при Петре I. В 1700 г. создается специальное учреждение — «Приказ рудокопных дел», которое занималось поисками и добычей руд и выплавлением металлов. К этому времени уже были известны магнетитовые руды Урала, разрабатывались болотные железные руды на севере России, выплавлялась медь в окрестностях Соликамска, широко развивалась добыча слюды-мусковита в Карелии и в Восточной Сибири, серы в Поволжье, началось освоение серебряно-свинцовых руд на Алтае и в районе Нерчинска.

В 1725 г. была организована Академия Наук, что в значительной степени способствовало изучению и освоению природных богатств России. В числе ее членов был выдающийся ученый, сын простого крестьянина Архангельской губернии, Михаил Васильевич Ломоносов (1711—1765). Он открыл ряд важных законов в химии, физике и других естественных науках, научно обосновал необходимость проведения различных геологических исследований в России. Все свои выводы он основывал на тщательном изучении фактического материала. Ломоносов исследовал формы кристаллов, их физические и оптические свойства, указывал на возможность искусственного выращивания кристаллов. Корпускулярная теория Ломоносова объясняла строение кристаллического вещества: он высказал догадку о том, что «корпускулы» (атомы) располагаются в кристаллах закономерно и таким образом объяснил закон постоянства углов.

Геологические работы Ломоносова намного опередили зарубежную науку того времени. В 1757 г. им была написана работа «Слово о рождении металлов от трясения земли», в 1763 г. «Первые основания металлургии или рудных дел» и «О слоях земных». Ломоносов впервые показал, как образуются минералы рудных жил и указал

их ассоциации. Он писал, что наличие  одного минерала может помочь в поисках другого; например, рядом с серебром может быть олово или кобальт. Ломоносов уделял внимание происхождению горных пород и показал способы образования осадочных горных пород. Им была установлена растительная природа каменного угля и янтаря. В своих трудах Ломоносов рассматривал самые разно-обрряные геологические вопросы. Он был первым ученым, представившим   развитие   земли  как совокупность эндогенных и экзогенных процессов. Аналогичные по широте научного охвата работы  на  западе   появились значительно позже (Дж. Геттон «Теория земли». 1795 г.).

Последователем М. В. Ломоносова в России был академик В. М. Севергин (1765—1826). Им написаны ценные руководства и труды ло минералогии: «Первые основания минералогии или естественной истории ископаемых тел» (1798), «Пробирное искусство» (1801), «Подробный словарь минерало гиче-ский»  (1807),  «Новая система минералов, основанная на наружных и отличительных признаках» (1816). Им же составлена сводная работа «Опыт минералогического землеописания государства Российского»(1809). Во многих трудах В. М. Север-гина  содержатся новые идеи и  толкования  происхождения минералов, их ассоциаций,  приводятся  геолого-петрографические характеристики отдельных районов России. Совместное нахождение минералов, имеющих одинаковое происхождение, он называет «смеж-ностью». Это же понятие в 1849 г. было введено в науку Брейт-гауптом под термином  «парагенезис».

Большими были успехи геологических  наук и в западных странах. В Саксонии, где издавна разрабатывались рудные месторождения, в XVIII в. А. Г. Вернером

(1750—1817) была создана Фрей-бергская Горная академия, оказавшая большое влияние на развитие минералогии и смежных дисциплин.

Следует сказать, что кристаллография  и минералогия, как и некоторые другие геологические науки, в то время не разделялись так строго, как теперь. Кристаллография долгое время была частью минералогии, поскольку изучались главным образом природные кристаллы — минералы. Кристаллографические работы касались лишь внешней формы кристаллов и их симметрии.

Французский исследователь Каранжо в 1772 г. изобрел прибор для измерения гранных углов в кристаллах — прикладной гониометр; в 1809 г. Волластон создал однокружный гониометр. Начался период детального описания минералов. Примерно в это же время, в 1784 г., Р. Ж. Аюи установил закон рациональных отношений и создал теорию структуры кристаллов.

С конца XVIII и в XIX вв. капиталистическое производство начинает особенно быстро развиваться и соответственно резко повышается использование минеральных ресурсов. В России быстро растет добыча свинца и серебра на Алтае, разрабатываются железные руды Кривого Рога, на Урале добывают золото. Начинают проводиться систематические геологические работы: научные экспедиции отправляются на Кавказ, на Урал, Алтай, в Сибирь и на Север.

В связи с успехами горного  дела во всех странах появляется все больше работ, посвященных изучению кристаллов, минералов и горных пород.

В России большую роль в развитии геологических наук сыграло основанное В. М. Севергиным в 1817 г. Минералогическое общество, которое существует до настоящего времени. Еще раньше в Петербурге было создано Горное училище (1773 г.), позднее преобразованное в Горный институт. С 1825 г. начал выходить «Горный журнал».

В середине прошлого века кристаллография, минералогия и  петрография начали обособляться как самостоятельные науки. В 1830 г. Гессель вывел 32 вида симметрии. В 1867 г. А. В. Гадолин подтвердил этот вывод и разработал математические основы кристаллографии.

Весьма плодотворной в области  этих наук была деятельность академиков Н. И. Кокшарова (1818—1892) и П. В. Еремеева (1830— 1899). Н. И. Кокшаров проделал огромную работу по описательной минералогии, его многочисленные измерения кристаллов являются непревзойденными до настоящего времени. Славу ему принес также капитальный труд «Материалы для минералогии России». П. В. Еремеев также выполнил ряд крупных работ по минералогии.

Важнейший этап в истории петрографии  связан с изобретением поляризационного микроскопа английским ученым Г. Сорби (1858). Это изобретение коренным образом изменило направление петрографических работ, дав в руки ученым новый совершенный метод исследования. Уже в 1867 и 1868 гг. А. А. Иностранцев (1843— 1919) и А. П. Карпинский (1847—1936) микроскопически исследовали горные породы, а немецкие ученые Ф. Циркель (1866 г.) и Т. Розенбуш (1873 г.) создали капитальные руководства по петрографии.

Детальные петрографические исследования получили широкое развитие после изобретения  Е. С. Федоровым (1853—1919) универ- сального столика. Им был также изобретен двукружный гониометр (1889 г.), имеющий исключительно важное значение в кристаллографии. С именем Е. С. Федорова связаны замечательные работы по геометрической кристаллографии и изучению структур кристаллов. Он по праву считается основоположником кристаллохимии. Выдающиеся работы и изобретения принесли Е. С. Федорову мировую известность.

Другим крупным отечественным  кристаллографом был Г. В. Вульф (1863—1925). Он изобрел стереографическую сетку (сетка Вульфа),

работал в области рентгеноструктур-ного анализа и по выращиванию кристаллов. В начале XX в. техника продолжает развиваться усиленными темпами, возникают новые отрасли промышленности. К этому времени относится открытие мартеновского способа производства стали, произведшее переворот в металлургии, следствием чего явилась огромная потребность в угле и марганце. Увеличился спрос на такие металлы, как хром, ванадий, никель. Началось производство алюминия. В этот период усиленно строятся железные дороги, в связи с чем возрастает потребность в угле. Рост электро-' техники, авиастроения, автомобильной и других отраслей промышленности требует увеличения добычи цветных металлов и нефти. Все это привело к бурному развитию горнорудной, нефтяной и угольной промышленности.

Высокий уровень техники, достижения химии, физики и других наук способствовали еще более успешному развитию минералогии и петрографии.