Собирание коллекции минералов: от основ до систематизации

Собирание коллекции — это способ сохранения знаний и достижений людей. Коллекционирование подразумевает систематизацию и изучение предметов, составляющих коллекцию. Коллекции могут собирать увлеченные энтузиасты, музеи, принадлежащие частным лицам, организациям, государству. Предметами коллекционирования могут быть самые неожиданные вещи (существует более 150 видов коллекционирования). Например, существуют коллекции бумажных колец, надеваемых на сигары (виттафилия), или коллекции оберток от мороженого (гелатофилия).

Как коллекционировать минералы: основы и диагностические свойства

Нас с вами, как любителей и энтузиастов камней, интересует возможность коллекционировать минералы, горные породы и другие геологические объекты. Минералы — такие произведения природы, которые благодаря огромному разнообразию присущих им свойств, позволяют выбрать различные подходы к тому, как коллекционировать камни и создавать собственные подборки.

Минерал — это природное образование, результат природных геологических процессов — эндогенных (происходящих в недрах Земли) или экзогенных (происходящих на поверхности Земли), имеющее определенный химический состав и кристаллическую структуру. (Аналоги природных минералов, полученные в лабораториях или в заводских цехах, называются синтетическими минералами). Современная научная классификация минералов — кристаллохимическая, она основана на особенностях их состава и внутреннего (кристаллического) строения. На основании кристаллохимических особенностей все разнообразие минералов подразделяется на типы, классы, подклассы, минеральные группы и минеральные виды.

Типов минералов всего пять:

• самородные элементы;
• халькогениды (соединения с серой, мышьяком, селеном);
• оксиды и гидроксиды (соединения с кислородом);
• галогениды (соединения с фтором, хлором, бромом);
• соли кислородных кислот (карбонаты, сульфаты, фосфаты, арсенаты, ванадаты, вольфраматы, молибдаты, хроматы, бораты, силикаты).

Каждому минералу присущ собственный набор физических свойств, определенный внешний вид, форма кристаллов. В настоящее время известно более 5500 минералов, и каждый год список минералов пополняется несколькими десятками новых, вновь открытых. Свойства, по набору которых можно идентифицировать минерал, называются диагностическими свойствами. К ним относятся твердость, цвет, блеск, цвет черты, спайность, излом, плотность (удельный вес), магнитность, форма кристаллов и граней.

Предметом коллекционирования могут быть минералы определенных кристаллохимических классов, с определенными свойствами, кристаллы минералов, минералы руд, драгоценные или поделочные минералы и т. д. Можно создавать коллекции минералов, сгруппированных по местам их находок, минералы из различных регионов, получивших названия в честь каких-то событий или знаменитых людей и т. д.

Кристаллохимия, редкие и породообразующие виды: с чего начать коллекционировать минералы

Чтобы систематизировать все многообразие минеральных видов, можно использовать различные приемы классификации. Например, минералы, слагающие руды (рудные), образующие породы (породообразующие), имеющие определенные свойства и т. д. Наиболее общей, охватывающей ВСЕ известные минералы, является систематизация, основанная на их кристаллохимических особенностях.

Если вы решите собирать коллекцию камней, в основу которой будут положены их кристаллохимические свойства, она может включать практически все открытые минералы. Практически — потому что существуют минералы, называемые «редкими».

Из 5500 известных нам минералов всего около ста слагают 99% земной коры, а всего несколько (кварц, кальцит, полевые шпаты, слюды, пироксены, гранаты, амфиболы) — более 50%. Визуально (глазами) можно наблюдать около полутора тысяч минералов, а остальные доступны только при исследовании под микроскопом. Некоторые минералы существуют всего в нескольких (и даже в единственном) экземплярах. «Свидетельство о рождении» минералам выдает Комиссия по новым минералам, номенклатуре и классификации Международной минералогической ассоциации (ММА). По определению ММА, редкими считаются минералы, встречающиеся не более чем в пяти проявлениях на Земле.

Самым редким минералом на сегодняшний день является минерал КИАВТУИТ, получивший свое «свидетельство» в 2015 году. Единственный известный образец этого минерала весит 0,3 г и хранится в Музее естественной истории Лос-Анджелеса. Поскольку этот образец — единственный, исследовать его крайне сложно и известно об этом минерале очень мало. Формула киавтуита — BiSbO4, образовался он, по-видимому, в пегматитовом процессе.

Существует несколько признаков, из которых хотя бы один должен быть у минерала, чтобы он считался редким. Это экстремальные условия образования, наличие в составе редких элементов, неустойчивость в поверхностных условиях, сложность обнаружения (труднодоступность местонахождения, сложность идентификации среди похожих минералов). Известно всего несколько редких минералов, отвечающих всем этим признакам.

Самое большое количество минералов сосредоточено в типе «соли кислородных кислот» — 60%. 25% всех минеральных видов представлено классом силикатов. Собрать «полную» коллекцию минералов очень сложно и, вероятно, возможно только научным учреждениям (музеям). Но начать можно с небольших коллекций минералов, представляющих различные минеральные классы:

Примеры минералов по классу для начала коллекции:

• Самородные элементы: Медь (Cu).
• Халькогениды (сульфиды): Галенит (PbS), Пирротин (FeS), Аурипигмент (As2S3), Пирит (FeS2).
• Оксиды и галогениды: Корунд (Al2O3), Гематит (Fe2O3), Куприт (Cu2O), Аметист (SiO2), Флюорит (CaF2), Галит (NaCl).
• Соли кислородных кислот (карбонаты, сульфаты, фосфаты): Кальцит (CaCO3), Родохрозит (MnCO3), Малахит (Cu2CO3(OH)2), Барит (BaSO4), Гипс (CaSO4·2H2O), Апатит (Ca5(PO4)3OH, F).
• Соли кислородных кислот (островные силикаты): Андрадит (Ca3Fe2[SiO4]3), Ставролит (FeAl4[SiO4]2O2(OH)2), Топаз (Al2SiO42).

Интересные факты об основных образцах:

• Медь (Cu). В латинской (германской) группе языков (copper — англ., kupfer — нем., cuprum — лат.) минерал получил название по месту находки на острове Кипр. Русское название произошло от немецкого слова schmied — кузнец. Цвет меди медно-красный, часто с побежалостью. Цвет черты — розоватая, блестящая. Блеск металлический. Кристаллы меди кубического облика встречаются редко. Чаще медь находится в виде дендритов. Твердость меди — 2,5–3, плотность — 8,5–8,9 г/см3, спайность отсутствует (весьма несовершенная). Отличный проводник электричества. Медь была одним из первых металлов, которые стал использовать человек. Она использовалась для изготовления оружия, монет, инструментов. Медь легко образует сплавы с другими металлами (наиболее известны латунь (медь и цинк) и бронза (медь и олово)), благодаря чему период ее использования — медный век — стал переходным между каменным и бронзовым веками. Сейчас медь применяется в электротехнике, электронике, машиностроении, для получения различных сплавов и занимает третье место по использованию после железа и алюминия. При этом медь — полностью перерабатываемый металл. В настоящее время используется более 70% добытой за все времена меди. Эффектные образцы меди являются прекрасным коллекционным материалом.
• Галенит (PbS). Минерал получил название от латинского слова Galena — свинцовая руда. Считается, что впервые так его назвал Плиний Старший в единственном дошедшем до нас труде «Естественная история». Цвет минерала стально-серый. Цвет черты — серый. Блеск металлический. Кристаллизуется в кубической сингонии, образуя кубические и октаэдрические кристаллы и их комбинации. Твердость галенита — 2–3, плотность — 7,4–7,6 г/см3, спайность, совершенная в трех направлениях (по кубу). Галенит — главный минерал для получения свинца (дополнительно из него извлекают серебро). В Древнем Египте растертый порошок галенита использовали как косметическое средство. Позднее, в Древнем Риме, из свинца, полученного из галенита, делали водопроводные трубы для акведуков. Сейчас свинец используют для производства аккумуляторов, в электротехнической промышленности (оболочки для высоковольтных кабелей), при изготовлении дроби и пуль. Галенит интересен как материал для коллекций.
• Другие популярные минералы для старта: Пирротин (FeS), Аурипигмент, Куприт, Галит, Родохрозит, Барит, Ставролит.

Кристаллография и симметрия: как коллекционировать минералы по форме кристаллов

Минералы — кристаллические вещества (т. е. имеющие кристаллическую структуру), находятся в природе в основном в виде неправильной формы зерен. Реже, но достаточно часто, они образуют правильной формы кристаллы — тела, имеющие форму правильных многогранников. Слово «кристалл» (кристаллос — лед) возникло в Древней Греции. Это было название горного хрусталя, который тогда считали окаменевшим льдом.

Коллекционирование кристаллов минералов — увлекательнейшее занятие, открывающее новый взгляд на то, как коллекционировать минералы с точки зрения геометрии. Известно замечание Гёте: «Созерцание кристаллов обостряет ум и возвышает душу». А Максимилиан Волошин писал: «Я поклоняюсь вам, кристаллы…». Можно создавать коллекции просто красивых кристаллов, можно систематизировать такие коллекции в соответствии с симметрией этих кристаллов.

Внешняя форма кристаллов определяется строением кристаллической решетки — упорядоченным и бесконечным расположением в ней атомов и других частиц, слагающих минерал. Грани (поверхности, ограничивающие кристалл), ребра (линии пересечения граней) и вершины (точки пересечения ребер) кристалла расположены не случайно, а в соответствии с закономерностями строения кристаллической решетки и подчиняются законам симметрии. Симметрия — это свойство (в данном случае) кристалла иметь повторяющиеся грани, ребра и вершины при повороте вокруг оси симметрии и/или отражении в плоскости симметрии или в центре симметрии, которые называются элементами симметрии (симметрия по-гречески означает «соразмерность»). Набор элементов симметрии, присущих кристаллу, определяет его сингонию (от греческого слова — «сходноугольность»). Всего в природе возможно 32 сочетания элементов симметрии (виды симметрии). 32 вида симметрии объединены в семь сингоний:

Классификация сингоний по категориям симметрии:

• Низшая категория:
  • Триклинная сингония: Элементы симметрии отсутствуют или есть только один центр симметрии.
  • Моноклинная сингония: Одна ось симметрии второго порядка (L2) и одна плоскость симметрии.
  • Ромбическая сингония: Число осей симметрии второго порядка (L2) и плоскостей симметрии равно трем.
• Средняя категория:
  • Тригональная сингония: Одна ось симметрии третьего порядка (L3).
  • Тетрагональная сингония: Одна ось симметрии четвертого порядка (L4).
  • Гексагональная сингония: Одна ось симметрии шестого порядка (L6).
• Высшая категория:
  • Кубическая сингония: Четыре оси симметрии третьего порядка (4L3).

Отличным дополнением в коллекцию кристаллов станут такие минералы, как: Ванадинит, Вилуит, Лепидолит, Кианит, Везувиан, Циркон.

Свойства минералов: способ собирать коллекцию камней по физическим признакам

1. Твердость

Твердость — важнейший диагностический признак минералов — это способность сопротивляться механическому воздействию. Абсолютную твердость минерала исследуют в лабораториях путем вдавливания в испытуемый минерал правильной стандартной четырёхгранной алмазной пирамидки с определённой стандартной нагрузкой и временем вдавливания. Для быстрой диагностики определяют относительную твердость минерала. Для этого используют шкалу Мооса, которая является стандартной минералогической коллекцией, состоящей из десяти минералов.

Шкала Мооса основана на различной устойчивости минералов к царапанию (твердости минералов) благодаря способности более твердого материала царапать более мягкий. Шкала была разработана в 1812 году немецким геологом и минералогом Фридрихом Моосом. Однако метод сравнения твердости путем царапания одного минерала другим — древний, о чем упоминал Теофраст в его трактате «О камнях» (приблизительно 300 г. до н. э.): «…некоторые камни обладают свойством не уступать воздействию — например, не режутся железом, но лишь другими камнями. Многие камни уступают силе железа, а некоторые можно резать только другими камнями, железом же — бесполезно, как мы уже указывали. Некоторые камни можно резать железными орудиями, но только притупленными. Равным образом странно, что некоторые камни невозможно ломать железом, при том, что железо, будучи вообще-то тверже камня, с большей силой разбивает и более жесткие породы. Странным выглядит и то, что оселок съедает железо, тогда как железо само способно разделять его на части и придавать ему желаемую форму, хотя для камня, из которого вырезают печати, силы его не хватает. Но камень, которым вырезают печати, в свою очередь, относится к тому же роду, что и оселок, или к весьма с ним схожему».

Исследование твердости с помощью шкалы Мооса основано на следующих соображениях: более твердый минерал царапает более мягкий, более мягкий минерал не царапает более твердый и оставляет на нем черту, минералы с одинаковой твердостью не царапают друг друга.

Шкала Мооса состоит из следующих минералов:

1. Тальк
2. Гипс
3. Кальцит
4. Флюорит
5. Апатит
6. Полевой шпат
7. Кварц
8. Топаз
9. Корунд
10. Алмаз

Величина твердости минералов может служить основой для систематической коллекции: минералы с твердостью 1, с твердостью 2 и т. д. По такому принципу создана виртуальная коллекция в книге «Мир драгоценных камней» Рудольфа Дюдя и Любоша Рейли издательства «Мир камня».

2. Окраска минералов

Цвет минерала также является важнейшим диагностическим свойством. Коллекция, собранная по этому признаку, будет очень красочна, эффектна и информативна.

Окраска у минерала возникает в результате отражения и преломления при прохождении через него света. Выделяются 3 основные группы окраски минералов в зависимости от способа ее образования: идиохроматическая (собственная) окраска, аллохроматическая и псевдохроматическая.

• Идиохроматическая — это собственная окраска минерала, обусловленная его составом и внутренним (кристаллическим) строением. Цвет минералов с идиохроматической окраской постоянен.
• Аллохроматическая окраска вызвана механическими примесями, чаще всего включениями окрашенных минералов, иногда — пузырьками жидкостей, газов и т. п.
• Псевдохроматическая окраска возникает благодаря интерференции и/или дифракции света в прозрачных и полупрозрачных минералах, при отражении от внутренних поверхностей, трещин спайности. Псевдохроматическая окраска нередко возникает при окислении поверхностного слоя кристаллов и возникновении побежалости.

В коллекцию «Окраска минералов» могут входить: апатит, малахит, родонит, лазурит, бирюза, сера — идиохроматическая окраска; амазонит, флюорит, аметист, цитрин, хромдиопсид, красный и розовый кварц — аллохроматическая окраска; тигровый, бычий, соколиный глаз, авантюрин, лабрадор, беломорит, халькопирит — псевдохроматическая окраска. Такая коллекция может состоять из сотен минералов.

3. Блеск

Не менее красочной будет коллекция, основой которой является блеск минералов. Свет, падающий на минерал, частично проходит внутрь него, а частично отражается от его поверхности. Этот отраженный свет и называется блеском минерала. Интенсивность блеска тем выше, чем больше показатель преломления минерала (показатель преломления минерала — отношение скорости света в вакууме к скорости света в этом минерале).

Различают металлический, полуметаллический и неметаллический блеск:

• Металлический блеск свойственен непрозрачным минералам с показателями преломления выше 3. Это большинство сульфидов (например, галенит, антимонит, пирит, молибденит), самородные металлы, пиролюзит, гематит и т. д.
• Полуметаллический блеск характерен для полупрозрачных и непрозрачных минералов с показателями преломления 2,6–3. Это, например, графит и киноварь.
• Неметаллическим блеском обладают минералы с показателями преломления 1,3–2,6 и в зависимости от его величины подразделяются на стеклянный, алмазный, жирный, перламутровый, шелковистый и матовый (отсутствие блеска).

Алмазный блеск присущ минералам с показателем преломления 1,9–2,6. Это, конечно, алмаз, циркон, касситерит, сфалерит, рутил. Стеклянным блеском (показатель преломления 1,3–1,9) обладают 70% всех минералов. В качестве примеров можно привести флюорит, кварц, кальцит, гипс, барит, целестин, апатит, корунд, гранаты. Если минерал на изломе имеет не идеально гладкую поверхность, то у него возникает жирный блеск. Это, например, самородная сера, нефелин. Матовый блеск свойственен землистым, порошковатым, мучнистым минеральным агрегатам, на поверхности которых свет полностью рассеивается. Это бокситы, мел, каолин. Перламутровый блеск наблюдается на плоскостях весьма совершенной спайности прозрачных минералов со слоистой структурой, таких как мусковит, тальк, пластинчатый гипс — «марьино стекло». Шелковистый блеск свойственен минеральным агрегатам параллельно-волокнистого строения, например, селениту, асбесту.

Для демонстрации блеска в коллекцию можно включить: Гематит, Галенит, Сфалерит, Циркон, Флогопит, Лепидолит, Асбест, Селенит.

4. Спайность

Спайность — способность минералов раскалываться при ударе по определенным кристаллографическим направлениям, обусловленная строением их кристаллических решёток. Это свойство объясняется различием сил сцепления между атомами в кристаллической решетке минерала по разным направлениям. Плоскости спайности образуются там, где силы сцепления наименьшие, т. е. они проходят по направлениям наименьшего числа атомных связей.

В зависимости от легкости раскалывания минерала по спайным плоскостям выделяют: весьма совершенную спайность — минералы очень легко расщепляются (например, слюды); совершенную — при ударе молотком минералы раскалываются, образуя гладкие блестящие поверхности (кальцит); среднюю — на обломках минерала наряду с неровными поверхностями отчётливо видны и гладкие блестящие поверхности (пироксен); несовершенную — обнаруживается с трудом (апатит); весьма несовершенную — полностью отсутствует (пирит).

Интересные образцы для изучения спайности и излома: Магнетит, Турмалин, Пирит, Гранат, Бирюза, Эвдиалит, Нефелин, Везувиан, Микроклин, Бронзит, Диопсид, Церуссит, Арагонит, Лоренцеит (рамзаит), Арфведсонит, Кианит, Биотит, Мусковит, Аурипигмент.

Названия минералов: еще одна идея, чтобы собирать коллекцию камней

Собрать коллекцию, основой которой будут названия минералов, так же сложно, как и «кристаллохимическую» коллекцию. Такую коллекцию могут составлять все известные минералы. Каждый минерал имеет свое имя — название минерала. Имя минералу присваивается после его тщательного изучения: определения химического состава, структурных особенностей, доказательства его уникальности.

В древности, в начале использования минералов человеком, когда и само понятие «минерал» еще не было определено, название отражало впечатление, которое он производил (например, кристалл — от греческого «лед», гематит — от греческого «кроваво-красный», агат — от греческого «счастливый»). Постепенно количество открытых минералов увеличивалось, чем ближе к современности — тем стремительнее. По подсчетам J. A. Mandarino (Mandarino J. A. Old Mineralogical Techniques), до 1800 года было известно менее 100 минералов, к 1820 году их количество увеличилось на 87, к 1920 году — на 925, к 1973 году — на 1173. Сейчас известно более 5500 минералов. Присвоение новому минералу имени требует определенной выдумки. (А. П. Хомяков, первооткрыватель нескольких десятков минералов, говорил, что им с соавторами из-за дефицита названий пришлось дать белому минералу название сажинит — в честь академика Николая Петровича Сажина). Имя минералу даёт исследователь, впервые его изучивший. Минерал получает свой «паспорт» после утверждения. Новый минерал и его название утверждаются Комиссией по новым минералам, номенклатуре и классификации Международной минералогической ассоциации.

Название минерала может быть «информативным», содержащим информацию об особенностях минерала, и «неинформативным». Существует ряд правил и рекомендаций составления названий минералов (Р. С. Митчелл. «Названия минералов», 1982). Название минералу даётся по химическому составу, свойствам, месту нахождения («информативное»), в честь исследователей, выдающихся людей, событий («неинформативное»). Иногда минералу присваивается имя его первооткрывателя.

Более 40% всех названий минералов даны в честь конкретных людей. Впервые это сделал немецкий геолог А. Вернер, назвавший в 1783 году минерал, привезенный капитаном Хендриком фон Преном, пренитом.

Вот пример небольшой коллекции минералов, названия которым дали известные личности:

• УВАРОВИТ Ca3Cr2(SiO4)3 — назван в честь президента Императорской Академии наук, министра народного просвещения, графа С. С. Уварова.
• ФУКСИТ K(Al,Cr)2(AlSi3O10)(OH)2 — назван в честь немецкого химика и минералога Иоганна Непомука фон Фукса.
• ГЁТИТ FeO(OH) — назван в честь великого немецкого поэта, философа, естествоиспытателя и коллекционера минералов Иоганна Вольфганга Гёте.
• УЛЕКСИТ NaCa[B5O6(OH)6]·5H2O — назван по имени немецкого химика Г. Л. Улекса, впервые выполнившего правильный химический анализ минерала.
• СТИХТИТ Mg6Cr2CO3(OH)16·4H2O — назван в честь австралийца Роберта Стихта, руководившего рудником, на котором нашли залежи редкой розово-пурпурной горной породы.
• ВОЛЛАСТОНИТ Ca3(Si3O9) — назван по имени английского учёного-химика У. Х. Волластона.
• ПРЕНИТ Ca2Al(Si3Al)O10(OH)2 — назван в честь датского капитана Хендрика фон Прена, впервые привёзшего этот минерал с мыса Доброй Надежды.
• КУНЦИТ (сподумен) LiAlSi2O6 — назван в честь Джорджа Кунца, исследовавшего этот минерал.
• РАМЗАИТ Na2Ti2[Si2O4]O3 — назван в честь первого исследователя Хибинского и Ловозёрского массивов, финского геолога Вильгельма Рамзая.

(Коллекция минералов, названия которых получены по местам их находок, также может состоять из множества образцов).

Можно предложить еще много идей создания коллекций минералов. Это — свойства минералов, зафиксированные в их названиях, способы образования минералов (генетические коллекции), применение и использование минералов (драгоценные и поделочные камни, минералы — полезные ископаемые (минералы руд)), минералы в литературе и искусстве и т. д. Главное — собирать коллекцию. Природа миллионы лет создавала минералы и породы, теперь время собирать камни.

Начать коллекцию можно с нескольких доступных и хорошо определяемых минералов, постепенно дополняя ее новыми классами, месторождениями и редкими разновидностями. Полезно вести каталог каждого образца, указывая его название, месторождение, химическую формулу и дату приобретения. Такой подход позволяет не только создать красивую коллекцию, но и превратить ее в удобное учебное пособие.

Если вы только начинаете знакомство с минералогией, обратите внимание на наши готовые учебные коллекции. Они подобраны по тематике и помогают изучить основные классы минералов, их свойства и отличительные признаки. Посмотреть учебные коллекции можно здесь: раздел с учебными коллекциями.

Также в нашем магазине представлен большой выбор коллекционных минералов: отдельные кристаллы, друзы, редкие минеральные виды и эффектные образцы из известных месторождений России и мира. Возможно, именно здесь вы найдете следующий экспонат для своей коллекции.