Кіріспе
Минералдар мен минералданған артефактілерді ғылыми зерттеу. Минералогия – әдетте /m/ɪ/n/ə/'/r/ɒ/l/ə/dʒ/i/ деп айтылады, себебі бұл жиі кездесетін фонеологиялық процесс, әсіресе Солтүстік Америкада, сондай-ақ Ұлыбритания ағылшын тілінде. Дегенмен, тіпті қазіргі заманғы Ұлыбритания сөздіктері де көбінесе /m/ɪ/n/ə/'/r/æ/l/ə/dʒ/ айтылуын жазады, кейде дыбыс файлында ассимиляцияланған нұсқасы болса да, мысалы, Collins сөздігінде. Минералогия туралы алғашқы жазбалар, әсіресе бағалы тастар туралы, ежелгі Вавилоннан, ежелгі грек-римдік әлемнен, ежелгі және ортағасырлық Қытайдан, сондай-ақ ежелгі Үндістан мен ежелгі ислам әлемінің санскрит мәтіндерінен келген. Бұл тақырыпқа арналған кітаптардың ішінде Плиний Ескінің «Табиғат тарихы» кітабы бар, ол көптеген минералдарды ғана емес, олардың қасиеттерін де сипаттаған. Парсы ғалымы әл-Бирунидің «Қымбат тастар кітабы» (Kitab al Jawahir) еңбегі де маңызды. Немец ренессанс маманы Георгий Агрикола «Металдар туралы» (De re metallica, 1556) және «Тастардың табиғаты туралы» (De Natura Fossilium, 1546) сияқты еңбектер жазып, осы саладағы ғылыми зерттеулерге бастау берді. Жаңа өрлеу дәуірінен кейінгі Еуропада минералдар мен тау жыныстарын жүйелі түрде ғылыми зерттеулер жүргізілді. «Заманауи кристаллографияның әкесі» атанған Рене Жюст Юи кристалдардың периодты екенін көрсетті және кристалл жақтарының бағыттарын рационалдық сандармен, кейін Миллер индекстерінде кодталғандай, көрсетуге болатынын анықтады. Уильям Никол 1827–1828 жылдары қазбаланған ағаштарды зерттеген кезде жарықты поляризациялайтын Николь призмасын ойлап тапты. Генри Клифтон Сорби поляризациялық микроскопты қолдану арқылы минералдардың жұқа бөліктерін олардың оптикалық қасиеттері арқылы анықтауға болатынын көрсетті. Қаттылық басқа минералдармен салыстыру арқылы анықталады. Мосс шкаласында минералдардың стандартты жиынтығы 1 (тальк) -ден 10 (алмаз) -қа дейін қаттылығының өсу ретімен нөмірленеді. Қатты минерал жұмсақ минералды сызып тастайды, сондықтан белгісіз минералды осы шкалаға қоюға болады, ол қандай минералдарды сызып тастайды және олар оны сызып тастайды. Кальцит және кианит сияқты кейбір минералдардың қаттылығы бағытқа байланысты өзгереді. Оның химиялық формуласы (Mg,Fe)SiO3; қызыл шарлар – оттегі, көк шарлар – кремний, ал жасыл шарлар – магний немесе темір. Кристалл құрылымы – кристаллдағы атомдардың орналасуы. Ол үш өлшемді бірлік ұяшығы деп аталатын негізгі үлгіні қайталайтын нүктелер торымен бейнеленеді. Тор оның симметриясымен және бірлік ұяшығының өлшемдерімен сипатталады. Бұл өлшемдер үш Миллер индексімен көрсетіледі. Тордағы кез келген нүктеге қатысты белгілі бір симметриялық операциялардың көмегімен тор өзгермейді: айналу, инверсия, айналу инверсиясы (айналу мен инверсияның комбинациясы). Олар бірігіп кристаллографиялық нүктелік тобы немесе кристалл класын құрайды. Барлығы 32 кристалл класы бар. Сонымен қатар, барлық нүктелерді ығыстыратын операциялар бар: аударма, бұранда осі және жылғақ жазықтығы. Нүктелік симметриялармен біріктірілгенде олар 230 кеңістіктік топты құрайды. Ұнтақ дифракциясы қолданып қарағанда бірдей көрінетін минералдарды, мысалы, кварц пен оның полиморфтарын – тридимит пен кристобалитті ажырата алады.
Mineralogyrefn|Commonly pronounced ,/m//ɪ//n//ə/'/r//ɒ//l//ə//dʒ//i/ due to the common phonological process of anticipatory assimilation, especially in North American but also in UK English. Nevertheless, even modern descriptive UK dictionaries tend to record only the spelling pronunciation ,/m//ɪ//n//ə/'/r//æ//l//ə//dʒ//i/, sometimes even while their sound file instead has the assimilated pronunciation, as in the case of the Collins Dictionary.]] Early writing on mineralogy, especially on gemstones, comes from ancient Babylonia, the ancient Greco Roman world, ancient and medieval China, and Sanskrit texts from ancient India and the ancient Islamic world. Books on the subject included the Natural History of Pliny the Elder, which not only described many different minerals but also explained many of their properties, and Kitab al Jawahir (Book of Precious Stones) by Persian scientist Al Biruni. The German Renaissance specialist Georgius Agricola wrote works such as De re metallica (On Metals, 1556) and De Natura Fossilium (On the Nature of Rocks, 1546) which began the scientific approach to the subject. Systematic scientific studies of minerals and rocks developed in post Renaissance Europe. René Just Haüy, the "father of modern crystallography", showed that crystals are periodic and established that the orientations of crystal faces can be expressed in terms of rational numbers, as later encoded in the Miller indices. William Nicol developed the Nicol prism, which polarizes light, in 1827–1828 while studying fossilized wood; Henry Clifton Sorby showed that thin sections of minerals could be identified by their optical properties using a polarizing microscope. Hardness is determined by comparison with other minerals. In the Mohs scale, a standard set of minerals are numbered in order of increasing hardness from 1 (talc) to 10 (diamond). A harder mineral will scratch a softer, so an unknown mineral can be placed in this scale, by which minerals; it scratches and which scratch it. A few minerals such as calcite and kyanite have a hardness that depends significantly on direction. Its chemical formula is (Mg,Fe)SiO3; the red spheres are oxygen, the blue spheres silicon and the green spheres magnesium or iron.]] The crystal structure is the arrangement of atoms in a crystal. It is represented by a lattice of points which repeats a basic pattern, called a unit cell, in three dimensions. The lattice can be characterized by its symmetries and by the dimensions of the unit cell. These dimensions are represented by three Miller indices. The lattice remains unchanged by certain symmetry operations about any given point in the lattice: reflection, rotation, inversion, and rotary inversion, a combination of rotation and reflection. Together, they make up a mathematical object called a crystallographic point group or crystal class. There are 32 possible crystal classes. In addition, there are operations that displace all the points: translation, screw axis, and glide plane. In combination with the point symmetries, they form 230 possible space groups. Powder diffraction can distinguish between minerals that may appear the same in a hand sample, for example quartz and its polymorphs tridymite and cristobalite.
Химиялық элементтер
Бірнеше минералдар химиялық элементтер, ішінде күкірт, мыс, күміс және алтын, бірақ көпшілігі қосылыстар болып табылады. Құрамын анықтаудың классикалық әдісі – ылғалды химиялық талдау, ол минералды тұз қышқылы (HCl) сияқты қышқылда ерітуді қамтиды. Ерітіндідегі элементтер колориметрия, көлемдік талдау немесе гравиметриялық талдау арқылы анықталады. 6000-нан астам атаулы және аталмаған минерал бар, және жыл сайын шамамен 100-ге жуығы жаңадан ашылады. Минералогия нұсқаулығы минералдарды келесі сыныптарға бөледі: табиғи элементтер, сульфидтер, сульфосальттар, оксидтер және гидроксидтер, галоидтар, карбонаттар, нитраттар және бораттар, сульфаттар, хроматтар, молибдаттар және вольфраттар, фосфаттар, арсенаттар және ванадаттар, сондай-ақ силикаттар. Ол химиялық минералогияның, әсіресе изотоптық зерттеулердің әдістерін қолданады, тірі өсімдіктер мен жануарлардың өсу формаларын, сондай-ақ қазбалардың бастапқы минералдық құрамын анықтау үшін. Минералогиядағы жаңа тәсіл – минералды эволюция, ол геосфера мен биосфераның бірлескен эволюциясын зерттейді, соның ішінде минералдардың өмірдің пайда болуындағы рөлі және минералдық катализделген органикалық синтез сияқты процестер мен минералдық беттердегі органикалық молекулалардың таңдамалы адсорбциясын қарастырады.
Минералды экология
2011 жылы бірнеше зерттеушілер минералдық эволюция дерекқорын жасауды бастады. Бұл деректер базасы 690 000-нан астам минералдық кен орындарының жұптарын қамтитын, көпшілік қолдануға арналған Mindat.org сайтымен, сондай-ақ IMA-ның ресми бекітілген минералдар тізімімен және геологиялық басылымдардан алынған жас деректерімен интеграцияланған. Бұл деректер базасы жаңа сұрақтарға жауап беру үшін статистикалық әдістерді қолдануға мүмкіндік береді, бұл тәсіл минералдық экология деп аталады. Мұндай сұрақтардың бірі – минералдық эволюцияның қанша бөлігі детерминистік, ал қаншасы – жай ғана кездейсоқтық нәтижесі. Минералдың химиялық сипаты және оның тұрақтылығының шарттары сияқты кейбір факторлар детерминистік болып табылады; бірақ минералогия планетаның құрамын анықтайтын процестерге де байланысты болуы мүмкін. 2015 жылы Роберт Хазен және оның әріптестері әр элементтің қатысуымен түзілген минералдар санын оның кең таралғандығына қарай талдады. Олар Жерде, 4800-нен астам белгілі минералы мен 72 элементі бар, қуат заңына сәйкес келетінін анықтады. Ай, небәрі 63 минералы мен 24 элементі бар (әлдеқайда кішкентай үлгіге негізделген), шамамен бірдей заңдылықты көрсетеді. Бұл планетаның химиялық құрамын ескере отырып, ең көп таралған минералдарды болжауға болатынын білдіреді. Дегенмен, таралудың ұзын құйрығы бар, минералдардың 34%-ы тек бір немесе екі жерде ғана табылған. Модельдің болжамы бойынша, мыңдаған минералдық түрлерді табуға немесе олар пайда болып, эрозия, шөгінділерге көмілу немесе басқа процестерден жоғалуы мүмкін. Бұл сирек кездесетін минералдардың пайда болуында кездейсоқтықтың ролі бар екенін көрсетеді. Үлкен деректер жиынтығын пайдаланудың тағы бір мысалы – көміртек минералдарының деректер жиынтығына желілік теорияны қолдану, олардың әртүрлілігі мен таралуының жаңа үлгілерін ашты. Талдау қай минералдардың бірге кездесетінін және олармен байланысты геологиялық, физикалық, химиялық және биологиялық жағдайларды көрсетуге мүмкіндік береді. Бұл ақпаратты жаңа кен орындарын және тіпті жаңа минералдық түрлерді іздеу үшін пайдалануға болады.
Қолданылуы
Минералдар адам қоғамының түрлі қажеттіліктері үшін өте маңызды, мысалы, металл өнімдерін жасауға қолданылатын кендер, олар түрлі тауарлар мен машиналарда пайдаланылады. Сондай-ақ, әк тас, мәрмәр, гранит, құм, шыны, гипс, цемент сияқты құрылыс материалдарының құрамында да маңызды компоненттер болып табылады. Минералдар егін өнімділігін арттыру үшін тыңайтқыштарда да қолданылады.
Жинақтау
Минералдарды жинау – демалыспен байланысты зерттеу және жинау хоббиі. Бұл сала бойынша клубтар мен қоғамдар жұмыс істейді. Смитсония ұлттық табиғи тарих мұражайының геология, әшекей тастар және минералдар залы, Лос-Анджелес округінің табиғи тарих мұражайы, Карнеги табиғи тарих мұражайы, Лондонның табиғи тарих мұражайы және Бейрут қаласындағы жеке Мим минералдар мұражайы сияқты мұражайларда минералдардың тұрақты түрде қойылған танымал үлгілері бар.