Кристаллография, минералогия и геология камнесамоцветного сырья

РЕДАКЦИОННЫЙ 

СОВЕТ 

Председатель 

Л.А.ПУЧКОВ 

Зам. председателя 

Л.ХГИТИС 

Члены редсовета 

А.П. ДМИТРИЕВ 

Б.А. КАРТОЗИЯ 

А.В. КОРЧАК 

М.В. КУРЛЕНЯ 

В.И. ОСИПОВ 

В.Л. ПЕТРОВ 

Э.М. СОКОЛОВ 

К.Н. ТРУБЕЦКОЙ 

В.А. ЧАНТУРИЯ 

президент МГГУ, 

чл. -корр. РАН 

директор 

Издательства МГГУ 

академик РАЕН 

академик РАЕН 

академик МАНВШ 

академик РАН 

академик РАН 

академик МАНВШ 

академик МАНВШ 

академик РАН 

академик РАН 

В.А. Ермоаов 

В.А. Дунаев 

В.В. Мосейкин 

КРИСТАЛЛОГРАФИЯ, 

МИНЕРАЛОГИЯ 
И ГЕОЛОГИЯ 

КАМНЕСАМОЦВЕШОГО 

СЫРЬЯ 

Под редакцией доктора технических наук, 

профессора В.А. Ермолова 

Издаиие 3-е, стереотипиое 

Допущено Учебно-методическим обьединением вузов 

Российской Федерации по образованию в области 

горного дела в качестве учебного пособия для студентов 

вузов, обучающихся по направлению подготовки 

бакалавров, магистров и дипломированных 

специалистов «Горное дело» 

МОСКВА 

ИЗДАТЕЛЬСТВО «ГОРНАЯ КНИГА» • 
ИЗДАТЕЛЬСТВО 

МОСКОВСКОГОГОСУДАРСТВЕННОГО 

ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА 

2 о о 9 

ГЕОЛОГИЯ 

v 

УДК [548+549+552]:553.8(075.8) 

ББК 26.3 

Е 74 

Издано при 
финансовой поддержке 
ФедерШiьного 
агентства 

по печати и массовым коммуникациям в рамках ФедерШiьной целевой программы «Культура России» 

Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям 

книжным для взрослых» СанПиН 1.2.1253-03, утвержденным Главным государственным санитарным врачом России 30 марта 2003 г. 

(ОСТ 29.124-94). Санитарно-эпидемиологическое заключение ФедерШiьной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и 

благополучия человека М 
77.99.60.953.Д.О12634.11.08 

Рецензентьt: 
• 
проф., д-р геол.-минер. наук Н.Н. Трофимов, доц., канд. геол.минер. наук А.Ф. Георгиевский (Российский университет дружбы народов); 
• 
проф., д-р геол.-минер. наук Г.В. Ручкин (Центральный научноисследовательский геологоразведочный инстиrут цветных и благородных металлов) 

Ермолов 8.А., Дунаев 8.А., Мосейкнн 8.8. 

Е 74 
Кристаллография, минералогия и геология камнесамоцветного 

сырья: Учебное пособие для вузов 1 Под ред. В.А. Ермолова. 3-е 

изд., стер. М.: Издательство «Горная книга», Издательство Московского государственного горного университета, 2009.-407 с.: ил. 

(ГЕОЛОГИЯ) 

ISBN 978-5-98672-151-4 (в пер.) 
ISBN 978-5-7418-0598-5 

Рассмспрены воnросы кристаллоJl!афин и минералогни камнесамоцвеп~ого сырья, основы крнсталлоо1П11кн горных nород н основных nородообразующих минералов. Оnисаны ассоциации минералов, харwсrерные для различных no nронсхождению 

горных nород. Значительное внимание уделено геологии месторождений камнесамоцвеп~ого сырья. Даны генетическая классификация месторождений, анализ связи месторождений с основными Сlруктурнымн злементами и основных факrоров, оnределяющих условия образования н локалюации месторождений. 

В.А. Ермолов д-р техн. наук, nроф., В.А. Дунаев д-р геол.-минер. наук, 

nроф., В.В. Мосейкнн- д-р техн. наук, nроф. (кафедра геологии МrтУ). 

Для сrудеiПОв вузов, обучающнхся no наnравлению nодготовки бакалавров, 

магНСlрОВ н диnломированных сnециалистов <<Горное дело>>. 

ISBN 978~5-98672-151-4 
ISBN 978-5-7418-0598-5 

УДК [548+549+552]:553.8(075.8) 

ББК 26.3 

© В.А. Ермолов, В 
.А Дунаев, 

В.В. Мосейкин, 2007, 2009 

© Издательство «Горная книга», 
2009 

© Издательство МГГУ, 2007, 2009 
© Дизайн книги. Издательство МГГУ, 
2007,2009 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

Россия одна из самых богатых ювелирными камнями 

стран. Алмаз, изумруд, александрит, берилл, топаз, хризолит, 

циркон, цветные халцедоны, агаты, малахит, лазурит, родонит, нефрит, чароит и многие другие драгоценные и поделочные камни есть в недрах нашей страны. 

Человек всегда интересовался этими камнями. Не случайно, первая, самая древняя и продолжительная часть истории 

человечества, теряющаяся во мгле былых тысячелетий, именуется каменным веком. Наши далекие предки хорошо разбирались в свойствах камней, изготавливая из вязкого базальта или нефрита прочные молотки, а из хрупкого с острыми сколами кремня или обсидиана- ножи, скребки, наконечники стрел и копий. Из пирита и кремня высекались искры, разжигавшие огонь. Прозрачные и яркие камни самоцветы поражали воображение древних людей, они наделяли эти камни магической силой. Именно камень донес до нас 

скудные сведения о материальной культуре и быте людей 

палеолита- древнего каменного века. 

В более поздние времена были сформулированы три 

основных положения, позволяющие считать природные камни (минералы) драгоценными: красота, износостойкость и 

уникальность. 

С развитием горно-добывающей промышленности круг 

драгоценных камней, применяемых в ювелирных изделиях, 

расширялся. В настоящее время используется около 200 разновидностей ювелирных камней, однако широкое применение имеют лишь немногие из них. Алмаз, бирюза, опал, рубин, сапфир, жемчуг, изумруд, гранат, топаз, прозрачные 

разновидности кварца такова последовательность использования в ювелирных изделиях драгоценных камней в на
5 

стоящее время за рубежом. Эти камни составляют более 75% 

общего объема камней, применяемых в ювелирных изделиях, 

на долю остальных 190 приходится всего около 25 %. 

Современная технология обработки камнесамоцветного 

сырья немыслима без геологических знаний. В соответствии 

с типовой учебной программой в настоящем учебном пособии последовательно рассмотрены вопросы кристаллографии 

и минералогии камнесамоцветного сырья, изложены основы 

кристаллаоптики горных пород и основных породообразующих минералов, приведсны сведения об ассоциациях минералов в горных породах и на месторождениях полезных ископаемых, дана генетическая систематика месторождений и 

описаны условия их образования. 

Учебное пособие предназначено для студентов высших 

учебных заведений при подготовке горных инженеров-технологов по специальности 551600 "Материаловедение и 

технология новых материалов" по курсу "Кристаллография, 

минералогия, петрография и геология камнесамоцветного 

сырья". 

Оно может быть полезно студентам других горно-технических специальностей, студентам-геологам, а также геологам и горнякам, занимающимся комплексными поисковыми 

и разведочными работами на месторождениях и проявлениях 

камнесамоцветного сырья. 

Предисловие, главы 2, 4 написаны проф. В.А. Ермоловым, 

глава 1 проф. В.А. Дунаевым, глава 3 проф. В.В. МосейкиньiМ, глава 5 проф. В.А. Ермоловым совместно с канд. 

геол.-минерал. наук В.Я. Герасименко. 

Авторы 
выражают благодарность 
В.П. 
Зервандовой, 

О.А. Плотниковой, Е.А. Соловьевой, И.А. Честной и М.В. Щекиной за помощь при подготовке рукописи к изданию. 

Глава 1. КРИСТАЛЛОГРАФИЯ 

1.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О КРИСТАЛЛАХ 

1.1.1. Общие положения 

В земной коре наиболее распространено твердое кристаллическое состояние вещества. Кристаллическое строение 

имеет абсолютное большинство минералов, входящих в состав горных пород и руд. 

Кристаллы (по-гречески "кристаллос"- лед) издавна привпекают внимание человека своей формой. С ними он сталкивается как в результате горной деятельности, так и при 

различных технологических процессах. Большая часть минералов являются кристаллами. Кристаллами называют твердые тела, образующиеся в природных или лабораторных условиях в виде многогранников. Поверхность таких многоугольников ограничена более или менее совершенными шюскостями гранями, пересекающимися по прямым линиям 
ребрам. Точки пересечения ребер образуют вершины. 

Примерами кристаллов могут служить кубики поваренной 

соли (NaCl), заостренные на концах шестигранные призмы 

горного хрусталя (Si02), восьмигранники (октаэдры) алмаза 

(С), двенадцатигранники граната и др. (рис. 1.1 ). 

Размеры подобных образований могут быть весьма большими. Так, в 1958 г. в СССР был найден гигантский кристалл 

кварца массой около 70 т, длиной 7,5 м и шириной 1,6 м. Однако довольно часто приходится иметь дело с мелкими, микроскопическими кристалликами. Поэтому с первого взгляда 

может показаться, что кристаллические тела встречаются 

чрезвычайно редко. Действительно, гигантские кристаллы и 

кристаллы, хранящиеся в музеях, представляют собой ис
7 

а 

Рис. 1.1. Кристаллы повареиной сошt (а), кварца (б), алма1а (в) и граната (г) 

ключительные, уникальные экземпляры. Нечасто получаются крупные многогранники и в лабораторных условиях. Выращивание их требует большого труда и времени. 

Однако, внимательно приглядевшись к окружающим нас 

предметам, легко убедиться в широком распространении 

кристаллических образований. Снег, поваренная соль, многие лекарства состоят из мелких кристалликов. Можно найти 

еще больше таких тел, если обратиться к помощи микроскопа. Так, металлы и сплавы, каменные материалы и многие 

другие, подобные им образования, состоят из кристаллических зерен. То же самое можно сказать и о подавляющем 

большинстве горных пород, слагающих земную кору. Многим, конечно, знакома одна из весьма распространенных 

глубинных горных пород гранит, состоящая из полевого 

шпата, кварца и слюды. Зерна этих минералов возникли при 

медленном застывании огненно-жидкого расплава магмы и 

являются кристаллами. Рассматривая отдельные зерна, мы в 

большинстве случаев наблюдаем не характерные прямоли
8 

нейвые очертания, а криволинейные и неправильные контуры. Последнее объясняется одновременным ростом в магме 

множества кристаллов, благодаря чему отдельные кристаллы, тесня друг друга, не смогли приобрести многогранную 

форму. 

Оптическим путем доказано, что и такие осадочные горные породы, как песок и глина, состоят, главным образом, из 

мельчайших кристаллических обломков. Кристаллическими 

являются и другие осадочные горные породы органического 

и химического происхождения известняки, доломиты, каменная соль, гипс и др. 

С 1912 г. стало возможно исследовать посредством рентгеновских лучей совокупности мелr,чайших кристаллических 

частиц, не улавливаемых микроскопически. Рентгенаструктурный метод позволил расширить круг изучаемых кристаллических веществ. Например, доказано, что сажа, восi<, роговица глаза представляют собой агрегаты мельчайших кристаллов. Наконец, методы электронографии, электронной 

микроскопии и прочие открыли многообещающие пути распознавания и исследования кристалли<Jеских веществ. Принеденных фактов достаточно, чтобы сделать вывод об огромной распространенности кристаллов, а также об их исключительно важном практическом значении. 

1.1.2. Строение кристашrов 

Геометрическая, правильная форма кристаллов обусловлена, прежде всего, их строго закономерным внутренним 

строением. Кристаллы построены из материальных частиц, 

геометрически правильно расположенных в пространстве. 

Упорядоченное распределение ионов, атомов и молекул отличает кристаллическое состояние от некристаллического, 

где степень упорядоченности ничтожна. Примеры закономерной ориентировки атомов (ионов) в минералах галите 
(NaC1) и кальците (Са[СО 3 ]) представлены на рис. 1 .2. 

Каждый кристалл можно представить себе построенным 

из множества субмикроскопически Ma.JIЫX, 
прилегающих 

друг к другу одинаковых ячеек, имеющих форму пара..Jшеле
9 

/ 
/ 
./ 
/ 

/ 
/ 
~ v 

L_ 
/ 
./ 
/ 

а 

/ 

/ 

l/ 

/ 

v 

'/ 

•Na 

о Cl 

о Са 

•с 
• о 

Рис. 1.2. Структуры галита NaCI 
(а) и 

кальщпа СаС0 3 (б) 

пипедов, углы и ребра 

которых различны 
для 

разных кристаллических 

веществ. 
Совокупность 

таких параллельна ори
ентированных 
равных 

параллелепипедов, соответственные точки (вершины, центры и др.) в 

которых заняты ионами, 

атомами, 
молекулами, 

образуют так называе
мую пространствеиную 

решетку. Простейшая пространствеиная решетка, в которой 

материальными частицами заняты лишь вершины параллелепипедов, показава на рис. 1.3. Точки расположения материальных частиц принято называть узлами пространствеиной 

решетки. 

В реальных структурах кристаллов места узлов пространствеиных решеток могут заниматься отдельными атомами, ионами или группами атомов и ионов- комплексными 

ионами и молекулами (строго говоря, с узлами пространетвенных решеток совмещаются центры тяжестей этих частиц 

или центральные точки их колебательных движений внутри 

кристалла). 

Рис. 1.3. Пространствеиная решетка: 

Ао, Al, 81, cl- узлы npocтpaiiCTDCHHOЙ решетки; 

а. Ь, с расстояние между узлами nространетвенной решетки 

10 

Решетчатое строение 
характерно 
для 

всех кристаллов без 

исключения. В связи 

с этим, кристаллами 

называются 
вес 

твердые тела, в которых частицы (атомы, ионы, молскуJIЫ) 
расположены 

закономерно в виде 

узлов 
пространст
венных 
решеток.