«Как образовался каменный уголь» краткое сообщение, изложенное в этой статье, поможет Вам подготовиться к занятию и расширить область своих знаний на эту тему.
Каменный уголь являет собой невосстановимое исчерпаемое твердое полезное ископаемое, используемое человеком для получения тепла в процессе его сжигания. Он относится к горным осадочным породам.
Во-первых, большое количество времени. Когда из растений на дне болот образуется торф, то возникают химические соединения: растения распадаются, частично растворяются или превращаются в метан, углекислый газ.
Во-вторых, всевозможные грибки и бактерии. Благодаря им происходит разложение растительной ткани. Торф начинает накапливать стойкое вещество под названием углерод, которого становиться со временем все больше.
В-третьих, отсутствие кислорода. Если бы он накапливался в торфе, то каменный уголь не смог бы образоваться и просто улетучился.
Залежи каменного угля образовались из огромного количества растительной массы. Идеальные условия – когда все эти растения накопились в одном месте и не успели полностью разложиться. Болота подходят для этого процесса как нельзя лучше: вода бедная на кислород и поэтому жизнедеятельность бактерий приостанавливается.
После того как растительная масса накопилась в болотах, она, не успев полностью сгнить, спрессовывается отложениями почвы. Так образовывается исходный материал угля – торф. Пласты почвы запечатывают его в земле без доступа кислорода и воды. Со временем торф превращается в пласт угля. Данный процесс длительный – значительная часть запасов каменного угля образовалась больше 300 млн. лет назад.
И чем дольше по времени уголь залегает в пластах земли, тем сильнее ископаемое подвергается действию и давлению глубинного жара. В болотах, где накапливается торф, с водой попадают песок, глина и растворенные вещества, которые откладываются в угле. Данные примеси дают прослои в полезном ископаемом, разделяя его на слои. При очищении угля от них остается одна зола.
Выделяют несколько видов угля — каменный уголь, бурый уголь, лигнит, богхед, антрацит. Сегодня в мире насчитывается 3,6 тысяч угольных бассейнов, которые занимают 15% земной суши. Наибольший процент мирового запаса ископаемого принадлежит США (23%), второе место заняла Россия (13%), а третье – Китай (11%).
Надеемся, что доклад «Как образовался каменный уголь» помог Вам подготовиться к занятию. А дополнить сообщение на тему «Как образовался каменный уголь», Вы можете через форму комментариев.
Вы можете похвастаться минералами из личной коллекции? Сочувствуем. Вам наши подсказки, как ее не пополнить.
Кто бы мог подумать, что организм человека напоминает филиал геологического музея! Вставая утром на весы, не спешите сетовать на вчерашнее обжорство: вполне вероятно, что лишний килограмм - вес камней, которые поселились в каком-нибудь укромном уголке вашего тела. Хотите знать, где могут прятаться зловредные "гости" и как с ними бороться? Мы вам в этом поможем.
ПОЧКИ
Камни, образовавшиеся в этом органе, напоминают мину замедленного действия. Их несчастный обладатель годами может не подозревать о существовании "минералов", но в один далеко не прекрасный момент они внезапно проявят себя приступами нестерпимой боли - почечной колики.
Величина: от 0,1 до 15 см. Известны случаи, когда почечные камни достигали веса 2,5 кг!
Состав камней:
* уратные (соли мочевой кислоты) - коричневые, гладкие, плотные
* оксалатные (соли щавелевой кислоты) - бугристые, со множеством отростков и шипов, темные и очень твердые. Обнаруживаются чаще у мужчин;
* фосфатные (соли фосфорно-кислого кальция или магния) - гладкие или шероховатые, серого цвета, очень мягкие, но быстро увеличивающиеся в размерах. Чаще бывают у женщин;
* цистиновые (соли аминовой кислоты) - слоистые, уплощенные, достаточно мягкие образования белого цвета;
* холестериновые - самые редкие, черные, похожие на уголь, очень легко крошащиеся.
Причина появления: на этот счет версий существует великое множество. Основные: повышение концентрированности мочи, нарушение кислотно-щелочного равновесия организма, неправильное питание, наследственная предрасположенность, воспаление почек.
Лечение: камни небольшого размера выходят самостоятельно, большие требуют дробления или операции. Ураты: если твердо доказано, что именно они поселились в организме, - можно растворить специально подобранными медикаментами.
МОЧЕТОЧНИКИ
В них можно найти камни, которые вышли из почек. Некоторые "вынужденные переселенцы" быстро следуют по мочеточнику, соединяющему почки и мочевой пузырь, но некоторые застревают и остаются там до тех пор, пока их не потревожат врачи. К этому времени камни успевают подрасти, причем существенно: специалисты описывали находки длиной до 19 см! Лечение камней мочеточников точно такое же, как и почечных: дробление или операция.
МОЧЕВОЙ ПУЗЫРЬ
Здесь встречаются и "временные переселенцы" из почек, и местные "аборигены". Камни в мочевом пузыре чаще возникают у мужчин при воспалении этого органа или нарушении оттока мочи - например, при аденоме простаты. У женщин камней в мочевом пузыре практически не бывает: как только они появляются, тут же и выходят вместе с мочой. У сильной же половины человечества "путь на волю" для камней более длинный и извилистый, поэтому зачастую требуется вмешательство врачей.
ЖЕЛЧНЫЙ ПУЗЫРЬ
Второй после почек орган, в котором обожают селиться камешки. После 40 лет 20% женщин и 8% мужчин - бедолаги, страдающие от желчнокаменной болезни. Много лет камни могут не беспокоить, но возникшая однажды желчная колика способна уложить человека на операционный стол. Увы, при таком исходе человек, как правило, расстается не только с камнями, но и с местом их обитания - желчным пузырем.
Величина: от 0,1 до 2-3 см. Камни-гиганты - большая редкость, поскольку размеры желчного пузыря весьма невелики, а потому растущий камень очень быстро проявляет себя.
Состав камней:
* холестериновые - черного цвета, гладкие, нередко продолговатой формы, легко крошатся.
* пигментные - зеленоватой окраски, без шипов и других выростов, очень мягкие.
Причины появления: наследственная предрасположенность, инфекция желчных путей, высококалорийная пища с повышенным содержанием холестерина, присутствие в организме женских половых гормонов, в том числе и тех, что содержатся в гормональных контрацептивах. Именно по этой причине женщины чаще страдают от камней в желчном пузыре.
Лечение: чаще всего хирургическое. Желательно делать операцию в "спокойный" период, когда желчный пузырь не воспален. Существуют методики растворения камней, но они, к сожалению, не всегда эффективны.
ГЛАЗА
Вы думаете, выражение "глаз-алмаз" - просто красивая метафора? Вовсе нет: в этом органе тоже образуются камни!
Величина: от сотых долей сантиметра до 0,2-0,3 см.
Причина появления: воспалительный процесс в радужке и ресничном теле - иридоциклит. При этом на задней поверхности роговицы оседают клеточные элементы, гной и отмершие ткани. Они и формируют глазной камень серовато-белого цвета - преципитат. Таких камней обычно несколько, и располагаются они треугольником, вершина которого направлена к зрачку.
Лечение: обычно не назначают, поскольку глазные камни, как правило, со временем рассасываются. В некоторых случаях могут сохраняться годами.
КИШЕЧНИК
Для того чтобы в этом органе появились камни, совершенно не обязательно их глотать. Они образуются сами и ведут себя весьма коварно. Их вмешательство в деятельность организма человек принимает за обычный запор, пользуется слабительным и… не получает должного эффекта. Напротив, появляются боль, неукротимая рвота, живот распирает - и заканчивается все иногда операцией.
Величина: от 1 до 6 см.
Причина появления: длительные хронические запоры, еда всухомятку, недостаток в рационе сырых овощей, богатых растительной клетчаткой.
Лечение: лучшее средство против каловых камней кишечника - клизма. Лишь регулярной процедурой можно вывести или растворить уже образовавшиеся камушки и не допустить появления новых. Профилактика запоров избавит вас от образования камней.
АРТЕРИИ
Кровеносные сосуды населяют камни, которые плотно прикрепляются к месту своего рождения и по плотности не уступают гравию, валяющемуся у нас под ногами.
Величина: от 0,1 до 5 см в диаметре, плоские, выстилающие стенки сосудов.
Состав: кальциевые соли жирных кислот, цвет - желтовато-белый, напоминающий слоновую кость.
Причина появления: в том, что человек ест вкусную жирную пищу, мало двигается, а вдобавок еще и курит. Именно подобный образ жизни провоцирует появление холестериновых бляшек. Они крепятся к стенке сосуда изнутри, повреждают ее, на этом месте возникает язвочка, на которую начинает откладываться кальций. Со временем его становится так много, что другого названия, кроме как "камень", этому образованию не подберешь.
Лечение: его не существует - можно лишь избежать появления кальциевых бляшек. Как? Прямо сейчас сесть на антихолестериновую диету, записаться в спортзал и бросить курить.
ПРОСТАТА
Этот символ мужской силы, к сожалению, достаточно уязвимое и удобное для образования камней место.
Величина: от 0,1 до 1 см.
Состав: белок и аминокислоты, кальций, частицы омертвевших тканей. Цвет обычно серо-белый.
Причина появления: частые простатиты, нерегулярная половая жизнь, в результате которой секрет простаты застаивается и закупоривает участки железы. На месте таких участков через несколько лет и появляется камень.
Лечение: физиотерапия, ферментные препараты, которые могут растворить камень. Но без лечения воспалительного процесса - простатита, который чаще всего сопутствует возникновению камня, - эти меры неэффективны.
СЛЮННЫЕ ЖЕЛЕЗЫ
Еще одно укромное местечко для всевозможных камней и камушков.
Величина: от 0,1 до 0,5 см.
Причина появления: может быть, любители "пускать слюни" не так уж и не правы. Ведь основная причина формирования таких камней - нарушение оттока и застой секрета в околоушной слюнной железе. Иногда к образованию камня приводит воспаление или травма.
Состав: клетки эпителия, соли аминокислот, белковые элементы. По форме чаще всего напоминают миниатюрное веретено белесого цвета.
Лечение: хирургическое. Применяется при длительном воспалительном процессе, который, как правило, сопутствует камню.
В начале было уже сказано о том, какие природные геологические процессы существуют. Большинство драгоценных камней образуется в результате процессов, требующих высоких температур и давлений.
Для того чтобы минерал образовал хороший кристалл, ему необходимы условия для роста, т. е. свободное пространство. Обычно горные породы являются очень плотными, и минералы, которые в них образуются, имеют неправильные формы. Прозрачные и почти идеальные по форме кристаллы самоцветов образуются в полостях трещин и других пустотах. В камерах и занорышах пeгмaтитoв растут кристаллы топазов, изумрудов, турмалинов, в полостях кварцевых жил -- кристаллы аметиста, горного хрусталя и т. д. При экзогенных процессах, когда происходит разрушение и выветривание пород, драгоценные камни, как более устойчивые, охраняются и накапливаются в коре выветривания и россыпях. Тем самым они становятся более доступными для добычи, потому что гораздо легче доставать минералы из рыхлых пород, чем из твердых.
При искусственном выращивании кристаллов в аппаратах создаются те же физико-химические условия, которые характерны для природных процессов. Даже некоторые термины, которые издавна используются геологами и минералогами, нашли применение в техническом языке, например термин «гидротермальные условия».
Монокристаллы ряда элементов и многих химических веществ обладают замечательными механическими, электрическими, магнитными и оптическими свойствами. Так, например, алмаз тверже любого другого минерала, встречающегося на Земле. Кристаллы кварца и слюды обладают рядом электрических свойств, обеспечивающих им широкое применение в технике. Кристаллы флюорита, турмалина, исландского шпата, рубина и многие другие находят применение при изготовлении оптических приборов.
К сожалению, в природе монокристаллы большинства веществ без трещин, загрязнений и других дефектов встречаются редко. Это привело к тому, что многие кристаллы на протяжении тысячелетий люди называют драгоценными камнями. Алмаз, рубин, сапфир, аметист и другие драгоценные камни долгое время ценились людьми очень высоко в основном не за особые механические или другие физические свойства, а лишь из-за своей редкости. Развитие науки и техники привело к тому, что многие драгоценные камни или просто редко встречающиеся в природе кристаллы стали очень нужными для изготовления деталей приборов. Потребность во многих кристаллах возросла настолько, что удовлетворить ее за счет расширения масштабов выработки старых и поисков новых природных месторождений оказалось невозможно.
Кроме того, для многих отраслей техники и особенно для выполнения научных исследований все чаще требуются монокристаллы очень высокой химической чистоты с совершенной кристаллической структурой. Кристаллы, встречающиеся в природе, этим требованиям не удовлетворяют, так как они растут в условиях, весьма далеких от идеальных.
Таким образом, возникла задача разработки технологии искусственного изготовления монокристаллов.
Первые попытки искусственно получить замечательные минералы человек предпринимал с давних пор. Еще в средние века алхимики с помощью философского камня пытались превратить простые вещества в драгоценные камни. Но все это были попытки с негодными средствами, потому что алхимики совершенно не представляли законов строения вещества. Успех пришел лишь тогда, когда был в достаточной мере познан процесс минералообразования. В настоящее время существует целый ряд способов выращивания кристаллов. Исходное вещество может быть твердым, растворенным или расплавленным, даже может находиться в газообразном состоянии. Из более чем 3000 минералов, существующих в природе, искусственно удалось получить уже несколько сот. Трудности синтеза связаны с необходимостью очень точного соблюдения режима выращивания кристаллов.
Но даже искусственно выращенные кристаллы часто имеют дефекты. Сейчас производятся опыты по выращиванию кристаллов в космосе в условиях невесомости. Первые опыты, проведенные на палубе космического корабля «Салют», показали, что это направление является весьма перспективным.
Из всех замечательных минералов наиболее высокие температуры и давления необходимы для образования алмазов. В природе их находят в так называемых кимбёрлитовых трубках, которые образуются в результате взрыва газов на глубинах свыше 50 км. Кимберлит представляет собой ультраосновную породу, получившую название по руднику Кимберли в Южной Африке. Температура на этих глубинах составляет 1000--1100°С, а давление превышает несколько десятков атмосфер. Но и таких высоких давлений оказывается недостаточно. Как показывает синтез искусственных алмазов, для их образования необходимы поистине чудовищные давления в десятки тысяч атмосфер. Только в таких условиях углерод, хорошо известный нам по графиту, из которого делают карандаши, может перейти в гексагональную модификацию и дать вместо черной массы прозрачные кристаллы. Как же достигаются такие сверхвысокие давления в глубинах Земли? Предполагают, например, что это осуществляется за счет механизма кавитации локального повышения давления в результате взрыва газовых пузырьков. Полуразрушенный материал кимберлитов при взрыве с большой силой устремляется к поверхности Земли по тектоническим трещинам. Вместе с алмазами в кимберлитах находят скопления ювелирного граната -- пиропа фиолетово-красного и оранжево-красного цвета, а также хризолита. Однако хризолит ювелирного качества, как менее устойчивый минерал, сохраняется лишь в свежих невыветренных породах.
Первые алмазоносные трубки взрыва были открыты в 1870 г. в Южной Африке. В последние десятилетия алмазные трубки открыты у нас в Якутии. Алмазы добываются также из россыпей, образовавшихся в результате размыва коренных месторождений.
Около ста лет назад люди впервые попытались получить синтетический алмаз. Первая удача пришла к англичанину Ганнею в 1889 г. Он получил мелкие кристаллики алмаза в порах чугуна, где нaxoдилиcь костное масло, литий и углерод. Раскаленный чугун подвергался резкому охлаждению. Эти первые искусственные алмазы хранятся в Британском музее. Получить новые кристаллы таким способом уже никому не удалось, хотя попыток было сделано немало. Получение алмазов из простого угля казалось в то время совершенно фантастическим. Помните одного из героев рассказа Герберта Уэллса? Он наполнял стальной цилиндр графитовой смесью и взрывчаткой и нагревал его в топке. Затем два года заставлял остывать, чтобы кристаллы алмазов достигли значительного размера. Как пишет Г. Уэллс: «Я решил дать остывать моей аппаратуре два года, чтобы температура снижалась постепенно. Под конец я перестал поддерживать огонь. Я извлек цилиндр и вскрыл его, он был еще так горяч, что обжигал мне руки, выскреб стамеской хрупкую лавообразную массу и размельчил ее молотком нa чугунной плите. Я обнаружил три крупных и пять мелких алмазов». Разумеется, этот способ получения алмазов совершенно фантастический, и алмазы таким путем получить нельзя.
И только в середине XX в. фантастика стала реальностью. В 1955 г. была разработана специальная аппаратура, создающая давление в десятки и сотни тысяч атмосфер при температурах 1200--1500°С. В 1960 г. на июльском пленуме ЦК КПСС было объявлено о получении синтетического алмаза в СССР. Советский искусственный алмаз марки САМ (синтетический алмаз монокристальный) с 1965 г. выпускается в промышленных количествах. Алмазы получают из порошка графита, смешанного с никелем. Смесь прессуется в виде небольших дисков размером до 2--3 см, которые затем нагреваются до температуры 2000--3000°С при давлении до 10* 109 Па. В таких поистине невероятных условиях графит превращается в алмаз. Разумеется, прежде чем строить такие сложные установки, процесс перехода графита в алмаз был изучен теоретически. Исходя из термодинамических свойств того и другого минерала, была рассчитана теоретическая кривая перехода графит -- алмаз.
Получаемые кристаллы имеют кубическую или октаэдрическую форму. По твердости они даже превосходят естественный алмаз. Производство искусственных алмазов в настоящее время практически целиком направлено для нужд буровой техники и абразивной промышленности. Ювелирные кристаллы алмазов пока получены в незначительном количестве.
Был даже сконструирован специальный робот, который вырабатывает алмазы.
На железную ладонь робота кладут сырье -- графит. Робот вкладывает графит в свою «грудь» -- печь, в которой графит нагревается до высоких температур при больших давлениях. В конце концов, опять же на ладонь робота выпадает кристалл синтетического алмаза в форме небольшого шарика.
Способы искусственного получения ювелирных алмазов в условиях высоких давлений сейчас технически освоены, но экономически нерентабельны из-за низкой скорости процесса. Наиболее перспективным в настоящее время, считается метод выращивания алмазов при совместном отложении графита и алмаза при температурах 1000--1200°С из углесодержащего газа (CHi иди CSi). Затем графит сжигается в водородной среде при давлении 5 * 105-- 20 * 105 Па и получается чистый алмаз.
Обратимся теперь к другой группе драгоценных камней -- рубинам и сапфирам. Эти замечательные минералы, представляют собой оксид алюминия (глинозем), в природе встречаются в различных магматогённых и метаморфических породах. Глинозем входит в состав многих минералов горных пород, и для того, чтобы он выделился в свободном виде, как самостоятельный минерал, порода должна быть богата алюминием. Чтобы вместо обычного корунда, имеющего тот же химический состав, выделялись благородные рубин и сапфир, необходимы благоприятные условия для роста кристаллов и содержание в породе определенных химических элементов. Поэтому природные месторождения драгоценных рубинов и сапфиров очень редки. Наиболее известны месторождения в Индии и Шри Ланка.
Извлекать кристаллы из плотных метаморфических или магматических пород очень сложно, поэтому основное значение для добычи рубина и сапфира имеют остаточные и россыпные месторождения.
Искусственный рубин был впервые получен в начале нашего века в небольшой лаборатории в окрестностях Парижа. Выдающийся советский минералог А.Е. Ферсман так описывал эту лабораторию в 1936 г. «В тихой улице захолустного городка около Парижа маленькая грязненькая лаборатория. В тесном помещении среди паров и накаленной атмосферы на столах несколько цилиндрических приборов с синими окошечками. Через них химик следит за тем, что делается в печи, регулирует пламя, приток газа, количество выдуваемого белого порошка. Через короткий промежуток 5-6 ч он останавливает печь и с тоненького красного стерженька снимает красную прозрачную грушу». Этот способ получения искусственного рубина известен под названием «метод профессора Вернейля». Порошок оксида алюминия непрерывно поступает в зону печи, где происходит горение водорода в кислороде. При создавшейся высокой температуре порошок плавится. Капли расплавленной массы падают вниз и попадают на маленький кристаллик рубина, который помещается здесь в качестве затравки. На затравке кристаллизуется прозрачная «булька» -- грушевидный монокристалл рубина, который постепенно растет вверх. В России в настоящее время работают аппараты системы Попова, которые позволяют получать синтетические монокристаллы рубина в виде стержней диаметров 2--4 см и длиной до 2 м. Самым новым методом получения искусственных рубина и сапфира является метод диффузионной плавки, постепенно вытесняющий метод Вернейля.
Красная окраска искусственного рубина получается за счет добавки оксида хрома. При добавлении к порошку глинозема других веществ получают синюю окраску сапфира или оранжевые, желтые, зеленые, розовые, фиолетовые окраски, которых в природе нет. Искусственные рубины и сапфиры чище, прозрачнее и дешевле природных. Они широко применяются для изготовления ювелирных изделий.
Целая группа драгоценных камней (топаз, аквамарин, изумруд, турмалин, аметист, горный хрусталь и др.) в природных условиях связана с пегматитовыми и гидротермальными образованиями. Рост кристаллов в таких условиях происходит в пустотах горных пород. Размеры этих пустот могут достигать несколько десятков кубических метров, хотя обычно их объемы не превышают нескольких кубических дециметров. Пустоты образуются под воздействием самых разнообразных геологических причин и в минералогии имеют различные названия: камеры, заморыши, жеоды, миндалины и т. д. Кристаллы в этих пустотах омываются, горячими гидротермальными растворами, содержащими различные вещества. Обычно в таких пустотах растут не единичные кристаллы, а целые их семейства, которые называются друзами. Расскажем, к примеру, как образуются в природе изумруды, которые пока еще не были получены искусственно. Месторождения изумрудов обычно связаны с пегматитами, где ювелирные кристаллы формируются в камерах. Известны также месторождения изумрудов в метаморфических породах, переработанных бериллиеносными растворами. Поскольку благородная темно-зеленая окраска изумруда объясняется присутствием в минерале хрома, необходимо, чтобы этот элемент содержался в породе в значительных количествах. Иначе вместо изумруда образуется обыкновенный берилл. Поэтому месторождения изумрудов чаще всего залегают среди ультраосновных пород, богатых хромом, железом, магнием и другими элементами. Примером таких месторождений могут служить знаменитые копи Урала. Известные месторождения изумруда в Колумбии образовались при низких температурах не более 100 - 1800 С в результате просачивания минералообразующих растворов через известняк и отложения изумрудов в полостях, образовавшихся при растворении известняков горячими растворами.
Из этой группы замечательных минералов наиболее, освоено искусственное получение горного хрусталя. Сейчас в нашей стране практически все виды аппаратуры, использующие горный хрусталь (кварц), работают на синтетических кристаллах. Искусственные кристаллы горного хрусталя получают в гидротермальных условиях. Это слово «гидротермальные» мы употребляли при описании природных условий образования минералов. Оно используется и в технике для обозначения условий получения кристаллов из «горячей воды». Кристаллы выращивают в специальных трубах -- автоклавах высотой несколько метров. Автоклавы изготовляют из нержавеющей высоколегированной стали и покрывают изнутри серебром. Это делается для того, чтобы на трубе не образовалась ржавчина, которая при попадании в растущий кристалл кварца может вызвать различные нежелательные дефекты монокристалла. В нижней части трубы размещается кварцевый песок, через который просачивается вода с добавками щелочей. Процесс происходит при температуре несколько сот градусов и высоком давлении. В этих условиях кремнезем растворяется в воде, насыщенный раствор кремнезема в воде омывает маленький затравочный кристалл кварца, помещенный в верхней части автоклава. Кристалл растет в автоклаве несколько месяцев, а особо чистые кристаллы растут несколько лет. Требования технологии очень высоки: температурный режим, например, нe может изменяться даже на доли градуса в течение всего роста кристалла. В таких условиях выращивают кристаллы горного хрусталя массой до 15 кг.
Создавая прибор для выращивания искусственного хрусталя, человек в значительной степени использовал знания, полученные при изучении природных условий образования минерала, и эти природные условия искусственно воссоздал в автоклаве.
А вот другая группа оксида кремния (IV) -- благородные опалы и агаты, которые отличаются от обычного кварца значительным содержанием воды. Эти некристаллические колломорфные минералы формируются совсем в других условиях. В природе они образуются из кремнистого геля, который отлагается в пустотах лав -- застывшей массы, которая образуется при извержениях вулканов. Эти породы называются вулканическими, или эффузивными. Выпадение кремнезема в порах и пустотах вулканических пород связано с понижением температуры кремнистого геля до 100 --1500 С. Месторождения благородного опала встречаются также в древних корах выветривания. Предполагают, что в результате испарения грунтовых вод под действием сухого климата происходило увеличивание концентрации кремнезема и выпадения его почти на поверхности Земли. К этому типу относятся основные месторождения благородного опала в Австралии.
Еще совсем недавно, мы ничего не знали об искусственном опале. Но вот пришло сообщение, что французский химик Гилсон синтезировал и выпустил на международный рынок белые и черные драгоценные синтетические опалы, которые обладают всеми внешними признаками, свойственными природным благородным опалам и, в первую очередь, ирризацией. Даже специалисты по драгоценным камням затрудняются отличать полученные синтетические опалы oт природных. Технология производства искусственных опалов пока остается тайной изобретателя.
Список драгоценных камней, которые получают искусственно, все время растет.
Российские ученые разгадали еще один секрет природы - получение аметиста - горного хрусталя густо фиолетового цвета. Аметисты выращивают так же, как и кристаллы кварца. Затем кристаллы облучают -лучами в реакторах. Под воздействием облучения в кристалле возникают разные дефекты, которые и обуславливают его фиолетовый цвет. В данном случае окраска аметиста не обусловлена примесью каких либо других элементов, а имеет другие причины.
Можно не сомневаться, что пройдет еще несколько лет, и любые кристаллы драгоценных камней и других замечательных минералов могут быть получены искусственным путем.
Мы рассмотрели естественные и искусственные условия образования драгоценных камней. Однако существует еще одна группа минералов о которых мы не можем сказать ни слова: они не существуют в природе. Это минералы созданные человеком в лабораторных условиях. Несколько лет назад в ювелирных магазинах появились изделия с прекрасными прозрачными камнями различного цвета. По красоте они не уступают бриллиантам. Эти искусственные камни были названы фианитами в честь места их рождения Физического института Академии наук имени П.Н. Лебедева (ФИАН). По составу феаниты представляют собой смесь оксидов циркония и гафния. Фианиты изготовляются для различных отраслей народного хозяйства: оптики, электроники, производства лазеров, ювелирных изделий. Другой известный искусственный минерал, широко используемый в ювелирном деле, - гранатит - алюминиево-иттриевый гранат. Новые минералы окрашивают в различные цвета с помощью хромофор, и они великолепно имитируют драгоценные камни.
Круг искусственных драгоценных камней, применяемых в ювелирном деле (гемологии), постоянно расширяется. Современная гемология использует многочисленные синтетические минералы: изумруды, шпинели, гранаты, рубины, сапфиры, имитацию жада и многие другие.
Многие века и даже тысячелетия употреблялись замечательные минералы в качестве украшений, и люди даже не подозревали, какие огромные скрытые возможности таятся, к примеру, в бриллиантовом колье на шее у светской дамы или в рубиновом перстне на пальце вельможи. Но шли годы, бурное развитие науки и техники вовлекало в сферу производства все новые и новые материалы, и многие из тех свойств, которые определили драгоценность минералов, оказались совершенно необходимыми в технике. Выяснилось, например, что с помощью рубинового лазера можно с большой точностью измерить расстояние от Земли до Луны. Самый ценный камень -- алмаз -- в настоящее время является больше техническим камнем, чем камнем красоты. Алмазы используют для шлифовки, резки, с помощью специальных приспособлений -- буровых коронок, усаженных алмазами, сверлят Землю в поисках полезных ископаемых. Образно говоря, прошли времена алмазных корон -- настали времена алмазных коронок. Электротехника, оптика, радиотехника, военное дело, точная механика и многие другие отрасли народного хозяйства претендуют на драгоценные камни вовсе не из-за их красоты, а именно из-за их замечательных свойств.
Использование минералов для технических целей началось уже давно, может быть раньше, чем их применение в качестве украшений. Когда первобытный человек взял в руку обломок нефрита и стал рубить им дерево -- это и было первое техническое применение камня. Позже человек усовершенствовал свой инструмент: привязав обломок нефрита к палке, он получил каменный топор. Разумеется, современнее применение минералов в технике намного сложнее.
Какие же свойства определили широкое применение минералов в современной технике?
Твердость. Твердость минералов -- это комплексное физическое свойство, зависящее от внутренней структуры, значений межатомных расстояний, валентности ионов и атомов, слагающих минерал, и т. д. В практической минералогии для определения твердости пользуются произвольной нелинейной шкалой Мооса. Все минералы по этой шкале делятся на десять групп с твердостью от 1 до 10. Более точные количественные значения твердости определяют с помощью специальных приборов -- склерометров. Алмазную или стальную пирамидку вдавливают в пришлифованную поверхность минерала, а затем изменяют длину диагонали образовавшейся ямки. Затем эти значения рассчитываются, в килограммах на 1 мм.
Первым в ряду стоит алмаз, имеющий максимальную твердость, равную 10. Недаром его название произошло от греческого слова адамас, что означает «непобедимый». Такая «непобедимость» алмаза определила его широкое применение для изготовления режущих инструментов. Самым простым из них является известный всем стеклорез. Это наиболее древнее техническое применение алмаза, которое мы знаем. Алмазы употребляют в металлообрабатывающей промышленности для изготовления пил; резцов, приготовления полировальной пасты, используют для конструирования алмазных коронок, обеспечивающих высокопроизводительное бурение горных пород и т. д.
Подсчитано, что мировая потребность в алмазах составила к 1975 г. более 20 т, и это для минерала, масса кристаллов которого измеряется в каратах (0,02 г). Американские специалисты писали, что если изъять из употребления в США алмазные инструменты, то промышленный потенциал этой страны снизится вдвое.
Разумеется, в технике применяются не ювелирные алмазы, а тем более не бриллианты. В дело идут рядовые алмазы -- крошка, «борт», а также черная разновидность алмазов -- «карбонадо». С каждым годом растет потребление искусственных алмазов, поскольку природные месторождения не удовлетворяют сейчас и половины запросов промышленности.
С алмазом по твердости соперничает рубин, имеющий твердость 9 по шкале Мооса, или 2000 кг/мм. Этот минерал является прекрасным абразивом. Хорошо известны твердые абразивные шлифовальные круги, порошки, пасты. В производстве используются не ювелирные рубины и сапфиры, а невзрачный корунд. В настоящее время широко применяется искусственный корунд -- электрокорунд, или алунд, получаемый путем электроплавки высококачественных алюминиевых руд -- бокситов.
Всем хорошо известно выражение «часы на 17 (или на 23) камнях». Эти камни в часах есть не что иное, как вкладыши из рубина, в которых вращаются оси шестеренок. Вы можете увидеть эти красноватые рубины, открыв крышку часов. Качество ручных или карманных часов зависит, в частности, от того, сколько шестеренок вращается на рубиновых подшипниках. Рубиновые камни определяют долговечность часов.
Еще один «замечательный минерал», или точнее минералы, используется в абразивной промышленности -- гранат. Эта группа минералов содержит много разновидностей. В качестве абразива обычно применяют железистый гранат -- альмандин. Твердость этого минерала по шкале Мооса равна 7, а количественно составляет 11ОО кг/мм2. Из гранатов изготовляют шлифовальные порошки, точильные круги, шкурки. Иногда они заменяют в приборостроении рубин.
Список замечательных минералов, используемых из-за их твердости в промышленности, можно было продолжить. Но уже из того, что мы перечислили, можно понять, что твердость, являющаяся необходимым свойством драгоценных камней и определяющая их долгую жизнь в качестве украшений -- качество, необходимое и для промышленных целей.
Одно из наиболее распространённых почечных заболеваний является почечнокаменная болезнь. Что же это за патология? Как попадают камни в мочевыделительную систему? А может они там образуются из-за ряда причин. Как лечат заболевание? Можно ли справиться самостоятельно или необходимо вмешательство специалистов? Всё о камнях в почках можно узнать из статьи.
Камни в почках образуются в результате нарушения обмена веществ.
Камень образуется вокруг эпителия, инородного тела или бактерии. Он может быть один, а может и нет. Форма и цвет конкрементов зависит от места его расположения и образования.
В образовании камней огромную роль играет инфекция в мочевыводящих путях, а также нарушения в эндокринной системе.
Самыми распространёнными причинами образования камней в почках являются:
Человек может быть «обладателем» камня многие годы, поскольку иногда болезнь протекает без видимых симптомов. Лишь изредка больной может отмечать боли в области поясницы, что связано с продвижением конкрементов по мочеточнику.
Интенсивность боли зависит от его размера и расположения. Например, песок в почках может обнаруживать себя лишь по косвенным признакам (боль при мочеиспускании, запах и помутнение мочи).Также конкременты можно заподозрить при лёгком постукивании в области почек. Если человек испытывает боль, значит результат положительный. На рентгенограмме отчётливо видны ураты, фосфаты менее заметны на снимке.
По анализу мочи можно обнаружить ураты, фосфаты, оксалаты и смешанные кристаллы.
Очень большие камни раздражают слизистые мочевыводящей системы, и болезнь проявляется в виде почечной колики.
Наиболее типичным проявлением камней в почках являются приступы резкой боли в пояснице. Боль отдаёт в пах, половые органы, внутреннюю поверхность бедра. Локализация болевых ощущений зависит от места расположения конкрементов — чем они выше расположен, тем выше болит. Если камень в мочеточнике, болевые ощущения отдают в половые органы.
При закупорке конкрементами просвета мочевыводящих путей, развивается острая задержка мочи. Это очень опасное состояние.
Больной беспокоен, мечется, стонет. Болевые ощущения бывают нестерпимы. После приступа почечной колики, в моче можно обнаружить кровь. Это связано с травматизацией камнем мочевыводящих путей.
Стоит помнить о том, что почечная колика возникает не только из-за конкрементов. Причин может быть несколько.
У многих приступ протекает не типично.
Теперь о помощи. Больные с приступом почечной колики нуждаются в немедленной госпитализации. Не теряйте время, вызывайте врача. Единственное, чем можно помочь больному до приезда скорой помощи – облегчить болевые ощущения.
Для этого больного следует уложить и положить на область поясницы горячую грелку. Можно дать человеку, нуждающемуся в помощи, таблетку спазмолитика, например, но-шпы. Всё, больше ни чего делать не нужно.
Диету следует соблюдать с целью предотвращения роста конкрементов и образования новых.
То есть, все продукты, содержащие в большом количестве щавелевую кислоту.
При уратах – мочекислых камнях, больному следует воздержаться от употребления мясных продуктов и всевозможных сыров.
Диагностику наличия конкрементов проводят при помощи рентгенографии. Камни и песок в почках распознают при помощи ультразвукового исследования.
При литолизе камни растворяют, при литотрепсии – дробят на мелкие фрагменты, которые потом, с лёгкостью проходя по мочеточникам, выводятся организмом наружу.
Литотрипсия камней почек бывает дистанционной и лазерной.
Суть дистанционной литотрепсии заключается в том, что при воздействии волн различной частотности, с помощью соответствующего оборудования, происходит локальное действие на предполагаемое место обитания конкрементов. Происходит, своего рода, дробление на более мелкие фрагменты.
При лазерной литотрипсии, непосредственнно к камню подводится эндоскоп, и под воздействием лазера происходит его разрушение до состояния песка, который также выводится с мочой.
Суть этой терапевтической процедуры заключается в растворении конкрементов, содержащихся в почках. Его делят на восходящий и нисходящий.
Восходящий литолиз проводитя при помощи прямого воздействия лекарственных растворов на камни. Для этого требуется катетеризация почечной лоханки. Обычно восходящий литолиз проводят в послеоперационный период, для орошения лоханки почки, путём ввода лекарственных растворителей через нефростомическую трубку.
Нисходящий литолиз наступает при консервативной терапии. Приём лекарственных препаратов способствует растворению и естественному выходу камней из почек.
Это процедура применима в отношении камней не больших размеров. Плюс уретрореноскопии состоит в том, что нет необходимости в госпитализации пациента. Дробление конкрементиов проводится с помощью уретроскопа или нефроскопа. Первый вводится в мочеиспускательный канал, последний – в почку.
Процедуру разрешено проводить только врачу соответствующей квалификации. В противном случае, можно повредить уретру или ткань почки, что приведёт к инвалидизации пациента. Подходит для дробления камней малого размера локализованных в мочеточнике, почках, мочевом пузыре и мочеиспускательном канале.
Эта методика применяется для удаления камней крупного размера, достигающих 1,5 см и более. В области почки делается надрез, вводится нефроскоп и микроинструменты, позволяющие раздробить и извлечь конкремент.
Этот метод применим к пациентам, у кого конкременты в почках превышают размеры, при которых эффективна литотрепсия или литолиз. Проводится по заключению врача, когда другой метод не является действенным. При большом скоплении камней в почечной лоханке, также показано хирургическое вмешательство.
По советам народных целителей, избавиться от конкрементов в почках можно с помощью трав. Некоторые рецепты приведены ниже.
Измельчить 2 ст. ложки семян сельдерея, смешать с тем же количеством мёда. Принимать 2 раза в день.
Взять по 50 гр. листья черники, фасоли, хвоща полевого и тысячелистника, залить стаканом воды, поставить на огонь, кипятить 20 минут. Принимать отвар по 150 мл. в день.
Действенным народным методом является приём свежевыжатого сока моркови. Принимать за 40 минут до еды по половине стакана.
Стоит помнить, что народные методы не всегда действенны и безопасны. Сообщите своему лечащему врачу о вашем намерении принимать настои лечебных трав.
Стоит помнить — если размер образовавшихся конкрементов превышает 0,5 см – лечение противопоказано. Дело в том, что санаторные процедуры могут спровоцировать самовольный выход конкрементов по мочеточнику и травмировать мочевыводящие пути. В этом случае приступа почечной колики не избежать.
При наличии в почках щелочных камней, пациенту показано лечение на курортах, где минеральные воды богаты щёлочью. При нахождении фосфатов – больному рекомендовано лечение на курортах с кислыми водами.
Физиолечение пациентам показано для нормализации обмена веществ, стабилизации водно-солевого баланса. С помощью физиопроцедур происходит расслабление гладкой мускулатуры. Кроме того, оказывается выраженный противовоспалительный эффект. В качестве физиолечения показано воздействие лазером, ультразвуком и токов низкой частотности.
Стоит отметить, что лечение почечнокаменной болезни проводится комплексно. Нельзя обойтись только одной процедурой. Необходим приём медикаментов, витаминов, проведение физиолечения и посещение санатория. Немаловажным является соблюдение диеты. Необходимо контролировать приём жидкости, ограничить соль.
Нельзя допускать возникновение и развитие инфекционных процессов в мочеполовой системе, чтобы не спровоцировать образование новых камней в почках. Больной должен регулярно проходить обследование и находиться на учёте у уролога. О любых, даже самых незначительных, болях в поясничной области необходимо оповещать своего лечащего врача.
Во время возможного обострения болезни, в осенне-весенний период, необходимо бдительно относиться к состоянию своего здоровья. Как правило, именно в эти времена года, организм человека наиболее чувствителен к разному рода изменениям. Подходите к вопросу лечения трезво, реагируйте на сигналы организма и тогда все хвори обойдут вас стороной. Будьте здоровы!
medspravochnaja.ru
При мочекаменной болезни у пациента формируются кристаллические отложения, образующие уролиты – конкременты различных размеров и форм. Они могут возникать в мочевом пузыре и почечных лоханках.
Механизм образования камней основан на осаждении из урины минералов и солей. В норме этого не происходит, но, если в организме больного присутствуют какие-либо патологии, метаболические нарушения, смещающие химический баланс элементов, такое состояние запускает процесс камнеобразования.
Для формирования уролитов нужна основа:
Второй важный фактор – кислотно-щелочной баланс организма, прямо влияющий на скорость кристаллизации и её интенсивность. Кислотность мочи определяет уровень способности белков «склеивать» на себе компоненты будущего уролита.
Все образования делятся на виды, в зависимости от вызвавшей патологию причины.
Камни бывают:
На образование оксалатной разновидности влияет щавелевая кислота и её соли. Поверхность таких камней плотная, с острыми гранями, они часто повреждают мочевыводящие пути при прохождении по ним, вызывая боль. В травмированную слизистую может проникнуть инфекция, что ведёт к тяжёлым осложнениям.
Уратные камни в мочевом пузыре у мужчин несут в своём составе мочекислые соли.
Образования могут появляться из-за:
Конкреции фосфатного типа образуются на фоне патологий усвоения организмом фосфора и кальция, при избытке в меню продуктов с кальцием. Эти конкременты обычно довольно хрупкие.
Цистиновые уролиты встречаются редко. Их образование обусловлено аутоиммунными патологиями, как правило, наследственного характера. Вышедший камень по структуре мягкий, состоит из белковых соединений. Коварство этих конкрементов в том, что они не поддаются диагностике рентгеном (не видны на снимках), поэтому для определения их присутствия врачам приходится применять более продвинутые методы, например, экскреторную урографию.
Смешанные конкременты, как видно из названия, соединяют в себе признаки нескольких видов камней. Они имеют слоистую структуру, где один слой солей сменяет другой.
Врачи разделяют все причины формирования камней в мочевыводящих путях на две большие категории:
Все они так или иначе негативно влияют на ткани и органы мочевыделительной системы:
Тубулопатией называют заболевание, развивающееся как результат сбоя обмена веществ, при котором почечные канальцы претерпевают ферментативные изменения.
Эта проблема вызывается рядом негативных факторов, подверженность многим из них более свойственна мужчинам:
Так, например, долгое пребывание на жаре, при котором для утоления жажды человек пьёт жёсткую воду, ведёт к росту содержания солевых соединений в урине. Они, в свою очередь, осаждаются в камни.
Весьма большую роль играет и анатомия: на развитие патологии значительное влияние оказывает структура мочевыводящих путей и её аномалии. Многим мужчинам приходится сталкиваться с таким заболеванием, как гиперплазия простаты; увеличиваясь в размерах, орган ухудшает прохождение мочи, ведя к росту уровня солей в урине. Кроме того, начинаются застойные процессы, в потенциале способные вызвать воспаление.
Патогенные факторы – негативное воздействие бактериальной микрофлоры и иные процессы в организме, запустившие камнеобразование. Например, это упомянутое выше воспаление органов, произошедшее по причине бактериальной инфекции или под воздействием других факторов.
Обычно симптомы мочекаменной болезни у мужчин сходны с таковыми у женщин.
Но яркость их проявления зачастую бывает сильнее, в силу некоторых отличий в физиологии:
Эти факторы значительно уменьшают шансы самостоятельного выхода уролитов. При их прохождении по мочевыводящим путям они травмируют слизистую, при этом пациент чувствует сильную боль, а при мочеиспускании обнаруживаются примеси крови. Они могут быть как невидимыми (микрогематурия), так и заметными визуально. Микрогематурию можно обнаружить только в лабораторных условиях по присутствию в моче эритроцитов.
Основные признаки мочекаменной болезни:
Нарушение нормального отвода мочи вызывается камнем, перекрывшим каналы выхода.
Без нормального выделения жидкости могут развиться такие опасные патологии, как:
В ранних стадиях признаки камней в мочевом пузыре или почечных лоханках могут быть выражены неявно или отсутствовать вовсе. Обычное же проявление болезни – так называемая почечная колика, сопровождающаяся резкой болью в области поражённой почке. Боль вызывается камнем, который по какой-то причине начал смещаться в мочевыводящих каналах, растягивая их. Это растяжение сопровождается болезненностью и травмированием слизистых оболочек.
Локализация боли зависит от местоположения конкремента. Пациент может ощущать её в пояснице, паху, с иррадиацией в наружные половые органы.
Выявление уролитиаза – комплексный процесс, подразумевающий ряд диагностических процедур. Все они в совокупности дают точно определить наличие камней, их локацию, тип и размер, а также выявить возможные сопутствующие патологии.
Этапы обследования:
Большое значение имеет инструментальное обследование. Его способы дают возможность локализовать и увидеть уролиты, дать медицинскую оценку состояния почек. Среди инструментальных техник: микроволновая радиотермометрия, ультразвуковая диагностика, МРТ.
Что делать при уролитиазе? То, какое будет выбрано лечение мочекаменной болезни у мужчин, во многом зависит от демонстрируемых симптомов: клиническая картина определяет терапевтическую тактику.
По остроте состояния и тяжести проявлений патологии меры делят на:
Экстренная терапия направлена на быстрое снятие почечной колики и устранение спазма. Для этого больному дают спазмолитики. Помимо самого обезболивания, эти средства способствуют выведению уролита наружу.
Специалисты при острых состояниях предпочитают вводить больному спазмолитики внутривенно, для максимально быстрого достижения нужного эффекта.
Плановые мероприятия направлены на избавление пациента от уролитов и устранение причин камнеобразования.
Они включают:
Лечение медикаментами призвано улучшить отток мочи, снять воспаление, разрушить и вывести камни. Так, антибиотики назначаются при осложнениях, когда на фоне развивается бактериальное поражение. Обязателен курс после оперативного или инструментального удаления.
Распаду камней способствуют средства, изменяющие кислотно-щелочное равновесие урины. Благодаря этому камни растворяются, и создаётся препятствие к формированию новых. Особенно эффективны такие препараты в комплексе с мочегонными.
Среди подобных медикаментов:
Мочегонное действие способствует тому, чтобы вышел камень.
Терапия инструментальными способами (литотрипсия) подразумевает разрушение и удаление образований контактным методом или на расстоянии, посредством специальных инструментов и приборов. Конкреции разрушаются под действием ультразвука, электромагнитных и электрогидравлических волн, а остаток выйдет наружу сам.
Процедуры выполняются как путём непосредственного ввода инструмента (через уретру) к месту воздействия, так и дистанционно. Так обычно разрушают крупные фракции, разбивая их на малые фрагменты, выходящие далее естественным образом.
В сложных случаях, когда отсутствуют иные возможности избавить больного от камня или ситуация требует немедленного устранения препятствия отводу мочи, прибегают к хирургии.
Ранее врачи проводили классические полостные операции, когда вскрывалась брюшина, и хирург работал на открытых органах. Но сегодня даже в тяжёлых ситуациях в основном проводят малоинвазивные вмешательства, когда инструменты заводятся через небольшие проколы в тканях, а процесс контролируется введённым через такое же отверстие эндоскопом с камерой и источником света.
Чтобы не развивалась мочекаменная болезнь у мужчин, пациенты должны соблюдать правильную диету, режим питья, придерживаться здорового образа жизни и режима дня. Особенно это важно для мужчин, уже имеющих мочекаменную болезнь. Например, носителям оксалатных камней запрещены продукты с щавелевой кислотой. Не рекомендуется при мочекаменном синдроме и употребление молочных продуктов (из-за значительного уровня кальция в них).
Уратные камни мочевого пузыря провоцируются животной пищей: мясом, бульонами, блюдами из печени. Поэтому количество таких блюд в рационе желательно минимизировать. При фосфатных камнях мясо, наоборот, полезно, поскольку повышает кислотность мочи.
Схожим эффектом обладают:
Можно для профилактики принимать некоторые растительные препараты, оказывающие мягкое противовоспалительное и спазмолитическое действие и способствующие рассасыванию уролитов. Разумеется, их приём должен быть согласован с лечащим врачом.
pochki2.ru
Нельзя говорить о горных породах и минералах, слагающих эти породы, не сказав, хотя бы в общих чертах, о кристаллах.
Понятие «кристалл» у многих связывается с твердым и обязательно прозрачным веществом, имеющим своеобразную естественную огранку. Часто говорят: «кристально чист» или «прозрачен, как кристалл». Высокие моральные качества человека нередко характеризуют словами: «кристальной души человек».
На самом деле далеко не каждый кристалл чист и прозрачен, и, вместе с тем, не всякий прозрачный минерал является кристаллом.
Всем хорошо известны прекрасные прозрачные бесцветные кристаллы горного хрусталя, которые, видимо, и послужили материалом для создания приведенной выше образной метафоры. Однако встречается разновидность горного хрусталя смоляно-черного цвета морион. Существуют также кристаллы хрусталя, на вид как бы закопченные, именуемые дымчатым горным хрусталем.
Много есть и обратных примеров, когда чистый и прозрачный минерал не относится к кристаллическим веществам, таким, например, является янтарь или искусственное минеральное вещество - стекло.
Все минералы представляют собой природные химические соединения и подразделяются на две большие группы: кристаллы и некристаллы.
Что же такое кристалл и некристалл и чем они между собою различаются?
Прежде всего основной особенностью всех кристаллов является их естественная огранка. Подчас кристаллы обладают столь правильными гранями и такой красотой форм, что даже искусный ювелир может позавидовать их совершенству.
Каждый кристаллический минерал образует вполне определенные характерные для него кристаллы. Но при этом, в зависимости от условий образования кристалла, отдельные его грани иногда развиваются медленнее других, и от этого форма, присущая данному кристаллу, может искажаться.
Форма какого-либо кристалла не случайна, она в известной мере отображает его содержание, вернее, тот порядок расположения атомов, который присущ тому или иному минералу, обладающему определенным химическим составом.
Следовательно, кристаллическими веществами именуются твердые вещества, атомы, ионы или молекулы которых размещаются в определенном порядке, образуя пространственную кристаллическую решетку. Если кристаллические вещества образовались в естественных условиях на поверхности Земли или в ее недрах, они именуются кристаллическими минералами.
Порядок расположения атомов в кристалле является его существенной качественной характеристикой, от которой зависят физические свойства кристалла: твердость, теплопроводность, электропроводность, оптические свойства и т. д. У большинства кристаллических веществ эти свойства изменяются в зависимости от направлений, проходящих внутри кристалла. В этом легко можно убедиться. Возьмите пластинку кристалла гипса и покройте одну ее сторону тонким слоем воска или стеарина, затем прикоснитесь раскаленной иглой к этой стороне и вы увидите, что воск растает вокруг иглы, образуя пятно эллипсоидальной формы. Это значит, что по направлению длинной оси эллипса гипс лучше проводит тепло, чем в направлении короткой оси,
Для геолога, изучающего минералогический состав горных пород, оптические свойства кристаллов имеют особенно важное значение, так как горные породы, состоящие из мельчайших кристалликов, чаще всего исследуют под микроскопом, с помощью которого минералы распознаются именно по их оптическим свойствам. Большинство кристаллических минералов обладает отмеченной выше особенностью - разносвойственностъю, или анизотропией, которая хорошо проявляется в оптических свойствах. И лишь небольшая группа кристаллических минералов в оптическом отношении обладает одинаковыми свойствами во всех направлениях кристалла; такие вещества называются равносвойственными, или изотропными, - например, каменная соль, алмаз, гранат и некоторые другие.
Минералы же некристаллические всегда изотропны, к числу их, например, относятся: вулканическое стекло, янтарь, опал и многие другие.
Для того чтобы яснее себе представить, почему большинство кристаллических веществ разносвойственно, а некристаллические вещества равносвойственны, проведем следующее сравнение.
Допустим, построена колонна солдат по четыре в ряд. Известно, что в строю ряд от ряда находится на расстоянии вытянутой руки, а в каждом ряду солдат от солдата отстоит лишь на ширину двух ладоней. Вы можете довольно легко и поэтому быстро пройти между рядами, т. е. в направлении, указанном стрелкой Б, но в поперечном направлении, обозначенном стрелкой А, пройти затруднительно; вам придется буквально протискиваться между бок о бок стоящими солдатами. Еще труднее пройти сквозь строй в диагональном направлении, которое на рисунке показано
стрелкой В. Боли же представить себе толпу людей, стоящих без какого-либо порядка, то понятно, что, проходя через нее, вы в любом направлении будете испытывать примерно одинаковое сопротивление своему движению.
Расположение атомов в кристаллическом веществе в известной мере напоминает порядок размещения людей в строю. Поэтому сопротивление, испытываемое лучом света, проходящим через кристаллическое вещество, различно в разных направлениях. Тот же луч встречает одинаковое сопротивление и проходит с одинаковой скоростью во всех направлениях через вещество некристаллическое, в котором молекулы и составляющие их атомы расположены в беспорядке.
Приведенное сравнение, разумеется, далеко не полно отражает внутреннее строение кристаллического вещества и его физические свойства, которые зависят от особенностей строения атомов и их связей в кристалле. Узнать об этом подробнее можно из специальных руководств, научно-популярных книг и брошюр по кристаллографии.
Разнообразие кристаллов проявляется во многом: в окраске, форме, размерах и других свойствах. Бывают кристаллы-гиганты, как, например, найденный на Украине кристалл кварца весом около 10 тонн или кристалл слюды длиною более двух метров. Большая же часть горных пород состоит из микроскопических кристаллических зерен, размеры которых часто так незначительны, что их удается рассмотреть лишь в электронный микроскоп, увеличивающий в сотни тысяч раз. Из таких мельчайших кристаллов сложены многие глины. Окраска и блеск многих кристаллов изумительны и ни с чем не сравнимы. Этими свойствами славятся драгоценные камни-самоцветы: красные рубины, зеленые изумруды, желтые турмалины и топазы, зеленый при дневном свете и красный при искусственном освещении александрит, алмаз, который бесцветен или слабо окрашен в голубоватые или желтоватые тона, но отличается исключительным блеском благодаря высокому преломлению в нем лучей света. Алмазу всегда придают искусственную огранку, чтобы усилить его блеск и «игру»; такой искусственно ограненный алмаз именуется бриллиантом. Твердость этого минерала самая высокая как среди минералов, так и среди искусственных сплавов. Это объясняется своеобразной кристаллической решеткой его кристалла, в которой атомы углерода располагаются особенно плотно. Любопытно, что ничем не отличающийся по составу от алмаза графит, также состоящий из углерода, но имеющий другую кристаллическую решетку, иное расположение атомов, обладает и совершенно другими свойствами. Это - черный непрозрачный, с металлическим блеском минерал, который относится к самым мягким минеральным веществам и поэтому применяется для производства карандашей.
Большинство кристаллов не только преломляет луч света, но и раздваивает его. Особенно сильно это свойство проявляется у прозрачного кальцита (который иначе называется исландским шпатом). Если, например, посмотреть сквозь кристалл прозрачного кальцита на какой-нибудь небольшой предмет, он будет иметь двойное изображение.
Кристаллические и некристаллические минералы обладают многими такими свойствами, или, как говорят, внешними признаками, по которым их можно распознать даже без применения каких-либо приборов. К ним относятся: твердость, цвет минерала и его порошка, блеск, спайность (способность раскалываться по определенным направлениям), растворимость, прозрачность, характер поверхности излома и реже вкус и запах.
Некоторые же отличающие минералы свойства определяются только с помощью специальных приспособлений, приборов или даже в лабораториях. Сюда относятся химический состав минералов, плавкость, реакции с другими химическими веществами, светопреломление, удельный вес и некоторые другие свойства.
Сказанное выше уже дает некоторое представление о кристаллических веществах. Остается лишь уточнить понятие о минерале, которое значительно шире, чем понятие о кристалле. Между тем многие несведущие в минералогии люди отождествляют их.
Минералом называется природное однородное образование определенного химического состава, находящееся в твердом, жидком или даже газообразном состоянии.
Следовательно, мир минералов несравненно богаче, чем мир кристаллов, так как он включает в себя не только все природные твердые вещества - кристаллы, но также и твердые некристаллы, жидкости и газы (в конечном итоге любую жидкость и газ при определенных условиях температуры и давления можно превратить в твердое вещество).
Минералы образуются в результате физических и химических процессов, протекающих в недрах Земли и на ее поверхности.
Науке известно около трех тысяч минералов, но большинство из них встречается очень редко. Лишь 300-350 минералов широко распространены и составляют почти все окружающие нас камни или горные породы.
Мир насекомых и растений значительно разнообразнее мира минералов. Однако насекомые и растения имеют распространение только на поверхности земли и в водных бассейнах, и лишь на небольшую глубину живые организмы проникают в земные недра.
Минеральный же мир вездесущ. Всюду минералы. Весь земной шар от его тяжелого железоникелевого ядра и до каменной земной коры сплошь состоит из минералов. Вода рек, озер, морей и океанов тоже минерал (только жидкий) с растворенными в ней солями, также минералами. Газообразная атмосфера, окружающая Землю, - минерал. В организме животных и растений много минеральных и в том числе кристаллических веществ.
Словом, всюду минералы: мы ходим по минералам, дышим минералами, употребляем в пищу многие из них, приготовляем пищу в минеральной посуде, строим жилища из минералов, большая часть топлива - минералы, почти вся наша промышленность (особенно тяжелая) добывает и перерабатывает минералы. Без минералов немыслима жизнь человека. Более того, само органическое вещество, первая клетка возникла из минеральных веществ, ибо первичным веществом нашей планеты были минералы.
Много великих и выдающихся людей нашей Родины изучали минералы и горные породы, из них состоящие, их строение, состав, образование и историю. Имена этих ученых известны всему миру: от основоположника отечественной минералогии и геологии великого Ломоносова до выдающихся минералогов советской эпохи - Вернадского и Ферсмана, положивших начало новой геологической науке - геохимии.
Пожалуй, никто так не любил камень, как его глубокий знаток академик Александр Евгеньевич Ферсман. Он был не только известным минералогом и геохимиком, вдохновителем многих открытий новых минеральных богатств нашей страны, но также и инициатором новых отраслей минеральной индустрии. Об А. Е. Ферсмане творили его ученики, что он хотел проникнуть в «душу минералов». Во всяком случае, он понимал их «язык» и мог познавать их. Не случайно А. Е. Ферсман взял эпиграфом к одной из увлекательнейших своих книг слова: «…И камни говорят».
Многое связано у А. Е. Ферсмана с Крымом. Здесь он провел свои детские годы, приезжая с родителями на лето в деревню Тотайкой, которая теперь носит имя ученого и называется Ферсмаетово. Это село расположено в восьми километрах от Симферополя по Алуштинскому шоссе, в вершине Симферопольского водохранилища.
Еще шестилетним мальчиком Ферсман начал собирать красивые камешки по берегам Салгира и в каменоломнях, заинтересовался их происхождением и полюбил камни на всю жизнь.
Позднее, уже будучи крупным ученым, А. Е. Ферсман также посещал Крым и написал немало увлекательных страниц о минералах Крыма.
Мы сказали очень немного о природе кристаллического и некристаллического минерального вещества. Мы приоткрыли лишь маленькую щелочку в занавесе, скрывающем богатую и увлекательную область знания - кристаллографию и минералогию. Открыть шире занавес или даже полностью поднять его - задача тех, кто хочет глубже изучить геологические науки.
Мир минералов богат. Каждый минерал имеет свою историю, даже несколько историй: историю открытия, историю промышленного освоения и, наконец, свою собственную историю - возникновения, развития, изменения.
www.activestudy.info
Молодой, еще развивающийся мир, всегда состоит из камня, воды и огня. Именно так и выглядела планета миллиард лет назад. Небо, затянутое грозовыми тучами, в которых отражалось пламя извергающихся вулканов, и бушующее, вечно штормовое море.
В безумном хаосе молний, раскатах грома и реве вулканов зарождалась земля. Это сегодня она милая, уютная и зеленая, а тогда все выглядело совершенно иначе. Суша, нервно дрожащая в непрерывных землетрясениях, исторгала из себя то, что впоследствии станет базальтом и гнейсом.
Горы, наползая друг на друга, словно гигантские чудовища, грызли и калечили друг друга, роняя громадные глыбы гранита и габбро.
Лишь с течением времени земля понемногу избавлялась от родовых мук и успокаивалась, время от времени выбрасывая в понемногу очищающееся небо столбы вулканических извержений и вздрагивая каменистой поверхностью, кроша и перемалывая отдельные глыбы и скалы.
Климат становился постепенно все мягче. Теплые воды заполняли низины и впадины, в них зарождалась такая странная жизнь. Диковинные рачки и моллюски распространись в теплых морях на удивление обильно. Отмирая, они буквально устилали дно своими раковинами и панцирями. Все больше появлялось моллюсков в теплой солоноватой воде, все толще становился слой их останков на дне, все плотнее и тверже. Разрушаясь под собственным весом, панцири перемешивались, как бы срастались друг с другом, превращаясь в твердые каменные глыбы.
Те камни, что встречаются в повседневной жизни, в большинстве случаев остатки либо разрушенных осадочных пород, что составляет примерно 75% всего количества камней, либо метаморфические породы порядка 18–20%, то есть породы, изменившиеся внутри земли под действием давления и температуры. Все остальное это породы магматические, такие как граниты и базальты. Исходные породы из глубин планеты.
Свой нынешний вид все эти камни-валуны обрели главным образом в результате выветривания на суше и окатывания в воде рек и морей. Лишь незначительная часть камней-останцев на равнинах сохранила, если не первоначальный, то хотя бы достаточно древний облик, но и их коснулось выветривание, в особенности это заметно в случае, когда валун или останец сложен из осадочных пород, которые относительно легко разрушаются в результате атмосферных явлений. В качестве примера можно привести характерные фигуры выветривания, в долине привидений на Южной Демерджи в Крымских горах.
Молодой, еще развивающийся мир, всегда состоит из камня, воды и огня. Именно так и выглядела планета миллиард лет назад. Небо, затянутое грозовыми тучами, в которых отражалось пламя извергающихся вулканов, и бушующее, вечно штормовое море.
В безумном хаосе молний, раскатах грома и реве вулканов зарождалась . Это сегодня она , уютная и зеленая, а тогда все выглядело совершенно иначе. Суша, нервно дрожащая в непрерывных , исторгала из себя то, что впоследствии станет базальтом и гнейсом.
Горы, наползая друг на друга, словно гигантские чудовища, грызли и калечили друг друга, роняя громадные глыбы гранита и габбро.
Лишь с течением времени земля понемногу избавлялась от родовых мук и успокаивалась, время от времени выбрасывая в понемногу очищающееся небо столбы вулканических извержений и вздрагивая каменистой поверхностью, кроша и перемалывая отдельные глыбы и скалы.
Климат становился постепенно все мягче. Теплые воды заполняли низины и впадины, в них зарождалась такая жизнь. Диковинные рачки и моллюски распространись в теплых морях на удивление обильно. Отмирая, они буквально устилали дно своими раковинами и панцирями. Все больше появлялось моллюсков в теплой солоноватой воде, все толще становился слой их останков на дне, все плотнее и тверже. Разрушаясь под собственным весом, панцири перемешивались, как бы срастались друг с другом, превращаясь в твердые каменные глыбы.
Те камни, что встречаются в повседневной жизни, в большинстве случаев остатки либо разрушенных осадочных пород, что составляет примерно 75% всего количества камней, либо метаморфические породы порядка 18–20%, то есть породы, изменившиеся внутри земли под действием давления и температуры. Все остальное это породы магматические, такие как граниты и базальты. Исходные породы из глубин планеты.
Свой нынешний вид все эти камни-валуны обрели главным образом в результате выветривания на суше и окатывания в воде рек . Лишь незначительная часть камней-останцев на равнинах сохранила, если не первоначальный, то хотя бы достаточно древний облик, но и их коснулось выветривание, в особенности это заметно в случае, когда валун или останец сложен из осадочных пород, которые относительно легко разрушаются в результате атмосферных явлений. В качестве примера можно привести характерные фигуры выветривания, в долине привидений на Южной Демерджи в Крымских горах.
