История минералогии

Ранние труды по минералогии, особенно по драгоценным камням, происходят из древней Вавилонии , древнего греко-римского мира, древнего и средневекового Китая и санскритских текстов из древней Индии . ^[1] Книги по этой теме включали Naturalis Historia Плиния Старшего , в которой не только описывалось множество различных минералов, но и объяснялись многие их свойства. Немецкий специалист эпохи Возрождения Георгиус Агрикола написал такие работы, как De re metallica ( О металлах , 1556) и De Natura Fossilium ( О природе горных пород , 1546), которые положили начало научному подходу к предмету. Систематические научные исследования минералов и горных пород развивались в Европе после эпохи Возрождения . ^[2] Современное изучение минералогии было основано на принципах кристаллографии и микроскопического изучения сечений горных пород с изобретением микроскопа в 17 веке. ^[2]

Древнегреческие писатели Аристотель (384–322 до н. э.) и Теофраст (370–285 до н. э.) были первыми в западной традиции, кто писал о минералах и их свойствах, а также метафизических объяснениях для них. Греческий философ Аристотель написал свою Meteorologica , и в ней выдвинул теорию, что все известные вещества состоят из воды, воздуха, земли и огня, со свойствами сухости, влажности, тепла и холода. ^[3] Греческий философ и ботаник Теофраст написал свою De Mineralibus , в которой принял точку зрения Аристотеля и разделил минералы на две категории: те, которые подвергаются воздействию тепла, и те, которые подвергаются воздействию влажности. ^[3]

Метафизическая теория эманации и испарения ( anathumiaseis ) Аристотеля включала ранние спекуляции на науках о Земле, включая минералогию. Согласно его теории, в то время как металлы должны были застывать посредством влажного испарения, сухое газообразное испарение ( pneumatodestera ) было эффективной материальной причиной минералов, обнаруженных в почве Земли. ^[4] Он постулировал эти идеи, используя примеры влаги на поверхности Земли (влажный пар, «потенциально подобный воде»), в то время как другой был от самой земли, относящийся к атрибутам горячего, сухого, дымного и высоко горючего («потенциально подобный огню»). ^[4] Метафизическая теория Аристотеля со времен античности имела широкое влияние на похожую теорию, найденную в поздней средневековой Европе, как отмечает историк Бертело:

Теория испарений стала отправной точкой для более поздних идей о возникновении металлов в земле, с которыми мы встречаемся у Прокла и которые господствовали на протяжении всего Средневековья . ^[1]

Древнегреческая терминология минералов также застряла на протяжении веков и широко используется в наше время. Например, греческое слово асбест (означающее «неугасимая» или «неугасимая») для необычного минерала, известного сегодня и содержащего волокнистую структуру. ^[5] Древние историки Страбон (63 г. до н. э. – 19 г. н. э.) и Плиний Старший (23–79 г. н. э.) оба писали об асбесте, его качествах и происхождении, с эллинистическим убеждением, что это был тип растения . ^[5] Плиний Старший перечислил его как минерал, распространенный в Индии, в то время как историк Юй Хуань (239–265 г. н. э.) из Китая перечислил эту «огнеупорную ткань» как продукт Древнего Рима или Аравии (китайский: дацинь ). ^[5] Хотя документация по этим минералам в древние времена не соответствует манере современной научной классификации, тем не менее, существовала обширная письменная работа по ранней минералогии.

Например, Плиний посвятил целых пять томов своего труда Naturalis Historia (77 г. н. э.) классификации «земли, металлов, камней и драгоценных камней». ^[6] Он не только описывает множество минералов, неизвестных Теофрасту , но и обсуждает их применение и свойства. Он первым правильно распознал происхождение янтаря , например, как окаменевшего остатка древесной смолы, наблюдая за насекомыми, пойманными в некоторых образцах. Он заложил основу кристаллографии , обсудив строение кристаллов , особенно октаэдрическую форму алмаза . Его обсуждение методов добычи не имеет себе равных в древнем мире и включает, например, рассказ очевидца о добыче золота на севере Испании , рассказ, который полностью подтвержден современными исследованиями.

Однако до появления более точных фундаментальных работ по минералогии в XVI веке древние знатоки знали не более 350 минералов, которые можно было перечислить и описать. ^[7]

Исламские алхимики выдвинули серно-ртутную теорию металлов , теорию, которая впервые встречается в «Сирр аль-халика» ( Тайна творения ) псевдо-Аполлония Тианского , около 750–850 гг., а также в арабских сочинениях, приписываемых Джабиру ибн Хайяну (написано около 850–950 гг.). ^[8] Она оставалась основой всех теорий состава металлов вплоть до восемнадцатого века. ^[9]

С такими философами, как Прокл , теория неоплатонизма также распространилась на исламский мир в Средние века , обеспечив основу для метафизических идей минералогии на средневековом Ближнем Востоке . Средневековые исламские ученые также расширили это, включая персидского ученого Ибн Сину (ابوعلى سينا/پورسينا) (980–1037 н. э.), также известного как Авиценна , который отверг алхимию и более раннее представление греческой метафизики о том, что металлические и другие элементы могут быть преобразованы друг в друга. ^[1] Однако то, что было в значительной степени точным в древнегреческих и средневековых метафизических идеях минералогии, было медленное химическое изменение в составе земной коры. ^[1]

В начале XVI века нашей эры труды немецкого ученого Георга Бауэра, псевдоним Георгиус Агрикола (1494–1555 гг. н. э.), в его труде Bermannus, sive de re metallica dialogus (1530) считаются официальным установлением минералогии в современном смысле этого слова. Он написал трактат, работая городским врачом и проводя наблюдения в Иоахимстале , который тогда был центром горнодобывающей и металлургической промышленности. В 1544 году он опубликовал свой письменный труд De ortu et causis subterraneorum , который считается основополагающим трудом современной физической геологии . В нем (как и у Ибн Сины) он подверг резкой критике теории, изложенные древними греками , такими как Аристотель. Его работа по минералогии и металлургии продолжилась с публикацией De veteribus et novis metallis в 1546 году и достигла кульминации в его самой известной работе De re metallica 1556 года. Это была впечатляющая работа, в которой излагались приложения горного дела , очистки и выплавки металлов, а также обсуждались геология рудных тел, съемка , строительство шахт и вентиляция . Он хвалит Плиния Старшего за его новаторский труд Naturalis Historia и делает обширные ссылки на его обсуждение минералов и методов добычи. В течение следующих двух столетий эта письменная работа оставалась авторитетным текстом по горному делу в Европе.

У Агриколы было много различных теорий по минералогии, основанных на эмпирических наблюдениях, включая понимание концепции рудных каналов, которые были образованы циркуляцией грунтовых вод («сукки») в трещинах после отложения окружающих пород. ^[10] Как будет отмечено ниже, средневековые китайцы ранее также имели представления об этом.

За свои труды Агрикола посмертно назван «отцом минералогии».

После основополагающего труда, написанного Агриколой, научное сообщество широко согласилось с тем, что Gemmarum et Lapidum Historia Ансельма де Будта (1550–1632) из ​​Брюгге является первым окончательным трудом по современной минералогии. ^[7] Немецкий горный химик Иоганн Ф. Генкель написал свой Flora Saturnisans в 1760 году, который стал первым трактатом в Европе, посвященным геоботаническим минералам, хотя китайцы упоминали об этом в более ранних трактатах 1421 и 1664 годов. ^[11] Кроме того, китайский писатель Ду Вань сделал четкие ссылки на процессы выветривания и эрозии в своем труде Yun Lin Shi Pu 1133 года, задолго до работы Агриколы 1546 года. ^[12]

В Древнем Китае старейший литературный список минералов датируется по крайней мере 4 веком до н. э., а в книге Цзи Ни Цзы перечислено двадцать четыре из них. ^[13] Китайские идеи метафизической минералогии восходят по крайней мере к древней династии Хань (202 г. до н. э. – 220 г. н. э.). Начиная с текста Хуай Нань Цзы 2 века до н. э . китайцы использовали идеологические даосские термины для описания метеорологии , осадков , различных типов минералов, металлургии и алхимии. ^[14] Хотя понимание этих концепций во времена Хань было даосским по своей природе, предложенные теории были похожи на аристотелевскую теорию минералогических испарений (отмеченную выше). ^[14] К 122 г. до н. э. китайцы, таким образом, сформулировали теорию метаморфоза минералов, хотя историки, такие как Дабс, отмечают, что традиция алхимико-минералогической китайской доктрины восходит к Школе натуралистов, возглавляемой философом Цзоу Янем (305 г. до н. э. – 240 г. до н. э.). ^[15] В пределах широких категорий горных пород и камней (ши) и металлов и сплавов (цзинь) к временам Хань у китайцев были сотни (если не тысячи) перечисленных типов камней и минералов, а также теории того, как они образовались. ^{[15] [16]}

В V веке нашей эры принц Цянь Пин Ван из династии Лю Сун писал в энциклопедии Тай-пин Юй Лань (около 444 года нашей эры, из утерянной книги Дянь Шу , или Управление всеми техниками ):

Самые драгоценные вещи в мире хранятся в самых внутренних областях всего. Например, есть аурипигмент . Через тысячу лет он превращается в реальгар . Еще через тысячу лет реальгар превращается в желтое золото. ^[17]

В древнем и средневековом Китае минералогия была прочно связана с эмпирическими наблюдениями в фармацевтике и медицине . Например, известный часовщик и инженер -механик Су Сун (1020–1101 гг. н. э.) из династии Сун (960–1279 гг. н. э.) писал о минералогии и фармакологии в своем труде «Бэнь Цао Ту Цзин» 1070 года. В нем он создал систематический подход к перечислению различных минералов и их использованию в лекарственных смесях, таких как все известные формы слюды , которые можно было использовать для лечения различных болезней посредством пищеварения . ^[18] Су Сун также писал о субконхоидальном изломе самородной киновари , признаках рудных пластов и давал описание формы кристаллов. ^[10] Подобно рудным каналам, образованным циркуляцией грунтовых вод, упомянутым выше у немецкого ученого Агриколы, Су Сун сделал похожие заявления относительно карбоната меди , как и более ранний Ри Хуа Бэн Цао 970 г. н. э. с сульфатом меди . ^[10]

Ученый династии Юань Чжан Си-сяо (умер в 1332 году н. э.) представил новаторский трактат о концепции рудных пластов из циркуляции грунтовых вод и трещин в горных породах, за два столетия до того, как Георгий Агрикола пришел к аналогичным выводам. ^[19] В своем труде «Суо-Нань Вэнь Цзи » он применяет эту теорию для описания отложения минералов путем испарения (или осаждения) грунтовых вод в рудных каналах. ^[16]

В дополнение к алхимической теории, изложенной выше, более поздние китайские писатели, такие как врач династии Мин Ли Шичжэнь (1518–1593 н. э.), писали о минералогии в терминах, схожих с метафизической теорией Аристотеля, как последний писал в своем фармацевтическом трактате Běncǎo Gāngmù (本草綱目, Compendium of Materia Medica , 1596). ^[1] Другая фигура эпохи Мин, известный географ Сюй Сякэ (1587–1641) писал о минеральных пластах и ​​слюдяных сланцах в своем трактате. ^[20] Однако, в то время как европейская литература по минералогии стала широкой и разнообразной, писатели династий Мин и Цин мало писали об этом предмете (даже по сравнению с китайцами ранней эпохи Сун). Единственными другими работами этих двух эпох, заслуживающими упоминания, были « Ши Пинь» («Иерархия камней») Юй Цзюня 1617 года, « Гуай Ши Лу» («Странные камни») Сун Ло 1665 года и « Гуань Ши Лу» («О рассматривании камней») 1668 года. ^[20] Однако одна фигура эпохи Сун, которую стоит упомянуть прежде всего, — это Шэнь Ко.

Средневековый китайский государственный деятель и ученый династии Сун Шэнь Ко (1031–1095 гг. н. э.) писал о своей теории формирования земель, включающей концепции минералогии. В своем труде «Мэн Си Би Тан» (梦溪笔谈; Очерки о пруду снов , 1088 г.) Шэнь сформулировал гипотезу о процессе формирования земель ( геоморфология ), основанную на его наблюдении за морскими ископаемыми раковинами в геологическом слое в горах Тайханшань в сотнях миль от Тихого океана . ^[21] Он сделал вывод, что земля образовалась в результате эрозии гор и отложения ила , и описал эрозию почвы , седиментацию и поднятие. ^[22] В более ранней своей работе (около 1080 г.) он писал о любопытной окаменелости существа, ориентированного на море, найденной далеко в глубине страны. ^[23] Также интересно отметить, что современный автор « Си Чи Конг Ю» приписывал идею особых мест под морем, где окаменели змеи и крабы, некоему Ван Цзиньчену. С написанием Шэнь Ко об открытии окаменелостей он сформулировал гипотезу об изменении географического климата с течением времени. ^[24] Это было связано с сотнями окаменелых бамбуков, найденных под землей в сухом климате северного Китая, когда огромный оползень на берегу реки обнажил их. ^[24] Шэнь предположил, что в доисторические времена климат Яньчжоу должен был быть очень дождливым и влажным, как в Южном Китае, где бамбук подходит для роста. ^[24]

Аналогичным образом историк Джозеф Нидхэм сравнил рассказ Шена с рассказом шотландского ученого Родерика Мурчисона (1792–1871), который был вдохновлен стать геологом после наблюдения за провиденциальным оползнем. Кроме того, описание Шеном осадочных отложений предшествовало описанию Джеймса Хаттона , который написал свою новаторскую работу в 1802 году (считающуюся основой современной геологии). ^[12] Влиятельный философ Чжу Си (1130–1200) также писал об этом любопытном природном явлении ископаемых и, как известно, читал труды Шэнь Го. ^[25] Для сравнения, первое упоминание об ископаемых, найденных на Западе, было сделано почти два столетия спустя Людовиком IX Французским в 1253 году нашей эры, который обнаружил окаменелости морских животных (как зафиксировано в записях Жуанвиля от 1309 года нашей эры). ^[26]

Возможно, самым влиятельным текстом по минералогии в 19-м и 20-м веках был Manual of Mineralogy Джеймса Дуайта Даны , профессора Йельского университета, впервые опубликованный в 1848 году. Четвертое издание называлось Manual of Mineralogy and Lithology (ред. 4, 1887). Оно стало стандартным учебником для колледжей и постоянно пересматривалось и обновлялось рядом редакторов, включая У. Э. Форда (13-е–14-е изд., 1912–1929), Корнелиуса С. Херлбата (15-е–21-е изд., 1941–1999) и, начиная с 22-го, Корнелиса Кляйна. 23-е издание сейчас печатается под названием Manual of Mineral Science (Manual of Mineralogy) (2007), переработанное Корнелисом Кляйном и Барбарой Датроу .

Столь же влиятельной была «Система минералогии» Даны , впервые опубликованная в 1837 году, которая постоянно обновлялась и пересматривалась. 6-е издание (1892) ^[27] редактировалось его сыном Эдвардом Солсбери Даной . 7-е издание было опубликовано в 1944 году, а 8-е издание было опубликовано в 1997 году под названием « Новая минералогия Даны: система минералогии Джеймса Дуайта Даны и Эдварда Солсбери Даны » под редакцией Р. В. Гейнса и др.

• Хронология открытия и классификации минералов

• Бэнди, Марк Ченс и Джин А. Бэнди (1955). De Natura Fossilium . Нью-Йорк: George Banta Publishing Company.
• Чан, Алан Кам-леунг и Грегори К. Кланси, Хуэй-Чие Лой (2002). Исторические перспективы восточноазиатской науки, технологий и медицины . Сингапур: Singapore University Press ISBN 9971-69-259-7 
• Хазен, Роберт М. (1984). «Минералогия: исторический обзор». Журнал геологического образования , 32 , 288–298.
• Нидхэм, Джозеф (1986). Наука и цивилизация в Китае: Том 3. Тайбэй: Caves Books, Ltd.
• Поваренных А.С. (1972) «Краткая история минералогии и классификации минералов». Кристаллохимическая классификация минералов, 3–26. Springer, Бостон, Массачусетс. ISBN 978-1-4684-1743-2 
• Рамсделл, Льюис С. (1963). Encyclopedia Americana: International Edition: Volume 19. Нью-Йорк: Americana Corporation.
• Сивин, Натан (1995). Наука в Древнем Китае . Брукфилд, Вермонт: VARIORUM, Ashgate Publishing.

На Викискладе есть медиафайлы по теме «Минералогия» .

• Виртуальный музей истории минералогии
• «Учебник по минералогии» Георга Агриколы о драгоценных камнях и минералах — перевод с латыни Марка Бэнди; Оригинальное название: «De Natura Fossilium».