Самоцвіти та мінерали України та Шполянщини

 Стригун Ярослав, 14 р.,ЗОШ І-ІІІ ступенів № 1, м. Шпола, Черкаська обл.

Вступ

Українська земля така велика, так вигідно положена, така багата, український народ такий великий, здібний, має такі цінні завдатки в своїй простонародній культурі, що перед цим краєм, перед цим народом відчиняються в будучині величезні можливості. »
Степан Рудницький

Людство завжди цікавила історія виникнення та поширення дорогоцінного каміння.
Не одне покоління людей намагалося дізнатися про всі подробиці формування дорогоцінних кристалів. На цю тему написані численні трактати, наукові дисертації, журнальні статті, книги…

І все ж у цьому питанні є ще багато загадок, нерозгаданих таємниць, які природа ретельно приховує. І прочитати ці таємні «рукописи» природи – наше завдання.
Як відомо, вік Землі – 4-6 млрд. років. Для людства це незбагненно величезний проміжок часу, який важко осяйнути розумом. Проте в геології це все є відносним. А людський вік є також відносно недовгим – всього якихось лише 60-70 років. Але і за цей короткий період люди встигають помітити, як змінюється обличчя планети, на якій ми живемо.
Я давно цікавлюсь такою наукою як геологія. Вона мені подобається тим, що вона дозволяє людині заглянути в далеке минуле нашої планети, реконструювати геологічні події розвитку Землі, її колишнього вигляду. Адже чітко уявляючи минуле, можна передбачити не лише сьогодення, але й майбутнє…
Цього разу моя наукова робота присвячена походженню, поширенню та застосуванню дорогоцінного каміння, яке можна віднайти на теренах нашої держави, а також нашої місцевості.
Пропоную вашій увазі мій короткий опус.

Розділ І. Загальне поняття про мінерали

«Все життя – це експеримент. Чим більше експериментів ти робиш – тим краще»
Ральф Велдоу Емерсо

Сьогодні в природі відомо 2, 5 тис. мінералів, а з різновидностями – більше 5 тисяч. Їх знаходять в надрах Землі та на дні морів, в місячному грунті та метеоритах. Дивлячись на цю цифру можна сказати, що всі мінерали вже відкриті і що це марна справа шукати в землі якісь камінчики. Але ж ні, мінералогія – наука, що вивчає мінерали та їх походження, стверджує інше. На мою думку, це дуже цікава та корисна наука, адже вона покликана сприяти задоволенню потреб людства у мінеральній сировині та її раціональному використанні.
Як відомо мінерал зберігає свої властивості і форму тільки при умові, якщо він знаходиться в тому середовищі де і утворився. Але як тільки середовище змінюється, він також починає змінюватися, а тиск та температура може призвести до утворення нових мінералів.
Знання умов утворення і зберігання мінералів грає важливу роль в житті людини. Наприклад, якщо якомусь підприємству буде потрібний якийсь мінерал, то знання властивостей цього чи іншого мінералу зможе допомогти у подальшій роботі з ним. Адже кожний кристал має певний внутрішній склад і характерну для нього будову. Від цього залежить його зовнішня форма і фізичні властивості. Основними діагностичними властивостями мінералів є: колір, блиск, твердість, злом, щільність, прозорість. Рідше використовують магнітність, запах, смак.
Тепер перейдемо саме до історії мінералів.
Термін «мінерал» походить від латинського слова «minera», що означає «шматок руди». Хто й коли придумав слово «мінерал» – невідомо. На протязі багатьох століть мінерал не відрізняли від якоїсь гірської породи. Але вперше їх спробував розрізнити «батько німецької геології» – Абраам Готлоб Вернер. Крім того він перший висловив ідею про те, що мінерали у земній корі утворюють гірські породи або геологічні пласти.
Розмежування гірських порід і мінералів базувалося на чіткому критерії: внутрішньої неоднорідності (гетерогенності) і однорідності (гомогенності). Адже всі гірські породи складаються з мінералів, причому лише в рідкісних випадках в їх складі різко переважає який-небудь один мінерал, тоді їх називають мономінеральними.

Закономірності мінералоутворення та їх класифікація

Процеси мінералоутворення можна розподілити на три групи: магматогенні, екзогенні та метаморфічні.
Магматогенні – процес утворення мінералів під впливом розжареної магми всередині Землі. Магма потрапляє у товщу земної кори і вже там вона застигає та кристалізується. Магма – напіврідка субстанція, що утворена силікатами і має в собі майже всі відомі хімічні елементи. Звісно всі ці процеси відбувалися тоді, коли Земля ще тільки народилась і почала свій розвиток. Це були архейська і протеозойська ери. Саме тоді по всій Землі та Україні в тому числі активно діяли мільйони вулканів, які постійно вибухали та вивергалися. Коли магма піднімається на поверхню, то починає активно кристалізуватися. Температура кристалізації магми залежить від її складу. Основні породи кристалізуються при температурі близько 1200° С, кислі – при 600°-700° С.
Крім того магматогенні гірські породи поділяються на:
 кислі (SiO2, більше 65%) – це граніти чи ліпарити;
 середні (SiO2 – 55-65%) – диорити та андезити;
 основні (SiO2 – 55%) – бальзити, ультраосновні (SiO2 – менше 45%) – дуніти та піроксеніти.
Оскільки це метаморфічні гірські породи, то для них характерний вміст польового шпату, слюди, кварцу та ін. Для свого утворення вони взяли з магми кремній, кальцій, алюміній, залізо, магній, натрій, калій, титан, кисень.
А також бувають низькотемпературні утворення (гідротермальні). Це коли при температурі 200°-300° С із магми починає виділятися вода, яка потім разом із рідкою магмою легко потрапляє углиб Землі. Дуже багато мінералів утворилися таким чином: золото, срібло, мідь, свинець, цинк, уран та інші.
Іншою групою процесів мінералоутворення є екзогенні процеси. Екзогенні процеси – це процеси, зумовлені зовнішніми факторами, зокрема діяльністю Сонця. Тобто ці процеси проходять в верхньому шарі земної кори за допомогою атмосферного тиску. Це означає, що породи, які знаходяться на поверхні земної кори або не на великій глибині від неї, можуть бути зруйнованими за допомогою якихось екзогенних факторів. Наприклад, – вивітрювання. Крім того, порода може руйнуватися навіть від добових коливань температури або під впливом підземних вод.
В цьому складному процесі в якійсь мірі умовно можна виділити три види вивітрювання:
 фізичне
 хімічне
 органічне.
Фізичне, або як його ще називають механічне вивітрювання: при ньому порода ламається, кришиться на мінерали, які її ж і утворили, тоді ці частинки переносяться або вітром, або водою (річками). Зрозуміло, що легші породи залишаться на поверхні води і пливуть далі, а важчі осідають на дно. Так ось, – важчі мінерали можуть утворювати розсипи того чи іншого мінералу.
Крім того, більшість гірських порід можуть просто розчинитися у річковій воді. Потім цей розчин потрапляє у підземні води і тоді аж в кінці потрапляє у озера або навіть океан, що може спричиняє зростання солоності в ньому.
В районах із засушливим кліматом сіль може осідати на поверхні і потім утворювати якісь нові мінерали із вмістом солі: гіпс, кам’яна та калійна солі, мірабіліт. Такі процеси називають хімічним вивітрюванням. При цьому процесі елементи мінералів поєднуються між собою, утворюючи тим самим нові мінерали. Фізичне і хімічне вивітрювання тісно пов’язане між собою. Адже фізична вивітрювання ніби готує породу до хімічного.
Існує також органічне вивітрювання, яке пов’язане з життєдіяльністю рослин і мікроорганізмів. Вперше роль організмів у геологічних процесах висловив академік В. І. Вернадський у своїй праці “Біосфера” ще в 1926 році. Подальший розвиток ідей про геологічну роль організмів можна знайти в працях відмого академіка і його численних послідовників. При житті рослин відбувається складний процес руйнування гірських порід завдяки відбиранню рослинністю необхідних поживних речовин. Разом з тим в процесі життєдіяльності рослин відбувається виділення кислот і кисню, які в свою чергу активно впливають на зміну в гірських породах. При відмиранні рослин відбувається розкладання органічної маси і утворення значної кількості органічних речовин, які значно посилюють процеси розчинення мінералів. Але основна роль в цьому виді вивітрювання належить мікроорганізмам, які є всюди і діють дуже активно. Їх діяльність полягає у поглинанні із порід хімічних елементів і сполук та залишанні їх уже в інших сполуках, але в концентрованому стані після свого відмирання. Тобто, при життєдіяльності мікроорганізмів відбувається перехід мінеральних речовин в органічні, а потім навпаки – органічних у мінеральні, зумовлюючи безперервний кругообіг речовин. Саме цей процес є сутністю грунтоутворення, бо верхній шар продуктів вивітрювання збагачується органічною речовиною, зазнає змін під впливом біологічних процесів і перетворюється у грунтовий покрив.
І нарешті, третьою групою процесів мінералоутворення є метаморфічний. Цей процес спричиняється внаслідок дії внутрішніх сил Землі. Тобто, гірська порода знаходиться на глибині у тисячу кілометрів, де під впливом високої температури кристалізується й утворює нові мінерали. Буває регіональний і контактовий метаморфізм. Регіональний метаморфізм – це метаморфізм, при якому порода залягає на великій глибині і впливає на значні регіони поширення тієї чи іншої гірської породи. Продуктами регіонального метаморфізму є гнейси, магматити, сланці, філіти.
Контактовий метаморфізм – це тип з притаманною йому малою глибиною та низьким тиском. Із збільшенням тиску та глибини контактовий метаморфізм перетворюється у регіональний. Контактовий метаморфізм поширюється на невеликі відстані тої чи іншої породи. Продуктом контактного метаморфізму є роговики. Роговики – це тонкозерниста метаморфічна гірська порода, що виникає при нагріванні глинистих і інших тонкозернистих алюмосилікатних порід. Зазвичай такі породи мають буро-сіре забарвлення і характеризуються своєю надзвичайною міцністю та твердістю.

Розділ ІІ. Класифікація мінералів

На сьогоднішній день розподіл мінералів діє згідно закону Д. І. Менделєєва.
Найбільшими групами мінералів є:
 оксиди (кварц та корунд)
 самородні елементи (золото, платина, сірка, графіт, а також алмаз)
 фториди, хлориди та інші солі голоідних кислот (флюорит, кам’яна сіль)
 силікати та інші солі кисневоводневих кислот (ольвін)
 Карбонати (кальцит)
 сульфати (ангідрит) та нітрати
Крім того, існує фактор, який визначає чи належить той чи інший мінерал до дорогоцінних чи ні. Однак дорогоцінність каменю не залежить від хімічного складу мінералу. Першим фактором оцінювання дорогоцінності мінералу є його форма. Крім того існує навіть наука про кристалічні форми мінералів – кристалографія.
Кристалографія – вивчає внутрішню та зовнішню геометрію мінералів, наука, яка вивчає форму кристалів. За допомогою неї було виявлено 40 000 кристалічних форм мінералів! Крім того один мінерал може мати від 3-5, рідше 10 кристалічних форм. Найбільше кристалічних форм має кварц. Його форми можуть вимірюватися у декількох десятках.
Також існують основні кристалічні форми. Але всього їх налічується не більше двох десятків, головні з них – це призма або піраміда. Кристали можуть утворювати також різні комбінації, тобто різновидності якоїсь певної форми. Наприклад, піраміда може мати різні нахили своїх сторін.
Варто також згадати про різні зростки кристалів: різні двійники проростання, трійники, колінчаті зростки, а також багатогранні зростки кристалів. Через це існують схеми розшифрування кристалів, де за допомогою осі симетрії визначається фігура самого кристала.
Ще існує поняття симетрії. Цей термін нам знайомий з біології та геометрії.
Навіть людина має симетрію, тільки це вже називається по іншому – площина симетрії. Площина симетрії – один і найпростіших елементів симетрії, при якій тіло або предмет можна поділити на дві «дзеркальні» половинки. Симетричність кристалів є основою для їх класифікацій. Тому існує такий термін як сингонія.
Сингонія – група видів симетрії, що мають один або кілька однакових елементів симетрії та мають однакове розташування кристалографічних осей. У кристалографії налічують 32 види симетрії, які згруповані у 7 сингоній. Групування базується на існуванні у кристалі мінералу осей симетрії.

Розділ ІІІ. Дорогоцінне та кольорове каміння України та Шполянщини

Не можна навчиться розпізнавати мінерали по одних книжках; потрібно їх бачити і бачити часто.
В. М. Сівергін

Отже, ми вже дізналися все про історію та закономірності поширення мінералів. Тепер настав час зачепити найголовніше питання: Які дорогоцінні мінерали можна віднайти на Шполянщині?
Дослідивши геологічну та тектонічну будову України, співставивши геоморфологічну та карти будови земної кори України та нашого краю, побувавши разом зі своїм вчителем географії та батьками в міні-геологічних експедиціях у місцевих кар’єрах, я прийшов до висновку, що територія нашої місцевості практично не досліджена.
Розпочнемо з того, що значна територія нашої держави знаходиться на Українському щиті, а раз так, то й корисні копалини, в томі числі і мінерали, що їх складають будуть переважно метаморфічного або магматичного походження. Подивившись на карту корисних копалин України (шкільний атлас для 8-го класу), ми чітко можемо простежити, що на Кіровоградщині є поклади графіту (Завалівське родовище). За певних умов (висока температура та тиск) графіт легко перетворюється в алмаз. Вчені давно знають про цей метаморфоз і вже давно у лабораторних умовах вирощують штучні алмази. Бо як відомо, алмаз – найтвердіший мінерал на Землі. Тому його активно використовують для насадок при бурінні глибоких свердловин, для виготовлення склорізів тощо. А ще при спеціальних обробках цього найкрасивішого на найдорожчого каменю отримують діаманти, що грають всіма кольорами веселки.
Що таке алмаз і яка його природа?
Із жерл давніх докембрійських вулканів разом з лавою та камінням активно виділявся вулканічний попіл та сажа. З часом сажа викристалізувалася та перетворювалася в алмаз. Це так звані «кімберлітові трубки» (за назвою селища Кімберлі, що у Південній Африці, де як відомо, добувається половина всіх алмазів планети). Цікаво, що ще на початку 90-х років у ЗМІ сповіщалося про те, що у Житомирській області (Словечансько-Овруцький кряж), а також у Приазов’ї (Донецька область) в межах щита знайдено поклади алмазів. Тому, якщо вони виявлені там, тоді є велика ймовірність того, що вони поширені по всьому Придніпров’ю. Але ця інформація з тих пір більше ніде не афішувалася.
А ще відомо, що у Черкаській області є невеличке містечко-районний центр Кам’янка. Геологи стверджують, що місто стоїть на колись підводному згаслому вулкані. А отже, на мою думку, треба вести пошуки алмазів там!
Крім того, на Україні виявлені і інше дорогоцінне каміння: топази, берили, кварц. Найбільший ареал поширення топазів – за класом дорогоцінності він поступається лише алмазу, – знову ж таки Український щит (Волинське родовище на Поліссі), Волинська височина тощо.
На Поліссі, в болотах знаходять у великій кількості сонячний камінь – бурштин, або як його ще називають – янтар. Бурштин – це застигла смола викопних хвойних дерев. Для нашої держави це були б непогані валютні надходження від його продажу та експорту. Однак, ЗМІ рясніють повідомленнями про його незаконний видобуток та нелегальний вивіз за кордон у особливо великих розмірах! Найбільшим родовищем бурштину є Клесівське родовище на Рівненщині.
У нашому гранітному кар’єрі, що поблизу с. Васильків (Шполянський район) я віднаходив серед граніту кристали димкового кварцу (моріону).
Також серед граніту траплялися вкраплення альмандину – різновиду граната (пам’ятаєте повість О. Купріна «Гранатовий браслет»?).
З іншого дорогоцінного каміння на території України знаходять мармуровий онікс, яшму, агат (Крим, Передкарпаття). У Закарпатті виявлені поклади родоніту.
Моє таке невеличке дослідження самоцвітів України показало, що наша держава багата на різновиди коштовного каміння. Проте, часто видобуванням дорогоцінних каменів опікується не держава, а різного роду «ділки», нечесні люди, і часто корумповані структури. Я вважаю, що органи державної безпеки повинні покласти цьому край, а видобуток самоцвітів має приносити людям велике естетичне задоволення у вигляді ювелірних прикрас, а також для держави – значні валютні надходження від їх експорту.

Висновок

Своєю науковою роботою я намагався відкрити завісу таємничості у поширенні кольорового та дорогоцінного каміння по території України та своєї місцевості.
Я спробував вести пошуки самоцвітів не лише за картами, спеціальними геологічними довідниками в камеральних умовах, але й вів пошуки дорогоцінних кристалів у місцевих кар’єрах.
Частково мені це вдалося. Серед граніту та гнейсу у Васильківському кар’єрі я відшукав кристали моріону та альмандину. На жаль, доступ до кар’єру обмежений, і я також ще не маю спеціального геологічного спорядження. Та я думаю, що це лише перший крок.
Я загорівся ідеєю пошуків дорогоцінного каміння по всій території нашої країни. І я вже точно знаю, що моя майбутня професія буде пов’язана з геологією!