Генетическая М. выясняет условия, закономерности и процессы, приводящие к образованию определённых минеральных видов и минеральных ассоциаций — месторождений полезных ископаемых ; определяет количественные значения физико-химических параметров (температуры, давления, химизм минералообразующей среды), характеризующих процесс возникновения минерала и помогающих познанию способа (механизма) его образования. Генетическая М. включает: учение о типоморфизме минералов; онтогенический и кристалломорфологический анализ, дающий информацию об истории формирования минеральных индивидов и агрегатов; исследование твёрдых и газово-жидких включений как источника информации о минералообразующей среде; анализ явлений полиморфизма и политипии; методы и принципы парагенетического анализа, получение энергетических и физико-химических характеристик минералов; установление геотермометров и геобарометров — минералов, по которым можно определять термодинамические параметры образования месторождений.
Экспериментальная М. занимается моделированием природных процессов и изучением физико-химических систем с целью выяснения условий возникновения минералов в природе. К этому направлению близка новая область М. — синтез минералов (алмазов, кристаллов пьезокварца, оптического флюорита, рубинов, гранатов и др.), широко используемых в технике.
Прикладная и технико-экономическая М. разрабатывает проблемы, связанные с вовлечением в промышленное использование новых минеральных видов, с проведением минералогических исследований, направленных на более полное комплексное использование минерального сырья и повышенное извлечение его полезных компонентов; включает минералогическое картирование месторождений с целью выделения технологических сортов руд; изучение зависимости технологических свойств минералов от их состава и структуры, исследование растворимости, магнитных и других свойств, поведение минералов в процессе обогащения руд и химико-технологической переработки концентратов (например, при обжиге, воздействии кислот); рассматривает также вопросы применения минералогических критериев для поисков и оценки месторождений полезных ископаемых (например, типоморфизм минералов, законы парагенезиса и др.), разрабатывает специальные минералогические методы поисков (термолюминесценция, фотолюминесценция, радиационные и др.).
Региональная М. обобщает минералогическое изучение определённых территорий и рудных провинций для установления закономерностей распределения минералов и их ассоциаций в связи с историей геологического развития региона; входит как составная часть в общий комплекс металлогенических исследований (см. Металлогения ).
М. космических тел. Развитие этого направления стало возможным только с момента получения образцов лунных пород (см. Луна ), исследования которых позволили сделать первые обобщения об особенностях минералообразования на поверхности Луны и в верхних слоях лунной коры. Большое значение имеет также изучение минерального состава метеоритов.
Ни одно из указанных направлений не может плодотворно развиваться без совершенствования существующих и разработки новых методов минералогических исследований и соответствующих приборов, в том числе экспресс-методов полевой и лабораторной диагностики, а также развития прецизионных физических и аналитических методов исследования минералов.
Исторический очерк. М. возникла в глубокой древности в связи с практическими потребностями человечества, широко использовавшего камень для различных целей. Первые сведения о минеральных телах появились в трудах древнегреческих и древнеримских учёных. Аристотель и Теофраст описали свойства ряда минералов, связывая их происхождение с дымом и парами, вырывающимися из земных недр. Сведения о минералах содержатся также в «Естественной истории» Плиния Старшего (середина 1 в. н. э.). Поиски и добыча минерального сырья для выплавки металлов, а также для медицины и алхимии привели в раннем средневековье к расширению сведений о минералах и рудах. Среди исторических памятников среднеазиатских народов выделяются труды Бируни и Ибн Сины (Авиценны), описавших свойства многих минералов. Развитие горного дела (6—13 вв.), прежде всего в Центральной Европе и России (добыча железа, олова, мусковита, каменной соли, янтаря, серебра и др.), привело к более тщательному исследованию руд. В 13 в. появилась специальная работа о минералах в Европе (Albertus Magnus, De Mincralibus — латинский трактат, написанный после 1262). В этот период не делали различия между минералами, горными породами и рудами, классификация их примитивна, М. была тесно связана с алхимией и металлургией. Как самостоятельная наука М. начала оформляться в эпоху Возрождения. Первое крупное обобщение по М. связано с именем Г. Агриколы , который в работе «О горном деле и металлургии» (1550) четко отделил минералы от горных пород, подробно описал физические свойства минералов, привёл первую классификацию. Термин «М.» впервые введён в 1636 итальянским учёным Бернардом Цезием (Цезиусом) из Модены. Уже в 17 в. в Дании (Э. Бартолин, Н. Стено), Голландии (Х. Гюйгенс), Англии (Р. Бойль, Р. Гук и др.) были сформулированы первые геометрические законы для кристаллов и начато изучение оптических свойств. Работа французского исследователя Роме де Лиля (1783) по гранным углам в кристаллах оказала большое влияние на развитие М. и кристаллографии, послужила основой для создания теории структур кристаллических минералов Р. Ж. Аюи , изложенной им в «Трактате о минералогии» (1801). В Германии описательно-морфологическое (физиографическое) направление в 18 в. было наиболее ярко представлено школой А. Г. Вернера . Развитие М. в России тесно связано с именем М. В. Ломоносова , который впервые высказал положение о том, что главным определяющим признаком минерала должен быть химический состав. В работах М. В. Ломоносова («Слово о рождении металлов от трясения Земли», 1757, «О слоях земных», 1763, и др.) указывается, что минералы в рудных жилах образуют естественные ассоциации, и появление одного из них служит «признаком» присутствия другого. В трудах В. М. Севергина химия как основа М. выдвигается на первый план. М. определяется как наука, изучающая состав и строение минеральных тел, их взаимоотношения в природных месторождениях и пути их практического применения. В. М. Севергиным впервые сформулировано (1798) понятие о парагенезисе («смежности минералов»). В Западной Европе химическое направление в М. стало господствующим в скандинавских странах и в Германии со 2-й половины 18 в. (шведские учёные А. Кронстедт , 1758; И. Берцелиус , 1814; немецкие минералоги А. Брейтгаупт, 1820, 1847; М. Клапрот, 1795, 1815; и др.). Детальное изучение состава и физических свойств минералов в 19 в. привело к формулировке понятий изоморфизма и полиморфизма (немецкие химики-минералоги Э. Мичерлих, Р. Герман, позднее Г. Чермак и др.). Большую роль в развитии М. в России сыграла плеяда выдающихся минералогов (Д. И. Соколов, Н. И. Кокшаров, П. В. Еремеев и др.). За рубежом значительный вклад в становление описательной и региональной М. на рубеже 19 и 20 вв. внесли такие учёные, как П. Грот, Ф. Клокман, Ф. Ринне, Р. Брауне (Германия), Ф. Бекке (Австрия), В. Брёггер (Норвегия), А. Лакруа (Франция), Дж. Д. Дэна (США) и др. До конца 19 в. М. формировалась как описательная наука, при этом в ней развивались два основных направления — морфолого-кристаллографическое и химическое.
С конца 19 в. в связи со всё увеличивающимся спросом на различные виды сырья и усиление поисковых работ старые методы описательной М. не могли удовлетворить потребности практики. Непрерывное совершенствование методов диагностики и исследования минералов позволило глубже изучить их свойства. Главное внимание стали уделять химии и свойствам минералов, законам изоморфизма и парагенезиса. Разработкой новых методических подходов и обобщающих теорий в М. мировая наука во многом обязана русской школе В. В. Докучаева , Е. С. Фёдорова , В. И. Вернадского , А. Е. Ферсмана . Огромное влияние на развитие современной М. оказали периодический закон Д. И. Менделеева и правило фаз Дж. У. Гиббса . По Вернадскому, М. есть химия земной коры, а минералы — продукты сложных природных реакций. Минерал непрерывно взаимодействует с окружающей его средой и сам изменяется при изменении физико-химических условий. Определяя парагенезис как выражение законов совместного нахождения минералов в природных ассоциациях, Вернадский по существу заново обобщил важнейшее научное положение современной М. Одновременно в М. стало складываться кристаллохимическое направление, тесно связанное с именем Федорова, который задолго до развития рентгеноструктурного анализа математически вывел все возможные (230) пространственные группы симметрии кристаллов. Однако проникновение в атомное строение кристалла стало возможным лишь после открытия дифракции рентгеновских лучей (М. Лауэ , 1912). Проведённые У. Г. Брэггом , и У. Л. Брэггом (Великобритания), Л. Полингом (США), Г. Вульфом (Россия) и др. рентгеноструктурные исследования большинства минералов позволили рассматривать состав и строение минералов в единстве и разработать новую теорию изоморфизма (В. М.Гольдшмидт , А. Е. Ферсман), создать кристаллохимическую классификацию минералов, с новых позиций подойти к пониманию их физических свойств. В современной М. происходит синтез сё исторически сложившихся направлений — описательного и генетического, химического и кристаллографического. Изучение минералов направлено на выявление причинных связей между средой, условиями образования, составом, кристаллической структурой, физическими свойствами реального минерала со всеми его дефектами и неоднородностями. Исследования физико-химических систем и условий их равновесия, кристаллизации силикатных и сульфидных минералов при высоких температурах (русский учёный К. Д. Хрущев, швейцарский учёный П. Ниггли , американские учёные Г. Куллеруд, Н. Л. Боуэн и др.), законов кристаллизации солей из растворов (советский учёный Н. С. Курнаков , голландский учёный Я. Х. Вант-Гофф ), коллоидных систем (бельгийский учёный Ф. Корню, голландский учёный Р. В. ван Беммелен и др.) создали физико-химическую основу для объяснения природных процессов образования минералов.
