В древности люди умели различать немало камней, знали о некоторых их свойствах, добывали полезные ископаемые и вырабатывали из них различную полезную продукцию. А вот о связях камней, о существовании порядка в минеральном царстве у них тогда были лишь смутные или фантастические представления. Считается, что первым постарался понять законы минерального царства великий греческий философ Аристотель приблизительно 24 столетия назад. В своей «Метеорологии» он посвятил минералам и окаменелостям специальный раздел. А его ученик Теофраст написал первый минералогический трактат — «О камнях».
После этого минуло две тысячи лет, а в истории минералогии не произошло решительных изменений. Конечно, люди стали различать больше камней, чем прежде, лучше узнали их свойства. Но разделяли их примерно на такие же группы, как Теофраст: драгоценные, плавкие и ковкие (металлы), горючие, землистые, растворимые (соли). В средние века благодаря развитию техники значительно шагнуло вперед горное дело. Добывались прежде всего металлы, драгоценные камни. А в дымных лабораториях продолжали свои колдовские опыты алхимики, стараясь превратить в золото неблагородные металлы. Появилось много жуликов, дурачивших жадных богачей. Но были среди алхимиков и настоящие исследователи. Они создавали новую великую науку— химию.
Почему исследователи каменного царства так долго не могли выделить в нем отдельные группы, классы, семейства минералов? Ведь удалось же к тому времени привести в порядок сведения о живых организмах. По внешнему виду очень давно выделили животных и растения; червей, насекомых, пресмыкающихся, рыб, птиц, амфибий, млекопитающих.
Оказалось, что по форме минералы не всегда можно разделить. Например, форму куба имеет и металлический пирит, и поваренная соль, и драгоценный гранат. Правда, и у животных так бывает. Например, сходная форма у змеи и червя. Однако у них разное внутреннее строение, да и некоторые внешние особенности бросаются в глаза. Это связано прежде всего с отсутствием или наличием скелета, головы. А минералы, можно сказать, состоят из одних только скелетов; не имеют какого-то особого внутреннего строения, различных частей своих твердых тел. Порой один и тот же минерал бывает или прозрачным, или непрозрачным; принимает разную кристаллическую форму.
Опытные рудознатцы, горняки умели различать десятки минералов. Для этого надо было учитывать сразу несколько признаков, свойств: твердость, цвет, форму, растворимость в воде и кислотах, запах и вкус, вязкость, хрупкость и ковкость, удельный вес, горючесть. Но все это были по-прежнему отдельные разрозненные знания. Осмыслить их, привести в стройную систему никак не удавалось.
Впрочем, кое-что интересное люди, конечно, приметили. Например, если раздробить минерал на куски, а затем размолоть, каждая частичка будет иметь те же свойства, что и целое. Расколешь большой кубический кристалл соли и получишь множество кубиков, и все они будут соленые, и все растворятся в воде. А если затем из этого раствора выпаривать воду, то вновь появятся новорожденные кристаллы соли.
Понятно, что ничего подобного с живым организмом не получится. Почему? Если подумать, то приходишь к выводу, что каждый минерал состоит из каких-то мельчайших частичек, которые уже больше невозможно раздробить. Если бы минералы дробились без остатка, бесконечно, то они бы уже не смогли возродиться из раствора.
Живой организм тоже, конечно, состоит из каких-то частиц. Но они все разные и образуют необычайно сложные узоры, которые поагге разрушения сами по себе не восстанавливаются. И в то же время животное может съесть, например, соль. Значит, частички этой соли переходят в организм.
Рассуждая таким образом, люди очень давно придумали атом (по-гречески означает «невидимый»). Это и есть самая крохотная составная частичка любого минерала и вообще любого живого и неживого тела. Увидеть такие атомы не было никакой возможности, поэтому их форму воображали на разные лады.
Эта мысль оказалась очень кстати через два тысячелетия, когда из алхимии возникла наука химия. Химики научились определять элементарный состав воздуха и некоторых камней. Подобных первичных элементов открывали все больше и больше. Но все-таки ясно было, что их совсем не бесконечное множество, а сравнительно немного — несколько десятков. Минералы правильнее всего разделять по составу, по слагающим их атомам.
Выяснилось, что некоторые минералы состоят только из одного химического элемента. Например, алмаз или графит — из углерода; сера — из серы; золото, медь… Такие минералы стали называть самородными.
Многие химические элементы в земных условиях не способны долго жить одиноко. Они соединяются с другими, образуя прочные молекулы. Например, железо. Оно легко окисляется, то есть «слипается» с кислородом. Подобных соединений на земле очень много. Ведь «прилипчивый» кислород присутствует в атмосфере, в земной коре. И воду и кварц можно считать окислами. Хотя из-за разнообразий типов вод, а также соединений кремния минералоги особо выделяют группу воды и силикатов.
Чем подробнее изучали ученые мир камней, тем больше убеждались, что разделяется он на очень неравномерные группы. Семья самородных минералов очень немногочисленна. Между прочим, обычно самородные вещества относят к одному, а соединения — к другому полцарству минералов. Но это не очень удобно, потому что одно подцарство получается крохотным (несколько десятков минералов), а другое — огромным (все остальные, то есть больше десяти тысяч).
В.И. Вернадский предложил другой принцип классификации минералов: одни из них постоянно входят в круговорот вещества на Земле, а другие — нет. Но и в этом случае получается, что к первой группе относится очень много минералов, а ко второй очень мало.
На этих примерах видно, как трудно привести в порядок сведения о природных объектах. Многое зависит от цели исследователя или от особенности физического или химического методов; имеют значение и соображения простоты и удобства. Многообразие природных объектов и явлений вообще очень трудно втиснуть в какие-то четкие рамки, разложить «по полочкам».
Вот, например, кварц. Простое соединение: атом кремния удерживает два атома кислорода. И все. А одни ученые относят кварц к классу окислов (соединений кислорода), другие — к классу силикатов (соединений кремния, силициума). Кто из них прав? Оба варианта резонны.
Не удивляйтесь, если в разных книгах встретятся двенадцать, пятнадцать или двадцать классов минералов. Среди минералогов, да и геологов вообще по многим важным вопросам нет полного согласия. Это естественно. И мир минералов слишком сложно устроен, и каждый человек непрост.
За последние десятилетия древняя минералогия преобразилась. Она стала похожа на растущее дерево, от которого ответвляются все новые и новые отростки. Одновременно она, как дерево, все глубже проникала своими корнями в землю.
Образ растущего дерева в приложении к минералогии требует пояснений. Под стволом в данном случае подразумевается традиционная описательная минералогия. В сочетании с математикой она переходит в кристаллографию, которая, в свою очередь, соединяясь с физическими и химическими науками, образует кристаллохимию, кристаллофизику (а от нее отчленяется кристаллооптика) и другие подобные дисциплины. Еще более разнообразны науки, возникающие при взаимодействии самой минералогии с целым рядом физических, технических, астрономических, химических наук. Например, значительно окрепла космическая минералогия, которая прежде занималась лишь изучением метеоритов. Техническая минералогия разрабатывает теоретические основы искусственного синтеза драгоценных и некоторых других камней с заранее заданными свойствами.
Ну, а что подразумевается под «корнями» минералогии? Как ни странно это звучит, подразумеваются ее связи с геологическими науками. До нашего века эти связи были очень непрочными.
Геологические науки изучают преимущественно историю Земли и строение земной коры. А подобные сведения долгое время не соединялись с жизнью минералов. Предполагалось, что никакой особенной истории у них нет и быть не может. Более того, постепенно минералогия превращалась в некую канцелярскую опись камней и металлов. Занятие, безусловно, полезное, но слишком уж рутинное, формальное, скучное.
С такой сухой наукой столкнулся в молодости В.И. Вернадский. Ему приходилось долгие часы просиживать в лаборатории, проводя определения и синтез минералов. Об одном из эпизодов этих исследований он писал своему учителю В.В. Докучаеву: «Комично: стремился с большим трудом получить силлиманит, когда он оказался во всех приборах, в которых производились опыты!»
Дело в том, что одновременно с исследованиями природного образования — силлиманита — Владимир Иванович изучал состав фарфора, из которого была сделана огнеупорная посуда. Неожиданно выяснилось, что фарфор состоит из аморфного вещества и кристаллов, близких силлиманиту.
Подобные казусы лишь укрепляли его интерес к минералам. В облике холодных камней он сумел уловить застывшее движение, свидетельства истории, своеобразие судеб, отблески далеких светил и необычайную жизнь земных недр.
Вернадский стал первым и, пожалуй, самым великим историком каменного царства, основоположником генетической минералогии, изучающей происхождение и родственные связи минералов.
Однако по-прежнему оставался все тот же вопрос: каким образом произвести деление представителей этого царства на виды, группы, классы, отряды, — одним словом, по принципу классификации животных или растений.
Живые организмы, несмотря на свои индивидуальные особенности, достаточно отчетливо образуют более или менее сходные между собой группы. Отдельные виды имеют заметные на глаз различия, а, например, классы различаются между собой явно.
Форма минералов не так выразительна. В некоторых случаях она имеет существенное значение, но чаще всего — нет. Это связано по меньшей мере с двумя обстоятельствами.
Кристаллических форм может быть сравнительно немного. Порой минералы разного состава имеют сходные кристаллические фигуры или являются аморфными, а одни и те же по составу минералы нередко различаются по виду кристаллизации или не образуют видимых кристаллов.
Многое зависит от того, в каких условиях образуется данный минерал. Это обстоятельство сказывается, например, и на многих видах растений (кстати, научное понятие «вид» указывает на видимый облик). Например, существуют папоротники в виде травы — в средней полосе — и в виде деревьев; японские комнатные деревца — бонсай — мало чем напоминают своих природных родственников; при избытке или недостатке определенных химических элементов растения и животные приобретают уродливые формы.
Для минерала очень многое значит окружающая среда. Например, он возникает в пещере в виде сталактитов, сталагмита или натеков; формируется в узких щелях или в просторных полостях; кристаллизуется из расплавленной магмы или в термальных растворах. Все это сказывается на внешнем виде минералов. А их окраска зависит порой от незначительных примесей тех или иных элементов.
Возможно, для царства минералов больше всего подходит теория Дарвина о выживании видов в борьбе за существование. Ведь для них условия внешней среды (зависимость от окружающей температуры, давления, воздействия газов или жидкостей, характера исходного материала) являются определяющими. Например, «развитую» форму приобретают минералы, которые раньше других выпадают из раствора или расплава. Они успевают захватить максимум пространства.
Особенно это заметно в вулканических лавах. Они имеют обычно порфировую структуру: отдельные крупные кристаллы в мелкозернистой общей массе. Такие кристаллы — результат естественного отбора, а составляющие основную бесформенную массу — его пасынки.
И все же минералы имеют определенные признаки, которые позволяют их различать и классифицировать (рис.).

Шутливая классификация кристаллов по соответствию их формы чертам характера людей, предложенная английским кристаллографом Ч. Банном