Минеральная эволюция: от шестидесяти первых минералов до шести тысяч современных

Если спросить геолога, сколько минералов создала природа, он ответит: 6145. Именно столько минеральных видов официально признано Международной минералогической ассоциацией на 2025 год. Но эта цифра — лишь мгновенный снимок динамичного процесса, который длится уже 4,5 миллиарда лет. Минералы, как и живые организмы, эволюционируют.

История минерального мира началась не на Земле. Первые, примерно 60 минералов, появились на стадии формирования Солнечной системы. Считается, что каменные метеориты - хондриты образовались непосредственно из протопланетного облака, окружавшего Солнце. Основные минералы, встречающиеся в хондритах: оливин, пироксен, троилит, шрейберзит, камасит, тэнит, магнетит и др.

Каменный метеорит – хондрит обыкновенный, пластина размером 55х35х3 мм, масса 34 гр. Найден в 2009 году на северо-западе Африки. Коллекция Московского планетария № 12.

Когда 4,5 миллиарда лет назад из этого хаоса родилась наша Земля, её поверхность представляла собой океан магмы, в котором не могло существовать ничего, кроме тугоплавких породообразующих веществ. По оценкам американского минералога Роберта Хейзена, являющегося главным идеологом концепции минеральной эволюции, на этом этапе на Земле существовало всего около 1500 минеральных видов. Это была эпоха «первичной минеральной простоты», когда химия планеты была однородной, а атмосфера — ядовитой и лишенной кислорода.

Первый грандиозный скачок произошел около 4 миллиардов лет назад, когда Земля остыла достаточно для конденсации воды. Появились океаны, а вместе с ними — гидротермальные источники. Горячая вода, циркулируя в коре, начала разделять химические элементы, концентрировать их и создавать новые, более сложные соединения. Число минералов выросло примерно до 2500 видов. Но настоящая революция случилась 2,4 миллиарда лет назад.

Цианобактерии освоили фотосинтез и выбросили в атмосферу первые порции свободного кислорода. Это время называют Великим кислородным событием. Железо, которое раньше спокойно существовало в недрах в виде сульфидов, начало массово окисляться. Появились бурые железняки, гематиты и лимониты. Появилась зелень на камнях – это медь и уран образовали яркие зеленые и синие карбонаты и фосфаты (малахит, азурит, бирюза). Именно кислородная атмосфера дала толчок к появлению тысяч новых минеральных видов, которые не могли существовать в восстановительной среде. К началу эпохи динозавров на Земле уже насчитывалось около 4000–4500 минералов.

Музей естественной истории, Нью-Йорк, 1925 г. Хронология эволюции минералов. Фото: взято из en.wikipedia.org  

Жизнь (цианобактерии) не только изменила атмосферу, но и начала сама производить минералы. Океанический планктон построил свои раковины из кальцита и арагонита, создав за миллионы лет километровые толщи мела и известняка. Сухопутные растения научились извлекать кремний из почвы, формируя опаловые скелеты (фитолиты). Появились органогенные камни: жемчуг, янтарь и даже кости (биологический апатит) — полноценные минералы, созданные живыми организмами. Около двух третей из современных 6145 видов не смогли бы образоваться без участия жизни.

В эпоху антропоцена человек стал мощнейшим геологическим фактором. Мы выносим на поверхность глубинные породы, создаем колоссальные отвалы шахт, меняем химический состав океанов и атмосферы. В результате возникли новые, антропогенные минералы. В шлаковых отвалах медеплавильных заводов находят странные стекловидные фазы, на свалках образуются водные хлориды свинца и цинка, а в бетоне старых зданий кристаллизуются редкие гидрохлориды кальция. По разным оценкам, человечество уже «создало» или спровоцировало появление около 200 новых минеральных фаз, которые никогда бы не возникли в природе естественным путем.

Концепция минеральной эволюции, предложенная Хейзеном в 2008 году, утверждает, что минеральное разнообразие планеты не является статичным. Ежегодно в глубоких пещерах, алмазных трубках и метеоритах находят 80–120 новых минералов. Наша планета продолжает меняться. Тектоника плит, вулканизм и климатические сдвиги постоянно создают новые экстремальные давления и температуры. Путь от полутора тысяч древних минералов до шести тысяч современных — это история самой Земли. Это история остывающей магмы, зарождения океанов, дыхания первых бактерий и деятельности человека. И этот список, скорее всего, ещё долго не будет окончательным.