Файл: Шафрановский И.И. Очерки по минералогической кристаллографии.pdf

В статье Н. 3. Евзиковой детально рассмотрены особенности во з- растиой и пространственной изменчивости кристалломорфологии касситерита [54]. В ней содержатся результаты скрупулезного кристалломорфологического анализа касситерита примерно из 400' шлихов сульфидно-касситеритовых руд Мяо-Уанского района Даль­ него Востока. На прекрасных рисунках наглядно показана эволю­ ция форм касситерита во времени (по внутренним зонам роста кри­ сталлов), вкрест простирания рудного тела, по его простиранию и восстанию. В заключение автор подчеркивает значение учета кристалломорфологнческпх данных при решении вопроса о перспектив­ ности оруденения. Шпрота постановки вопроса наряду с тщатель­ ностью изучения кристалломорфологических деталей позволяет нам рассматривать статью как образец новаторского минералогокристаллографического исследования.

Не меньшего внимания заслуживает и монография Э. Г. Коломыца, в которой автор разработал оригинальную кристалломорфологнческую и генетическую классификацию отложенного снега, со­ ставленную на основе многолетних стационарных наблюдений [63]. Ему удалось выявить строгую последовательность в переходах раз­ личных форм кристаллов снега (обломочных, полиэдрических, плоских, столбчатых, скелетных, пластинчатых, фирновых). В ра­ боте убедительно показано, что «все многообразие форм вторичных кристаллов в каждом снежном горизонте п многообразие сочетаний самих горизонтов в каждой снежной толще представляют собой генетически связанные периоды и стадии (фазы) единого сублима­ ционно-метаморфического цикла».

Монография Э- Г. Коломыца (географа по специальности) яви­ лась ценным вкладом в минералогическую кристаллографию, наме­ тив новые обобщающие подходы к изучению природного кристалли­ ческого материала. В двух отмеченных выше работах мы в и д и м удач­

минералогической кристаллографии доляшы базироваться на гармо­ ническом сочетании минералогического подхода со всемерным исполь­ зованием кристаллографических приемов исследования, основанных

ПРОБЛЕМЫ ПРЕПОДАВАНИЯ МИНЕРАЛОГИЧЕСКОЙ КРИСТАЛЛОГРАФИИ

Преподаватели кристаллографии и минералогии хорошо знают о тех затруднениях, с которыми приходится иметь дело при переходе от идеализированных кристаллографических моделей к реальным минералогическим объектам. Автору этой книги, преподающему

108

свыше 40 лет кристаллографию студептам-геологам, нередко при­ ходилось выслушивать критические замечания со стороны минерало­ гов, связанные с этим обстоятельством. В частности, нас упрекают в том, что в элементарном курсе отводится слишком много места «деревянной кристаллографии», т. е. работе с моделями идеализиро­ ванных кристаллов [112].

Этот упрек несправедлив. Как нельзя выучиться чтению без азбуки, так невозможно понять и реальные кристаллические тела со всеми их усложнениями и искажениями без твердого и прочного знания правильно образованных простых форм с их математическими характеристиками-символами. Это знание может быть получено лишь с помощью тщательного штудирования идеализированных мо­ делей, представляющих наиболее обычные формы минералов. Зна­ комству с реальными кристаллами обязательно должно предшество­

их идеальных прообразах.

Сокращение объема преподавания «деревянной кристаллографии» неминуемо привело бы к катастрофическому падению кристалло­ графической культуры в трудах молодых минералогов, чего, конечно, нельзя допустить. К несчастью, количество учебных часов, отведен­ ных для курса кристаллографии, слишком мало для того,чтобы под­ робно развить раздел о кристаллических формах. В связи с этим, переходя к реальным примерам, мы вынуждены ограничиваться лишь общими понятиями и наиболее показательными случаями. К сожалению, ознакомиться в достаточной мере с природными кри­ сталлами минералов студентам не удается и при прохождении курса минералогии, хотя именно здесь они впервые встречаются на практи­ ческих занятиях с реальными образцами конкретных минералов.

Итак, ни курс кристаллографии, ни курс минералогии не даютдосстаточно твердых познаний в области кристалломорфологии минера­ лов. Мы видим только один выход из создавшегося положения. Совершенно необходимо для студентов-мпнералогов ввести в про­ грамму помимо курса гониометрии курс кристалломорфологии минералов или собственно минералогической кристаллографии.

Автором была сделана попытка наметить основы такого курса в виде краткой и популярной книжки, своего рода «азбуки» совре­ менной кристалломорфологии [163]. Хотелось бы привлечь к этой попытке внимание минералогов, чтобы после необходимых крити­ ческих высказываний и поправок появилась возможность создать полноценный и подлинно современный курс минералогической кристаллографии.

Проблема моделирования природных явлений подробно рассмот­ рена В. А. Штоффом [179], который следующим образом сформули­ ровал требования, предъявляемые к моделям ленинской диалектико­ материалистической теорией отражения: «Под моделью понимается такая мысленно представляемая или материально реализованная система, которая, отображая или воспроизведя объект исследования,

109

способна замещать его так, что ее изучение дает нам новую инфор­ мацию об этом объекте» [179].

Интересно пересмотреть в свете сформулированных выше поло­ жений роль и значение моделей кристаллических многогранников в современной кристалломорфологпи. На примере этих, казалось бы, типично статических, мертвенно застывших деревянных или картонных фигур ъгы попытаемся показать возможность отображения внутреннего строения и динамики развития реальных кристаллов с их усложнениями и противоречиями. Имея дело с моделями, изобра­ жающими формы кристаллических многогранников и принадлежа­ щими по классификации В. А. Штоффа к «материальным простран­ ственно-подобным моделям» [179], мы, по-видимому, застрахованы от слишком отвлеченного абстрагирования и существенного отрыва от реальности: несмотря на известную идеализацию и схематизациго,

Первые по времени кристаллографические модели представляли попросту бесхитростные копии реальных кристаллов, воспроизводив­ шие более или менее точно их внешний вид. Именно так подходил к моделированию кристаллических образований известный петер­ бургский академик XVIII в. Т. Ловиц, старательно вылеплявший из черного воска по возможности точные копии выращиваемых и изу­ чаемых им кристаллов [81 ]. Ясно, что такие незамысловатые образы давали понятие лишь о внешности кристаллических фигур, не на­ талкивая мысль на дальнейшие обобщения и выводы.

Развитие учения о симметрии и формах кристаллов привело к созданию идеализированных полиэдрических моделей, хорошо знакомых нам по учебным курсам кристаллографии. Идеализация состоит здесь в том, что грани одной и той же простой формы, вы­ водящиеся друг из друга с помощью элементов симметрии, изобра­ жаются равными по площади и контурам. Как известно, в подавля­ ющем большинстве случаев на природных или искусственно выра­ щенных кристаллических многогранниках это условие не соблю­ дается. Вместе с тем необходимо подчеркнуть, что принятая здесь идеализация отнюдь не является беспочвенной абстракцией, отор­ ванной от реального мира кристаллов. Идеально развитые кристалли­ ческие формы могут возникнуть при идеальных условиях роста, требующих всестороннего и равномерного подтока питающего ве­ щества к кристаллу.

Идеализация кристаллических форм на полиэдрических моделях позволяет получить достаточно богатую информацию о природе огранения кристаллов (грани одной простой формы должны быть одинаковыми не только геометрически, но и по своим физико-хими­ ческим свойствам). И все же изучение подобных моделей приводит лишь к статическим представлениям. Не случайно приходится слы­ шать высказывания о том, что «деревянная кристаллография» отдает схоластикой и обедняет сведения о реальном мире кри­ сталлов.

НО

'

Рис. 30. Грани пяти кристаллографических разновидно­ стей куба.

Выше неоднократно подчеркивалась двойственность природы кристаллических форм, являющихся одновременно функцией и внут­ реннего строения (структуры) и внешней кристаллообразующей среды. Структура, как известно, вызывает преимущественное раз­ витие на кристаллах данного вещества одних и тех же габитусных граней. Внешнее воздействие среды приводит к искажению кристал­ лической фигуры и развитию «лоишых форм». Желательно, чтобы динамика того и другого явления нашла свое отражение на кристал­ лографической модели.

Первая задача, приближающая геометрическую модель к реаль­ ному кристаллическому прообразу, заключается в учете истинной симметрии кристалла и в ее изображении на модели. Известно, что «кристаллография различает между собой пять кубов, в то время как геометрия имеет дело только с одним кубом» [181]. При соответ­ ственном подходе вместо 47 простых форм, различаемых геометри­ чески, выводятся 146 кристаллографических разновидностей, раз­ личных по симметрии [14]. Эти разновидности легко показать на обычных моделях простых форм с помощью «стрелок», изображающих

На рис. 36 показаны грани пяти кристаллографических разновид­ ностей куба, ребра которого (стороны квадратов на рисунке) заме­ нены пятью типами «стрелок» [98, 157]. Подобные модели дают на­ глядное понятие не только о конечной пространственной симметрии всей фигуры в целом, но и характеризуют по отдельности плоскост­ ную симметрию граней, линейную симметрию ребер и точечную симметрию вершин. Напомним, что процесс образования реального кристаллического тела представляет собой сложное переплетение сосуществующих явлений роста и растворения положительных и отрицательных вершин, ребер и граней [97]. Ясно, что модели кри­ сталлографических форм с нанесенными на ребра стрелками по­ могают решать кристалломорфологические задачи. Стрелки дают понятие о закономерностях нарастания граней, ребер и вершин,

111

которые вызываются симметрией и внутренним строением кристалла. В частности, с их помощью был сделан вывод всех возможных двой­ никовых законов [29].

Как видим, реберные стрелки некоторым образом «оживляют» статическую деревянную модель, приближая ее к реальному про­ образу, информируют о возможном поведении кристалла при росте или двойникованпп и тем самым придают модели в известной сте­ пени динамический характер.

В целях дальнейшего выяснения взаимосвязи кристаллической

пов стрелок (конечных и бесконечных) в качестве ребер на моделях простых форм помогает смоделировать и вывести 1403 структурных разновидности простых форм [149, 153]. Стрелки на ребрах в этом случае дают понятие о бесконечной плоскостной симметрии граней и бесконечной линейной симметрии ребер. При наличии главных винтовых осей, перпендикулярных к плоскостям граней, удобно иметь несколько кубов, вставляющихся друг в друга наподобие «деревянных матрешек». Такие модели вплотную подводят к струк­ турной симметрии кристалла. Полагаем, что подобные модели кри­ сталлографических форм во многом удовлетворяют вышеизложенным требованиям, предъявляемым к моделям природных объектов. Они дают богатую информацию, позволяющую предсказывать динамику ■формирующегося кристалла, связанную с симметрией его структуры.

Перейдем к моделям, отображающим воздействие кристалло­ образующей среды на кристаллическую форму. Если грани той или иной простой формы развиты неодинаково или присутствуют лишь частично, приходится отмечать наличие ложных форм. Как указы­ валось выше, ложная простая форма является частью истинной простой формы и соответствует совокупности граней, связанных элементами внешней симметрии реального кристаллического много­ гранника. В качестве основной причины образования ложных форм мы принимаем симметрию кристаллообразующей среды (симметрию подтоков питания к кристаллу).

Напомним, что внешняя симметрия реальных кристаллических тел сохраняет только те элементы истинной симметрии кристалла, которые совпадали во время его формирования с элементами сим­ метрии кристаллообразующей среды (следствие из принципа сим­ метрии Кюри). Тем самым, как указывалось выше, развитие ложных форм и соответствующая им внешняя симметрия кристаллов могут быть использованы в качестве индикаторов симметрии кристалло­ образующей среды.

По предложению В. А. Мокиевского, наглядные модели ложных -форм, выводящихся из какой-либо исходной простой формы, можно получить путем раскраски ее граней в разные цвета [92]. При опи­ сании таких моделей используются законы многоцветной симметрии

[13].На рис. 37 показаны ложные формы, выводящиеся из куба

&помощью девяти моделей, грани которых раскрашены в два, три,

112