Файл: Шафрановский И.И. Очерки по минералогической кристаллографии.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.06.2024
Просмотров: 77
Скачиваний: 1
Рис. 37. Комбинации ложпых форм, выводящ ихся и з куба.
четыре, пять и шесть цветов (на рисунке изображены гномостерео графические проекции граней куба; различные цифры соответствуют
разным цветам). |
Возьмем |
в качестве примера |
трехцветный куб |
с внешней (ложной) симметрией Ь/мР — 4тт |
(см. рис. 37, д). |
||
Куб распадается |
здесь на |
три ложные формы: |
«тетрагональную |
призму» 1 и «моноэдры» 2 и 3. Такая трехцветная модель содержит важную информацию о симметрии кристаллообразующей среды, под влиянием которой куб образовал данные ложные формы. В при родных средах часто реализуется симметрия конуса оо р — оот , соответствующая точечной симметрии поля земного тяготения.
Куб получит внешнюю симметрию L^kP (4тт) при совпадении его оси Li с осью L«, среды. Подобная же внешняя симметрия ра зовьется в том случае, когда куб формируется внутри кристалли ческой среды с симметрией L44P (при условии совпадения четвер ных осей и четырех соответствующих плоскостей среды и куба).
Как видим, модели простых форм с различно окрашенными гра нями дают понятие о связи внешней формы кристалла с кристалли зующей средой (получающиеся при этом ложные простые формы являются «компромиссными» между внешней средой и внутренней структурой кристалла). Такие модели представляют собой уже су щественный шаг на пути приближения безжизненной копии к реаль ному оригиналу с его сложным «бытием» в природе.
Это сближение пойдет еще дальше, если заменить ребра много цветной модели стрелками (см. рис. 32), которые показывают
8 И . И . Ш афрановскнй |
113 |
|
JL
X
1 А 11
\^
Puc. 3S. Совокупность стрелок, изображающих соподчинение видов симметрии дли гранен н веріш ш .
к
\
1
Рис. 3 9. Стрелки, изоб
ражающие соподчинение видов симметрии дли
ребер.
симметрию ребер, а также граней и вершин ложных форм. Сопоставляя эту симметрию с симметрией, показанной соответствующими стрел ками одноцветной модели той же простой формы, мы наглядно видим дпссимметрию ложных форм. Отсутствующие на многоцветной мо дели элементы симметрии по сравнению с элементами симметрии одноцветной модели той же простой формы и соответствуют диссимметрии первой модели. Изображенные с ее помощью ложные формы кристалла при подходящих условиях (всестороннем и равномерном подтоке питания) могут восстановить внешние недостающие эле менты истинной простой формы. «Диссимметрия творит явления», — утверждал П. Кюри. Эту природную динамику в мире кристалличе ских образований наглядно демонстрируют незамысловатые дере вянные полиэдры с раскрашенными в различные цвета гранями и стрелками на ребрах.
Рис. 38 и 39 показывают возможные переходы от пониженной симметрии граней, вершин и ребер к более высокой и обратно. С помощью соответствующих узоров и стрелок они дают также по нятие о гранной, вершинной и реберной диссимметрии искаженных (ложных) форм.
Возвращаясь к выводу двойниковых законов при помощи моделей простых форм, снабженных вдоль ребер стрелками, отметим, что и здесь наглядно обнаруживается диссимметрия, вызывающая двой-
никование. |
Присоединяем гранями две идентичные модели одной |
и той же |
кристаллографической разновидности простой формы |
114
(например, куба) так, чтобы суммарный стрелочный узор двух со прикасающихся граней обладал более высокой симметрией по срав нению с симметрией грани одиночной модели. Разность между этими двумя симметриями и соответствует дисимметрип двойникугощегося куба. Высокая симметрия среды, вызывающей двойникование, при водит к тому, что сдвойнпкованный куб получает более высокую суммарную симметрию (например, типа голоэдрии) по сравнению с симметрией (типа гемиэдрни) для кристаллов-индивидов, слага ющих двойник.
На приведенных примерах мы стремились показать, что даже такой, казалось бы, неблагодарный и сугубо статичный материал, как учебные модели многогранников, может с помощью незначи тельных добавлений передавать внутреннюю и внешнюю дпнамику реальных кристаллических прообразов.
Само собой разумеется, что в процессе преподавания основ ми нералогической кристаллографии демонстрация снабженных стрел ками цветных кристаллографических моделей должна постоянно сопровождаться одновременным показом тщательно подобранных соответствующих природных образцов. Только так учащиеся смо гут приучиться к практическому использованию упомянутых моде лей, широко применяя условные их обозначения для характеристики реального каменного материала.
Вто же время нельзя ограничиваться одними лишь понятиями
оплоскогранных и прямореберных выпуклых кристаллических многогранниках, занимающих основное место в курсах элементар ной кристаллографии. Необходимо обратить самое пристальное
внимание на частые, хотя и менее привычные, формы кристаллов в виде кривогранных, скелетных, сдвойникованных и других услож ненных образований, столь характерных для определенных минерагенетическнх условий.
В «Лекциях по кристалломорфологни» автор пытался планомерно изложить эту часть кристаллографии, до сих пор еще недостаточно разработанную в деталях [163]. С некоторыми дополнениями план небольшого курса, предусмотренного в «Лекциях», сводится к сле дующей программе.
Положительные и отрицательные формы кристаллов и переходы между ними. Каждая форма кристаллического многогранника может проявиться в виде либо заполненного веществом многогранника — положительного кристалла, либо пустотелого отрицательного кри сталла, окруженного твердой средой. Примерами последних могут служить пустотки кубической формы внутри поваренной соли, ограненные полые участки с жидкими и газовыми включениями в кристаллах кварца, топаза, берилла и других минералов. К ком бинациям положительных и отрицательных форм относятся индук ционные поверхности, приуроченные к границам срастания двух кристаллов [36, 50]. При характеристике таких образований целе сообразно пользоваться понятиям антисимметрии А. В. Шубни кова [185].
8 : |
115 |
Вершшшые н реберные простые формы (плоские и трехмерные). Такие формы проявляются в виде скелетных образований (внешних и внутренних), скульптур на гранях (бугорков роста, ямок травле ния, штриховок) и т. п. Здесь можно ограничиться понятиями о плоских реберных формах (узоры штриховок на гранях) и трехмер ных реберных (нарастание вершин) и гранных (нарастание ребер) пучках. При ознакомлении с такими фермами необходимо напоми нать о выводе плоских конфигураций из десяти плоскостных, а трех мерных — из тридцати двух кристаллографических видов симмет рии.
Важно отметить генетическую взаимосвязь вершинных, реберных и гранных форм. Согласно известной схеме Косселя идеальный рост кристалла сводится, по сути дела, к постепенному развитию сначала вершинных форм, затем реберных и, наконец, гранных [97].
Округлые и крпвограиные формы кристаллов. Тела растворения
иантискелетного роста [4]. Методы их изучения (с. 98—99). Грашіые формы с входящими углами. Приемы описания и модели
рования |
форм сдвойникованных |
кристаллов [163, |
174]. Понятие |
о выводе |
двойниковых законов. |
При характеристике |
двойниковых |
суммарных форм уместно использовать приемы двухцветной и много цветной симметрии [29, 93, 118].
Морфология кристаллических верой в агрегатах. Разработка этого чрезвычайно важного раздела крпсталломорфологии минера лов сейчас только начинается. Наиболее существенная информация изложена А. Г. Жабиным [55, 56]. Симметрия межзереиных границ описана ІО. М. Чащиновым и В. А. Мокиевскпм [145].
Кристаллографические и структурные разновидности простых форм. Моделирование, а одновременно и сущность наглядного вывода 146 кристаллографических разновидностей простых гранных форм и 1403 структурных разновидностей с помощью стрелок вдоль ребер, рассмотрены выше (с. 111—112).
Бесконечные вершшшые (точечные), реберные (линейные) и вран ные (плоекостпые) формы. Их морфологическое и структурное зна чение. В предыдущем тексте формы рассматривались как конечные совокупности точек (вершин), линий (ребер) и плоскостей (гра ней). Дальнейшее развитие крпсталломорфологии привело к поня тиям о бесконечно протяженных точечных (вершинных) и линейных (реберных) простых формах [170].
Плоские разновидности таких форм выводятся на основе 17 групп бесконечной плоскостной симметрии (рис. 40). Полученные узоры используются для описания плоских фигур прорастания, травления, текстур и т. п., рассматриваемых как бесконечные системы. Их с успехом можно применить и для математической характеристики интенсивных сил связей (ПЦС) в структурных плоскостях. Тем самым подобные формы вплотную подводят нас к структурной кри сталлографии, связывая ее воедино с крпсталломорфологией мине ралов. Сказанное всецело относится и к трехмерным точечным и ли нейным бесконечным формам. Первые соответствуют правильным
116
Рис. 40. 17 групп бесконечной плоскостной симметрии.
системам точек, выводимых с помощью 230 федоровских простран ственных групп, вторые дают пространственную картину связей между этими точками.
В особенности следует подчеркнуть, что бесконечные линейные (реберные) формы помогают наглядно интерпретировать выводы П. Хартмана и В. Пердока о зависимости развития граней от интен сивных связей структуры (ПЦС) [207]. В результате описание струк турных связей сводится к такому же наглядному приему, как перечисление простых форм кристаллического многогранника. Подразделение граней на F (гладкие), £(ступенчатые) и К (шерохова тые) по П. Хартману — В. Пердоку или на G, W, V по И. Странскому — Б. Хонигману [144] теснейшим образом связано с разви тием гранных, реберных и вершинных форм (см. рис. 17).
Кристаллические формы, отвечающие симметрии подобия А. В. Шубникова пли криволинейной симметрии Д. В. Иалпвкииа. Операции симметрии подобия [186] представляют собой своеобраз ные аналогии трансляций, поворотов вокруг простых и винтовых осей, отражений в простых и скользящих плоскостях, но они со провождаются одновременным увеличением или уменьшением мас штаба подобных частей фигуры и расстояний между ними. Соответ ствующие простые формы отличаются закономерно увеличивающи мися или уменьшающимися деталями, отражающими динамику кристаллического роста. Таковы, например, последовательные зоны роста кристалла или закономерно разрастающиеся витки спиралей на кристаллических гранях.
В криволинейной симметрии плоскости и оси симметрии заменя ются изогнутыми поверхностями и линиями. Как уже отмечалось
117
выше, такая усложненная симметрия наблюдается на искривленных деталях кристаллических тел [158].
Взаимосвязь внешней кристаллической формы со структурой. Материал пзлояіен в гл. V, с .. 53—64.
Взаимосвязь |
кристаллической формы с крнеталлообразующей |
||
средой. Материал изложен в гл.ѴТ, с. 64.—83- |
|||
Занятия но |
предлагаемой |
программе |
лучше всего проводить |
в виде бесед с |
обязательным |
показом |
соответствующих моделей |
и хорошо подобранных природных образцов. Такие занятия были бы полезны студентам во время прохождения основного курса об щей минералогии (после сдачи экзамена по кристаллографии). К этпм занятиям должны теснейшим образом примыкать практиче ские работы по гониометрип, на которых студенты впервые убежда ются в наличии истинной симметрии у кристаллов с неравномерно развитыми гранями простых форм и пониженной внешней симмет рией.
О значении и перспективах развития гониометрии, о роли фотогониометрической методики в изучении особенностей гранных по верхностей рассказывалось в гл. VIII. Там же говорилось о назрев шей необходимости знакомить учащихся с новейшей аппаратурой и соответствующими методами рентгенометрического микроскопи ческого и электронномпкроскопического изучения минералов, за нявшими столь видное место в современной минералогической кри сталлографии.
Само собой разумеется, что с этим предметом тесно связаны рентгеноанализ кристаллов и структурная минералогия, выделенные в специальные учебные дисциплины и излагаемые в упоминавшихся выше руководствах и обобщающих монографиях. Здесь мы не оста навливаемся на них, так как наша цель — обратить внимание на разделы и проблемы минералогической кристаллографии, настоя тельно требующие дальнейших разработок.
Г л а в а IX
ДОСТИЖЕНИЯ СОВЕТСКОЙ МИНЕРАЛОГИЧЕСКОЙ КРИСТАЛЛОГРАФИИ
В статье «Физик нашего времени» акад. Л. А. Арцимович остро умно заметил, что «в 1900 г. всех известных физиков России можно было усадить на одном диване . . .»*.
С полным правом такую же фразу можно было бы сказать о кри сталлографах даже в 1917 г. Общее число русских ученых, причаст ных к науке о кристаллах, в то время не превышало десяти (к име нам этих ученых мы вернемся позднее). О том, какой огромный путь
* «Новый мир», 1967, № 1, с. 198,
118