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

Необходимо упомянуть многотомную сводку «Минералы», изда­ ваемую Академией наук СССР под редакцией акад. Ф. В. Чухрова и проф. Э. М. Бонштедт-Куплетской. В этом капитальном труде приводятся весьма подробные сведения о кристаллографии минера­

обративший на себя внимание исследованиями природной кристалли­ ческой серы, опубликовал в 1971 г. хорошую сводку «Механиче­ ские свойства минералов».

В заключение обратимся еще раз к старейшим кафедрам кристал­ лографии и минералогии Ленинградского горного института, где и ныне, в связи со спецификой читаемых здесь курсов, особенно культивируется течение собственно минералогической кристалло­ графии. Здесь эта наука связана прежде всего с изучением природ­ ного материала с учетом особенностей его образования в природе (приходится, к сожалению, отметить, что расцвет лабораторной методики и тонких экспериментальных исследований нередко при­

новной труд — «Рентгенометрический определитель минералов». Фе­ доровское учение о симметрии получило дальнейшее развитие в ра­ ботах В. И. Михеева по гомологии кристаллов, открывших новые широкие горизонты в кристаллографии. В гомологии кристаллов помимо обычных элементов симметрии выделяются плоскости, оси и инверсионные оси гомологичности. Плоскость гомологичности представляет собой плоскость косого отражения. Ось гомологич­ ности отвечает прямой, посредством которой производится косой круговой или эллипсоидальный поворот. Таким образом, элементы симметрии представляют собой частные случаи элементов гомологичностп, а сама симметрия является лишь частным случаем гомо­ логии. Элементы гомологичности, выведенные В. РІ. Михеевым, на­ ходятся в тесной связи с федоровскими однородными деформациями (сдвигами и растяжениями). Он вывел 218 видов гомологпчности, т. е. пространственных совокупностей элементов гомологпчности для конечных фигур. Эти виды гомологичности позволяют гораздо точнее классифицировать и систематизировать кристаллы с низкой симметрией.

Учение о гомологии дало возможность решить практически важ­ ную задачу индицирования дебаеграмм низкосимметричных веществ. Новый способ индицирования базируется на учете расщепления линий дебаеграмм для низкосимметричных кристаллов по сравне­ нию с дебаеграммами кубических и гексагональных веществ. В ка­ честве иллюстраций, наиболее наглядно демонстрирующих явления гомологии, В. И. Михеев приводил проекции форм хризоберилла (гексагональная гомологическая гармония), гематита (кубическая

133

гармония) ы др. Индпцпрование дебаеграмм по новому методу также проводилось на образцах минералов.

Необходимо отметить серию работ В. И. Михеева по рентгено­ метрическому изучению изоморфных замещений в ряде групп мине­ ралов: хлоритов, гранатов, слюд и др. Он же (совместно с Н. Н. Сту­ ловым) рентгенометрическим методом расшифровал вещественный состав продуктов высокотемпературного нагревания слоистых си­ ликатов.

Доц. Н. Н. Стулов (1910—1966) открыл влияние электрических зарядов на ориентировку вещества при кристаллизации (явление, широко распространенное в природе). ‘Профессора минералогии В. Д. Никитин и А. С. Руденко описали своеобразные формы метасоматнческого роста природных кристаллов [101, 102, ИЗ].

В последние годы одной из основных тем кафедры кристалло­ графии было развитие основ крнсталломорфологии применительно к природным минералам и искусственным кристаллам. Нам известно, что процесс образования реального кристаллического тела предста­ вляет собой суммарное проявление роста и растворения положитель­ ных и отрицательных вершин, ребер н граней. Отсюда —путь к вы­ воду вершинных и реберных простых форм по аналогии со всеми известными простыми граннымп формами (В. И. Михеев, И. И. Шафрановскпй, С. Ш. Генделев). Вместе с тем и 47 простых граипых форм, рассматривавшихся до сих пор чисто геометрически, потребовали

ностей простых форм (1940). Дальнейшее развитие этой задачи со­ стояло в выводе 1403 структурно-кристаллографических разновид­ ностей все тех же простых гранных форм (И. И. Шафрановскпй, 1945).

Модели кристаллографических разновидностей сыграли важную подсобную роль при выводе в 1966 г. всех возможных двойниковых законов, классифицированных по видам симметрии и подчиненным

также на вывод искаженных (вынужденных) форм реальных кристал­ лов, развивавшихся под влиянием симметрии кристаллообразующей среды (И. И. Шафрановскпй, Р. В. Корень, 1970).

Полученные результаты приведены в книгах автора [153, 155,

Новый кристалломорфологический подход был плодотворно ис­ пользован профессором Д. П. Григорьевым в развиваемом им разделе генетической минералогии — онтогении минералов. Этот раздел теснейшим образом связан с минералогической кристалло­ графией и прежде всего с кристалломорфологией минералов [36]. Д. П. Григорьев пользуется данными атомной физики и кристалло­ химии для познания химизма, свойств и форм минералов, а также для выяснения процессов минералообразования [39].

134

Все перечисленные работы двух родственных кафедр Ленинград­ ского горного института — кристаллографии и минералогии — легли в основу этой книги.

Г л а в а X

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ МИНЕРАЛОГИ ЧЕСКОЙ КРИСТАЛЛОГРАФИИ

В свое время, далеко предвосхищая будущее, Е. С. Федоров писал: «Последний период истории культуры четко определил зна­ чение специальных наук — овладеть в том или ином отношении природой и подчинить природные явления». Обращаясь к кристалло­ графии, ученый правильно подчеркивал ее задачи в области геолого­ минералогической практики: «Известно, что эта наука играет суще­ ственную роль как основная дисциплина среди минералогических наук и той части горного искусства, назначением которой является использование сырья». Однако, переходя к реальному значению кристаллографических достижений того времени, великий кристал­ лограф вынужден был отнести науку о кристаллах к отстающим дисциплинам. В самом деле: «Колоссальная кристаллографическая литература может прийти на помощь в единственном случае, когда требуется ответить на вопрос: является ли данное хорошо выкри­ сталлизованное вещество тем самым, которое было заранее пред­ положено?» [134].

Как хорошо известно, благодаря трудам самого Е. С. Федорова, развитию современной структурной кристаллографии и новейшим методам исследования это отставание всецело ликвидировано.

В статье «Современное состояние и задачи минералогической кристаллографии» акад. АН УССР Е. К. Лазаренко сформулировал следующие обобщающие выводы:

«1. Минералогическая кристаллография, изучающая кристалло­ морфологиго, внутреннее строение и онтогению минеральных инди­ видов и их закономерных срастаний, является связующим звеном между кристаллографией и геолого-минералогическими науками.

2.Минеральный индивид как составная часть земной коры несет на себе признаки тех условий, в которых произошло его образова­ ние, что делает его документом большого геологического значения. Вместе с тем минеральный индивид со своими физическими, хими­ ческими и прочими свойствами часто является важным полезным ископаемым.

3.Познание минерального индивида как составной части мине­ ральных месторождений, его особенностей, выражаемых в кристалломорфологии, структуре п условиях образования, позволит полнее использовать минеральные месторождения для создания и укрепле­ ния минерально-сырьевой базы» [75].

135

В приведенных пунктах особенно оттенена роль минералогическойкрнсталлографиивисследовашш и практическом использовании природного минерального сырья. Вместе с тем из предыдущей главы мы знаем и о ее важном значении для становления новейшей техни­ ческой кристаллографии. Об этом новом разделе науки о кристаллах, необычайно быстро развивающемся, остроумно сказал проф. Н. И. Шефталь: «Кристаллография, помещаемая по традиции в се­ редине треугольника, о котором говорилось выше (см. рис. 1. — Ред.), оказалась в середине тетраэдра с приближением к его четвер­ той вершине — технике» [177].

Н. Н. Шефталь останавливался и на роли кристаллов в много­ численных областях современной техники: «Рост кристаллов в на­ стоящее время — самая большая и разветвленная область кристалло­ графии. Тысячами неразрывных нитей он связал ее с промышлен­ ностью и с богатейшим спектром, можно сказать, феерических научных исследований. Синтетические кристаллы важнейшей со­ ставной частью входят в разнообразные счетно-решающие устройства, определяющие главное направление технического прогресса — ав­ томатизацию, в следящую и управляющую быстродействующую аппаратуру для поражающих воображение космических исследова­ ний. Телевидение, радиотехника и электроника несмыслимы без синтетических кристаллов. За кристаллами полупроводников и лазеров на сцену выходят сверхпроводники с их необыкновенными и фантастическими перспективами.

Монокристаллы в наше время занимают настолько важное место, что наш век новой техники можно было бы назвать, с известным правом, веком монокристаллов» [178].

Далее Н. Н. Шефталь переходит непосредственно к минералоги­ ческой кристаллографии: «Симпозиум памяти Е. С. Федорова явился совещанием не по всей проблеме роста кристаллов. Он был привязан к интересам минералогии, из недр которой когда-то вышли и кристал­ лография и рост кристаллов, для которых минералогия до спх пор остается отчим домом.

Симпозиум наглядно показал, что минералогическая кристалло­ графия, основанная на глубоком понимании морфологии и струк­ туры растущего кристалла, до сих пор была и остается основным стержнем не только кристаллографии, но и роста кристаллов.

Симптоматично, что в наше время, когда наука ушла в изучение субмикроскопических деталей строения вещества, работы по росту кристаллов, широко используя тончайшие средства исследования, вернули макроскопическому изучению его огромную и незаменимую роль.

Кристалл — гигантскаямолекула. Ее внешняя макроформа, круп­ ные суммарные особенности поверхностей и внутренней морфологии вскрывают историю развития реальной структуры кристалла как единого целого. Такое познание кристаллического индивидуума необходимо и для понимания условий его формирования и для упра­ вления созданием совершенного кристалла» [178].

136