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

Закончим наш подбор цитат, свидетельствующих о практическом значении минералогической кристаллографии, двумя высказывания­ ми акад. Н. В. Белова: «Цены на идеальные природные кристаллы сильно возросли, оправдывая большие затраты па их искусственное выращивание, которым занялось непрерывно увеличивающееся число специальных лабораторий, институтов и кафедр кристалло­ графии. Последние же стали особо популярны на геологических факультетах» [11].

Здесь, как видим, подчеркивается роль кафедр кристаллографии в разработке методов выращивания искусственных минералов. Само собой разумеется, что при этом широко использовался опыт минера­ логической кристаллографии. Далее И. В. Белов отмечает значение природного кристаллографо-минералогического материала для развптия современных структурно-теоретических обобщений: «Динамика же неорганических соединений получила особенно много от кристал­ лохимии, первые шаги которой были связаны с минералогией— хра­ нительницей и исключительным знатоком, хозяином выстоявшихся

Большое число конкретных примеров, иллюстрирующих приве­ денные положения, собраны в интересной статье Е. К. Лазаренко и 3. В. Бартошинского «Роль кристалломорфологии в практике геологических исследований».

«Ярким примером того, насколько важны крпсталломорфологнческие исследования при поисках и разведке, может служить от­ крытие коренных месторождений алмазов на Сибирской платформе», — так начинают авторы статьи перечень фактических данных по теме публикации. Действительно, до обнаружения в 1954 г. коренных месторождений исследователи якутских алмазов имели дело с кри­ сталлами, найденными в россыпях, природа которых вызывала разноречивые толкования. Н. А. Бобков и М. А. Гневушев, исходя из тщательного кристалломорфологического анализа тысяч кристал­ лов, установили их сходство с африканскими (1952 г.). Этот вывод свидетельствовал о кимберлитовой природе материнских пород россыпных алмазов. Как известно, данная точка зрения вскоре бле­ стяще подтвердилась.

«Сейчас разработана детальная кристалломорфологическая клас­ сификация якутских алмазов, позволяющая по соотношению основ­ ных морфологических типов кристаллов и другим свойствам без­ ошибочно судить о том, из какого месторождения пли даже его части происходит партия алмазов. Это особенно ценно для районов рос­ сыпной алмазоносности, в пределах которых кимберлитовые тела пока не обнаружены» [77].

Далее авторы статьи подчеркивают существенную роль кристалло­ морфологических исследований при установлении корреляции извер­ женных и метаморфических комплексов и немых толщ осадочных горных пород. При этом следует учитывать морфологические типы кристаллов, их соотношения, наличие редких форм, исследование

137

строения граней, типов срастаний и т. д. Вместе с тем Е. К. Лаза­ ренко и 3. В. Бартошинский призывают к осторожности при кор­ реляции осадочных толщ с помощью кристалломорфологических данных. Недоучет степени сохранности кристаллов, следов раство­ рения или регенерации может привести к ложным выводам.

Кристалломорфологическне особенности отдельных кристалли­ ческих индивидов существенно влияют на качество многих видов минерального сырья. Так, например, при оценке качества алмаз­ ного материала помимо величины кристаллов и наличия дефектов

ввиде трещин, включений, неравномерности окраски и т. д. необ­ ходимо учитывать облик, габитус п скульптурные усложнения на кристаллических гранях.

Все это имеет большое значение, так как при использовании ал­ мазов в технике в зависимости от характера их применения предъ­ являются различные требования к их кристалломорфологии. На­ пример, наконечники твердомеров, волочильные инструменты, на­ кладные камни в хронометрах, изготовляются из достаточно крупных бездефектных изометричных октаэдров, октаэдроидов и додекаэдроидов; для стеклорезов требуются изометричные плоскогранные октаэдры и кристаллы переходного облика от 0,02 до 0,20 карата;

винструменты для правки шлифовальных кругов вставляются не­ значительно поврежденные кристаллы с острыми вершинами; для резцов, сверл и т. п. применяются высококачественные, слегка удлиненные октаэдры, ромбододекаэдры и кристаллы переходного габитуса; инструменты с резко очерченной рабочей кромкой дела­ ются пз толстопластинчатых «треугольных» пшинелевых двойников; для инструментов высокой точности пригодны додекаэдроиды или октаэдроиды, уплощенные вдоль одной из Ь3.

Переходя к практическому использованию горного хрусталя в производстве пьезоэлектрических препаратов и в оптической про­ мышленности, авторы цитируемой статьи среди наиболее важных дефектов кристаллов выделяют двойникование и свили. Как из­ вестно, наличие таких дефектов обычно обнаруживается с помощью характерных кристалломорфологических деталей. Здесь достаточно

зависимость между обликом кристаллов кварца и его свойствами (наибольший выход высококачественных моноблоков дают обелиско­ видные кристаллы) [58].

Требования, предъявляемые оптической промышленностью к кри­ сталлам исландского шпата, всецело связаны с его кристаллографи­ ческими особенностями. Зональное строение, двойники роста, меха­ ническое двойникование, трещины — все эти дефекты улавливаются

спомощью детального кристалломорфологического изучения. Осо­ бенно важное значение имеет учет зонального строения, связанного

сзакономерным распределением включений. На это обстоятельство

138

в последнее время было об]эащено особое внимание, вызвавшее ра­ дикальное изменение приемов обработки кристаллов (вместо раска­ лывания по плоскостям спайности кристаллы разрезаются с учетом геометрии конкретных зон роста) [114].

Переходя к кристаллам флюорита, Е. К. Лазаренко и 3. В. Бартошинский подчеркивают тот факт, что «искаженная форма кри­ сталлов . . . приводит к резким нарушениям нормальных соотноше­ ний ребер, что нередко влечет за собой невозможность выделения кондиционных моноблоков».

В заключение авторы останавливаются на примерах использо­ вания кристалломорфологии в технологии процессов обогащения: «В ряде случаев знание кристалломорфологических особенностей минералов позволяет регулировать процесс извлечения полезных компонентов из обогащенных концентратов. Так, например, техно­ логия извлечения алмазов из промпродуктов, производимая при помощи жировых установок, немыслима без учета облпкакристаллов и строения их граней. Другой пример можно привести из практики разведки алмазных месторождений и промышленной их разработки, при которых для извлечения кристаллов из концентратов обогащения используется свойство алмазов люминесцировать в рентгеновских лучах. Было установлено, что кристаллы алмазов при обычных режимах работы рентгеновских аппаратов не люмпнесцируют и попадаютв хвосты. Исследования показали, что эти алмазы представлены зональными октаэдрами с грубоскульптированными гранями и ин­ дивидами кубического габитуса, а также сегрегациями, состоящими из множества хаотически сросшихся мелких кристалликов. Правиль­ ный и своевременный учет этих особенностей дал возможность в про­ цессе обогащения избежать значительных потерь» [77].

Нам остается привести еще несколько весьма убедительных дан­ ных, относящихся к синтезу минералов и показывающих, как знание тонких кристалломорфологических деталей помогает в разрешении вопросов, связанных с выращиваиием искусственных кристаллов и исследованием их особенностей.

Кристаллографы и минералоги с давних времен обратили внима­ ние на отсутствие пинакоида у кварцевых кристаллов. Выше уже упоминалось о том, что это отсутствие резко противоречило пред­ ставлениям О. Браве и Е. С. Федорова о внутреннем строении кварца. Действительно, в примитивной гексагональной решетке с отношением осей как у кварца пинакоид должен был бы занимать первое место по плотности сеток и, следовательно, образовывать важнейшие грани кристалла (как мы знаем, это кажущееся недоразумение позже было ликвидировано структурной поправкой Доннэя—Харкера). Отдельные заявки о нахождении кварцевых образцов с пинакоидом обычно опровергались специалистами: мнимые грани пинакоида в большинстве случаев оказывались отпечатками граней соседних кристаллов, в частности кристаллов кальцита [147]. Заинтересован­ ность минералогов в кристаллах кварца с пинакоидом дошла даже до слуха хитроумных уральских горщиков. Некоторые из них

139

специально пришлифовывали пинакоидальные плоскости на пира­ мидальных головках кварца, пытаясь сбыть такие «раритеты» легковерным собирателям минералогических коллекций.

В свое время проф. П. А. Земятченский купил подобный образец с «искусственным пинакоидом» кварца и поместил его как курьез в небольшом, но прекрасном музее минералогического кабинета Ленинградского государственного университета.

О характерной особенности кварцевых кристаллов упорно про­ тиводействовать образованию пинакоидальных плоскостей и вспом­ нили современные специалисты по выращиванпю синтетического кварца. Выбирая наиболее выгодную форму исходных затравок, которая бы способствовала быстрейшему нарастанию кварцевого вещества, они остановились на форме пластин со специально срезан­ ными плоскостями искусственного пинакоида. Ясно, что в процессе роста эти плоскости должны зарастать быстрее всего. Как видим, незначительная, казалось бы, кристалломорфологпческая деталь, прежде возбуждавшая любопытство лишь узкого круга знатоков, сыграла теперь существенную роль в технике выращивания искус­ ственного кварца.

Менее эффектный, но также достаточно показательный пример связан с кристаллографией булей искусственного рубина. Гониомет­ рическими исследованиями было установлено, что комбинация труд­ ноуловимых крохотных гранок на поверхностях рубиновых булей в точности совпадает с важнейшими формами боченковидных кри­ сталлов природного корунда [84]. Это обстоятельство дало возмож­ ность разработать специальную гониометрию рубиновых булей, позволяющую определять расположение элементов симметрии и точно намечать требуемые положения для ориентированных плоско­ стей разрезов.

Вышеизложенное убедительно свидетельствует о целесообраз­ ности использования богатейшего кристалломорфологического ма­ териала, собранного в прежней кристаллографо-минералогической литературе, при детальных исследованиях искусственных продук­ тов. Такой подход не только позволяет подойти более внимательно II углубленно к характерным деталям изучаемых объектов, но и нередко дает возможность предсказать заранее, какие именно структурно обусловленные детали следует на них ожидать. Само собой разумеется, что сказанное относится не только к искусствен­ ным продуктам, дублирующим природные минералы, но и к струк­ турно сходным с ними веществам.

Заканчивая настоящую главу, посвященную практической роли минералогической кристаллографии, нам хотелось бы отметить, что и в теоретическом отношении мы вправе ожидать от нее много инте­ реснейших открытий и широчайших обобщений. Приведем любопыт­ ную аналогию, расшифровка которой, быть может, представит интерес в будущем.

На с. 32 было продемонстрировано падение числа минералов при разбивке их на три категории.

140

Следовательно, 2 минералов низшей категории: 2 минералов

по направлению от высшей к низшей категории идет параллельно с усложнением химического состава. (В литературе имеются указа­ ния и на эволюционно-генетический характер этого закона. Отме­ чалось статистическое понижение симметрии минералов «в общем процессе геологического развития от простого к сложному» [115]).

Возможно, что для объяснения указанной пропорции ( 1 : 2 : 4) следует привлечь на помощь федоровский «эллипсоид сингонии»: «Закон .эллипсоида сингонии утверждает, что геометрические свой­ ства комплекса всякого данного кристалла находят выражение в особом," для него характерном эллипсоиде» [131]. Для кристаллов высшей категории (кубической сингонии) эллипсоидом сингонии

к такому эллипсоиду совершается путем растяжения или сжатия шаровой формы. В результате получаем два эллипсоида вращения: вытянутый (+) и сплющенный (—).

Кристаллы низшей категории характеризуются трехосным эл­ липсоидом сингонии (ЗЬ2ЗРС), который образуется из эллипсоида вращения в результате его растяжения или сжатия вдоль одной из Ь2. В итоге приходим к четырем трехосным эллипсоидам, про­ дуктам сжатия и растяжения положительного и отрицательного эллипсоидов вращения (4— >- + , —; — -»--г, —)• При соответствен­ ных трансформациях следует выделять главную ось кристалла, совпадающую с эллипсоида вращения, не забывая о ней и при переходе к трехосному эллипсоиду.

Итак, кристаллы высшей категории характеризуются единым

С точки зрения симметрии мы можем три приведенные формулы подвести под три категории: «высшую» (симметрия шара; простей­ шие формы), «среднюю» (симметрия конуса; формы, прикрепленные к земле, — главным образом растения) и «низшую» (симметрия диэдра; формы, двигающиеся прямолинейно, — почти весь живот­ ный мир).

141