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

Рис. 2. Модель структуры флюорита. По Р. Ж . Гаюи.

Остановимся далее на нескольких характерных примерах, име­ ющих прямое отношение к минералогической кристаллографии. Один из пунктов трактата Н. Стенона касается нарастания слоев на гранях кварца: «Это новое вещество кристалла присоединяется не ко всем плоскостям (граням. — И. Ш.), но по большей части, например, только к одним плоскостям вершины или к конечным плоскостям» [120]. Н. Стеной утверждает здесь, что слои нового вещества откладываются в основном на ромбоэдрических («конеч­ ных») гранях. При этом призматические грани кварца не имеют своих самостоятельных слоев, а «составляются из оснований конеч­ ных плоскостей», т. е. образуются в результате суммирования не­ завершенных, обрывающихся ромбоэдрических слоев (уже в наше время Г. Г. Леммлейн назвал их «гранями торможения»). Под­ тверждение этого обстоятельства Н. Стеной видел и в том, что «про­ межуточные плоскости (призматические грани. — И. Ш.) всегда снабжены штрихами» (здесь речь идет об известной горизонтальной, штриховке на призматических гранях кварца).

Сказанное наглядно иллюстрируется замечательными зарисов­ ками, изображающими кристаллы кварца с зональным строением вдоль' ромбоэдрических граней (рис. 3). Ценность этих старинных. зарисовок станет ясной, если мы сравним их с новейшими фотогра­ фиями (тонограммами), полученными методом рентгеновской ди­ фракционной топографии и четко выявляющими особенности вну­

наглядно демонстрируют тот факт, что рост кристалла кварца проис­ ходит преимущественно за счет нарастания слоев по ромбоэдрическим плоскостям, тогда как призма почти не имеет собственных слоев.

23

Рис. 3. Рисунки II. Стенопа, изображающие нарастание слоев по «пирамидаль­ ным» («ромбоэдрическим») плоскостям кварца.

Следы слоев роста! а — в «плоскости оси» (La), б — в «плоскости осповашія» (ш ш акоида).

Spue. 4. Топограммы срезов кристаллов кварца: а — но (1120); б — по (0001). По К . Ф. Каш курову, В. Т. Ушакопскому и др.

24

Рис. 5. Ч асть схемы, изображаю щ ей переходы и видоизменения кристаллических обликов. Но А. Г. Вернеру.

роста. Зоркий глаз натуралиста видел триста лет назад те самые детали, которые сейчас обнаруживаются с помощью тончайших рентгенометрических методов. Интересно отметить, что известный, историк кристаллографии К. Милейтнер совсем еще недавно считал это положение Н. Стенона ошибочным [219].

В качестве второго примера приведем схему, изображающуюпереходы и видоизменения кристаллических обликов по А. Г. Вер­ неру [214]. Здесь наряду с действительными переходами одних форм- в другие (например, куба в октаэдр) изображены и кажущиеся пере­ ходы к формам других систем, т. е. сингоний (например, куба в тетра­ гональные и ромбические комбинации). В погоне за универсаль­ ностью, желая включить в свою схему в виде звеньев единой цепочки все кристаллографические образования, А. Г. Вернер объединял вместе правильно образованные и искаженные формы, не отделяя, вторые от чужеродных форм других систем. Это построение любо­ пытно тем, что содержит в себе одновременно зародыши Двух идей: вывода правильно образованных (идеальных) кристаллографических форм и вместе с тем вывода искаженных (вынужденных, ложных)- форм (см. гл. VI).

Таким образом, старая схема содержит элементы современногоучения о реальных формах кристаллов. Схема имеет несомненнуюценность и в другом отношении: отдельные ее циклы (звенья) даютнаглядное понятие о реальных переходах и видоизменениях кри­ сталлов в природе. В этом плане интересно обратить внимание на звено схемы, изображенное на рис. 5. Здесь показаны переходы! типичных форм и комбинаций на кристаллах пирита (постепенныепереходы куба в октаэдр и пентагон-додекаэдр, октаэдра в тот же

25

_J>uc. 6. Последовательность комбшіацн Гі в кристаллах пирита по II. Сунагава.

•Рис. 7. Черно-белые полиэдры, иллюстрирующие переходы полногранных форм в псиолпогранные разновидности. По И . И. Кок­ ш арову.

26

куб и «минеральный икосаэдр» * и т. д.). Поучительно сравнить этозвено с круговой последовательностью комбинаций пирита по дан­ ным современных минералогов (рис. 6) [221]. Нельзя не признатьочень близкого сходства (вплоть до совпадения деталей) обеих схем,, хотя их и разделяют полтора столетия [44].

от полногранных кристаллографических форм к их неполнограниым производным. Эти переходы иллюстрировались с помощью окраски граней в белый и черный цвета. Превосходные рисунки такого рода (рис. 7) приведены в «Лекциях минералогии» Н. И. Кокшарова [60]- Впоследствии двухцветное моделирование кристаллографических многогранников, в связи с резкой критикой Е. С. Федоровым самих понятий «голоэдрия», «гемиэдрия» и т. п. [132], было основательнозабыто и не находило практического применения.

В настоящее время аналогичные изображения снова широко применяются для показа обобщенных (суммарных) форм сдвойнпкованных кристаллов (грани обоих индивидов окрашиваются в разные цвета [174]). Роль двойников в минералогической кристаллографии хорошо известна, а отсюда ясно и значение таких изображенийКроме того, аналогичные двухцветные фигуры используются для моделирования законов шубниковской антисимметрии и т. и. [185]. Заметим, что при изображении наиболее характерных «черно-белых»- форм зачастую можно ограничиться простым снятием копий со стра­ ниц кокшаровских лекций. Мало того, по предложению В. А. Мокиевского [92], этот прием раскраски граней широко применяется при создании многокрасочных моделей искаженных кристаллических конфигураций с ложными простыми формами (этот вопрос будет подробно разобран в гл. VI, VIII).

Следующий пример дает понятие о поразительной интуиции Ф. Мооса (1773—1839), позволившей ему в 1812 г. с исключительной целесообразностью выбрать минералогические эталоны для знамени­ той десятибалльной шкалы твердости, до сих пор широко применя­ емой в учебной практике. Об этом свидетельствует следующее выска­ зывание Н. П. Юшкина: «Любой метод испытания (твердости) раскрывает закономерное увеличение твердости минералов с увели­ чением их номера по Ф. Moocjr, подтверждая правильность выбора им экспериментальной шкалы. Более того, если мы усредним числа, твердости, полученные всеми методами, и построим единую зависи­ мость, она окажется почти логарифмической, по крайней мере для интервала номеров от 2 до 10. Остается только удивляться, как. удалось Ф. Моосу, не прибегая к обширным экспериментальным работам и аналитическим расчетам, почти интуитивно подобрать, минералы в строгой закономерности. Может быть, действительно: прав Д. Табор, предложивший, что ощущения Ф. Мооса при подборе-

* «Минеральный икосаэдр» — комбинация иеитагоп-додекаэдра и октаэдра-

27

минералов эталонной шкалы были невольно подчинены психофизи­ ческому закону Вебера, который, как известно, устанавливает

.добавление величины раздражителя, вызывающего минимальный прирост ощущений, как постоянную долю от самой величины раздражителя» [1961.

Ограничимся приведенными примерами, хотя их число можно было бы существенно увеличить. Все они говорят о том, что в старых литературных источниках по минералогии и кристаллографии таится немало данных, недостаточно оцененных или вовсе пропущенных современнпками и представляющих большой интерес с точки зрения науки. Нет сомнения, что старая литература содержит и такие дан­ ные, которые мы пока не можем оценить в достаточной мере и которые займут должное место в ближайшем будущем. Помимо восстановле­ ния путей развития науки и выявления его общефилософских законов историки наук должны информировать специалистов о недооценен­ ных и непонятых деталях старых работ, чтобы дать возможность использовать их в дальнейшем.

С этой точки зрения необходимо подчеркнуть огромную ценность капитальных сводок, суммирующих материалы по всему, что было сделано в данной научной области. Сюда прежде всего относятся известные сводки крупнейшего немецкого кристаллографа П. Грота (1843—1927): его «Физическая кристаллография» и пятитомная «Химическая кристаллография» [47, 204, 205]. П. Грот основал международный «Кристаллографический журнал», где печатались многочисленные исследования в области минералогической кри­ сталлографии.

Не меньшую роль играют сводки по кристаллографическим углам и кристаллическим формам минералов В. Гольдшмидта (1853— 1933) [201, 202]. Особого упоминания заслуяшвает его девятитомный «Атлас кристаллических форм», в котором собраны все когда-либо публиковавшиеся изображения кристаллов минералов [203]. Сам составитель этого громадного труда справедливо рассматривал его как «орудие для развития нашей великой науки — кристалло­ графии» [139].

Широким признанием пользуется и «Определитель кристаллов» А. К. Болдырева и др. [171]. Помимо полной сводки определяющих углов (полярных расстояний) здесь содержатся краткие описания и критически отобранные изображения кристаллов, выделенные в специальный раздел. К сожалению, вышедшие в свет два тома «Определителя» ограничиваются кристаллами тетрагональной, тригональной и гексагональной сингоний.

Богатый материал по кристаллографии минералов находится в издающемся многотомном академическом справочнике «Мине­ ралы» [191].

Хорошо известна роль гониометрических, кристаллооптиче­ ских, а позднее и рентгенометрических определителей и справочни­ ков в точном установлении второстепенных и редких минералов ^различных месторождений [3].

28

Польза, которую может извлечь минералог-кристаллограф из специальной литературы, не вызывает сомнений. Само собой разу­ меется, что к данным исследователей прошлого, нередко получен­ ных на устаревших приборах, а иногда и путем интупции, следует подходить с большой осторожностью, критически.

Прежде всего нас не удовлетворяет статичность прежних описа­ ний и выводов. С помощью новейшей экспериментальной техники и усовершенствованной аппаратуры мы должны вдохнуть жизнь в имеющиеся схемы и закономерности, придать им динамику расту­ щего и развивающегося реального кристалла.

Очень важно учесть и следующее замечание общего порядка. В предыдущей главе уже упоминалось о двойственной природе кри­ сталлических форм. Формы кристаллов обусловлены, с одной сто­ роны, внутренним их строением, а с другой — внешней кристаллообразующей (минералообразующей) средой. Долгое время ■обращалось внимание только на первую сторону вопроса. Клас­ сики-кристаллографы либо устанавливали законы внешней морфо-

.логии, либо пытались выявить связь кристаллической формы с вну­ тренней структурой. Роль минералообразующей среды — один из важнейших моментов современной минералогической кристаллогра­ фии, — за редкими исключениями, оставалась вне сферы исследова­ ния. В последнее время обращается особое внимание на изучение внешних и внутренних дефектов кристаллов, связанных с воздей­ ствием минералообразующей среды. При таких исследованиях необ­ ходимо учитывать результаты взаимодействия двух симметрий, а именно симметрии внешней образующей среды и собственной (внутренней) симметрии образующегося в ней тела (кристалла). Эти результаты, как будет показано дальше, подчиняются универ­ сальному принципу симметрии Кюри, занимающему видное место в современной минералогической кристаллографии.

Только такие проведенные на достаточно высоком научном уровне исследования помогают расшифровывать или уточнять генетические моменты в истории формирования окристаллизованных минералов

и их месторождений. Умелое использование прежних достижений

всочетании со всесторонним развитием новых динамических и симметрийных подходов, учитывающих воздействие как внутренней

структуры, так и внешней среды, характеризуют сущность сегодняш­ ней минералогической кристаллографии.

Г л а в а III

СТАТИСТИКА ЗАКОНОВ СИММЕТРИИ В МИРЕ МИНЕРАЛОВ

Одной из важнейших проблем минералогической кристаллогра­ фии является статистическое распределение минералов по катего­ риям сингоний, кристаллографическим системам (самим сингониям), видам симметрии и федоровским пространственным группам.

29