книги из ГПНТБ / Шафрановский И.И. Очерки по минералогической кристаллографии

Стеной нашел общее их свойство — сохранять величины гранных углов. Хотя в этом открытии отнюдь не содержится утверждения, что внешняя форма кристаллов не подчиняется каким-либо другим законам, все дальнейшее развитие научной кристаллографии пошло

под флагом установленного опытом положения, что форма кристалла есть функция не только его строения, но и свойств среды, из которой он растет» [192].

Это положение авторы иллюстрируют на конкретном примере статистического исследования кристаллов вилуита. Для характери­ стики многогранников вилуита А. В. и О. М. Шубниковы исполь­ зовали центральные расстояния, т. е. расстояния граней кристалла от его центральной точки. При достаточном количестве кристаллов из одного месторождения или группы однотипных месторождений статистические измерения центральных расстояний дают возмож­ ность построить обобщающую суммарную форму данного типа. Именно такая статистическая работа и была выполнена авторами на основе богатой коллекции. В результате удалось установить наличие двух четко выраженных модельных форм кристаллов ви­ луита, отличающихся размерами граней {111}. «Этому развитию, — пишут авторы,— должны отвечать две резко выраженные причины, которые можно искать или в существовании двух различных типов месторождений, или в том, что кристаллы на постепенно изменя­ ющиеся условия их образования реагируют скачком» [192].

Именно такой подход, основанный на статистическом методе ис­ следования, все чаще с успехом иснользуется в минералогической кристаллографии.

Новую оригинальную главу в кристаллографию и минералогию вписали блестящие работы А. В. Шубникова и его сотрудников в области изучения кристаллов природного кварца: «О фигурах удара и давления и о механических двойниках кварца» (1933, со­ вместно с Е. В. Цинзерлинг), «О пластичности кварца» (1933), «О хрупкости и пластичности кварца» (1933), «О фигурах травления кварца» (1939). Свои открытия А. В. Шубников использовал на практике, о чем свидетельствуют его статьи об определении осей в гальках кварца с помощью специальных приборов. Практические приемы ориентировки и резки кварцевых пластинок приведены

вкниге «Руководство к изготовлению пьезокварцевых препаратов» (1931), составленной под общей редакцией А. В. Шубникова.

Суммировав достижения в области научной и прикладной кри­ сталлографии кварца [183], А. В. Шубников создал книгу, которая

втечение многих лет была настольным пособием для исследователей и практиков, работавших с кварцем. О богатстве и широте содер­ жания книги дает понятие перечень глав: кварц как одна из моди­ фикаций кремнезема, морфология и структура кристаллов кварца,

123

содержится также в знаменитой ферсмаиовской монографии «Пегма­ титы» [137].

Существенно иная линия развития собственно минералогической кристаллографии наблюдается в трудах кристаллографов, опира­ вшихся на федоровские традиции и тесно связанных с повседневной минералогической практикой. В рассматриваемый нами период эта линия проводилась главным образом на кафедрах кристалло­ графии п минералогии Ленинградского горного института и Ленин­ градского государственного университета, а также в федоровском институте, объединявшем ряд родственных геолого-минералогиче­ ских кафедр.

Идейным руководителем п вдохновителем этого направления в советской минералогии и кристаллографии был выдающийся уче­ ник Е. С. Федорова — А. К. Болдырев. В течение четверти века A. К. Болдырев с успехом возглавлял кристаллографо-минералоги­ ческую федоровскую школу. Будучи одновременно и кристалло­ графом и минералогом, он умело сочетал в своем творчестве интересы обеих наук. Его курсы кристаллографии и минералогии по богат­ ству материала, строгости изложения и глубине трактовки до сих пор являются незаменимыми пособиями в области минералогиче­ ской кристаллографии [16]. В начале 20-х годов А. К. Болдырев организовал прп кафедре кристаллографии рентгенометрическую лабораторию (одну нз первых в СССР).

Будучи горным инженером и крупнейшим минералогом, А. К. Бол­ дырев быстро понял практические возможности использования рент­ генометрического метода для определения вещества минералов. В результате под его руководством и по его идее начал составляться

дебаеграммы (порошкограммы) данного минерала и отождествлению ее с одной из эталонных дебаеграмм. Этот метод, сочетавший струк­ турную кристаллографию с практической минералогией, получил самое широкое распространение в работе геолого-минералогических лабораторий. В дальнейшем развитии и углублении метода главную роль сыграл талантливейший ученик А. К. Болдырева — ироф. B. И. Михеев, издавший в 1957 г. новый «Рентгенометрический опреде­ литель минералов». Эту работу продолжают Э. П. Сальдау и И. В. Михеева.

Вторым фундаментальным трудом, созданным по идее и под ру­ ководством А. К. Болдырева, является «Определитель кристаллов», позволяющий по угловым величинам, измеренным на гониометре, определять вещество кристаллических многогранников [17, 18]. В составлении «Определителя» принимал участие большой коллек­ тив: А. К. Болдырев, В. В. Доливо-Добровольский, И. И. Шафра-

126

кристаллохимического анализа. Практическое значение этого ме­ тода удалось доказать на примере, когда, казалось бы, совершенно неожиданным, чисто лабораторным путем студент-второкурсник на практических занятиях по гониометрии обнаружил кристаллы кас­ ситерита в Атлянских россыпях на Урале (эти кристаллы, ошибочно принятые за рутил, хранились в старинных коллекциях Горного музея).

В настоящее время В. Ф. Алявдин заканчивает работу над опре­ делителем ромбических минералов. Помимо своего прямого назна­ чения болдыревский определитель представляет собой ценнейшую сводку отдельно выделенных описаний окристаллизованных мине­ ралов с приложением изображений наиболее характерных форм.

В последних довоенных работах А. К. Болдырев проявлял боль­ шой интерес к структурной минералогии и кристаллографии. Он дал систематический обзор структур силикатов и написал большую статью о структуре слюд. Одним из ближайших помощников и сорат­ ников А. К. Болдырева являлся проф. В. В. Доливо-Доброволь- ский.

К федоровской школе тесно примыкала кафедра кристаллогра­ фии Ленинградского государственного университета, возглавляемая учеником и горячим поклонником Е. С. Федорова — проф. О. М. Аншелесом (1885—1957). Трудам О. М. Аншелеса мы обязаны разви­ тием вычислительных и графических методов кристаллографии, позволяющих наиболее просто обрабатывать цифровой материал, получаемый с помощью федоровского теодолитного гониометра — одного из важнейших приборов минералогической кристаллографии. Эти достижения суммированы в обширном труде «Вычислительные и графические методы кристаллографии» (1939). Значительно упро­ стили обработку материала при проведении федоровского кристалло­ химического анализа таблицы О. М. Аншелеса для определения относительной ретикулярной плотности граней кристаллов.

О. М. Аншелес был одним из пионеров в разработке и распростра­ нении в СССР иммерсионного метода при изучении осадочных горных пород и минералов. Сейчас это направление развивается его учени­ ком — проф. В. Б. Татарским, автором известного курса «Кристал­ лооптика и иммерсионный метод» (1949, 1965) Г12Ц.

Заканчивая обзор развития минералогической кристаллографии за 1917—1941 гг., отметим характерные особенности этого процесса.

Содной стороны, наблюдается явный уклон кристаллографии в об­ ласть физики и химии и, казалось бы, разрыв ее с минералогией.

Сдругой стороны, даже самые энергичные представители сугубо

физического направления в науке о кристаллах (А. В. Шубников и его школа), выполняя практические задания, усиленно работают с природным кварцем и другими минералам и тем самым способ­ ствуют развитию минералогической кристаллографии.

127

Во .многом предвосхищая дальнейшее развитие науки, Л. Е. Фер­ сман пытался синтезировать минералогию, кристаллографию, физику и химию в своих геохимических построениях. Школа Ленинград­ ского горного института и Ленинградского государственного уни­ верситета, следуя федоровским традициям, продолжала разрабаты­ вать собственно минералогическую кристаллографию, тесно сочетая ее с обновленной трактовкой минералогии и достижениями кристалло­ химии..

Во время воины н в первые послевоенные годы резко изменилось само понятие о кристаллографии, Выяснилось выдающееся практи­ ческое значение этой науки: достаточно вспомнить о техническом применении кристаллов кварца, рубина, алмаза. Перед специали­ стами стояла неотложная задача: осуществить синтез упомянутых минералов. Как хорошо известно, эта задача была вскоре с успехом разрешена нашими учеными.

В 1956 г. начал издаваться журнал «Кристаллография», ставший центральным объединяющим печатным органом советской кристал­ лографической науки. Следует сразу же подчеркнуть, что как в Институте кристаллографии, так и в журнале первенствующее место заняла физическая и тесно связанная с тей техническая кри­ сталлография. Однако одним из ведущих ученых института является акад. Н. В. Белов, создатель советской структурной кристалло­ графии, крупнейший авторитет в области строения кристаллов. Вместе с тем с именем Н. В. Белова неразрывно связана и структур­ ная минералогия, так как в первую очередь объектами его структуных изысканий были именно минералы (в особенности силикаты).

В прекрасной статье, посвященной 80-летию Н. В. Белова, проф. Н. Н. Шефталь ярко обрисовывает роль ученого и его школы в развитии геолого-минералогических наук: «Можно сказать, что с 1940-х по 1970-е годы произошло превращение минералогии из химии в кристаллохимию земной коры и в этом превращении велик вклад советской науки — большой школы академика Николая Васильевича Белова. За вычетом 5% вещество земной коры состоит из силикатов. Их структуры, особенно важные по этой причине, чрезвычайно сложны. Около сотни структур минералов, в первую

природы, и прежде всего в геологию, минералогшо, неорганическую химию. Это громадная помощь технологии переработки минераль­ ных веществ, будь то цементная промышленность или производство стекла или молекулярных сит — цеолитов. За большим перечнем структур стоит сформировавшаяся в ходе их расшифровки и все углубляющаяся стройная система взглядов на процессы минералообразования, на геоэнергетические и радиационные процессы и на их связь, на эволюцию вещества земной коры, систематизирован­ ного периодической менделеевской системой, рассмотренной сквозь призму обогащающих и конкретизирующих ее кристаллохимиче­ ских закономерностей» [177].

128

Еще до Великой Отечественной войны Н. В. Белов издал свой перевод «Кристаллохимии» Гасселя (1936), дополненный множеством оригинальных примечаний. Эта книга явилась первым кристаллохимическим учебником для наших кристаллографов и минералогов. К тому же времени относится создание богатой коллекции струк­ турных моделей, украсивших кристаллографо-минералогический зал знаменитого музея при Ленинградском горном институте.

В 1947 г. увидела свет широко известная монография «Структура ионных кристаллов и металлических фаз». В ней Н. В. Белов дал свою разработку теории плотнейших упаковок, сыгравшей роль ключа при расшифровке сложнейших кристаллических структур. Сам автор так живописует основную идею своих построений: «По характеру анионов соответствующего «анионного моря», в котором разыгрываются минералогические события, мы различаем «мир» окислов, «мир» сульфидов, «мир» галогенидов. Все же разнообразие минералогического мира внутри каждого из этих крупных подразде­ лений, вся «минералогическая игра», сводится к распределению катионов по пустотам плотнейшей упаковки» [7].

С 1950 г. Н. В. Белов начинает публиковать «Очерки структур­ ной минералогии» на страницах минералогических сборников Львов­ ского университета. К 1971 г. число этих очерков достигло 143. Богатство и разнообразие затронутых здесь вопросов требует спе­ циального рассмотрения и не укладывается в рамках нашего крат­ кого обзора. Подчеркнем лишь, что все эти вопросы всецело отно­ сятся к минералогической кристаллографии и наиболее глубоко освещают морфологические и другие особенности конкретных мине­ ралов на основе их структурного строения.

Своими структурными исследованиями Н. В. Белов открыл «вто­ рую главу» кристаллохимии силикатов [101. В нее вошли структуры силикатов с крупными катионами (Ca, Na, К, TR и др.). Здесь струк­ турной основой является уже не единичный, а сдвоенный кремне­ вый тетраэдр — Si20 7, близкий к тригональной призме, ребро ко­ торой соизмеримо с удвоенным ребром октаэдра Са. В таких струк­ турах инертный кремнезем приспособляется к конфигурациям ведущих крупных катионов и образует легко деформируемые це­ почки, ленты, сетки. Большинство силикатов «второй главы» отно­ сятся к более легким светлым лейкократовым породообразующим минералам, в отличие от темных меланократовых силикатов «первой главы».

Н.В. Белов успешно использовал структурные данные для уг­ лубленной трактовки минералогических и геологических явлений. Примеры этому мы находим в его известных статьях о кристалло­ химии минерализаторов, о геохимических аккумуляторах и т. д.

Одной из главных тем последних лет в творчестве Н. -В. Белова является учение о геокристаллохимической истории минералов земной коры.

Н.В. Белов уделяет много внимания развитию учения о симмет­ рии (проблемы многоцветной симметрии, вывод шубниковских

групп с антисимметрией и т. д.). Сделанные им общетеоретические выводы должны быть взяты на вооружение также и исследователями кристаллов минералов. Все они имеют прямое отношение к интере­ сующей нас области минералогической кристаллографии.

Внастоящее время структурно-минералогическая школа акад.

Н.В. Белова развивается как в стенах Института кристаллогра­ фии, так и на университетских кафедрах в Москве и Горьком.

Переходим к заслугам Института кристаллографии в области синтеза минералов. Блестящим успехом увенчались многолетние экспериментальные работы по искусственному получению кварца (Н. Н. Шефталь, В. П. Бутузов, А. А. Штернберг и др.). Мощные центры по созданию и использованию искусственного кварца дей­ ствуют сейчас в ряде городов нашей страны.

Большую роль сыграл Институт кристаллографии и в разреше­

нии задачи получения синтетических кристаллов корунда, а вместе

работа по изучению свойств искусственного рубина (М. В. КлассенНеклюдова, С. В. Грум-Гржимайло, Н. Ю. Икорникова, А. А. По­ пова и др.). В то же время ведутся работы по выращиванию других веществ, например кальцита (Н. Ю. Икорникова и др.).

Всеобщее внимание привлекли эксперименты по изучению эле­ ментарных процессов роста кристаллов в лаборатории, возглавля­ вшейся Г. Г. Леммлейном (М. О. Клня, Н. В. Глики, А.А. Чернов). Полученные ими опытные и теоретические результаты имеют прямое отношение и к вопросам генетической минералогии.

Богатейший материал по кристаллогенезису сконцентрирован в регулярно выходящих сборниках «Рост кристаллов» (с 1957 по 1972 г. опубликовано девять томов).

В оптической лаборатории Института кристаллографии велось изучение природы окраски минералов (С. В. Грум-Гржимайло, Н. М. Меланхолии и др.). Минералог с кристаллографическим уклоном не оставит без внимания книгу М.В. Классен-Неклюдовой

Широкое распространение получил метод анализа глин, основан­ ный на адсорбции красителей гранями кристалликов (Н. Е. Веде­ неева).

В послевоенный период наступило время высочайшего расцвета рентгенометрии кристаллов, широко охватившей и минералогиче­ ский материал. Огромное количество наших ученых всецело посвя­ тило себя этому разделу кристаллографии. Параллельно с рентгено­ метрией развивается и структурная электронография, связанная с именами 3. Г. Пинскера и Б. К. Вайнштейна.

Как уже отмечалось, богатый вклад в минералогическую кри­ сталлографию внесла электронная микроскопия минералов, на­ глядно раскрывающая мир субмикроскопической кристалломорфологии (Г. С. Грицаенко, Е. С. Рудницкая, А. И. Горшков, Б. Б. Звя-

130

гин, Р. В. Боярская, Н. В. Самотин, К. Е. Фролова, В. И. Ва­ сильев и др.). Кафедра кристаллографии геологического и химиче­ ского факультетов Московского государственного университета под

ние в нашей науке. Питомец Ленинградского горного института,

сотрудниками кристаллохимии самородных элементов, сульфидов,

сульфатов [15].

Тесно связана с кристаллографической минералогией и основанная в 1924 г. проф. О. М. Алшелесом кафедра кристаллографии Ленин­ градского государственного университета, возглавляемая ныне проф. В. А. Франк-Каменецким, где ведется интенсивная работа по рентгенометрическому исследованию минералов. Исследования B. А. Франк-Каменецкого и его сотрудников (И. Е. Каменцева, C. К. Филатова и др.) посвящены структурному изучению глинистых минералов, кварца, изоморфных замещений [141].

На кафедре широко развернута работа по выращиванию кристал­ лов из растворов (Т. Г. Петров, Е. Б. Трейвус, А. П. Касаткин).' Всеобщим признанием пользуются труды старшего профессора кафедры В. Б. Татарского по кристаллооптике минералов. Много сделано в области уточнения гониометрических измерений кри­ сталлов вообще и алмазов в частности В. В. Нардовым.

Новый центр минералогической кристаллографии успешно раз­ вивается под руководством акад. В. С. Соболева в Новосибирске. Здесь особенно обращают на себя внимание работы Н. В. Соболева (кристаллохимия гранатов), И. Т. Бакуменко (скелетный рост кварца из пегматитов), В. В. Вадикова и А. А. Годовикова (морфо­ логия кристаллов галенита, полученных в гидротермальных усло­ виях) и др.

Ведущие представители нашей дисциплины работают в Киеве, среди них уже неоднократно упоминавшийся организатор Всесоюз­ ных совещаний по вопросам минералогической кристаллографии, академик Академии наук УССР Е. К. Лазаренко. Его многочислен­ ные публикации, известный «Курс минералогии» (1951, 1958, 1961, 1963, 1971) и «Основы генетической минералогии» (1963) всемерно способствуют становлению современной минералогической кристал­ лографии.

Особого упоминания заслуживают капитальные монографии чл.-корр. Академии Наук УССР А. С. Поваренных: «Крпсталлохимическая классификация минеральных видов» (1966) и «Твердость минералов» (1963).

Кроме того, в Киеве находится широко известный Институт сверхтвердых материалов, возглавляемый Героем Социалистиче­ ского Труда В. Н. Бакулем. Здесь изготовляются, обрабатыва­ ются и всесторонне изучаются искусственные алмазы, массовое получение которых является одной из наиболее блестящих научно­

технических побед, связанных с именем акад. Л. Ф. Верещагина. Само собой разумеется, что проблемы искусственного алмаза тес­ нейшим образом соприкасаются с интересами нашей науки.

Чрезвычайно важный центр минералогической кристаллографии возник во Львовском университете, главным образом благодаря энергии и инициативе акад. Е. К. Лазаренко. Здесь был опубликован ряд интересных монографий, начиная с известной книги акад. В. С. Соболева «Введение в минералогию силикатов» (1949). Издава­ емый Львовским университетом «Минералогический сборник» поль­ зуется широкой популярностью среди кристаллографов-минерало- гов. Наряду с нашим старейшим журналом «Записки Всесоюзного минералогического общества» львовский «Сборник» публикует ос­ новные работы по минералогической кристаллографии. Среди наи­ более деятельных минералогических кристаллографов Львова назо­ вем Г. Л. Пиотровского, Э. Н. Елисеева, 3. Б. Бартошинского,

А.А. Ясинскую, О. И. Матковского, П. К. Вовка, Н. И. Мязь. Среди особо важных минералов наибольшее внимание советских

канов и др.), кальцит (Д. Б. Гогоберидзе, Н. П. Ермаков, В. Б. Та­

Развитием и усовершенствованием универсального теодолитного метода Федорова для оптического исследования кристаллов зани­ мались А. Н. Заварпцкий, Л. А. Варданянц, В. С. Соболев и в по­ следнее время В. В. Доливо-Добровольский.

В 1952 г. вышло из печати составленное акад. А. Н. Заварицким обширное сводное издание «Универсальный столик Е. С. Федо­ рова». Он же предложил использовать универсальный столик в ка­ честве гониометра для измерения угловых величин на кристаллах.

Л. А. Варданянц с помощью федоровского метода открыл слож­ ные многоярусные двойники плагиоклазов, усовершенствовал ме­ тодику оптического изучения кристаллов и внес некоторые конструк­ тивные улучшения в конструкцию федоровского столика. В 1959 г. появилась его «Теория федоровского метода».

Акад. В. С. Соболев составил руководство «Федоровский метод» (1954, 1964). Краткий учебник по федоровскому методу опублико­ вала Г. М. Саранчина. Богатейшие сведения о кристаллооптиче­ ских особенностях породообразующих минералов находятся в ши­

132