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

4 —4 тетрагональные пирамиды

4 —4 тетрагопальных тетраэдра nimm—2 ромбические дипирамиды

222—4 ромбических тетраэдра 2mm —4 ромбические пирамиды 2jm —4 ромбические призмы

2 — 8 диэдров т —8 диэдров

Г—8 шшакопдов 1 — 16 мопоэдров

Аналогичные выводы легко составить для каждой простой формы.

Таким образом, с помощью приведенных таблиц можно выводить ложные простые формы первого порядка (сверху вниз, по нисходя­ щей вертикали).

Легко понять, что ложные простые формы второго порядка можно выводить с помощью все тех же таблиц, но идя в обратном направле­ нии (снизу вверх, по восходящей вертикали). Для этого надо за­ даться какой-нибудь конкретной простой формой и проследить все соответствующие формы в видах симметрии, в которые симметрия заданной формы входит в качестве подгруппы.

Вернемся к вопросу об использовании ложных форм в качестве индикаторов симметрии кристаллообразующей (питающей) среды. Согласно принципу Кюри,, внешняя симметрия реальных кристалли­ ческих многогранников сохраняет только те элементы истинной симметрии кристалла, которые совпадают с подобными же элемен­ тами симметрии среды. Отсюда следует, что наиболее надежными индикаторами симметрии среды могут служить лишь ложные формы с более или менее высокой внешней (видимой) симметрией. Так, например, идеально развитые простые формы, образующие замкну­ тые многогранники, указывают либо на рост в среде с симметрией шара ooLoo °о PC — оо/оот, либо на рост в среде с симметрией, отвечающей их собственной симметрии, при условии совпадения всех однозначных элементов симметрии кристалла и среды, например для вростков, развивавшихся внутри кристалла с аналогичной сим­ метрией.

Ксожалению, наиболее часто встречающиеся искаженные формы

снизкой видимой симметрией [L2 2Р — 2тт, Р — т, С — 1, (—) —

—1] расшифровываются со значительными затруднениями, так как одни и те же соответствующие им ложные простые формы могли образоваться в кристаллообразующих средах с различной симмет­ рией- (в том числе и в средах с высокой симметрией при условии не­ совпадения большинства элементов симметрии среды и кристалла). В таких сложных случаях приходится прибегать к помощи допол­ нительных опознавательных признаков: отклонениям скульптпровки

граней от идеальной, распределению присыпок, деталям форм рас­ творения и т. д. Повторяем, однако, что ложные формы с высокой внешней симметрией могут служить достаточно надежными инди­ каторами симметрии среды. Наиболее характерные случаи соответ­

70

ствия видов симметрии кристаллообразующей среды подгруппам

сдостаточно высокой видимой симметрией ложных форм приведены

втабл. 7.

Пользуясь табл. 5, 6 и 7, можно выяснить, какие именно ложные формы соответствуют тому пли иному случаю, т. е. практически использовать искажения реальных кристаллических форм для реше­ ния существенно важных минерагеиетических задач.

Однако пользоваться ими следует с большой осторожностью. Среди множества искаженных по форме кристаллов, собранных в определенном участке месторождения, следует принимать во вни­ мание лишь те, которые обладают наиболее высокой ложной сим­ метрией. Только они могут дать более или менее правильное понятие о симметрии среды, питавшей кристаллы, так как в них сравнительно большое число элементов симметрии совпадает с элементами симмет­ рии среды. Так, например, среду с симметрией оо р (оот) можно определить по искаженным кубическим, тетрагональным, гексагональным кристаллам, ложные простые формы которых ха­ рактеризуются преимущественно пирамидальным развитием граней и внешней симметрией ЬппР (пт). Такое развитие требует, чтобы Ь„ кристалла совпадала более или менее точно с LTO среды. Ясно, что в природных условиях подобное совпадение случается не столь уж часто. И все-таки даже приближенное установление ложной симметрии и ложных простых форм может привести к ценным гене­ тическим обобщениям и практически важным выводам.

Приближение реальных кристаллических фигур к той или иной внешней (ложной) симметрии зачастую достигает такой степени, что исследователи без всякого труда определяют именно эту видимую глазом симметрию с соответствующими ей ложными простыми фор­ мами. 41 все же искаженные кристаллические многогранники в по­ давляющем большинстве случаев лишь более или менее приближа­ ются к той или иной видимой (ложной) симметрии. Учитывая со всей строгостью их внешнее огранение, мы должны были бы относить их, как правило, к асимметричным или ложно-гриклинным образо­ ваниям.

Естественно возникает вопрос: с какой степенью точности имеем мы право относить к более высокой видимой симметрии такие асим­ метричные фигуры, приближающиеся к ней лишь условно? До сих пор такие определения производились только визуально. Настало время внести необходимые уточнения. Методика установления про­ стых ложных форм основывается на измерении гранных площадей. При достаточной близости последних соответствующие грани, свя­ занные элементами внешней (ложной) симметрии, следует отнести к одной и той же простой ложной форме. В настоящее время такая методика разрабатывается нами совместно с Р. В. Корень, П. Л. Ду­ бовым и А. И. Глазовым [167, 1681. Более подробные сведения о ней даны в гл. VII. Там же описан лабораторный способ определения ориентировки данного кристаллического образца относительно эле­ ментов симметрии среды.

71

* Ложные формы, полученные при разлож ении единичных форм.

74

Т А Б Л И Ц А 7

Чтобы дать читателю понятие о широких геолого-минералогиче­ ских проблемах, которые можно детализировать и уточнять с по­ мощью учения о простых ложных формах, коснемся вкратце вопроса о парагенезисе кристаллических форм.

Согласно формулировке, принятой на международном коллок­ виуме во Фрейберге в 1966 г., к одной парагенетической ассоциации причисляются лишь минералы, представляющие собой продукты одного и того же процесса, ограниченного во времени и простран­ стве и протекающего при определенных физико-химических усло­ виях [1971. К физическим условиям принадлежат и особенности подтока минералообразующего раствора или расплава, определен­ ным образом влияющие на рост и внешнее огранение кристаллов. Это обстоятельство и позволяет выдвинуть вопрос о парагенезисе кристаллических форм. Нам уже известно, что форма кристалла, с одной стороны, является производной внутренней кристалличе­ ской структуры, а с другой — всегда носит на себе явный отпечаток внешней кристаллообразующей среды. Кристаллические структуры соседствующих в парагенетической ассоциации минералов могут быть весьма разнообразными. Наблюдающиеся для них закономер­ ные срастания обусловлены чаще всего геометрическим сходством отдельных структурных деталей: узоров плоских сеток и рядов. Трехмерное подобие структур случается лишь при достаточной близости химического состава и других условий, влекущих за собой явления изоморфизма и морфотропии. Такое подобие, несомненно, имеет место для парагенетических минералов, но вместе с тем среди них, как известно, присутствуют и минералы снесходным строением.

Здесь нам хотелось бы отметить другую сторону вопроса, а именно внешнюю близость форм структурно различных минералов, вызван-

78

ную физическим влиянием кристаллообразующей среды и связанную в первую очередь с воздействием питающих подтоков к кристаллам.

Вернемся к упомянутым выше выводам Г.Г. Леммлейна и А. А. Кораго. Лояшые формы кристаллов с внешней симметрией Р (т) и ЬцігР (пт) позволяют легко классифицировать визуально большин­ ство кристаллических многогранников, относя их к тому или иному

при решении вопроса о преобладающем типе ложных форм для того или иного месторождения или отдельного его участка. Однако сле­ дует помнить, что статистический подход здесь возможен благодаря действию принципа Гросса—Меллера, справедливого при одно­ временном сближенном росте различно ориентированных кристал­ лов.

Выше шла речь о внешней симметрии и ложных форма* для кри­ сталлов лишь одного минерала в месторождении, например кварца. Ясно, однако, что аналогичные статистические закономерности будут действительны для всех кристаллов месторождения, независимо от того, принадлежат ли они одному или разным минералам, если усло­ вия их образования были одинаковыми и если они подчинялись действию принципа Гросса—Меллера.

Так, например, для месторождения типа пологопадающего гнезда характерны кристаллы парагенетических минералов с внешней симметрией типа LniiP — пт и соответствующими ложными фор­ мами [само собой разумеется, что Ьп (п) для кристаллов различных сиигоний будет различным, соответствуя порядкам осей 6, 4, 3, 2, 11. Аналогично для месторождения типа крутопадающих гнезд внеш­ няя симметрия и ложные формы будут в основном подчиняться симметрии Р—т.

Итак, для кристаллов минералов, принадлежащих одной параге­ нетической ассоциации и подчиняющихся принципу Гросса—Мел­

До сих пор говорилось о внешней симметрии и ложных формах кристаллов, развивавшихся в средах, подчиненных влиянию поля земного тяготения. В природе имеются и другие кристаллообразу­ ющие среды, симметрия которых выражается иными характери­ стиками. Само собой разумеется, что для них будут наблюдаться иные закономерности. Например, как указывалось выше, в случае неравномерного поступания питающих подтоков по трем взаимно перпендикулярным направлениям кристаллообразующая среда имеет симметрию ЗЬоЗРС — ттт. Ясно, что кристаллы здесь могут по­ лучить наиболее высокую видимую симметршо ттт, которая и яв­ ляется характерной для этого случая. Вместе с тем при несовпадении элементов симметрии среды с элементами симметрии кристалла формируются кристаллы с более низкой симметрией. Наиболее характерными для этого случая будут кристаллы с внешней симметрией

79

гптт и соответствующими ложными формами — «ромбическими дипирамидами», «призмами» и «пинакоидами». На них и при­ ходится опираться при определении симметрии среды. Прекрасным примером могут служить искаженные кубы пирита, сложенные как бы тремя «пинакоидами», относящимися к данному случаю парагене­ тической ассоциации. В отличие от предыдущих случаев соответ­ ствующий парагенезис кристаллических форм должен быть выявлен не столько при помощи статистики, сколько при помощи учета лож­ ных форм с наивысшей видимой симметрией.

Наибольшего разнообразия парагенетических форм следует ожи­ дать в случае идеальной кристаллизации, когда подтоки питающего вещества подходят к кристаллу всесторонне и равномерно. В этом случае симметрия кристаллообразующей среды отвечает симметрии шара °oLoo 0 0 PC — оо/оощ, при которой кристаллические поли­ эдры внешне приобретают свойственную им истинную симметрию, а их внешнее огранение соответствует комбинациям идеально раз­ витых простых форм, присущих данной симметрии. Здесь ложные формы вообще невозможны, так как внешнее огранение отражает идеально развитые истинные формы кристаллов. Ясно, что в этом случае кристаллы каждого минерала будут обладать своими собствен­ ными формами, которые и соответствуют парагенетическим формам про­ цессов, протекающих в условиях идеального кристаллообразования.

Все вышесказанное относилось к кристаллам, найденным в пре­ делах одного месторождения. Выходя за рамки единичного место­ рождения, мы можем обобщить наш опыт и считать все искаженные формы минералов, имеющих однотипную внешнюю симметрию, свидетельствующую о тождественном симметрии породившей их среды, «кристаллогенетически изоморфными». В отличие от них кристаллы с разнотипной внешней симметрией можно было бы назвать «кристаллогенетическп полиморфными». С этой точки зрения все идеально развитые формы кристаллов любых минералов, порожден­ ные средой с шаровой симметрией, следует отнести к «кристаллогене­ тически изоморфным». В то же время разнотипные по внешней сим­ метрии кристаллы одного и того же минерала являются «кристалло­ генетически полиморфными».

В качестве примера рассмотрим парагенезис кристаллических форм для знаменитого месторождения гроссуляра, вилуита и ахтарандита в долине р. Вилюя, Якутская АССР. Вкрапленные в породу хорошо образованные кристаллы гроссуляра имеют, как правило, формы тетрагон-триоктаэдра {112}, ромбододекаэдра {110} и комби­ наций этих двух простых форм. Нередко такие кристаллы сильно искажены и образуют полиэдры с более низкой внешней симметрией и соответственными ложными формами. Среди искаженных образо­ ваний обращают на себя внимание неоднократно встречающиеся многогранники с видимой внешней симметрией Ь4АР (4тт) и Ь3ЗР (3т) (среди ложных форм гроссуляра такие образования обладают наиболее высокой симметрией). Кристаллы первого типа (рис. 23) образованы двенадцатью гранями на половину развитого тетрагон-

80

триоктаэдра (грани 1 и 2) и восемью гранями частично развитого ромбододекаэдра (грани 3 и 4). Ложные формы данной комбинации следует отнести к двум «тетрагональным пирамидам» (грани 1 и 4), одной «дитетрагональной пирамиде» (грани 2) и одной «тетрагональ­ ной призме» (грани 3). Обращает на себя внимание развитие на одном конце Lj граней {112}, а на другом {110}. Все это указывает на раз­ личие в питании обоих концов кристалла.

На искаженных кристаллах гроссуляра второго типа с видимой симметрией L33P (Зт) (рис. 24) три грани 1 принадлежат ромбо­ додекаэдру {110}, а остальные двенадцать граней 2, 3 и 4 — тет- рагон-триоктаэдру {112} (грани 4 находятся на нижнем конце кри­ сталла и на рисунке не показаны). Ложные формы этой комбина­ ции можно приписать двум «тригональным пирамидам» (грани 1 и 4), одной «дитригональной пирамиде» (грани 2) и одной «тригональной призме» (грани 3). Снова, как и для кристаллов первого типа (см. рис. 23), здесь бросается в глаза резкая «пирамидальность» («полярность») кристаллов. На одном конце L s находятся грани ромбододекаэдра, а на другом — тетрагон-триоктаэдра. Как и в пре­ дыдущем случае, это указывает на различие в питании обоих кон­ цов кристалла.

Основываясь на внешней симметрии кристаллов обоих типов, которую обобщенно опишем как Ьп пР — пт, и на их характерном пирамидальном (полярном) облике, можно прийти к выводу, согласно которому симметрия питающей среды отвечает симметрии конуса Leo 00 Р — оот, причем ось конуса совпадает с одной из Lnкристалла (для первого типа Lt , для второго L3).

Перейдем теперь к кристаллам ахтарандита из того же месторо­ ждения, которые состоят из минералогической смеси и представляют

Рис. 20. К ристалл ахтараидита с внеш ней симметрией 3 т .

собой псевдоморфозы по неизвестному минералу [68]. Как известно, эти кристаллы имеют прекрасно выраженную форму тригон-три- тетраэдра {112} [напомним, что тригон-тритетраэдр {112} является половинной (гемиэдрической) формой по отношению к тетрагон-

Такие образования имеют видимую симметрию L 33P — 3m, причем тригон-тритетраэдр распадается на три ложные формы — «трпгональную пирамиду» (см. рис. 25, грани 3), «трпгональную призму» (гранп 2) и «дптригональную пирамиду» (грани 1). Типично «пира­ мидальная» симметрия искаженных форм ахтараидита и их вытяну­ тость явно указывают на формирование в среде все с той же симмет­

Нельзя не подчеркнуть, что рассмотренные выше вытянутые искаженные формы ахтараидита представляют собой почти в точ­ ности такие же комбинации ложных форм, как и формы гроссуляра (см. рис. 24). Это замечательное совпадение явно указывает на то, что на некоторых участках месторождения движение питающего вещества имело направленный характер с симметрией конуса Ь^ооР—

— оо«!, что и отразилось на формировании кристаллов гроссуляра и ахтараидита с симметрией типа Ь„пР — пт. Ложные формы и ви­ димая симметрия кристаллов гроссуляра и ахтараидита свидетель­ ствуют в пользу того, что и гранат и неизвестный минерал, давший форму ахтарандиту, принадлежали к одной парагенетической ас­ социации. Описанные выше искаженные формы могут служить при­ мером как парагенезиса кристаллических форм, так и кристалло­ генетического изоморфизма.

В заключение затронем вкратце и те широкие структурно-генети­ ческие обобщения, которые можно извлечь из тщательного изучения искаженных форм. Подход с позиций учения о симметрии к струк­ турам, кристаллообразующим средам и формам кристаллов по­ зволяет сформулировать следующий вывод: габитусные истинные формы кристаллов порождаются в первую очередь структурой;

82