Как выглядят минералы.
На протяжении почти всей своей истории, вплоть до середины XX века, геометрическая кристаллография имела дело практически исключительно с идеальными кристаллами и их формами, хотя уже давно минералога, а за ними и многие кристаллографы обратили внимание на весьма широкую распространенность в природе искаженных, кривогранных, скелетных и дендритовых, а также нитевидных кристаллов, практически лишенных гранных форм (наглядный пример скелетных кристаллов — хорошо знакомые всем снежинки). И только в наше время И.И.Шафрановский с соавторами развили законченную теорию гранных, реберных и вершинных форм, позволяющую адекватно описывать реальные кристаллы, в том числе аномальные — искаженные, скелетные, дендритовые кристаллы и сростки минералов.
Но за исключением этих особых форм кристаллы, тем более идеальные, представляют собой выпуклые многогранники, число граней, ребер и вершин которых определяется известным из геометрии соотношением Эйлера—Декарта: Грани + Вершины = Ребра + 2.
Геометрическая форма кристаллов, взаиморасположение элементов их огранения — граней, ребер и вершин — зависит прежде всего от уровня симметрии, а для реальных кристаллов — во многом также от условий их роста, в том числе симметрии среды, ее химизма, температуры, давления и других внешних факторов, — например, таких, как концентрация и степень пересыщения или переохлаждения раствора, — оказывающих существенное влияние на кинетику и весь ход процесса кристаллизации.
Важную роль в кристаллографии играют понятия "простой формы" и "комбинации простых форм". Если все грани идеально развитого кристалла одинаковы по величине и форме (очертаниям), то говорят, что они представлены одной простой кристаллографической формой. Если же размеры и конфигурация граней, равно как и их пространственная ориентировка в кристалле различны, то мы встречаемся с комбинацией,. т.е. сочетанием двух или более простых форм. Более строгое определение простой формы: она охватывает все грани, одинаково расположенные относительно кристаллографических осей.
В зависимости от степени симметрии кристаллов, простые формы могут насчитывать от одной (в самых низкосимметричных кристаллах) до 48 граней (в наиболее высокосимметричных кристаллах); таким образом, на поверку некоторые "простые" кристаллографические формы оказываются подчас довольно-таки сложными (в смысле многогранности). Среди простых форм различают закрытые (например, всем известные куб, тетраэдр, октаэдр, ромбоэдр и др.) и открытые (призмы, пирамиды, а также, конечно, пинакоиды, домы и т.д. — см. ниже). Если на кристалле развиты грани одной из открытых простых форм, то обязательно должны присутствовать грани как минимум еще одной простой формы (скажем, призма и пинакоид; призма и ромбоэдр; призма и пирамида или бипирамида; пирамида и моноэдр и т.д.), т.е. форма кристалла будет уже комбинированной. Самый, пожалуй, известный и вместе с тем наглядный пример комбинации — кубооктаэдр: если представить себе кубический кристалл, в частности, флюорита, у которого равномерно притуплены (как бы "срезаны") все вершины, так что появилось 8 новых граней в форме равносторонних треугольников — граней октаэдра, то это и будет комбинация, называемая кубооктаэдром. Она же возникает, если все шесть вершин октаэдра (например, кристалла магнетита) притуплены квадратной формы гранями куба, причем сами октаэдрические грани приобретают шестиугольную конфигурацию. В этих случаях мы сталкиваемся с комбинацией всего лишь двух простых форм. Но встречаются и куда более сложные комбинации: так, известны кристаллы самородной серы, в огранении которых насчитывается свыше 100 простых форм. Вообще надо сказать, что в мире минералов кристаллы, представленные комбинациями нескольких простых форм, распространены гораздо шире, чем кристаллы, образованные только одной какой-нибудь простой формой.
Комбинированные кубооктазджческие формы кристаллов. а - куб с вершинами, притуплёнными октаэдрическими гранями; б - кубоокгазд) с Одинаковым развитием кубических и октаэдрических граней; в - октаэдр с вершинами, притуплёнными кубическими гранями.
<1> <2> <3> <4> <5> <6> <7> <8> <9> <10> <11> <12> <13> <14> <15> <16> <17> <18> <19> <20> <21> <22> <23> <24> <25> <26> <27> <28> <27> <29> <30> <31> <32> <33> <34> <35>