Как выглядят минералы.
В этой главе рассказывается о формах выделений минералов. Эти формы бывают очень разнообразными, но преобладают среди них все-таки кристаллы, сростки кристаллов, кристаллические минеральные агрегаты. Поэтому начать рассказ нам придется с изложения основных сведений о кристаллах и их симметрии, т.е. с элементов геометрической кристаллографии.
Все, вероятно, более или менее представляют себе, что такое кристаллы. Тем не менее, во избежание нен< ясности, стоит дать определение двух близких, но не идентичных понятий: кристалл и кристаллическое вещество. Итак, кристаллическим веществом называется твердое тело с закономерным внутренним строением, т.е. пространственным расположением составляющих его материальных частиц — атомов, ионов и их группировок. А если такое тело имеет к тому же определенную геометрическую форму многогранника (правильную или искаженную, но обязательно возникшую естественным путем, т.е. в процессе роста), — перед нами кристаллический многогранник, или попросту кристалл. Иными словами, кристалл — это частный случай, одна из форм проявления кристаллического вещества, когда закономерное внутреннее строение последнего находит выражение и во внешней форме. Нужно уточнить, что при благоприятных условиях роста всякое кристаллическое вещество принимает форму кристалла.
Из приведенных определений, между прочим, следует, что какую бы правильную, симметричную форму не искусственно ограненный драгоценный камень, как бы не блестели и не сверкали его тщательно отполированные грани (фасеты), — но кристаллом такой камень все-таки называть нельзя, а если и можно, то с обязательным добавлением: "искусственно ограненный". Кристалл должен иметь не искусственную огранку, а естественное огранение, приобретенное им при самом его образовании. То же полностью относится и к форме кристаллического многогранника в целом: она должна быть естественной, присущей кристаллу "от рождения".
Ниже читатель познакомится с элементами геометрической (или, как ее часто именуют за рубежом, морфологической) кристаллографии — науки о форме кристаллов. Иметь представление об элементарных основах кристаллографии совершенно необходимо для правильного понимания и описания внешней формы (морфологии) выделений минералов, а во многих случаях — также для их определения. Ведь абсолютное большинство минералов — это кристаллические вещества; существует даже весьма распространенное мнение, что только кристаллические вещества и следует считать собственно минералами, тогда как для сравнительно немногочисленных некристаллических (аморфных) представителей минерального мира (самым, пожалуй, известным примером которых является опал) предложен особый термин — минералоиды.
Практически все кристаллические минералы иногда — одни чаще, другие реже — образуют кристаллы, величина которых может варьировать от микроскопической (десятые или сотые, а то и тысячные доли миллиметра) до огромной: описаны, например, кристаллы кварца, берилла, сподумена длиной в 10—15 метров и более, массой свыше тонны. Некоторые минералы (такие, как циркон, касситерит, берилл, турмалин, алланит, ортит, торит, монацит, ксенотим, гранаты, гельвин, апофиллит и многие другие) встречаются преимущественно или даже почти исключительно в виде правильных кристаллов, их сростков и друз. Сам облик кристаллов нередко бывает характерным именно для данного минерала и может служить его диагностическим признаком, т.е. минерал зачастую надежно определяется по форме его кристаллов, а еще чаще — по их симметрии (что, как мы увидим в дальнейшем, отнюдь не одно и то же). Правда, форма реальных кристаллов минералов, в зависимости от условий их образования, может меняться (явление, названное А.Е.Ферсманом "типоморфизмом минералов"), а в силу особенностей обстановки роста она к тому же обычно в той или иной мере отклоняется от совершенной, идеальной, или, как принято говорить, искажается. Но число возможных форм кристаллов одного минерала все-таки ограничено, ггоичем, во-первых, при любом изменении формы кристаллов определенного минерала их истинная симметрия остается постоянной; а во-вторых, как показал замечательный русский кристаллограф И.И.Шафрановский (1907—1994), само искажение формы кристаллов тоже подчиняется четким закономерностям, т.е. происходит не произвольно, а в рамках, допускаемых их симметрией, и представляет собой как бы компромисс (или равнодействующую) между симметрией кристалла и симметрией окружающей (кристалло-образующей) среды. Об этом мы еще поговорим ниже немного подробнее. Но как бы то ни было, тезис о важности формы и особенно симметрии кристаллов для диагностики минералов в любом случае сохраняет силу. Ему придавали большое значение, в частности, знаменитые кристаллографы конца XIX — начала XX веков Е.С.Федоров (Россия) и П.Грот (Германия), а также ученик Е.С.Федорова, известный кристаллограф А.К.Болдырев.
Кристаллография — древняя наука, рожденная из минералогии и на протяжении своей более чем 300-летней истории тесно с нею связанная. Безусловно, в последние десятилетия, с развитием учения о внутреннем строении кристаллов и методов его исследования, т.е. так называемой структурной, или микрокристаллографии, сфера приложения этой науки существенно расширилась; в частности, микрокристаллография составляет фундамент всей физики твердого тела и металлофизики, а также структурной химии (включая химию силикатов и других нерастворимых в воде соединений), стереохимии, теории химической связи и т.д. Но все же и по сию пору кристаллография, как в макро-, так и микроварианте, наиболее широко используется в минералогии, и именно минералогическая кристаллография представляет собой сердцевину, основное ядро науки о кристаллах; тесно связана кристаллография также с математикой, физикой и химией.
Главной, бросающейся в глаза особенностью кристаллов несомненно является симметрия их внешней формы. Эту-то симметрию изучает и описывает геометрическая кристаллография. Конечно, учение о симметрии гораздо шире; оно выходит далеко за рамки кристаллографии, распространяясь на все без исключения явления и объекты природы — как неживой, так и живой. Ему отдают должную дань все естественные науки — от математики, астрономии и физики до химии (неорганической и органической) и биологии. Любые объекты, изучаемые естественными науками, подчиняются законам симметрии. Но самым наглядным, можно даже сказать, разительным примером проявления этих законов служит все-таки мир кристаллов и в частности — мир минералов.
<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>