Кристаллография

Почему не тот, кем кажется? А потому, что это не «просто кристалл», а псевдоморфоза, от греческих слов Ψευδο (псевдо) – ложная и Μορφ (морфус) – форма. То есть облик кристалла не соответствует слагающему его в настоящий момент веществу вследствие полного замещения с сохранением внешней формы. В не шибко сытые студенческие годы, мы называли подозрительно дешевые котлеты в местной столовке – "псевдоморфоза хлеба по мясу". ) Действительно - выглядят как мясная котлета, а по вкусу и сути - чисто хлебушек...

На самом деле существует множество псевдоморфоз всяческих видов: замещения, облекания, параморфозы, «биоморфозы», когда минеральное вещество замещает биологический объект или попросту – окаменелость… Об этом, если хотите, можете прочитать в любопытной статье. Она, помимо того, что достаточно популярна, в смысле доходчивости, так и ещё, что немаловажно, написана хорошим языком. Нас же, в данном случае, будут интересовать исключительно псевдоморфозы замещения кристаллов одного минерала веществом другого. Такая вот обманка... В природе достаточно много примеров подобного. Это и замещение кристаллов пирита или марказита – лимонитом, магнетита – гематитом (мушкетовит) или же наоборот – гематита – магнетитом (мартит), куприта – малахитом, вивианита - керченитом… Эти превращения связаны в основном с процессами окисления и, в ряде случаев – восстановления, когда окислы определенного металла переходят в гидроокислы или гидрокарбонаты и наоборот. По любому, в данном случае мы видим и знаем, какой минерал каким замещается. Но есть и исключения, когда мы имеем определенную кристаллическую форму, можем определить слагающее её сейчас вещество, но вот догадаться, что же за минерал имел эту форму до замещения – никак. Иногда эти «непонятки» растягиваются на столетия и ученые умы, раз за разом и до сих пор продолжают биться над разгадкой этой тайны…

Но давайте по порядку…

В далёком-предалёком 1790 году один удивительный человек, родившийся в шведском Нейшлоте и назначенный лютеранским пастором аж в Барнаул, неутомимый путешественник и естествоиспытатель, минералог, ботаник, зоолог, метеоролог, опальный академик Российской Академии наук и прочая и прочая Эрик Густав (Кирилл Густавович) Лаксман, во время своего очередного путешествия по реке Вилюй в Якутии, открыл на берегу ей левого притока Ахтаранды целых три новых минерала…

Первый из них – гроссуляр – кальциево-алюминиевый гранат из изоморфной группы уграндитов (уваровит-гроссуляр-андрадит). Название минералу дано позже (в 1808 г минералогом А.Г. Вернером) от латинского названия крыжовника -  grossularium, на который данный гранат похож цветом.

Второй минерал долгое время считался разновидностью везувиана, тем не менее, обладал своим собственным названием – "вилюйский гиацинт", как назвал его академик Паллас или вилуит (по р. Вилюй). Только в 1998 году он под этим же названием был выделен в самостоятельный минерал. Оказалось, что входящий в его состав элемент бор находится не в виде примеси, а непосредственно входит в его кристаллохимическую структуру.

Ну и, наконец, мы добрались до интересующего нас камня… Итак, ахтарандит, псевдоморфный кристалл которого вы уже могли видеть на КДПВ. Он обладает достаточно необычной кристаллической формой в виде тригонтритетраэдра*.

*Пугаться таких зубодробительных терминов не стоит. Всё очень просто – это тетраэдр (советский молочный пакет), в котором каждая грань состоит из трёх треугольников: тригон (треугольник) – три – тетраэдр. Вот эта форма на гифке (как здесь будет отображаться, пока не знаю).

Эти необычные кристаллы сложены мелкозернистым пористым агрегатом совершенно разных минералов: гидрогроссуляра, гибшита-катоита, магнезиального хлорита, серпентина-антигорита, железистого карбоната с малой примесью пирита и некоторых других сульфидов, а также реликтов пироксена-фассаита, малоизмененных гроссуляра и вилуита, то есть некий «минеральный фарш». А вот что был собственно за «перчик», который нафаршировали, в смысле минерал-хозяин, так до сих пор на 100% и неизвестно… Подобная кристаллическая форма (тригонтритетраэдр), хоть и выглядит необычно, но встречается и у некоторых других минералов: тетраэдрита, сфалерита, некоторых алмазов, нитробарита, зуниита, эвлитина, борацита, гельвина, харкерита… Но эти минералы по множеству причин не могли послужить «протофазой» для ахтарандита. При равномерном развитии прямого и обратного тригонтритетраэдра может получиться простая форма, называемая ромбододекаэдром, которая весьма характерна для гранатов, в том числе, и гроссуляров (на фото ниже).

Также, у некоторых вилюйских кристаллов граната-гроссуляра, среди которых распространены такие формы как тетрагонтриоктаэдры и комбинации пентагон- и ромбододекаэдров, изредка встречаются и "экзотические" формы, имеющие признаки кубической и тетраэдрической форм, что совсем нехарактерно для гранатов. До сих пор некоторыми отечественными исследователями (Павлушин А.Д., 2000) утверждается, что ахтарандит является псевдоморфозой по крупным скелетным кристаллам гроссуляра-гидрогроссуляра... В начале 70-х годов прошлого века во Всесоюзном институте синтеза минерального сырья (ВНИИСИМС) был проведен синтез протоминерала ахтарандита и был сделан ошибочный вывод о происхождении ахтарандита из граната при высоких давлениях. В.Б. Чесноков в 1995 г. установил в горелых отвалах Челябинского угольного бассейна фумарольные окси- и хлор-гранатоиды (майенит, вадалит), форма кристаллов которых отвечает ахтарандиту; было высказано предположение о том, что это вероятные протофазы ахтарандита. Наиболее популярной точкой зрения сейчас является та, в которой ахтарандит образовывался в две стадии: вначале образование гранатоподобного минерала - хлорсодержащего майенита-вадалита в процессе контактового взаимодействия основных магматических пород габбро-долеритов с карбонатно-мергелистыми осадочными породами (скарнах) и дальнейшее замещение этого гранатоподобного минерала агрегатом других минералов в результате более поздних метаморфических процессов в условиях относительно низких температур и давлений (Алферова М.С., 2010 г). Но, как говорится, наука имеет много гитик, и вопрос о том, что же за минерал послужил основой для образования ахтарандита - однозначно и окончательно решенным считать нельзя...

До самого недавнего времени бассейн реки Вилюй в Якутии считался единственным местом находки ахтарандита в мире... Оказалось - показалось. В 2000 году в окрестностях рудника Маяк (Талнахское медно-никелевое месторождение, Норильский горно-промышленный район) было обнаружено проявление горы Отдельной, характеризующееся теми же геологическими условиями, что и на Вилюе и содержащее ахтарандит, везувиан и хром-титановый гроссуляр. Отдельные находки хром-гроссуляров и гидрогроссуляров нередко наблюдались и в подземных горных выработках рудников месторождений Талнах и Октябрьское (Алферова М.С., 2007 г)...

Так что не надо ни в коем случае думать, что всё уже раз и навсегда открыто в 1700-лохматом году... Чудеса Природы неисчерпаемы, а в жизни всегда есть место подвигу! :-)

Использованная литература:

1. Алферова М.С. Минералогия Талнахского проявления гроссуляра, везувиана и ахтарандита. Новые данные о минералах. М., 2007. Вып. 42 ССЫЛКА

2. Алферова М.С. Ахтарандит и самоцветные разновидности гранатов - производные низкоградного метаморфизма. Автореферат диссертации на соискание ученой степени

   кандидата геолого-минералогических наук, М., 2010 ССЫЛКА (Диссертация в PDF тоже есть)

3. Павлушин А.Д. Особенности кристалломорфологии и онтогении граната из вилюйских проявлений метасоматитов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени

   кандидата геолого-минералогических наук, М., 2004 ССЫЛКА

4. Лагус Вильгельм. Эрик Лаксман. Его жизнь, путешествия, исследования и переписка. Перевод с шведского. Санкт-Петербург, Изд. Императорской Академии наук, 1890 (есть в PDF, могу выложить по требованию)

ПЫСЫ: если хотите, потом напишу про другую псевдоморфозу с неизвестных ранее минеральным первоисточником - беломорские рогульки или глендониты. Но с ними этот вопрос уже выяснен...

Данная статья относится к Категории: Приёмы, инварианты, эвристики

Е.С. Фёдоров издаёт свой главный труд: Симметрия правильных систем фигур.

Подобно тому, как в арифметике существует всего несколько действий над любыми числами, ученый нашёл 230 пространственных вариантов, которые могут занимать атомы в кристаллических телах. Строго говоря, ряд наиболее очевидных из этих вариантов был описан и до работы Н.С. Фёдорова, но именно он описал все возможные варианты.

Сейчас они называются «фёдоровскими группами».

«Пространственная группа симметрии (фёдоровская группа) - это совокупность преобразований симметрии, присущих атомной структуре кристаллов (кристаллической решётке). Вывод всех 230 пространственных групп был осуществлён в 1890-1891 гг. русским кристаллографом Е. С. Фёдоровым и независимо от него немецким математиком А. Шёнфлисом. Преобразованиями (операциями) симметрии называются геометрические преобразования различных объектов (фигур, тел, функций), после которых объект совмещается сам с собою. Поскольку кристаллическая решётка обладает трёхмерной периодичностью, то для пространственной симметрии кристаллов характерной является операция совмещения решётки с собой путём параллельных переносов в 3 направлениях (трансляций) на периоды (векторы) а, b, с, определяющие размеры элементарной ячейки.

Другими возможными преобразованиями симметрии кристаллической структуры являются повороты вокруг осей симметрии на 180°, 120°, 90° и 60°; отражения в плоскостях симметрии; операция инверсии в центре симметрии, а также операции симметрии с переносами (винтовые повороты, скользящие отражения и некоторые др.). Операции пространственной симметрии могут комбинироваться по определённым правилам, устанавливаемым математической теорией групп, и сами составляют группу.

Пространственная группа не определяет конкретного расположения атомов в кристаллической решётке, но она даёт один из возможных законов симметрии их взаимного расположения. Этим обусловлена особая важность пространственных групп в изучении атомного строения кристаллов - любая из многих тысяч исследованных структур принадлежит к какой-либо одной из 230 пространственных групп».

Демидов С., Поиск модели развития. Сборник суждений по устройству мира, их анализ и предложения, СПб, «Петрополис», 2007 г., с.332-333.

Источник — портал VIKENT.RU

+ Ваши дополнительные возможности:

Плейлист из 5-ти видео: КАРТОТЕКИ / БАЗЫ ДАННЫХ

Изображения в статье

Евграф Степанович Фёдоров — русский геолог и кристаллограф, создатель так называемых «фёдоровских групп» - вариантов, по которым могут располагаться атомы в кристаллических телах / Public Domain

Они уже все придумали

Вопрос к геологам, как вы объясните сей артефакт? Найден в куче щебня, на ощупь - камень.