Азы морфологии

Сословия минералов

Основная масса минералов входит в состав горных пород, в которых они заключены в виде зерен разной величины и более или менее случайной, обычно неправильной формы.

Лишь очень небольшая часть минералов находится в "свободных" условиях, позволивших им принять ту красивую внешность, которая так привлекает собирателей. Это - кристаллы, обладающие "собственной", специфической для каждого минерального вида естественной внешней огранкой. В кристалле минерал предстает перед нами в наиболее совершенном виде; совершенство же пробуждает чувство прекрасного. Правда, если быть совсем точным, на форму кристалла оказывает влияние и обстановка, в которой он возник и существует, что и побудило нас взять слово "собственной" в кавычки.

Если угодно, можно считать, что среди минералов царит своего рода "сословная иерархия": огромному большинству суждено вести принужденный образ жизни, и лишь немногим выпал жребий "патрициев". Правда, представлены они теми же минеральными видами. В царстве минералов сословные различия относительны, как и в человеческом обществе.

Что есть что?

Напомним, что кристаллическими называются тела с упорядоченным внутренним строением на уровне атомов или молекул. Если бы кристаллическое вещество можно было рассмотреть при сверхувеличении примерно в миллиард раз (сегодня этой возможности мы еще не имеем), то картина оказалась бы вроде той, что с некоторыми упрощениями показана на рис. 1, а. Бросается в глаза, что одинаковые частицы регулярно повторяются с одинаковым шагом в параллельных рядах и плоских параллельных слоях. В данном случае взято довольно простое по составу и структуре вещество (допустим, галит NaCl), но отмеченная особенность - общая для всех кристаллических тел. И в этом отношении минералы ничем не отличаются от искусственных кристаллов.

Рис. 1. Строение кристаллического вещества: а - пример плотноупакованной структуры, построенной из атомов двух сортов; б - пространственная решетка; в - одна из плоских сеток; г - элементарная ячейка

Регулярность внутреннего строения имеет важные последствия для внешнего облика кристаллических тел: именно она обуславливает тенденцию, этих тел во время их образования самопроизвольно, как будто без всякого вмешательства извне, принимать форму многогранников.

Учение о форме минералов называется морфологией. Этим же словом обозначают и совокупные сведения о форме конкретных минералов: морфология галенита, морфология гранатов. Обособленное выделение минерала, обладающее единой кристаллической структурой и естественной внешней формой, называется минеральным индивидом. И совершенный кристалл, и зерно породы - индивиды, притом вполне равноправные: оба обладают естественной внешней формой, хотя во втором случае тенденция к кристаллическому самоогранению не реализована. Понятие индивида налагает на форму лишь одно ограничение: она должна быть естественного происхождения. Слово "индивидуум" в переводе с латинского языка означает неделимый. Действительно, разделив индивид, мы этим его уничтожим: естественная форма будет утрачена.

В природе все минералы существуют в виде индивидов, но большей частью не поодиночке, а в сообществах, называемых минеральными агрегатами. Примерами таких образований могут служить песчаник, гранит и другие горные породы; нас, правда, больше будут интересовать агрегаты другого рода.

Все вопросы - к индивидам!

Сделаем остановку и поразмыслим над новыми понятиями.

Все как будто ясно, кроме, пожалуй, одного: зачем понадобилось понятие индивида? Не заслоняет ли оно естественных и немаловажных различий между совершенным кристаллом и бесформенным зерном?

Однако для практического применения минералов еще важнее другое: природа индивида как монокристалла - тела, обладающего единой кристаллической структурой. В технике широко используются монокристаллы различных веществ: кварца, исландского шпата, корунда, флюорита и многих других. Для ювелирной огранки годятся только монокристаллы самоцветов. При этом несущественно, имел ли индивид до обработки правильную внешнюю форму.

Индивиды используются и для нужд самой науки как источники минералогической информации. Здесь на первый план выступает именно их естественный, природный облик, а также детали строения. Форма кристаллов и зерен не случайна, она отражает обстоятельства их образования. А. Е. Ферсман писал: "Кристалл неизменно несет на себе следы предыдущих моментов своего существования, и по его форме, по скульптуре его граней, мелочам и деталям его поверхности мы можем читать его прошлое". А прошлое индивида проливает свет на образование месторождения, о чем узнать очень интересно и важно. И тут индивиды-зерна сыграют свою роль не хуже полногранных кристаллов.

Как видим, понятие индивида в самом деле содержательно и полезно.

Образование (генезис) минералов - предмет генетической минералогии. Одна из ветвей этой науки изучает физико-химические условия образования минеральных видов. Другая ветвь (непосредственное отношение к которой имеет тема этой книги) занимается вопросами формирования индивидов и агрегатов. Подобное разделение издавна принято в другой науке о природных объектах - биологии: филогенез - учение о видах, онтогенез - учение об особях, о развитии отдельных организмов. Довольно молодое учение о минеральных индивидах и агрегатах получило сходное название онтогении минералов. Как и биологическая особь, индивид - отдельное законченное создание природы. Еще более ста лет назад эту параллель заметил знаменитый минералог - русский академик Н. И. Кокшаров, и она привела его к понятию минерального индивида: "...Каждое отдельное животное и каждое растение натуральная история рассматривает как особенное, самостоятельное существо или предмет, которого нельзя расчленить, не нарушив его целости. Имея это в виду, невольно представляется вопрос: не состоит ли царство минеральное из подобных неделимых?..." Аналогия между минералами и растениями или животными несколько рискованна, но в дальнейшем мы познакомимся с любопытными примерами сходства - разумеется, формального, - "косных" минералов с живыми организмами.

Во взаимоотношениях индивида и агрегата усматривается системная, организационная иерархия царства минералов. Но и эта иерархия до некоторой степени условна: различия между индивидами и агрегатами, как мы увидим, могут быть относительными.