big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Развитие минералогии в СССР

Большое значение, которое за последние десятилетия приобрели науки о веществе, не могло не отразиться на особенностях развития минералогии. Для успешного развития науки важна не только методологически правильная постановка научных задач, но также и степень ее участия в решении государственных проблем. Роль науки в построении социалистического общества и коммунизма широко известна. Естественно поэтому, что минералогия в ряду других естественных наук особенно интенсивное развитие получила в нашей стране после Октябрьской революции. Основная проблема минералогии, прежде всего поставленная перед ней социалистическим государством,— решение суммы вопросов, связанных с практическим использованием минералов. Это определило и необходимость постановки углубленных работ по изучению состава и свойств минералов горнорудного сырья с целью выявления как главных полезных компонентов, так и элементов-примесей, могущих быть использованными в народном хозяйстве. Сразу же встали особые задачи по изучению ряда физических свойств минералов, требующихся для вновь возникающих областей техники. Наконец, возникла первостепенная государственная задача — необходимость широкого изучения закономерностей пространственного распределения минеральных ассоциаций в различных геологических формациях и провинциях на территории страны, а также законов, определяющих совместное нахождение минералов и последовательность их образования в минеральных месторождениях.

Последнее представлялось особенно важным для создания научной основы поисков и разведки полезных ископаемых.

Решение этих задач предопределило развитие минералогической теории на новом уровне. Основной проблемой, вставшей перед минералогией, являлось познание связи между химическим составом, атомной структурой минералов и их физическими свойствами, законов роста и изменения кристаллических индивидов-минералов в зависимости от конкретной геологической среды и внешних факторов и, наконец, законов физико-химических равновесий в природных процессах, определяющих появление ассоциаций минералов и эволюцию их во времени в меняющихся геологических условиях. Объективные законы развития геологических наук обусловили внедрение в теоретические основы познания минералов и природных процессов их образования точных числовых характеристик, т. е. тесного проникновения в минералогию сначала химии, математики и физической химии, а затем физики, термодинамики и новейших идей квантовой оптики. Характерные черты развития советской минералогии были заложены в минералогических школах России начала XX в., возглавлявшихся двумя выдающимися учеными — В. И. Вернадским и Е. С. Федоровым. Они оказали огромное влияние на развитие минералогии, кристаллохимии, геохимии и других наук о веществе Земли.

Е. С. Федоровым впервые была резко подчеркнута необходимость изучения кристаллического вещества минералов не только с точки зрения особенностей внешней симметрии, но главным образом с целью установления связей между его химическим составом и структурой. Основа современного кристаллохимического направления в минералогии была заложена в знаменитых работах Е. С. Федорова о 230 пространственных группах симметрии точек и применения их к пониманию структуры кристаллов, о возможности определения структурных типов кристаллов по элементам внешней симметрии, о связи свойств (в частности, оптических) с составом кристаллов и т. д. Эта основа была заложена, несмотря на естественную ограниченность его подхода к кристаллу (молекулярные представления о структуре кристаллов, недооценке тонкой морфологии естественных кристаллов как критерия структурно-генетического порядка и т. д.).

Другая сторона работ Е. С. Федорова касалась генезиса минеральных месторождений, горных пород, отдельных минеральных ассоциаций и т. д. Будучи представителем школы «горных инженеров» Горного института в Петербурге, Е. С. Федоров подходил к генезису минералов с чисто геологических позиций, т. е. он понимал под ним геологическую характеристику процессов, давших ту или иную минеральную ассоциацию. Отсюда, развивая представления Е. С. Федорова, его ученики в 20—30-х годах (А. К. Болдырев, А. Н. Заварицкий, А. Г. Бетехтин и др.) ввели в советскую минералогию учение о генезисе минералов, ставящее во главу угла характеристику процессов, приводящих к образованию месторождений. Это направление развивалось главным образом в науке о месторождениях полезных ископаемых, где оно сыграло большую и прогрессивную роль, в то время как в минералогии доминирующее значение получили представления В. И. Вернадского.

Работы В. И. Вернадского и его учеников старшего поколения (А. Е. Ферсмана и др.) оказали исключительное влияние на развитие минералогии вообще и советской минералогической школы в частности. Глубокий химический, а впоследствии геохимический подход к изучению конституции минералов, к генезису минеральных ассоциаций, вопросам парагенезиса минералов, к зависимостям между свойствами атома и его ролью в процессах минералообразоваиия привели В. И. Вернадского к созданию нового, исключительно прогрессивного направления в минералогии, которое мы теперь часто называем геохимическим.

Минералогия — это химия земной коры, а минералы — продукты часто специфических химических реакций, отличных от реакций, идущих в лабораториях, что определяется сложностью геохимического состава Земли и термодинамических полей ее оболочек. Минерал — не что-то неизменное, а вещество, находящееся в непрерывном взаимодействии с геохимической обстановкой, определяемой исторически развивающимися геологическими процессами. Таким образом, минералогия — это история минеральных видов в длительно идущих геохимических процессах Земли. Широко известны вытекающие отсюда обобщения и выводы, сделанные В. И. Вернадским, об особой роли кремния и алюминия в земной коре, о законах изоморфизма элементов в минералах, о генезисе минералов как продуктов природных химических реакций, о термодинамике природных реакций и особой роли в минералообразовании «живого вещества». Его замечательные работы «Опыт описательной минералогии» (1908), курс лекций, читанных в Московском университете в 1890—1911 гг., «История минералов земной коры», «Биогеохимия», «Очерки геохимии» (20—30-е годы) и многие другие по существу явились основой, на которой развивается и сейчас геохимическое направление в минералогии в нашей стране и за рубежом.

Советская минералогическая школа с самого начала своего формирования также многим обязана третьему выдающемуся ученому — А. Е. Ферсману. Ученик и последователь В. И. Вернадского, один из основоположников геохимии, А. Е. Ферсман сделал очень много для развития школы советской минералогии. Его работы и работы его учеников по химии минералов, изоморфизму, химизму и геохимии природных процессов, опирающиеся на периодический закон Д. И. Менделеева и принципы физической химии и термодинамики, широко известны. А. Е. Ферсман энергично и последовательно проводил еще одно важное направление минералогии — топоминералогические исследования. Возникшие в первые же годы Советской власти, эти работы были обусловлены необходимостью быстро и качественно обеспечить развивающуюся промышленность сведениями о минеральных богатствах нашей страны, давать конкретные сведения по вещественному составу руд отдельных районов, создавать предпосылки для введения новых минералов в качестве рудного сырья. Они позволяли научно обосновать учение о связи отдельных типов минерализации и об их геохимической специфике с геологическими регионами и историей их развития. Организация таких работ, которые были очень типичны и являлись главенствующими для первой половины рассматриваемого периода, сразу же пошла но двум направлениям. Одним из них явилась организация комплексных геолого-минералогических (и геохимических) исследований регионов, мало изученных отдельных районов страны, интересных горнорудных узлов с составлением обобщающих монографий большого практического значения. Второе направление ставило задачу монографического описания отдельных минералов во всех известных их нахождениях на территории СССР.

В кратком очерке невозможно сколько-нибудь полно охарактеризовать размах научной и научно-производственной работы в области минералогии в нашей стране. Однако следует отметить появившуюся как следствие новую качественную особенность научных исследований — естественное комплексирование задач и проблем, стирание в работе жестких, часто искусственных границ между отдельными дисциплинами геолого-геохимического цикла. Несомненно, что огромное количество фактов, собираемых работниками практической геологии и лицами, занимающимися теорией и практикой изучения полезных ископаемых, оказало большое прогрессивное влияние на развитие теоретической минералогии. С другой стороны, внедрение идей и методов минералогии, организация минералогических ячеек в отраслевых институтах, геологических управлениях, предприятиях и рудниках и даже в научных ячейках смежных областей науки способствовало прогрессу и развитию горно-геологической практики, некоторых отраслей прикладной физики, физики твердого тела, геохимии, кристаллографии и т. д. Вместе с тем советская минералогия, конечно, сохранила специфику задач, свои методы работы и объекты исследования. Однако ее прогресс в значительной мере был обусловлен тем, что она использовала методы и идеи химии, физической химии, ряда областей физики, кристаллографии, геохимии и ряда других наук о материи и веществе Земли. Это не привело к интеграции наук и к «растворению» минералогии в геохимии, в учении о месторождениях полезных ископаемых, кристаллохимии, как думают некоторые, но, наоборот, определило качественно новый скачок в исследовании объектов и фактов нашей науки и возникновение в пограничных областях новых проблем и путей познания.

Одной из главных проблем, нашедшей широкое отражение в работах советских минералогов, являлось изучение конституции минералов, особенностей их состава, законов структурного сочетания атомов и их групп в кристаллическом веществе минералов и установление причинных связей между составом-структурой и свойствами минералов и параметрами природной среды их образования. На основе идей В. И. Вернадского и Е. С. Федорова, используя достижения зарубежных минералогов (Махачки, Шибольда, Брэггов, Гольдшмидта) и вскрывая ряд принципиальных особенностей химической конституции минералов как продуктов природных реакций, советские минералоги и кристаллохимики в значительной мере создали современную кристаллохимическую теорию конституции минералов. На первой стадии, в 20-х годах, используя преимущественно химический подход к решению этой проблемы, на примере дистена, каолинита, полевого шпата и ряда других минералов была разработана известная

Александр Евгеньевич Ферсман

алюмосиликатная теория конституции силикатов, сыгравшая огромную роль в развитии минералогии (В. И. Вернадский, К. А. Ненадкевич, С. М. Курбатов и др.).

Одновременно В. И. Вернадским и его учениками собирались факты и высказывались идеи о важной роли и других комплексных анионных групп в конституции минералов (например, теория конституции сульфосолей и их аналогов, двойственная роль в минералах таких элементов, как цирконий, титан и др.).

Начиная с 30-х годов в минералогии стали возникать и более точные представления о структуре минералов и их химической конституции, основанные на рентгеноструктурном анализе (А. К. Болдырев, В. И. Михеев и др.). Это позволило по-новому подойти к классификации минералов и их диагностике.

Проведенные в этот период исследования явились в некоторой степени предшественниками созданной Н. В. Беловым теории плотнейших упаковок атомов в кристаллических структурах минералов и вытекающих из нее следствий, завершившей, наряду с работами Г. Б. Бокия, создание научной основы понимания структуры минералов и практических связей между структурой, составом и свойствами минерала. Основываясь на созданной теории, Н. В. Белов и его ученики, а затем ряд минералогов, работающих в различных научных учреждениях страны, провели много важных исследований структуры большого количества минералов из класса силикатов, сульфидов, боратов и др. Большое влияние эти работы оказали на развитие структурной минералогии, особенно минералогии силикатов. В последних были обнаружены новые типы структурных «вязей» из кремнекислородных и алюмокислородных тетраэдров (двухэтажные шестерные кольца, «цепочки» и «ленты» особого типа и т. д.), было установлено особое значение для создания того или иного «мотива» структуры октаэдрических титанкислородных групп и, особенно, полиэдрических групп с крупными катионами (кальций и др.). Последние оказались ведущими в структуре силикатов, а кремнекислородные тетраэдры, образуя те или иные вязи, как бы приспосабливаются к остову из полиэдров различного размера. Эти исследования в последнее время завершились принципиально новыми представлениями о кристаллохимии силикатов с крупными катионами.

Детальные работы по кристаллохимии сульфидов были проведены также Г. Б. Бокием и его сотрудниками и Н. В. Беловым. В результате возникло законченное представление о структурно-химических особенностях этой группы минералов, о «зонтичной» структуре ряда сложных сульфоанионов в них, типах донорной и акцепторной связи и т. п. На основе исследований и с привлечением большого минералогического материала о генезисе и свойствах были созданы монографии о ряде классов и групп минералов — о силикатах, силикатах листовых, минералах группы полевых шпатов, минералах группы глин, минералах «редких элементов», о ниоботанталатах, группе урановых минералов, очень интересные специальные исследования по боратам и многие другие (В. С. Соболев, Б. Б. Звягин, А. С. Марфунин, В. П. Петров, Ф. В. Чухров, Е. И. Семенов, Г. П. Барсанов, А. И. Гинзбург, В. Г. Мелков, Л. А. Кравченко, А. С. Поваренных и др.).

Итогом работы явилась возможность новых подходов к построению современной классификации минералов на структурно-химической основе, что нашло, начиная с 40-х годов, отражение в ряде публикаций советских минералогов (В. С. Соболев, Г. П. Барсанов, А. С. Поваренных и др.) в более строгих формулировках основных понятий минералогии, таких, как минеральный вид, минеральный индивид, тип, класс, подкласс, ряд и группа минералов и т. п. Обсуждалось также с физико-химических позиций содержание и других основных понятий минералогии, например понятия «минерал», соединения переменного состава, границы минеральных видов. Были высказаны идеи о необходимости понимания минерала как определенной более или менее стабильной фазы природного физико-химического процесса (М. Н. Годлевский, А. Г. Бетехтин и др.), некоторые соображения о пограничных разделах между минеральными видами (А. К. Болдырев, В. С. Соболев), уточнено понимание соединений переменного состава как твердых растворов первого (реже второго) рода и т. д.

Разработка этих теоретических вопросов, а также практика, требовавшая расширения запасов минералов, заключающих примеси редких и рассеянных элементов, привели к тому, что многих минералогов заинтересовала проблема изоморфизма. Рассматривались и теоретически обосновывались возможности замещения в кристаллических решетках одних атомов другими. При этом анализировались закономерности, вытекающие из свойств ионов (размер радиуса, поляризационные эффекты и т. д.), а также энергетические константы ионов с точки зрения «пая» энергии, вносимой ими в общую энергию кристаллической решетки. На основе периодичности элементов появились идеи о «диагональных» изоморфных рядах элементов, об энергетической направленности изоморфных замещений, позднее (50—60-е годы) возникло представление о возможностях замещений в кристалле одних структурных «блоков» на другие, наконец, о преимущественном захвате примесей (в том числе неизоморфных) по зонам дислокаций в реальных кристаллах и т. д. (А. Е. Ферсман, Н. В. Белов, И. Д. Старинкевич-Борнеман, В. В. Щербина, Г. Г. Леммлейн, В. И. Лебедев и др.). Все эти работы за 30—60-е годы заметно продвинули разработку теории изоморфизма. Она позволила на современном этапе развития минералогии анализировать и познавать законы совместного вхождения в структуру не только главных элементов, но и элементов-примесей и возможную кристаллохимическую форму их нахождения в конституции минералов.

За последние десятилетия резко возрос интерес к кристаллическому веществу (в том числе к кристаллам минералов) в связи с использованием специальных свойств кристаллов в новых областях техники. Эти свойства (пьезоэлектрические, стабилизации электромагнитных колебаний, полупроводниковые, люминесцентные, квантовооптические, лазерные и др.) оказались присущими кристаллам многих минеральных веществ, что вызвало необходимость точного и, главное, более полного изучения их свойств. В конечном итоге подавляющее число таких исследований ушло в область физики и физической кристаллографии. Однако фактический материал по природным минералам оставался в руках минералогов и требовал внедрения в их работу точных физических

Минералогический музей Академии наук СССР им. А. Е. Ферсмана в Москве

методов. Успешное применение физических исследований к изучению минералов и минеральных систем (твердые растворы, коллоидно-дисперсные системы и т. д.) привело в 50-х годах к началу развития физического направления в исследованиях советских минералогов. Работы эти уже привели к результатам, позволившим проникнуть в мир микросмесей и дисперсных систем минералов, познать механизм и динамику фазовых превращений, показать связь между химическим составом вещества и оптическими, квантово-механическими и магнитными его свойствами и реальной структурой агрегатов и кристаллов.

За последние 15 лет проведено много работ по термическим фазовым превращениям и их минералогической интерпретации, изучались особенности электронной структуры кристаллов и зависимость ряда свойств (цвет, электронная проводимость, полупроводниковые свойства, люминесценция и т. д.) от электронной структуры, дефектов в кристаллических решетках и т. д. С этими целями проведены исследования как отдельных минералов, так и минеральных групп термомагнитными методами, методами термического анализа, электронной микроскопии и электронографии, люминесцентного анализа, радиоспектроскопии (электронно-парамагнитный и ядерный резонанс), инфракрасной спектроскопии и т. д. (А. И. Цветков, Г. С. Грицаенко, А. С. Марфунин, В. М. Винокуров, Г. П. Барсанов, Л. В. Колесников, И. И. Плюснина, Г. Ф. Комовский и др.).

Очень интересным в научном и практическом отношении оказалось изучение причин окраски минералов. Это как будто столь характерное свойство многих из них относится, как показали исследования, проведенные в нашей стране, к категории очень сложных явлений, часто связанных не только с химией минерала, но и с разнообразными физическими явлениями (нарушения в зонах электронной проводимости кристаллов, «дырочные» дефекты в структуре кристаллов, кристаллохимическая позиция ионов — центров окраски в структуре минерала и т. д.). На первом этапе изучения окрасок А. Е. Ферсман, используя физические идеи Фаянса, пришел к обобщениям, позволившим создать классификацию окрасок по связи с различными причинами (наличие в составе решетки ионов-хромофоров, присутствие в кристаллах дисперсной окрашенной твердой или газообразной фазы, радиоактивное воздействие, эффект ньютоновских колец и т. п.).

В дальнейшем были разработаны методы оценки окрасок путем изучения спектров поглощения и распределения максимумов поглощения по видимому спектру, получены характеристики таких спектров, вызываемых различными ионами-хромофорами в разной валентности (С. В. Грум-Гржимайло, Н. М. Меланхолии и др.), и, наконец, преимущественно физиками и кристаллографами установлены окраски, связанные с нарушениями в электронных зонах кристаллов. Изучение природы этих окрасок производилось преимущественно на основе применения квантовой теории света и квантовой механики. В результате в настоящее время советская минералогия располагает достаточно хорошо физически и экспериментально разработанной теорией причин окраски кристаллического вещества, позволяющей оценивать цвета минералов и управлять этим явлением (обесцвечивание кристаллов, получение заданных окрасок синтетических минералов и т. д.).

Исследование свойств и конституции минералов, а также накопленный физиками, кристаллохимиками и кристаллофизиками экспериментальный материал по изучению полей устойчивости и условиям образования реальных кристаллических систем позволили добиться серьезных успехов в получении искусственных минералов с заранее заданными и необходимыми для новой техники свойствами. Серьезные успехи в разработке процесса получения кристаллов кварца и во внедрении этого метода в промышленность были достигнуты Институтом кристаллографии АН СССР и рядом отраслевых институтов других ведомств.

Большой теоретический и практический интерес представляют собой опыты получения искусственного корунда и его разновидностей (рубина, сапфира и др.) как методом кристаллизации из расплавов, так и из горячих водных растворов. Получение больших стержней рубина обеспечило значительный прогресс техники точных приборов, конструирования

Уголок Минералогического музея

лазерных генераторов и т. д. Большое научное и техническое значение имели полученные искусственные кристаллы рутила, шпинели, содалита, оптического кальцита, флюорита, слюды и других минералов. Работы по гидротермальному синтезу многих рудных сульфидных минералов (миллерит, блеклые руды и др.), а также по синтезу при высоких температурах и больших давлениях роговых обманок, пироксенов, слюд, берилла, фенакита, получение новых кристаллических модификаций SiO2 - коэсита, стишовита и других минералов (Д. П. Григорьев И А. Островский, Н. И. Хитаров, С. М. Стишов, А. И. Цветков, А. А Беус, А А. Годовиков) - обеспечили значительный вклад в теорию происхождения магматических пород в глубинах Земли, образования месторождений полезных ископаемых и возможного характера изменения вещества верхней мантии. Работы по синтезу минералов увенчались разработкой и внедрением в промышленность метода получения искусственных алмазов (Л. Ф. Верещагин, B. П. Бутусов и др.). Как известно, это является труднейшей задачей, так как устойчивое образование алмаза может происходить при температурах порядка 4000—5000° К и при давлениях около 50 000 атм. Разработанный советскими учеными метод позволяет получать кристаллики алмаза с длиной ребер до 0,2 см, а также алмазную пыль для различных нужд нашей промышленности.

Особенно широкое развитие в СССР получили работы, посвященные условиям образования минералов в природе. Основой для развития работ этого направления в советской минералогической школе, безусловно, послужили идеи и обобщения В. И. Вернадского, изложенные им в 20 — начале 30-х годов в серии работ, посвященных истории минеральных видов в процессах, совершающихся на поверхности и в глубинах Земли. В этих работах В. И. Вернадский и, позднее, А. Е. Ферсман показали динамику развития минералообразующих процессов и их продуктов — минералов — и глубокую связь этих процессов с геохимическими законами течения природных реакций, особенностями и поведением входящих в состав минералов химических элементов.

На основе идей В. И. Вернадского и А. Е. Ферсмана развивались и отдельные вопросы теории генезиса минеральных ассоциаций в различных геологических процессах. В качестве примера можно указать на цикл исследований по генезису пегматитов и их минералов, начатых (ив значительной мере завершенных) А. Е. Ферсманом, его учениками и последователями (К. А. Власовым, А. Н. Лабунцовым, А. И. Гинзбургом, А. А. Беусом и др.). Эти исследования продолжены А. Н. Заварицким, Д. С. Коржинским, В. Д. Никитиным и другими, вносившими новые идеи в физико-химическую теорию процесса пегматитообразования. В частности, эти исследователи значительную роль в пегматитовом процессе отводили явлениям метасоматоза и перекристаллизации.

Большая серия исследований была проведена по минералогии и генезису минеральных ассоциаций (месторождений), связанных с процессами геологического выветривания горных пород, по проблемам формирования древних кор выветривания, минералогии глинисто-дисперсных образований и значению коллоидных систем для формирования минеральных ассоциаций. Ряд интересных работ сделан по генезису, физико-химии и электрохимии процессов формирования минералов в зонах окисления сульфидных рудных месторождений (И. И. Гинзбург, C. С. Смирнов, Ф. В. Чухров, Е. К. Лазаренко, JL К. Яхонтова, М. С. Сахарова и др.). Много внимания было уделено изучению минералогии и генезиса контактово-метасоматических рудных скарнов, месторождений гидротермального типа, генезиса и геохимии минеральных ассоциаций в щелочных породах, а также происхождению карбонатов и т. д. (А. Г. Бетехтин, Т. Н. Шадлун, П. П. Пилипенко, Н. А. Смольянинов, Э. М. Бонштедт, Е. Е. Костылева, В. И. Герасимовский, К. А. Власов, Л. С. Бородин, Е. И. Семенов и многие другие). Исследования этого рода привели к тому, что был сформулирован и введен в науку ряд важных теоретических обобщений по генезису минеральных месторождений и внесен большой теоретический вклад в познание региональной минералогии СССР.

Другая группа работ базировалась на возможности применения принципов и методов физической химии и термодинамики к анализу природных минеральных систем. Генетические процессы рассматривались с точки зрения равновесности или неравновесности в определенных полях физико-химической диаграммы, моделирующей природный процесс, а минералы — как фазы этого процесса, закономерно переходящие в другие в зависимости от изменения основных физико-химических параметров процесса — температуры, давления и концентрации реагирующих веществ.

Прежде всего в этом направлении следует отметить интересный и новый теоретический подход к анализу закономерностей формирования минеральных ассоциаций, разработанный в 40—60-х годах Д. С. Коржинским, его учениками и последователями. Теоретически обоснованный ими метод анализа реальных минеральных ассоциаций, позволяющий восстанавливать историю их образования и теоретически предсказывать возможные парагенетические группы минералов в местонахождениях, базируется на использовании правила фаз Гиббса для открытых и закрытых природных систем. Выдвинутый Д. С. Коржинским принцип дифференциальной подвижности компонентов в среде, образующей минералы, позволил дать новую формулировку минералогическому правилу фаз Гольдшмидта, устанавливающую зависимость между количеством образующихся минералов и числом так называемых инертных химических компонентов, участвующих в реакциях при метасоматических процессах. Эти принципы были успешно применены к парагенетическому анализу контактово-метасоматических образований — рудных скарнов, к созданию основ теории минералообразования в метаморфических породах, к возможности установления глубинности процессов метаморфизма по парагенетическим ассоциациям минералов и т. п. Для рудных минеральных ассоциаций аналогичные исследования в 40-х годах были сделаны А. Г. Бетехтиным. Он основывался на том, что концентрация сульфидной серы в растворах, формирующих рудные сульфидные минералы, является определяющей. А. Г. Бетехтин и ряд других авторов разработали затем тип диаграмм, позволяющих устанавливать закономерности возможного совместного существования сульфидных минералов в природных месторождениях, последовательность смены минеральных ассоциаций, замещения одних сульфидов другими в зависимости от изменения величины химического потенциала сульфидной серы в растворах.

Ряд интересных и важных для генетической минералогии работ был проведен в 40—50-х годах в области определения температурных условий, химизма и фазового состояния среды образования минералов в природе на основе изучения физико-химии газо-жидких и твердых включений в минералах (Н. П. Ермаков, Г. Г. Леммлейн и др.). Были разработаны методы, позволяющие путем нагревания минералов до превращения имеющихся газо-жидких включений в одну из фаз (газ или жидкость) или до разрыва кристаллов, заключающих включения, определять как относительные (иногда абсолютные) температуры образования минерала-хозяина, так и фазовое состояние среды, в которой образовывались минералы (водные или газо-водные растворы, надкритические растворы, газ, расплав и т. д.). Для исследования тех же вопросов были изучены термические константы фазовых переходов и структур двойникования при полиморфных превращениях SiO2, распаде твердых растворов кали-натровых полевых шпатов, кристаллизации самородного висмута; изучались также температуры термомагнитных превращений и т. п. (Е. В. Цинзерлинг, Г. П. Барсанов, Э. Я. Гурьева и др.). Эти и многочисленные другие работы позволили по-новому и точнее решать вопросы о температурах, составе среды минералообразования и последовательности образования минералов в природе.

Важным и принципиально новым подходом к изучению генезиса минералов явилось применение для этой цели исследования изотопного состава элементов (А. П. Виноградов и его сотрудники, см. стр. 80). Так решались задачи определения абсолютного возраста минералов, о глубинном или поверхностном генезисе минералов и т. д.

Как известно, основная трудность исследования генезиса минералов связана с тем, что мы должны по уже готовым минералам восстановить процесс их образования и изменения за геологическое время. В этом отношении для развития генетической минералогии представляются важными начатые в 40-х годах работы по изучению морфологии минеральных индивидов и агрегатов, а также явлений зарождения и роста кристаллов и конкретных «ответов» кристаллов на изменения условий минералообразующей среды. Несомненно, что минерал является продуктом породившей его среды. Физико-химическая характеристика последней отражается на химизме минерала, составе примесей, кристаллической структуре и морфологии кристаллов и их агрегатов. Конкретное сочетание этих признаков в минерале или минеральном агрегате получило название типоморфизма минералов по отношению к среде и условиям их образования. Исследование конкретных признаков типоморфизма отдельных минералов дало очень важные результаты для развития генетической минералогии. По установленному типоморфизму какого-либо минерала оказалось возможным прослеживать условия и последовательность образования во времени не только «типоморфного» минерала, но и всей ассоциации минералов месторождения. Учение о типоморфизме минералов зародилось еще в работах В. И. Вернадского, однако особое развитие и использование его для конкретного анализа месторождений принадлежит А. Е. Ферсману и его многочисленным ученикам.

Минералы в природе встречаются в виде кристаллов или кристаллических зерен и их сростков. Естественно, что генетические признаки, проявляющиеся в формах кристаллов, их искажении, скульптурах роста и растворения, в зонарном росте, дефектах и дислокациях во внутренней структуре кристаллов, важны для понимания истории формирования как минеральных индивидов, так и месторождений. Не удивительно, что изучение связи этих признаков с условиями зарождения и роста кристаллов, с влиянием среды принадлежит в значительной мере

кристаллографам (Г. Г. Леммлейн, И. И. Шафрановский, А. В. Шубников и др.). Однако результаты этих работ были использованы советскими минералогами в решении и чисто минералогических, в том числе генетических вопросов. Их успешная разработка создала в минералогии новое направление, известное в настоящее время под названием: кристалломорфология, минералов, кристаллогенез, онтогения минералов и др. (Д. П. Григорьев, Г. Н. Вертушков, Е. К. Лазаренко и др.). Направление это уже внесло значительный вклад в изучение механизма роста друзовых, конкреционных форм, агрегатов минералов, в изучение искажений форм кристалла, дефектов, дислокаций, скульптур роста и растворения как функций изменения концентрации растворов, их температуры, скорости и направления движения (влияние вектора силы тяжести), фазового состояния среды кристаллизации и т. д.

Большое значение для создания научной теории процессов минералообразования имеет моделирование их в лаборатории. Эта ветвь генетической минералогии, называемая часто экспериментальной минералогией, к сожалению, развивалась в СССР медленно и неравномерно. Если не касаться более многочисленных работ, относящихся скорее к изучению вопроса о процессах образования горных пород, то можно отметить лишь исследования по некоторым силикатным системам с водой, давшие результаты по условиям образования и разложения амфиболов и слюды (И. А. Островский), по изучению превращения мусковита в биотит (Ф. В. Сыромятников), характера растворимости SiO2 в воде (Н. И. Хитаров) и еще некоторые другие работы. Детально изучались условия образования минералов из горячих водных растворов, т. е. так называемый гидротермальный синтез, очень важный для исследования процессов рудообразования. Здесь моделировались некоторые процессы метасоматоза известняков в контактово-железорудных месторождениях (Л. Н. Овчинников), образование сульфидов свинца в карбонатных породах (Н. И. Хитаров и др.), изучались отложения сульфидов в системах железо — никель — сера, железо — цинк — сера, отложения сульфидов железа при различных окислительно-восстановительных потенциалах (Г. С. Грицаенко, Я. И. Ольшанский и др.). В последнее время экспериментальные исследования в этой области начинают развиваться в Сибирском отделении АН СССР под руководством В. С. Соболева. Наконец, небольшое число работ было посвящено изучению моделей процессов минералообразования в условиях гипергенеза (И. И. Гинзбург и др., А. В. Казаков, Е. И. Соколова, Е. В. Рожкова, Л. К. Яхонтова и др.).

Как указано выше, с самого начала в советской минералогической школе важное место заняли так называемые топоминералогические исследования — изучение закономерностей пространственного распределения минеральных ассоциаций различного типа в зависимости от геолого-геохимической характеристики того или иного региона. Большое практическое значение этих работ для развивавшейся советской промышленности предопределило особое внимание к ним со стороны государственных органов. Работы эти, возглавлявшиеся вначале Академией наук СССР, а затем перешедшие и в коллективы высших учебных заведений, институты и экспедиции Главного геологического управления СССР (позднее Министерство геологии и охраны недр СССР), развернулись широким фронтом. Хорошо известны начатые в 20-х годах исследования по изучению минералогии Кольского полуострова, Карелии, территорий Южного Урала, Забайкалья, республик Средней Азии и некоторых других районов, проведены большим коллективом под руководством А. Е. Ферсмана.

Полученный советскими минералогами неоценимый региональный минералогический материал в значительной мере способствовал успеху в развитии и других направлений советской минералогии. Эти исследования увенчались крупными монографическими работами — «Минералогия Хибинских и Ловозерских тундр», «Полезные ископаемые Кольского полуострова», «Минералогия Урала», изданными в 30—50-х годах, и многочисленными статьями и работами, опубликованными в Трудах Таджикско-Памирской и других крупных экспедиций, в Трудах Совета по изучению производительных сил СССР при АН СССР и в других многочисленных изданиях. Организация исследований по топографической минералогии широко распространилась в минералогических ячейках и коллективах СССР, осуществлявших исследования в различных областях нашей страны. В результате появились работы по минералогии Грузии и части Закавказья (А. А. Твалчрелидзе и др.), минералогии Южной Осетии (Г. П. Барсанов), Крыма (С. П. Попов), Закарпатья (Е. К. Лазаренко и др.) и т. д.

Работы по топографической минералогии получили и другое направление. Было задумано описание в региональном разрезе всех минералов, обнаруженных на территории СССР. Этот большой коллективный труд отражен в двух первых томах сборника «Минералы СССР» (издание было прервано войной) и, кроме того, в монографиях, посвященных отдельным минералам или группам минералов в региональном охвате всей территории СССР или ее части. К ним относится большое количество исследований, проведенных коллективами и отдельными учеными. Это, например, монографические работы начала 30-х годов по цветному и драгоценному камню (А. Е. Ферсман), по сфену, апатиту, циркону (Э. М. Бонштедт, Е. Е. Костылева, А. Н. Лабунцов и др.), более поздние работы по слюдам (коллектив работников ВИМСа), минералам группы хромшпинелидов (Г. А. Соколов и др.), минералам коры выветривания Урала (И. И. Гинзбург и др.), минералогии зоны окисления сульфидных месторождений Забайкалья, Казахстана (С. С. Смирнов, Ф. В. Чухров), по цеолитам Грузии (Г. В. Гвахария). В последнее время в этом же плане выпущены коллективные труды по минералогии алмаза и его спутников (А. А. Кухаренко, Ю. Л. Орлов и др.) в месторождениях СССР и многие другие. За последние два десятилетия интенсивность региональных исследований начинает падать. Вместе с тем они представляют собой одно из характерных направлений именно советской минералогии и далеко не изжили себя в научном и практическом отношении.

Бесспорным показателем успехов минералогической работы в СССР является и открытие на территории СССР новых минералов. Следует отметить, что по существующим (правда, не полным и не очень точным) сведениям примерно 25% всех ежегодных открытий и исследований новых минералов во всем мире приходится на долю СССР. За рассматриваемое время здесь открыто и научно описано около 280 новых минеральных видов и разновидностей. Минералы открывались преимущественно на новых, ранее не изученных территориях страны. Такими районами оказались щелочные массивы и связанная с ними минерализация в Хибинских и Ловозерских тундрах, районы медно-никелевого и железного оруденения Кольского полуострова, пегматитовые поля Кольского полуострова и Карелии, пояс развития кимберлитов Якутии, Монголо-Охотский пояс полиметаллических и редкометальных руд, новые рудные поля Казахстана и республик Средней Азии и т. д. Именно из этих районов В. И. Герасимовским, А. Н. Лабунцевым, Э. М. Бонштедт, коллективом сотрудников Института минералогии и геохимии редких элементов, учеными ВИМСа, ИГЕМа АН СССР и многими работниками других институтов и высших учебных заведений описана подавляющая часть открываемых минералов.

Большое количество открытий новых минералов несомненно связано и с введением в минералогическую практику более совершенных приборов и методов тонкого исследования.

Сейчас советской минералогией накоплено столько новых и детальных сведений о минералах, что возникла необходимость их систематизации и обобщения в виде итоговых работ и справочников. Отметим большую работу по сводке всех новых открытий минералов (Э. М. Бонштедт и др.) и, особенно, крупный коллективный труд «Минералы» (редакторы Ф. В. Чухров, Э. М. Бонштедт и др.), представляющий собой полный справочник по всем данным, касающимся минералов, накопленным советской и мировой наукой.

Изложенное выше — далеко не полный перечень того, что было сделано советской минералогической наукой за 50 лет. Сделанное, конечно, неизмеримо больше и разнообразнее того, что можно показать в сжатом очерке. Мы пытались не столько подвести полный итог, сколько показать основные истоки, пути и тенденции в развитии советской минералогической школы. В семье других наук о веществе Земли (и космоса) минералогия имеет свои объекты и задачи, в решении которых советская школа минералогов сказала свое слово, указала новые пути, признанные ныне мировой научной общественностью. Нет сомнения, что дальнейшее развитие советской минералогии тесно связано с умением сочетать решение важных теоретических проблем, касающихся строения, свойств и генезиса минералов, с разносторонней работой по изучению распространения минералов полезных ископаемых и их месторождений на территории нашей страны.

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.