Современный период развития минералогии

Общая часть
22
Крупнейшими достижениями русской науки в области кристаллогра
фии мы обязаны гениальному русскому ученому акад. Е. С. Федорову
(1853–1919). Путем строгого математического анализа он подошел к тео'
рии строения кристаллов и в 1890 г. опубликовал классический труд ми
рового значения «Симметрия правильных систем фигур», в котором
дал вывод единственно возможных 230 пространственных групп симмет
рии. Годом позже (1891) немецкий математик А. Шенфлис (1853–1928)
опубликовал вывод тех же пространственных групп, позднее внеся в него
поправки в соответствии с указаниями Е. С. Федорова. Таким образом,
приоритет в этом отношении принадлежит нашему ученому, чего не от
рицал и сам Шенфлис.
Другое крупнейшее достижение Е. С. Федорова относится к области
микроскопического изучения минералов. Им создан универсальный оп
тический метод исследования кристаллических зерен в тонких шлифах с
помощью специально сконструированного им столика, получившего на
звание «федоровского».
Открытие Д. И. Менделеевым закона периодичности и создание пе
риодической системы химических элементов сыграло исключительную
роль в развитии минералогии.
Мысль о том, что минералы представляют собой продукты химических
реакций, совершающихся в земной коре, наиболее ярко отражена в много
численных трудах крупнейшего русского естествоиспытателя профессора
Московского университета акад. В. И. Вернадского (1863–1945). Он учил
ся у таких корифеев русской науки, как Д. И. Менделеев, Н. А. Меншут
кин, В. В. Докучаев, А. П. Карпинский, и по праву считается реформато
ром отечественной минералогии. Рассматривая минералогию как «химию
земной коры», Вернадский создал новое направление в области минерало
гических исследований. Много внимания он уделял вопросам химической
конституции минералов в свете новейших достижений мировой науки,
вопросам парагенезиса минералов и изучению условий существования
минералов в природе в историческом аспекте. В 1891 г. Вернадский дока
зал опытом положение о том, что в алюмосиликатах может иметь место
замена четырехвалентного кремния трехвалентным алюминием, играющим
роль кислотной функции. Спустя 30 лет это положение не только было
полностью подтверждено рентгенометрическими исследованиями полевых
шпатов, но и помогло в изучении структур других алюмосиликатов.
Минералогия В. И. Вернадского внесла свежую струю в развитие ми
нералогических знаний в нашей стране, опередив в этом отношении зару
бежные страны. Как результат огромного кропотливого труда в период
1908–1914 гг. появился первый том его классической монографии по ми
нералогии России «Опыт описательной минералогии», посвященный клас
су самородных элементов. К сожалению, этот труд, так же как и «История
минералов в земной коре», остался незаконченным при жизни ученого.

Введение
23
Обладая большой эрудицией и превосходным знанием литературно
го наследия, Вернадский дал ряд интереснейших обобщений, послужив
ших основой для созданной им новой области знания — геохимии. Пер
вые попытки обобщения по химическим процессам в земной коре
делались еще в середине прошлого столетия К. Бишофом (1792–1870) и
Эли де Бомоном (1798–1874). Кроме В. И. Вернадского своим современ
ным развитием геохимия обязана В. М. Гольдшмидту (1888–1947) и осо
бенно советскому ученому акад. А. Е. Ферсману.
В 1895 г. В. Рентген (1845–1923), изучая катодные лучи, открыл
Хлучи (называемые теперь рентгеновскими лучами), положившие на
чало развитию новой методики исследования минерального вещества.
По инициативе немецкого кристаллохимика П. Грота (1843–1927), ак
тивно переписывавшегося с Е. С. Федоровым, были подготовлены экс
перименты с применением рентгеновских лучей для проверки гипоте
зы о решетчатом строении кристаллов. Открытие в 1912 г. немецким
физиком М. Лауэ (1879–1960) явлений дифракции рентгеновских лучей
при прохождении их через кристалл и дальнейшие исследования в этом
направлении русского ученого Г. В. Вульфа (1863–1925), английских уче
ных У. Г. Брэгга (1862–1942) и У. Л. Брэгга (1890–1972) (отца и сына),
американца Л. Полинга (1901–1994) и др. позволили тесно связать внут
реннее кристаллическое строение минералов с их химическим составом
и физическими свойствами. Исследования в этой области доказали пра
вильность догадок Ньютона, Ломоносова и Браве о кристаллическом стро
ении и подтвердили теоретический вывод 230 законов расположения ато
мов внутри кристаллов, впервые сделанный Е. С. Федоровым (1890).
Федоровское учение о симметрии целиком легло в основу современного
рентгеноструктурного анализа кристаллов. В результате этих достиже
ний зародилась новая отрасль научного знания — кристаллохимия — на
ука о законах пространственного расположения и взаимного влияния ато
мов или ионов в кристаллах и о закономерностях связи кристаллической
структуры минералов с их физическими и химическими свойствами.
Весьма важны достижения в области физической химии, в частности
в учении о фазах (в физикохимическом смысле слова) и о равновесиях
физикохимических систем. В этой области исследований мировая наука
многим обязана американцу Дж. В. Гиббсу и норвежцу В. М. Гольдшмид
ту, давшим правило фаз, а также нашему выдающемуся ученому — акад.
Н. С. Курнакову (1860–1941), создателю физикохимического анализа спла
вов и других сложных тел с применением геометрических методов изобра
жения соотношений между составом и свойствами изучаемых веществ.
С его именем связано также создание термического анализа минералов.
Наряду с изучением природных объектов велись и эксперименталь
ные исследования по синтезу соединений, встречающихся в природе.
Искусственным получением минералов занимались еще в XVIII в.,

Общая часть
24
но систематические опыты по синтезу минералов начали проводиться
лишь в середине XIX в. (Г. Добре, Ф. Фуке и др.). Больших успехов в этой
области достиг наш русский ученый К. Д. Хрущев. В начале XX в. иссле
дования по синтезу главным образом породообразующих минералов на
чали осуществляться в США усилиями Н. Боуэна, О. Таттла и др.
Таким образом, конец XIX и начало XX вв. ознаменовались рядом
крупных достижений главным образом в области кристаллографии, фи
зики и физической химии.
Дальнейшее развитие минералогии в XX в. не сводилось только к на
коплению фактических сведений о кристаллической структуре и свойствах
новых минералов. Постепенно наращивалась методическая основа для все
более точных и локальных исследований состава и реальной структуры
минералов с учетом неоднородностей их строения. Применение электрон
ной микроскопии и дифракции электронов позволило существенно уточ
нить сведения о природе глинистых минералов и других слоистых силика
тов. В начале второй половины XX в., с изобретением французским ученым
Р. Кастеном рентгеновского микрозондового анализатора, был подготов
лен очередной качественный скачок в методике минералогических иссле
дований. Применение микрозондового анализа, способного дать сведения
о химическом составе выделений микронного масштаба, привело к резко
му возрастанию числа вновь открываемых минералов; некоторые же обра
зования, ранее считавшиеся однородными, были выведены из числа мине
ральных видов (дискредитированы), будучи квалифицированы как смеси.
Минералогия наших дней, используя прецизионные методы исследования,
изучает превращения минералов, восстанавливает их термическую исто
рию, используя данные об их тонкой структуре. Исследования последних
лет имеют иногда своими объектами столь малые частицы минерального
вещества, что можно говорить о возникновении новой отрасли геологи
ческого знания — наноминералогии.

жүктеу/скачать 4,45 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: