Блог

Иванов О. К.
ЗАКОН СООТВЕТСТВИЯ В МИНЕРАЛОГИИ

ЗАКОН СООТВЕТСТВИЯ В МИНЕРАЛОГИИ 

О. К. Иванов

Уральский институт минерального сырья, Екатеринбург, Россия

 

Признаком зрелости конкретной науки является существование метанауки как системы идей с законами, принципами и правилами [18–20]. Между тем положение в минералогии с общими законами достаточно непростое. Создается впечатление, что это пока хаотический набор различных закономерностей и утверждений, зачастую не имеющих к минералогии отношения [18]. Очевидно, что минералогия еще не дошла до стадии развитых наук с целостной системой законов и принципов. Поэтому попытки формулирования новых законов должны поощряться и подвергаться критическому обсуждению. В качестве одного из них предлагается минералогический «закон соответствия», уже выдвигавшийся в некоторых областях естествознания, в частности, в термохимии, кристалломорфологии, физической химии и магматической петрологии, но имеющий, по нашему мнению, более общее значение.

Термин «соответствие» впервые использован Н. С. Курнаковым в термохимии [9, с. 107]): «Принципу соответствия каждой совокупности фаз, находящихся в равновесии в данной системе, отвечает по термограммам определенный геометрический образ».

Л. Л. Перчуком [12, 13] был предложен общий принцип фазового соответствия применительно к распределению катионов в двух сосуществующих минералах магматических или метаморфических горных пород. Его формулировка такова: «Если два изоморфных катиона различаются по величине электроотрицательности, то, при прочих равных условиях, степень перераспределения их между сосуществующими силикатами в зависимости от температуры тем выше, чем больше разница в силе кремнекислородных радикалов и в категориях симметрии этих минералов; наибольшие эффекты достигаются в равновесиях водных и безводных минералов» [13, с. 131]. Эта формулировка скорее химическая или физико-химическая, чем минералогическая, хотя речь идет о минералах, почему-то называемых фазами. Этот принцип был использован для обоснования температур кристаллизации таких сосуществующих пар минералов. Ю. Б. Марин внес его под названием закона фазового соответствия минеральных парагенезисов в список основных законов минералогии, указав, что «этот закон служит основой многочисленных геотермометров и геобарометров» [11, с. 17], хотя таковым был закон Нернста о распределении элементов между сосуществующими равновесными фазами [10, 13].

Практически одновременно этот термин был использован В. А. Поповым в области кристалломорфологии, классической сфере общей минералогии. В. А. Попов [14, 15] предложил принцип соответствия, сформулированный им так: «минералы, образовавшиеся совместно и одновременно, обнаруживают какие-либо соответствия состава, макроконституции и формы друг другу и минералообразующей среде» [15, с. 13].

Н. З. Евзикова [1, с. 7], описывая явления соответствия форм кристаллов, назвала его правилом кристалломорфологического соответствия: «…габитусы кристаллов минералов, кристаллизующихся одновременно или почти одновременно, находятся в соответствии друг с другом». В. А. Попов [15, с. 13] настаивает, что «правило справедливо только для минералов, кристаллизующихся совместно и одновременно». По мнению В. А. Попова, принцип соответствия лежит в основе типоморфического и генетико-информационного анализа Н. П. Юшкина [20]. В своем более позднем критическом обзоре работы по онтогении алмаза В. А. Попов пишет: «Следовательно, надо говорить не о равновесии, а о соответствии (соответствии форм кристаллов условиям кристаллизации, соответствии свойств кристаллов условиям и формам). Именно понятие «соответствия» должно лежать в основе типоморфизма минералов, но никак не «равновесия» [16, с. 123].

Термин «соответствие» был использован и нами в петрологии магматических горных пород при анализе условий равновесной–неравновесной кристаллизации ортомагматов [8, с. 64]. При этом автор, не будучи знаком с приведенной выше работой В. А. Попова, где эта идея высказана раньше, тоже пришел к выводу, что в случае ортомагматических горных пород термин «равновесие» не отражает истинного положения вещей, и лучше было бы использовать термин «соответствие». «В этом случае можно говорить о соответствии состава минерала составу породы, спектра минералов (минеральной ассоциации) – условиям кристаллизации породы, и т. д.».

Таким образом, как минимум в трех достаточно разных науках – физической химии, кристалломорфологии и петрологической минералогии – с той или иной степенью полноты, точности или обоснованности формулируется принцип, правило или закон соответствия.

При этом принцип соответствия Л. Л. Перчука [13, 14] касается распределения катионов в паре минералов в зависимости от температуры. В. А. Попов [15] под принципом соответствия понимал соответствие состава, макроконституции (анатомии) и формы кристаллов друг другу и минералообразующей среде, хотя во всех работах он делал основной упор на морфологию кристаллов. Н. З. Евзикова [1] под правилом кристалломорфологического соответствия понимала соответствие габитуса кристаллизующихся одновременно или почти одновременно кристаллов. Автор [8] писал о соответствии состава минерала составу породы, спектра минералов – условиям кристаллизации породы.

Таким образом, большинство авторов формулировок создавали их для своих областей исследования. Из предложенных формулировок наиболее широка формулировка В. А. Попова [15]. Если суммировать все частные формулировки, а также добавить в нее недостающие для полноты определения, то формула будет в общем виде выглядеть так: «Под законом или принципом соответствия понимается соответствие состава, спектра, морфологии и внутреннего строения минералов составу и свойствам минералообразующей среды и условиям кристаллизации».

В этой формулировке отсутствуют усложненный вариант закона Нернста, использованный Л. Л. Перчуком. Для большей полноты вместо термина «минералообразующая среда» В. А. Попова добавлены «состав и свойства минералообразующей среды». Это обусловлено тем, что минералообразующая среда имеет две главных особенности – химический состав и физические свойства, оказывающие сильное влияние на процесс кристаллизации. В формулировку добавлено также определение «условия кристаллизации», ибо при одной и той же минералообразующей среде и идентичности ее состава определяющими являются условия кристаллизации, в частности, скорость остывания или кристаллизации, обуславливающая равновесные или неравновесные условия кристаллизации, особенно важные для ортомагматических горных пород [2–7]. Для конкретных минералов и в разных геологических процессах может доминировать тот или иной фактор, отражающийся на составе минерала, спектре кристаллизующихся минералов, их морфологии или анатомии.

Доказательная база в достаточном количестве содержится в цитированных работах [1–21] и не требует дублирования.

Наверное, имеет значение – будет ли сформулированная закономерность в ранге принципа, правила или закона. Авторы частных формулировок использовали все три определения, хотя чаще всего использовался термин «принцип». Для точного определения требуется талант и знания И. П. Шарапова. По нашему мнению, это скорее принцип как основополагающее высказывание, на котором создаются научные системы идей, однако не сильно будет противоречить сути дела и ранг закона. И, конечно, этот принцип или закон следует отнести к аксиоматическим, лежащим в основе минералогии.

Сфера действия закона – общая минералогия, кристаллография, петрология магматических, постмагматических и метаморфических пород и образование эвапоритов. Однако, он должен проявляться и в общей геологии, и, по-видимому, гораздо шире.

               

Литература

  1. Евзикова Н. З.Кристалломорфологические основы учения о типоморфизме минералов // Региональная и генетическая минералогия. Киев, 1979. Вып. 3. С. 3–11.
  2. Иванов О. К. О факторах, определяющих состав оливина // Изв. АН СССР, сер. геол. 1978. № 6. С. 86–99.
  3. Иванов О. К. Факторы, определяющие состав плагиоклазов магматических пород //MorphologyandPhaseEquilibriumofMinerals. IMA–1982(1986). P. 241–250.
  4. Иванов О. К. Зональность и условия равновесной кристаллизации ортомагматических минералов // Теория минералогии. Л.: Наука, 1988. С. 91–96.
  5. Иванов О. К. Минералогические признаки равновесной и неравновесной кристаллизации ортомагматических горных пород // Урал. геол. журнал. 2006. № 1 (49). С. 75–84.
  6. Иванов О. К. Минералогическое правило фаз для равновесных ортомагматических горных пород // Теория, история философия и практика минералогии. Матер. IVмеждународ. минералог. семинара. Сыктывкар: Геопринт, 2006. С. 40–42.
  7. Иванов О. К.Число сосуществующих минералов в ортомагматических горных породах, кристаллизовавшихся в неравновесных условиях // Урал. геол. журнал. 2006. № 3 (51). С. 89–98.
  8. Иванов О. К. Типы равновесной–неравновесной магматической кристаллизации // Урал. геол. журнал. 2006. № 6 (54). С. 51–68.
  9. Краткий курс физической химии / Под ред. С. Н. Кондратьева. М.: Высшая школа, 1978. 312 с.
  10. Киреев В. А.Курс физической химии. М.: Химия, 1975. 778 с.
  11. Марин Ю.Б.Теоретический и эмпирический подходы в минералогии // Теория минералогии. Л.: Наука,. 1988. С. 15–20.
  12. Перчук Л. Л. Равновесие породообразующих минералов. М.: Недра, 1970. 320с.
  13. Перчук Л. Л., Рябчиков И. Д.Фазовое соответствие в минеральных системах. М.: Недра, 1976. 287с.
  14. Попов В. А.Морфологический анализ минералов // Кристаллография и минералогия. Л.: 1972. С. 92–96.
  15. Попов В. А. Практическая кристалломорфология минералов. Свердловск: УНЦ АН СССР, 1984. 191с.
  16. Попов В. А. О книге В. В. Бескрованова «Онтогения алмаза» // Зап. ВМО. 1994. № 3. С. 122–125.
  17. Шарапов И. П.Системный подход и логико-математический анализ геологических данных / Автореф. дисс.   доктора геол.-минерал. накук. Новосибирск, 1986. 27с.
  18. Шарапов И. П.О законах минералогии // Теория минералогии. Л.: Наука, 1988. С. 22–27.
  19. Шарапов И. П.Метагеология. Некоторые проблемы. М.: Наука, 1989. 208с.
  20. Юшкин Н. П.Теория и методы в минералогии. Л.: Наука. 1977. 291с.
  21. Юшкин Н. П.Проблемы и пути развития минералогической теории // Теория минералогии. Л.: Наука. 1988. С.4-10.