Creator: Date Created:1957 Place Created:Russia Keywords:minerology,crystal ions Context:article from Russia ************************************************** ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК СССР Том 112 № 6 1957 резах удается выделить отражающие площадки, намечающие поверхность подсолевого ложа на глубинах порядка 5000 м. Тектонический уступ, пространственное положение которого показано на рис. 1, является погребенным. В интервале мезозойских отложений он постепенно, снизу вверх, переходит в пологую моноклиналь, а последняя, по крайней мере на уровне неогеновых и четвертичных отложений,— в горизонтальное залегание пластов. Можно предположить, что в теле докем-брийского фундамента, на стыке двух плит (Среднерусской и Прикаспийской*), этому уступу отвечает древний шов, вдоль которого происходили поднятия и опускания смежных территорий. Нижневолжский разведочный геофизический трест Поступило и Саратовский государственный университет , , - 28 VII 1956 им. Н. Г. Чернышевского ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА 1 А. Л. Козлов, В. М. Шипелькевич, Сов. геол., № 4 (1945). 2 А. П. Павлов, Бюлл. МОИП, № 4 (1896). 3 Э. Э. Ф о т и а д и, Восточная нефть, № 9 (1940). 4 Н. С. Ш а тс кий, Бюлл. МОИП, отд. геол., 30, № 5 (1955). 5 О. А. III в а н к, Разведочная и промысловая геофизика, Обмен производственным опытом, № 4 (1952). * Термин «Прикаспийская плита» заимствован у Н.С. Шатского (4). 1097 Доклады Академии наук СССР 1957. Том 112, № 6 ТИл^иОй/^" МИНЕРАЛОГИЯ А. С. ПОВАРЕННЫХ •xJU- зависимость твердости минералов от состояния химической связи СПредставлено академиком М Г. Бетехтиным 15 XI 1956) В Г- 'Ч^! .- 3 основных работах по исследованию твердости минералов и искусственных кристаллов (2, 6, 7) были выяснены главные закономерности изменения этого свойства в зависимости от крйсталлохимических фактор'ов. Так, было установлено, что для кристаллов, обладающих одинаковыми простыми структурами (главным образом, координационного и островного типа) твердость уменьшается с увеличение^:. межатомных расстояний и возрастает с увеличением валентности и координационных чисел атомов. При этом в основном предполагалось (7, 6),что силы химической связи в рассматриваемых кристаллах относятся к чисто ионным. Правда, В.М. Гольдшмидт (2) косвенно учитывал изменение природы связей, когда говорил о поляризации ионов. Он сделал вувод, что замещения, приводящие к увеличению поляризации ионов в кристалле понижают его твердость. Однако, теоретически это не было им обосновано. - '>■'■ Ttx ^ tk^JL В настоящее время общепризнано, что между ионным и ковалентным типами связи в кристаллах существуют непрерывные переходы и что подавляющее большинство соединений относится по состоянию связи к промежуточному типу. а- Пользуясь величинами электроотрицательиостей элементов для соответствующей валентности, можно на основании их разностей с помощью простой номограммы (5) вычислить приближенное значение состояния связи в простейших соединениях со структурами координационного типа. Чтобы выяснить, в каком направлении действует на твердость изменение состояния связи, нужно проследить ее влияние в чистом виде. Для этого Таблица 1 Соединения NaCl AgBr BaO MgSe SrO MgS MgO BeO* Межатомные расстояния в А 2,81 2,88 2,77 2,73 2,58 2,60 2,10 2,10 Степень ковалентности свя- зи в % 32 54 15 72 17 65 28 74 Твердость по Моосу 2,5—2,6 2,5-3 3,0 4,0 3,5 4,8 5,5** 7,5 ■■■ - . - * Координационное число BeS = 4 ** Значение твердости по А. Г. Бетехтину (х). - ,, . ' ■ - < необходимо подобрать такие пары минералов или кристаллов, у которых все остальные параметры (т. е. межатомные расстояния, валентность и координационные числа атомов) были бы одинаковы. Такие примеры в мире кристаллов, естественно, весьма ограничены. В табл. 1 приведено несколько пар кристаллов с одинаковыми структурами, у которых это требование выполнено в максимально возможной степени. 1098 R-X- Рис. 1 Из данных табл. 1 вытекает, что кристаллы с существенно ковалентным •состояние^, связи являются более твердыми, чем те, в которых преобладает связь^ионная. Причем относительная разница возрастает с увеличением валентности составляющих атомов и уменьшением межатомных расстояний (различие в твердости MgO и BeS несколько сглажено за счет сниже- т6 ния координационного числа Be). Приблизительные расчеты показывают, что для минералов, построенных из двухвалентных элементов изменение состояния связи на 50% сопровождается следующими изменениями твердости: 1) при межатомных расстояниях 2,50— 2,80 А —на 1 балл; 2) при межатомных расстояниях 2,10— 2,50 А— на 1,5—2 балла шкалы Мооса. Разумеется, что для минералов со структурами координационного типа, состоящих из трех-и четырехвалентных элементов такое изменение должно быть соответственно еще более значительным. Это действие состояния связи на твердость минералов и кристаллов проявляется всегда и накладывается на действие всех других определяющих твердость факторов. Так, например, повышение твердости кристаллов с увеличением валентности составляющих катионов несомненно усиливается одновременно с возрастающей в них степенью ковалентности связи, поскольку электроотрицательность катионов с повышением валентности увеличивается. Ход изменения твердости кристаллических веществ с изменением межатомных расстояний также под влиянием изменения состояния химической связи не остается одинаковым. В случаях, когда вместе с увеличением межатомных jS д расстояний ковалентность связи падает (что наблюдается в рядах аналогичных соединений при замещении катионов) уменьшение твердости идет более быстро, чем когда ковалентность связи возрастает (что происходит в рядах аналогичных соединений при замещении анионов). Это различие в ходе изменения твердости иллюстрируется двумя графиками (рис. 1 и 2), построенными для соединений, состоящих из одновалентных и двухвалентных элементов. Твердости некоторых минералов и кристаллов, например периклаза, кальцоксида, галита, LiF, NaBr, KJ. по сравнению с величинами, принятыми В. М. Гольдшмидтом (2), немного исправлены на основании данных минералогических справочников О,9) и 1099 тв 10 работ по измерению микротвердости (3,8). Сплошными линиями показано» изменение твердости первого типа, пунктирными — второго. Обращает на себя внимание резкий перелом в ходе изменения твердости второго типа, характерного только для солей двухвалентных металлов-(точки BeS, NgS, CaS и т. д.), за которым следует более интенсивное изменение (особенно для Be- и Mg-солей), чем изменение первого типа. Природа этого нарушения пока с точностью неизвестна, но скорее всего связана с проявлением сил взаимного отталкивания анионов, возрастающих с увеличением их размеров, что как будто подтверждается постепенным сглаживанием этих аномалий с переходом к более крупным катионам (Са, Sr, Ва). Вероятно, на основании этого факта В. М. Гольдшмидт пришел к вышеупомянутому выводу об отрицательном влиянии поляризации на твердость, кристаллов. Между тем известно, что ковалентная связь значительно прочнее ионной (4), и если она не встречает каких-либо помех, то в сочетании, с высокой валентностью и малыми размерами атомов обеспечивает максимально высокую твердость минералов, как это мы видим на примере твердейшего из них — алмаза. Криворожский "горнорудный Поступило 1 А. Г. Б е т е х т и и, Минералогия, 1950. 2 В. М. Гольдшмидт, Основные-идеи геохимии, в. 1 (1933).* 3 С. Д. Дмитриев, Тр. Совещ. по микротвердости, Изд. АН СССР, 1951. 4 Л. Паулин г, Природа химической связи, 1947. 5 А. С. П о-варенных, Зап. Всесоюзн. минер, общ., 84, в. 4 (1955). 6 В. С. Соболев, Введение в минералогию силикатов, Львов, 1949. 7 А. Е. Ферсман, Геохимия, 3„ 1937. 8 Е. О. Bernhardt, Zs. f. Metallkunde, 33, H. 3 (1941). 9 С. Р а 1 а с h Н. В е г m а п, С. Frond el, Dana's System of Mineralogy, N. Y., 1—2, 1944—1951- инстатут институт JjSt 11 VIII 1956 ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА 1100,л