Современная кристаллография: полезна ли она наукам о Земле?
https://doi.org/10.33623/0579-9406-2022-1-3-23
Аннотация
Кристаллография, рожденная в XVII веке на стыке минералогии и математики, впоследствии стала рассматриваться как наука, более близкая к физике, химии, биологии и даже медицине. Это сказалось на ее сдержанном восприятии научным сообществом, связанном с науками о Земле. На конкретных примерах показана важная роль самых современных кристаллографических методов, результатов исследований и идей в развитии представлений о составе и строении Земли и планет.
Ключевые слова
апериодическая кристаллография,
квазикристаллы,
глубинные геосферы,
нелинейно-оптические кристаллы,
марсианские породы
При поддержке: Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (проект № 19-17-00050)
Об авторе
Д. Ю. Пущаровский
ФГБОУ ВО Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия
Россия
Геологический факультет, декан, профессор, академик РАН.
119991, Москва, ГСП-1, Ленинские Горы, 1
Список литературы
1. Болотина Н.Б. Рентгеноструктурный анализ модулированных кристаллов. Обзор // Кристаллография. 2007. Вып. 52, № 4. С. 673–685.
2. Пущаровский Д.Ю. Рентгенография минералов. М.: Геоинформмарк, 2000. 292 с.
3. Пущаровский Д.Ю. Железо и его соединения в ядре Земли: новые данные и идеи // Геохимия. 2019. № 9. С. 936–947.
4. Пущаровский Д.Ю. Минералогическая кристаллография. М.: Геокарт-ГЕОС, 2020. 341 с.
5. Пущаровский Д.Ю., Пущаровский Ю.М. Новый взгляд на состав и строение глубинных оболочек планет земной группы // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 4. Геология. 2016. № 1. С. 3–9.
6. Пущаровский Ю.М. О трех парадигмах в геологии // Геотектоника. 1995. № 1. C. 4–11.
7. Пущаровский Ю.М. Сейсмотомография и структура мантии: тектонический ракурс // Докл. РАН. 1996. Т. 351, № 6. С. 806–809.
8. Пущаровский Ю.М., Пущаровский Д.Ю. Геология мантии Земли. M.: ГЕОС, 2010. 140 с.
9. Arakcheeva A., Bindi L., Pattison P. et al. The incommensurately modulated structures of natural natrite at 120 and 293 K from synchrotron X-ray data // Amer. Mineral. 2010. Vol. 95, N 4. P. 574–581. DOI: 10.2138/am.2010.3384.
10. Balitsky D., Villeval P., Lupinski D. Growth of large scale nonlinear LBO and electro-optic RTP crystals: State of the art and applications // Advanced Solid State Lasers. 2015. DOI: 10.1364/assl.2015.am1a.2.
11. Balitsky D., Villeval P., Lupinski D. Elaboration of large LBO and RTP crystals for nonelinear and electro optic applications // ICCGE-19/OMVPE-19 Program and Abstr. Book. 2019. Friday, August 2. Symposium Fundamentals of Crystal Growth: Colloids and Crystal Growth in Solution. P. 8.30–8.45.
12. Barlow W. Probable Nature of the Internal Symmetry of Crystals // Nature. 1883. Vol. 29, P.186–188. URL: https://doi.org/10.1038/029186a0.
13. Barton I.F. Trends in the discovery of new minerals over the last century // Amer. Mineral. 2019. Vol. 104, N 5. P. 641–651.
14. Bindi L., Arakcheeva A,. Chapuis G. The role of silver on the stabilization of the incommensurately modulated structure in calaverite, AuTe2 // Amer. Mineral. 2009. Vol. 94. P. 728–736.
15. Bindi L., Kolb W., Eby G.N. et al. Accidental synthesis of a previously unknown quasicrystal in the fi rst atomic bomb test // Proceed. of the National Academy of Sciences. 2021. Vol. 118. N 22. e2101350118. DOI: 10.1073/pnas.2101350118.
16. Bindi L., Lin C., Ma C., Steinhardt P.J. Collisions in outer space produced an icosahedral phase in the Khatyrka meteorite never observed previously in the laboratory// Sci. Rep. 2016. Vol. 6, 38117. URL: https://doi.org/10.1038/srep38117.
17. Bindi L., Nespolo M., Krivovichev S.V. et al. Producing highly complicated materials. Nature does it better // Rep. Prog. Phys. 2020. Vol. 83, 106501. DOI: 10.1088/1361-6633/abaa3a.
18. Bindi L., Steinhardt P.J., Yao N., Lu P.J. Natural quasicrystals // Science. 2009. Vol. 324. P. 1306–1309.
19. Bish D.L., Blake D.F., Vaniman D.T. et al. X-ray diffraction results from Mars science laboratory: Mineralogy of rocknest at Gale crater // Science. 2013. Vol. 341, N 6153. P. 1238932. DOI: 10.1126/science.1238932.
20. Capitani G. Synchysite-(Ce) from Cinquevalli (Trento, Italy): Stacking disorder and the polytypism of (Ca,REE)-Fluorcarbonates // Minerals. 2020. Vol. 10(1), N 77. DOI: 10.3390/min10010077.2005
21. Dam B., Janner A., Donnay J.D.H. Incommensurate morphology of calaverite (AuTe2) crystals // Physical Rev. Lett. 1985. Vol. 55. P. 2301–2304.
22. De Wolff P.M. The Pseudo-symmetry of Modulated Crystal Structures // Acta Crystallographica Sect. A. 1974. Vol. 30, N 6. P. 777–785. DOI: 10.1107/s0567739474010710.
23. Faurel B., Durand E., Maurice S. et al. New developments on chemcam laser transmitter and potential applications for other planetology programs // Proceed. Vol. 10564. Intern. conference on Space Optics — ICSO 2012. 105642I (2017), 105642I-2-9. URL: https://doi.org/10.1117/12.2309236.
24. Ferraris G. Early contributions of crystallography to the atomic theory of matter// Substantia. 2019. Vol. 3, N 1. P. 131–138. DOI: 10.13128/Substantia-81.
25. Ferraris C., Weinert O., Ferraris G. La correspondence entre Henri Hureau de Sénarmont et Quintino Sella // Saggi e Studi, Rivista di Storia dell’Università di Torino. 2020. Vol. IX, N 2. P. 51–127.
26. Grew E.S., Hystad G., Hazen R. M. et al. How many boron minerals occur in Earth’s upper crust? // Amer. Mineral. 2017. Vol. 102, N 8. P. 1573–1587. DOI: 10.2138/am2017–5897.
27. Goldschmidt V., Palache C., Peacock M. Über Calaverit // N. Jahrb. Miner. 1931. Bd. 63. S. 1–58. BB (A).
28. Hargittai I. Generalizing crystallography: a tribute to Alan L. Mackay at 90 // Struct. Chem. 2016. Vol. 28, N 1. P. 1–16. DOI: 10.1007/s11224-016-0766-1.
29. Hargittai I., Hargittai B. Physics Nobel laureate Roger Penrose and the Penrose pattern as a forerunner of generalized crystallography // Struct Chem. 2020. Vol. 32. P. 1–7. DOI: 10.1007/s11224-020-01669-8.
30. Irifune T., Fujino K., Ohtani E. A new high pressure form of MgAl2O4 // Nature. 1991. Vol. 349. P. 409–411.
31. Janner A., Janssen T. From crystal morphology to molecular and scale crystallography // Physica Scripta. 2015. Vol. 90, N 8. 088007. DOI: 10.1088/0031-8949/90/8/088007.
32. Li J., Ma Z., He C. et al. An effective strategy to achieve deeper coherent light for LiB3O5 // J. Materials Chemistry C. 2016. Vol. 4, N 10. P. 1926–1934. DOI: 10.1039/c5tc03814f.
33. Maurice S., Wiens R.C., Bernardi P. et al. The SuperCam instrument suite on the Mars 2020 Rover: Science objectives and mast-unit description // Space Sci. Rev. 2020. Vol. 217, N 47. 108 p. URL: https://doi.org/10.1007/s11214-021-00807-w.
34. Novikova N., Sorokina N., Verin I. et al. Structural reasons for the nonlinear optical properties of KTP family single crystals // Crystals. 2018. Vol. 8, N 7. P. 283. DOI: 10.3390/cryst8070283. URL: https://www.mdpi.com/2073-4352/8/7/283/htm.
35. Oganov A.R., Gillan M.J., Price G.D. Structural stability of silica at high pressures and temperatures // Phys. Rev. 2005. Vol. 71 (6). P. 064104 (8). DOI: 10.1103/physrevb.71.064104.
36. Pereira A.L.J., Gracia L., Santamaría-Pérez D. et al. Structural and vibrational study of cubic Sb2O3 under high pressure // Phys. Rev. B. 2012. Vol. 85. N 17. DOI: 10.1103/physrevb.85.174108.
37. Pluth J.J., Smith J.V., Pushcharovsky D.Y. et al. Third-generation synchrotron x-ray diffraction of 6-mm crystal of raite, Na3Mn3Ti0.25Si8O20(OH)2•10H2O, opens up new chemistry and physics of low-temperature minerals // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1997. Vol. 94. P. 12263–12267. DOI: 10.1073/pnas.94.23.12263.
38. Pushcharovsky D.Yu., Pushcharovsky Yu.M. The mineralogy and the origin of deep geospheres: a review // Earth Sci. Rev. 2012. Vol. 113. P. 104–109.
39. Pushcharovsky D.Yu., Zubkova N.V., Pekov I.V. Structural chemistry of silicates: new discoveries and ideas // Struct. Chem. 2016. Vol. 27, N 6. P. 1593–1603. DOI: 10.1007/s11224-016-0750-9.
40. Rozhdestvenskaya I., Mugnaioli E., Czank M. et al. The structure of charoite, (K,Sr,Ba,Mn)15–16(Ca,Na)32××[(Si70(O,OH)180)](OH,F)4.0.nH2O, solved by conventional and automated electron diffraction // Mineralogical Magazine. 2010. Vol. 74, N 1. P. 159–177. DOI: 10.1180/minmag.2010.074.1.159.
41. Sarp H., Pushcharovsky D.Yu., MacLean E.J. et al. Tillmannsite, (Ag3Hg)(V,As)O4, a new mineral: its description and crystal structure // Europ. J. of Mineralogy. 2003. Vol. 15, N 1. P. 177–180. DOI: 10.1127/0935-1221/2003/0015-0177.
42. Schechtman D., Blech I., Gratias D. et al. Metallic phase with long-range orientational order and no translational symmetry // Phys. Rev. Lett. 1984. Vol. 53. P. 1951—1953.
43. Schwarzenbach D. Crystallography. Chichester; N.Y.: John Wiley & Sons, 1996. 241 p.
44. Wagner T., Schönleber A. A non-mathematical introduction to the superspace description of modulated structures // Acta Crystallographica. Sect. B. Structural Science. 2009. Vol. 65, N 3. P. 249–268. DOI: 10.1107/s0108768109015614.
45. Weil M., Tillmanns E., Pushcharovsky D.Yu. Hydrothermal single-crystal growth in the systems Ag/Hg/X/O (X = VV,-AsV): Crystal structures of (Ag3Hg)VO4, (Ag2Hg2)3(VO4)4, and (Ag2Hg2)2(HgO2)(AsO4)2 with the unusual tetrahedral cluster cations (Ag3Hg)3+ and (Ag2Hg2) 4+ and crystal structure of AgHgVO4 // Inorg. Chem. Vol. 44. P. 1443–1451.
46. Witze A. A Month on Mars: What NASA’s Perseverance Rover Has Found So Far // Nature. 2021. Vol. 591. P. 509–510. DOI: https://doi.org/10.1038/d41586-021-00698-5.
47. Yang H., Konzett J., Prewitt Ch.T. Crystal structure of a new (21)-clinopyribole synthesized at high temperature and pressure // Amer. Mineral. 2001. Vol. 86. P. 1261–1266.
Рецензия
Для цитирования:
Пущаровский Д.Ю. Современная кристаллография: полезна ли она наукам о Земле? ВЕСТНИК МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ 4. ГЕОЛОГИЯ. 2022;(1):3-23. https://doi.org/10.33623/0579-9406-2022-1-3-23
For citation:
Pushcharovsky D.Yu. The Modern Crystallography: Is It Useful for the Earth’s Sciences? Moscow University Bulletin. Series 4. Geology. 2022;(1):3-23. (In Russ.) https://doi.org/10.33623/0579-9406-2022-1-3-23
Просмотров:
210
Послать статью по эл. почте 
