Материал: Betekhtin
Глава 4. Образование минералов в природе
121
или замещение сфалерита ковеллином при реакции с раствором сульфа
та меди:
ZnS + CuSO
4
= CuS + ZnSO
4
.
сфалерит раствор ковеллин раствор
В случае избирательного метасоматоза (т. е. при замещении какихлибо
определенных минералов породы) вновь образованный минерал, восприняв
ший внешнюю форму, а иногда и особенности внутреннего строения старого
минерала, носит название
метасомы
. В частном случае, когда замещению
подвергается какойлибо кристалл, мы будем иметь дело с
псевдоморфозой
,
т. е. с чуждой для данного минерала кристаллической формой. При коллои
дальном замещении опалом или сульфидами железа органических остатков,
например древесины, нередко сохраняются все особенности их строения.
Наряду с этим в природе распространены случаи возникновения хоро
шо образованных кристаллов, развившихся путем метасоматоза в твердых
средах (породах). Такие образования называются
метакристаллами
и из
вестны лишь для некоторых минералов. Примером являются прекрасно
образованные кубические кристаллы пирита в сланцах, мраморах и дру
гих породах. Метакристаллы часто содержат внутри остатки незамещен
ных минералов вмещающей породы. Они нередко возникают вдоль направ
лений тончайших, почти незаметных трещин в породах, что говорит
о несомненно более позднем их образовании по сравнению с породой.
Процессы перекристаллизации и преобразования минералов, совер
шающиеся в
твердых
средах, происходят под влиянием существенного
изменения физикохимических факторов равновесия систем, в частно
сти, в условиях так называемого регионального метаморфизма.
Растворение и разложение минералов.
Уже указывалось, что многие
минералы, после того как они образовались, под влиянием изменения
внешних условий существования претерпевают те или иные превраще
ния, иногда нацело растворяясь или разлагаясь с образованием нераство
римых продуктов химических реакций.
Начальные стадии
растворения
легко удается наблюдать на отдель
ных кристаллах, причем они характеризуются следующими явлениями:
1) если при росте кристалла вершины и ребра его имеют тенденцию
к ускоренному развитию, то при растворении они обнаруживают наиболь
шую скорость перехода в раствор, благодаря чему кристалл приобретает
как бы оплавленную форму;
2) если при росте кристалла наиболее устойчивыми являются мед
ленно растущие грани, то при растворении появляются те грани, которые
обладают наибольшими скоростями растворения;
3) медленно растущие грани обычно имеют блестящие гладкие поверх
ности; при растворении медленно растворяющиеся грани часто выгля
дят матовыми;
Общая часть
122
4) в начальные моменты растворения на гранях нередко образуются мель
чайшие многогранные углубления, носящие название фигур травления.
Частичное или полное
разложение минералов
в природных условиях
главным образом связано с процессами окисления и восстановления.
Особенно это относится к минералам, в состав которых входят элементы,
способные в естественных условиях образовывать несколько ионов раз
ной валентности (например, Fe
2+
, Fe
3+
, Mn
2+
, Mn
3+
, Mn
4+
, S
2–
, S
6+
и др.).
Если в минерале первоначально содержались катионы низшей валент
ности, то, попадая в окислительные условия (скажем, в зону выветрива
ния горных пород и руд), они, естественно, будут стремиться перейти в
ионы высшей валентности. При этом размеры катионов уменьшаются,
что обычно приводит к разрушению кристаллической структуры. Напри
мер, в соединении FeS (пирротин) двухвалентный катион железа в усло
виях обогащения среды кислородом и водой легко превращается в трех
валентный катион с образованием труднорастворимых гидроокислов
железа, тогда как двухвалентный анион серы окисляется до шестивален
тного катиона с образованием комплексного аниона [SO
4
]
2–
, образующе
го с ионами водорода серную кислоту, переходящую в раствор. Таким об
разом, на месте пирротина возникает другое вещество, не имеющее с ним
ничего общего по своим свойствам. Точно так же карбонат двухвалентно
го марганца МnСО
3
в этих условиях легко образует гидроокислы четы
рехвалентного марганца.
Если эти гидроокислы железа и марганца при геологических процес
сах попадают в глубинные условия в земной коре, где господствует вос
становительная среда, высшие валентности катионов элементов нередко
переходят в низшие, и этот переход сопровождается обезвоживанием соеди
нений. В создавшихся условиях возникают новые минералы: гематит Fe
2
O
3
или магнетит (Fe
··
Fe
2
···
O
4
), браунит (Мn
··
Мn
····
О
3
), гаусманит (Мn
··
Мn
2
···
О
4
]
и др.
В описательной части курса мы встретимся с многочисленными при
мерами этого рода.
Генерации минералов.
Термин «генерация» в переводе на русский
язык означает
поколение
. Это слово точно передает смысл термина. Гене
рациями какоголибо минерала называют разновозрастные его выделе
ния в данной минеральной ассоциации, отличающиеся по относительным
размерам, внешнему виду или особенностям химического состава. Наблю
дения над условиями нахождения минералов, особенно в рудных место
рождениях, очень часто показывают, что существует несколько поколений
одного и того же минерала, возникших в течение одной стадии процесса
минералообразования. В одних случаях, как это показано на рис. 42, более
молодые поколения мелких кристаллов нарастают тут же, на более ран
них и крупных по размерам, в других — они проявляются иначе, напри
мер, в виде ранних крупных зерен и в виде поздних мелких выделений
Глава 4. Образование минералов в природе
123
в тонких трещинах среди других минера
лов или мельчайших включений, устанав
ливаемых лишь под микроскопом, и т. д.
Детальными микроскопическими иссле
дованиями руд устанавливается, что почти
каждый рудообразующий минерал
имеет
по
несколько генераций
, что указывает на
сложность процессов рудообразования.
Это обстоятельство важно иметь в виду
при изучении парагенетических соотно
шений минералов
1
.
Минеральные агрегаты.
В результате
кристаллизации и затвердевания раствора
или расплава образуется смесь сросшихся
между собой кристаллических зерен, кото
рая носит название минерального агрегата.
Агрегаты бывают
мономинеральными
,
т. е. состоящими из кристаллических зерен
одного минерала (например, штуф мрамо
ра или магнетитовой руды), и
полимине'
ральными
, представленными несколькими
различными по составу и свойствам мине
ралами (например, кусок гранита или мед
ноцинковой сульфидной руды).
По своему строению и морфологическим признакам минеральные
агрегаты весьма разнообразны. Многие из них настолько типичны, что
приобрели особые названия. Наиболее характерные морфологические
особенности минеральных агрегатов обусловлены степенью кристаллич
ности вещества. С этой точки зрения прежде всего существенно отлича
ются друг от друга две большие группы: 1) явнокристаллические агре
гаты; 2) скрытокристаллические и колломорфные массы.
Перечислим главнейшие типы минеральных агрегатов.
1.
Зернистые агрегаты
, сложенные кристаллическими зернами, иногда
в комбинации с хорошо образованными кристаллами какихлибо мине
ралов. Этот тип агрегатов пользуется наибольшим распространением
1
Термин «генерация», вообще говоря, относится не только к отдельным минералам,
но и к минеральным комплексам, в частности к горным породам и рудам. Например,
жилы диабазов или кварцевых порфиров нередко имеют по несколько поколений, как
об этом можно судить по пересечениям жил одной и той же породы. Другой пример: в
некоторых молибденовых месторождениях среди жил грубозернистого кварца с круп
нокристаллическим молибденитом (MoS
2
) иногда наблюдаются более поздние генера
ции молибденовых руд (в виде прожилков и цемента между обломками), представлен
ных тонкозернистым кварцем и обильным скрыточешуйчатым молибденитом.
Рис. 42.
Ромбоэдры второй
генерации ориентированно
нарастают на скаленоэдр кальцита
(автоэпитаксия). Рисунок
В. Макаренко из II выпуска
альбома «Рисуя минералы...»
(рис. 23)
Общая часть
124
Рис. 44.
Альмандин в мусковитовом
сланце. Кольский полуостров
в земной коре. Примерами могут служить полнокристаллические извер
женные породы, многие сульфидные и другие руды месторождений по
лезных ископаемых и пр.
По величине слагающих зерен различают: 1) крупнозернистые агре
гаты — с размером зерен свыше 5 мм
в поперечнике; 2) среднезернистые
— с зернами 1–5 мм
в поперечнике, легко различимыми невооруженным
глазом; 3) мелкозернистые, размеры зерен которых меньше 1 мм.
Строение скрытокристаллических агрегатов может быть установле
но лишь под микроскопом в тонких шлифах
Форма слагающих зерен также накладывает свой отпечаток на морфо
логические особенности агрегатов. Если агрегат сложен зернами более или
менее изотермической формы, то его называют просто
зернистым
. Если
же зерна имеют пластинчатый об
лик, то такие агрегаты называют
ли'
стоватыми
или
чешуйчатыми
—
в
зависимости от размеров слага
ющих индивидов. Наконец, встре
чаются агрегаты, индивиды кото
рых имеют вытянутую в одном
направлении форму, иногда с ради
альным расположением (рис. 43);
они носят названия
шестоватых
,
игольчатых
,
волокнистых
агрегатов.
Распространены также агрегаты,
сложенные минералами различных
форм, например, слюдяные сланцы
с изометрическими кристаллами
граната (рис. 44), зернистые массы
кварца с шестоватыми кристаллами
турмалина и др.
По степени заполнения про
странства различают плотные и рых
лые зернистые агрегаты. Примером
последних могут служить рыхлые
кристаллические образования на дне
усыхающих соляных озер.
2.
Друзы
представляют собой
сростки хорошо образованных кри
сталлов, наросших на стенках ка
кихлибо пустот. Примером могут
служить часто встречающиеся дру
зы кристаллов кварца (рис. 45).
Друзы интересны не только с кри
сталлографической точки зрения,
Рис. 43.
Радиальный пучок кристаллов
вивианита. Рисунок В. Слетова и В. Мака
ренко из II выпуска альбома «Рисуя
минералы…» (рис. 30)
Глава 4. Образование минералов в природе
125
но также потому, что в них нередко
удается изучить последователь
ность выделения разных минера
лов, кристаллизовавшихся из по
следних порций растворов.
Сам факт наличия в друзах хо
рошо образованных кристаллов
свидетельствует о том, что они воз
никли в свободном пространстве,
т. е. в какихлибо первичных пусто
тах, полых трещинах, раздроблен
ных породах и т. д. Размеры пустот
бывают самые различные, начиная
с мелких пор и кончая пещерами,
называемыми иногда «хрустальными погребами», в которых стенки усея
ны крупными кристаллами прозрачного кварца и других минералов.
Такие минеральные образования, в которых кристаллические инди
виды, тесно соприкасаясь, вытянуты более или менее параллельно друг
другу, носят название
гребенчатых,
или
щетковидных
, агрегатов. Очевид
но, кристаллы, зародившиеся на стенках полости, еще в начальные мо
менты роста вошли в соприкосновение друг с другом и в дальнейшем,
в условиях стесненной обстановки, могли развиваться лишь в одном на
правлении, перпендикулярном к этим стенкам. К этой же категории об
разований относятся
кристаллические корки
, образованные мелкими, тес
но сросшимися кристалликами, и щетки кристаллов.
Как показывает изучение, в этих случаях первоначально возникшие
многочисленные кристаллические зародыши развивают свой рост в самых
произвольных направлениях. Однако в процессе дальнейшего роста в борь
бе за пространство постепенно выживает все меньшее и меньшее число
кристаллических индивидов, причем преимущественно продолжают раз
виваться те из них, направление наибольшего роста которых близко к пер
пендикуляру к поверхности зарождения кристаллов («принцип геометри
ческого отбора»). Если эта поверхность вогнутая, то возникают радиально
сходящиеся лучистые минеральные агрегаты, а если выпуклая — радиаль
но расходящиеся игольчатые или столбчатые кристаллические массы.
Образование радиальнолучистых агрегатов (
сферолитов
) нередко
связано с непрекращающимся в процессе роста расщеплением зародив
шихся кристаллов, иногда сопровождаемым несколькими дополнитель
ными зарождениями. При зарождении кристаллов на поверхности отдель
ных частиц геометрический отбор, зачастую также при участии процессов
расщепления, приводит к образованию так называемых
ядросферолитов
.
При кристаллизации расщепляющихся кристаллов на сложной поверх
ности образуются
сферолитовые корки
, при этом наблюдаются признаки
Рис. 45.
Друза кристаллов кварца