Betekhtin

или замещение сфалерита ковеллином при реакции с раствором сульфа та меди:

ZnS + CuSO4 = CuS + ZnSO4.

сфалерит раствор ковеллин раствор

В случае избирательного метасоматоза (т. е. при замещении каких либо 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 какой либо 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 физико химических 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

кускоренному 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;

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, Fe2+, Fe3+, Mn2+, Mn3+, Mn4+, S2–, S6+ 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 [SO4]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 МnСО3 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 Fe2O3 или магнетит (Fe··Fe2···O4), браунит (Мn··Мn····О3), гаусманит (Мn··Мn2···О4]

идр.

Вописательной 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 какого либо 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

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

вкомбинации с хорошо образованными кристаллами каких либо 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 (MoS2) иногда наблюдаются более поздние генера ции молибденовых руд (в виде прожилков и цемента между обломками), представлен ных тонкозернистым кварцем и обильным скрыточешуйчатым молибденитом.

124 Общая часть

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

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 каких либо первичных пусто тах, полых трещинах, раздроблен ных породах и т. д. Размеры пустот

бывают самые различные, начиная Рис. 45. Друза кристаллов кварца 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 радиально лучистых 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

метров в поперечнике. Разрастаясь и соединяясь вместе, они образуют сложные по форме крупные тела.

Часто, но не обязательно, они возникают вокруг чужеродных тел, ко торыми во многих случаях являются органические остатки. В полирован ных разрезах песчанистых конкреций марказита и фосфорита бывает вид но слоистое расположение песчинок, отвечающее слоистости самой породы. Этот факт говорит о том, что конкреции, по крайней мере отчас ти, образуются после того, как породы сформировались. В изломе через центр они во многих случаях обнаруживают радиально лучистое строе ние. Иногда наряду с этим наблюдается неясно выраженное концентри чески зональное строение минеральной массы.

Таким образом, конкреции по своему происхождению существенно отличаются от рассмотренных выше секреционных образований. В про тивоположность последним, конкреции разрастаются вокруг какого либо центра. Радиально лучистое строение конкреций обязано своим появле нием геометрическому отбору между отдельными кристаллическими ин дивидами.

Наиболее часто в виде конкреций встречаются фосфорит, пирит, мар казит, иногда сидерит, барит и др.

5.Оолиты по способу образования во многом аналогичны конкрециям. Это такие же сферические образования, но малых размеров (от десятых долей миллиметра до 5–10 мм), возникающие в водных средах вокруг взвешенных посторонних тел — песчинок, обломков органических остатков и даже пузырь ков газа. Характерной особенностью оолитовых стяжений является их явно выраженная, довольно правильная концентрическая слоистость, иногда скор луповатость. Аналогичные по форме, но не обладающие концентрической сло истостью образования называют псевдоолитами (бобовинами).

Образование современных известковистых оолитов происходит в дви жущейся воде во взвешенном состоянии, причем по мере достижения определенных размеров они падают на дно. Осадочные породы, состоящие из сцементированных оолитовых стяжений, в зависимости от размеров носят название гороховых камней.

6.Так называемые натечные формы минеральных образований, как

идрузы кристаллов, наблюдаются в пустотах, в том числе и в естествен ных пещерах. Ранее предполагалось, что они появляются в результате кристаллизации коллоидов. Такие агрегаты практически всегда обна руживают сферолитовое или микросферолитовое строение, они наблю даются в виде сталактитовых или псевдосталактитовых (рис. 49), поч' ковидных, гроздевидных и прочих форм (рис. 50). В нижних частях пустот за счет падающих капель возникают поднимающиеся кверху ко нусообразные сталагмиты, наблюдающиеся, впрочем, не для всех ми неральных образований. Образование «натечных» форм в подавляющем большинстве случаев связано с массовой кристаллизацией из истинных

растворов, сопровождаемой расщеплением и геометрическим отбором индивидов. Разнообразие получающихся агрегатов связано с различия ми в скоростях зарождения и в режиме роста индивидов, определяемы ми характером контакта поверхности подложки и растущих кристал лов с жидкими средами в различном состоянии (пленочные, капельные или застойные растворы, ламинарные или турбулентные потоки раство ров и т. п.). Псевдосталактиты возникают, по всей вероятности, путем зарождения и кристаллизации сферолитовых корок на гибких колло идных трубках в водной среде.

Размеры таких образований могут быть самыми различными, начиная от микроскопических и кончая толстыми столбообразными сталактитами

исталагмитами арагонита и кальцита (Са[СО3]) в больших пещерах.

Вподобных формах могут встречаться самые различные минералы: гид роокислы железа (лимонит, гетит), гидроокислы марганца (псиломеланы), опал, малахит, гипс, арагонит, кальцит, сульфиды разных металлов и др.

Как показывает изучение натечных образований в полированных об разцах, они очень часто характеризуются концентрически зональным стро ением (в поперечных разрезах). Это строение обусловливается чередова нием зон, состоящих либо из одного и того же минерала, но различной окраски или с различными физическими свойствами (малахит, лимонит и др.), либо, что гораздо реже, из различных по составу минералов (напри мер, лимонит, халцедон и малахит, лимонит и самородная медь и др.). Раз

личия в минеральном составе отдельных концентрических слоев свидетель ствуют об изменении состава притекавших растворов в процессе роста.

7.Землистые массы, как показывает само название, представляют со бой мягкие мучнистые образования, в которых невозможно различить даже с помощью лупы какие либо кристаллические образования. Обыч но мы их наблюдаем в виде корок или скоплений, возникающих чаще всего при химическом выветривании руд и горных пород. В зависимости от цве та такие массы иногда называют сажистыми (образования черного цве та) или охристыми (скопления и корки желтого и бурого цвета).

Таковы, например, землистые минеральные образования различной окраски гидросиликатов никеля, сажистые образования гидроокислов марганца, охристые образования гидроокислов железа и другие остаточ ные продукты выветривания.

8.Налеты и примазки, встречающиеся иногда в виде тонких пленок на поверхности кристаллов, могут представлять собой различные по составу вещества. К их числу можно отнести, например, тонкие пленки бурых гид роокислов железа на кристаллах горного хрусталя, примазки медной зеле ни и сини в горных породах, вмещающих медные месторождения, и др.

9.Выцветами называют обычно периодически появляющиеся на по верхности руд, горных пород, сухих почв и в трещинах рыхлые пленки и корочки или спорадически рассеянные моховидные и пушистые образо вания каких либо солей, чаще всего легкорастворимых водных сульфа тов. В дождливые периоды года они, как правило, исчезают, а в сухую по году вновь появляются.

К этому же типу образований следует от нести довольно часто наблюдающиеся денд ритоподобные выделения гидроокислов мар ганца на поверхности пород вдоль тонких трещин (рис. 51).

10.«Кольца и спирали Лизеганга». Под этим

термином подразумевают ритмически переме жающиеся полосчатые образования, явля ющиеся результатом периодического осажде ния каких либо соединений при диффузии в

Рис. 51. Дендриты

микропористых средах, очень похожие на те, гидроокислов марганца что получал Р. Лизеганг в виде концентриче

ских колец или спиралей. Сущность его опыта сводилась к тому, что вок руг капли AgNO3 на желатине, пропитанном К2Сr2О7, при диффузии ра створа в процессе реакции возникали микроскопические кристаллики Ag2Cr2O7, которые первоначально двигались вместе с раствором, но за тем, по мере роста, задерживались в порах желатина, будучи не в состоя нии двигаться дальше из за своих размеров, и потому периодически осаж дались в виде концентрических колец. Очень похожие образования