книги из ГПНТБ / Дымков Ю.М. Природа урановой смоляной руды. Вопросы генетической минералогии

минералов. Трудно не согласиться с тем, что «...расширенная наружная часть сферолита указывает на условия более быст­

Рост сферокристаллов настурана происходил из такого мате­ риала, который находился во взвешенном состоянии, но час­ тично оседал под действием силы тяжести, создавая градиент концентрации. Уменьшение толщины корок настурана во впади-

Рис. 40. Изменение толщины слоев в сфероидолитах на­ стурана.

Предполагаемые механизмы роста: а — пересечение сфер влияния сферокристаллов на зародыши; б — влияние градиента распределе­ ния зародышей.

нах, так же как уменьшение толщины концентров сферолитов в промежутках между одиночными сферолитами, может быть вызвано конвекционным (гравитационным) градиентом распре­ деления частиц (рис. 40, б) либо пересечением «двориков кри­ сталлизации» сферолитов (рио. 40,а), т. е. имеет чисто диффу­ зионную природу.

Кристаллические волокна в сфероидолитах изгибаются по мере удаления от Ь х , а поверхность и зоны роста ориентированы нормально (перпендикулярно) к волокнам. Такое «преломление лучей» сферокристалла происходит, согласно А. В. Шубникову [303], в результате разницы в температуре (теплоотдаче) рас­ плава и соответственно для растворов разницы в пересыщении у контакта с различными частями сферолита. Разница в тол­ щине зон у расщепленных пирамид роста четко наблюдается

!30

уже' в' кристаллах-зародышах ypartrtHHtа (ем. рис. 35,а). В та'- ких расщепленных кристаллах, как и в зародышевых сфероли­ тах, дающих в срезах «двулистник», также наблюдается умень­ шение толщины зон по мере удаления от L ^ , но здесь оно может быть лишь переходной ступенью к формированию неискажен­ ного сферокристалла.

Изменение концентрации вблизи отдельных участков кри­ сталла-зародыша или зародышевого сферокристалла может быть связано с диффузией, вызванной поверхностными явле­ ниями и прежде всего поверхностной миграцией вещества [335]. Грани с максимальной скоростью роста, получившие за счет рас­ щепления возможность разрастаться, вызывают перераспределе­ ние концентрации вблизи кристалла. Эти грани становятся центрами диффузии, так как диффузия будет направлена к мес­ там наибольшего поглощения вещества. В микромасштабе кристалл или сферокристалл организует вокруг себя среду и посредством пленочных процессов приобретает устойчивую форму. По мере увеличения размера зародыша значение по­ верхностных процессов в формировании облика сферокристалла снижается.

В более крупном масштабе градиент концентрации может быть вызван анизотропией среды, 'симметрией массопереноса (гравитация, тепловая конвекция) и другими причинами. При радиальной диффузии образуются высокосимметричные сферокристаллы, при линейной — сфероидолиты.

Унаследованные формы

Форма растущего сферокристалла определяется не только симметрией среды [305, 367] и особенностями массопереноса (диффузия, конвекция, гравитация) [365]. Какое-то значение имеет, очевидно, «наследственность» и прежде всего форма зародышевого сферокристалла.

Об унаследовании форм свидетельствуют плоскогранные пирамиды роста с нормальным расщеплением. В принципе это небольшие ровные площадки на сферолитах, но такие площадки могут быть по своей природе индукционными, если предполо­ жить, что одновременно растущие сферолиты, контактировавшие в последние моменты роста, были впоследствии разобщены. Доказательством первичности таких площадок служит наличие прямолинейных зон, вскрываемых травлением или природным растворением (рис. 41).

На микрофотографии образца из настуран-селенидной ассо­ циации пунктиром показаны границы одной из пирамид плоско­ гранного роста. Участки растворения сферолита, выполненные кальцитом, подчеркивают зональность и блоковое строение пирамиды роста (нормальный тип расщепления кристалла — см. рис. 36).

9* 131

Унаследованные плоскогранные элементы на крупных сферокристаллах обычно отсутствуют. Крупные сферолиты развива­ лись более длительное время и имеют более сложное строение, фиксирующее отдельные моменты их истории. Одним из важных факторов искажения и усложнения форм сферокристаллов яв­ ляются гравитационные явления.

В процессе роста сферолитов и сфероидолитов настурана в открытых пустотах тончайшие зародыши кристаллов иных минералов, появляющиеся в растворе, опускаются вниз под действием силы тяжести и покрывают верхние части сферолитов. Среди таких примесей чаще всего встречаются мельчайшие кристаллики коффинита, галенита, кальцита, а также мельчай­ шие сферокристаллы настурана поздних зарождений. Размеры осаждающихся частиц нередко колеблются в пределах единиц и десятых долей микрона. Во всяком случае, скорость их осаж­ дения превышала скорость роста волокон и является, таким образом, верхним пределом скорости роста сферокристаллов настурана.

Соосаждениё примесей иногда происходит в течение всего периода роста сферолитов, и в итоге сферолиты разделяются на две половины: верхнюю с многочисленными центрами роста сферолитов новых зарождений и нижнюю, отличающуюся от­ сутствием заметных включений (рис. 42). Верхняя половина таких сложных сферокристаллов становится агрегатной: сферо-

к первичному центру роста. Подобное строение нередко харак­

Новые центры роста, образовавшиеся на поверхности сферо­ кристалла за счет захвата или осаждения зародышевых кри­ сталлов уранинита, какое-то время растут совместно со сферокристаллами раннего зарождения.

минерала растут с одинаковой скоростью, но возникли в разное время, на их контакте образуется индукционная поверхность гиперболоида вращения (рис. 43). При одновременном росте сферокристаллов настурана нескольких зарождений ось L«, фигур, близких к гиперболоидам вращения, совпадает с ради­ усом раннего сферокристалла А. Такие гиперболоиды высту­ пают на поверхности крупных сферокристаллов в виде сфери­ ческих бугорков Б. При дальнейшем росте сферокристаллы

132

поздних зарождений приобретают форму, близкую к эллипсои­ дам вращения (рис. 43, В и рис. 44).

Строение сферокристаллов настурана имеет большое сход­

С

Рис. 43. Взаимоотношения сферокристаллов пяти зарождений в сферокристаллическом сферолите [301]:

С—центр сферокрнсталлнческого сферолита; ИП— индук­ ционные поверхности; А—гиперболоид (вид сбоку); Б — гиперболоид (вид сверху); В — эллипсоид вращения.

боте [368] отчетливо видны гиперболоиды поздних сферокри­ сталлов, выросших одновременно с основным сферокристаллом. Сходство с жидкими кристаллами здесь представляет двойной интерес. Сходство обусловлено чисто геометрическим фактором сферокристаллического роста, оно позволяет использовать ре­ зультаты изучения сферокристаллов минералов (настурана, гематита и др.) для расшифровки конфокальных текстур и т. п. С другой стороны, это сходство заставляет задуматься о воз­ можности промежуточного жидкокристаллического состояния в процессе образования настурана.

Сферолиты поздних зарождений в объеме раннего сферолита имеют форму эллипсоидов и гиперболоидов вращения лишь в том случае, когда они не соприкасаются между собой. При боль-

133

шом числе зародышей поздних сферолитов, осевших на ранний сферолит, последний прекращает свой рост. Разрастаются лишь сферолиты поздних зарождений, покрывая ранний сферолит почковидной коркой. В срезах отчетливо видно, что бугристая поверхность таких почек настурана на любой стадии роста — это поверхность роста крупного сложного сферолита, верхние зоны которого состоят из более мелких сферокрнсталлов позд­ них зарождений, отделенных друг от друга плоскими индук­ ционными поверхностями. По отношению к индукционным плос­ костям, ограничивающим сферолиты раннего зарождения, оси Loo сферолитов позднего зарождения могут находиться под любым углом. В результате взаимоотношений субиндивидов од­ ного сложного сферолита с соседним индивидом, а также с суб­

зародышевых центров и последующего расщепления осевших (захваченных) зародышей с образованием узких сферокристаллических пучков.

Сферокристаллы поздних зарождений растут медленнее и, как правило, зарастают, что показывает на прямую зависимость между скоростью роста сферолитов и их радиусом. Объяснение такого явления, кроется, по-видимому, в увеличении плотности дислокаций в процессе роста. По мере накопления дефектов

ляется, хотя и слабо, своего рода автокатализ. Другим воз­ можным объяснением может служить разница отношений

одновременно образованных сферокрнсталлов и гипертрофиро­ ванных зародышей заметно уменьшение зон роста в сферокристалле нового зарождения (рис. 45, в).

Ряд дополнительных деталей выявляется при образовании сферокрнсталлов настурана совместно со сферолитами и кри­ сталлами других минералов, когда R < а и R <г (см. табл. 20).

Совместный рост сферокристаллов двух минералов

Известен совместный рост сферокристаллов настурана со сферокристаллами молибденита [348, 370], никелина [7], коффинита и гидробиотита [49].

Совместный рост сферолитов двух различных веществ рас­ смотрен А. В. Шубниковым [313] (рис. 46). На рис. 46, а пока­ зан случай, когда новый сферолит В образовался на поверх*

134

мости сферолита А; оба сферолита росли с постоянной скоро­ стью, причем скорость прироста дуги ds была выше скорости разрастания сферолита А по радиусу г. Сферолит В в момент полного обрастания сферолита А имеет форму, образованную двумя развертками спиралей.

Такие взаимоотношения известны, но обычно сферолит В прекращает свой рост в зародышевом состоянии (см. рис. 46, а— показан жирной линией), в то время как сферолит А продол­ жает свой рост и служит средой для сферолита В. Пары соче­ тания В—А: молибденит—настуран [348], настуран—[нике­ лин] раммельсбергит [7J (см. рис. 46, в), кварцин — халцедон [371, 372, 300].

В природных условиях часто отмечаются перерывы в росте сферолитов одного вещества, в то время как сферолит другого вещества продолжает расти. На рис. 46, б показан пример одновременного роста сферолитов двух различных минералов. Центры расщепления 02 , 03 , С2 возникают при остановке, а

135

также при замедлении роста одного из сферолитов. Индукци­ онная поверхность (след ее Oi03 ) отражает колебания соотно­ шений скоростей роста сферолитов. Зона ГД росла после пре­ кращения роста сферолита с радиусом С\Б. Зона БВ образова­ лась после остановки роста сферолита с радиусом ОуД.

Рис. 46. Взаимоотношения сферолитов двух различных минералов, растущих с разными скоростями:

а —[313]; б — [348]; в — сферолнт настурана (/) в никелине (2).

Сферолиты одного минерала, одновременно растущие со сферолитом другого минерала, представляют собой сложные фигуры о одной осью бесконечного порядка — лежащей на продолжении радиуса сферолита-хозяина. Форма поверхности роста фигур, обладающих осью вращения, близка к сфериче­ ской; индукционная поверхность в первом приближении кониче­ ская или ступенчато-коническая, ступенчато-гиперболоидная и т. п. Если скорость роста сферолита-включения была больше

136

скорости роста сферолита-хозяина, индукционная поверхность сферолита-включепия коническая, с вогнутыми стенками, при обратном соотношении — с выпуклыми стенками. Габитус вклю­ чения, определяемый отношением хорды, соединяющей крайние точки сферы (поверхность роста), к радиусу, также является указателем соотношения скоростей; в тех случаях, когда это отношение приближается к 2, скорость роста сферолита-вклю- чения либо резко превысила скорость роста раннего сферолита, либо ранний сферолит прекратил свой рост. Если отношение хорды к радиусу приближается к нулю (т. е. сферическая по­ верхность становится крайне малой либо исчезает), можно гово­ рить о резком преобладании скорости роста сферолита-хозяина [348].

Совместный рост сферокристаллов с кристаллами

Сростки (RTHO) сферокристаллов настурана с кристаллами коффинита (см. рис. 45) встречены в темно-фиолетовом флюо­ рите из флюорит-баритовых жил Рудных гор. Гипертрофирован­ ные зародыши сферокристаллов настурана сохраняют очертания кристаллов уранинита.

Сферокристаллы настурана и кристаллы коффинита места­ ми имеют единый центр зарождения (см. рис. 45, а), впослед­ ствии замещенный халькопиритом. Они одновременно росли и практически одновременно закончили свой рост. Кристаллызародыши уранинита оседали на кристалл коффинита эпитаксиально (см. рис. 45, б), их рост был прерывистым. Своеобраз­ ные сростки возникают при одновременном росте сферокристал­

видно, что одновременно возникшие зоны роста, подчеркнутые последующими превращениями, у сферокристалла нового за­ рождения тоньше зон раннего сферокристалла. В зоне А едва намечается зародыш уранинита. Сферолиты раннего зарождения в других участках образца показывают на постепенные переходы уранинита в настуран. Зона Б испытала ориентирующее влия­ ние нового зародыша при последующей перекристаллизации. Сросток интересен тем, что дает пример одновременного роста настурана, уранинита и коффинита, т. е. «запрещенную» с по­ зиции эксперимента [114] ассоциацию.

Зародышевый сферокристалл, изображенный на рис. 45, г, еще не приобрел форму сферолита, поэтому здесь четко разли­ чимы эпитаксиальный характер нарастания зародыша коффи­

137

Сростки минералов при разнице в размерах R и а на поря­ док иные. При R>a возникают своеобразные структуры одно­ временного роста отдельных зон сферокристаллов настурана и включений [49], а также пойкилиты, например, с галлуазитом

При R<gia появляются всевозможные индукционные фигуры сферокристаллов настурана, растущих одновременно с отдель­ ными зонами включающих их кристаллов. При совместном росте возникают фигуры, обладающие осью вращения L x , ориентиро­ ванной перпендикулярно к растущей грани (рис. 47). Радиаль­ ная лучистость свидетельствует о первичном росте сферокристал-

138

лов в отличие от фигур, образованных в результате заполнения отрицательных кристаллов. В последнем случае игольчатые кристаллы минерала перпендикулярны стенкам пустот [347]. Колебание в соотношении скоростей роста кристаллов и сферо­ литов приводит к образованию ступенчатых фигур вращения (см. рис. 47, в).

Структуры одновременного роста характерны для крустифи-

о совместном росте настурана и селенидов [377], по-видимому, ошибочны.

Рост сферокристаллов совместно с плоскогранными индиви­ дами в одних случаях начинается с осевшего кристалла-зароды­ ша уранинита, в других — с зародышевого сферокристалла. В процессе совместного разрастания при остановках грани кри­ сталла по краям сферокристалла происходит расщепление, вернее, образование новых центров роста волокон. Поэтому

Полиминеральные сферолиты и сфероидолиты

Многочисленные включения посторонних минералов в во­ локнах настурана могут рассматриваться как неструктурные примеси, но количество посторонних примесей может быть столь большим, что следует говорить о сростках минералов. Подобные сростки, например, зерна с мирмекитами, ведут себя в агрегатах как обычные зерна и могут рассматриваться как полиминераль­ ные индивиды.

Для настуранов известны две группы полиминеральных ин­ дивидов. Первая группа охватывает различные виды сферолитов настурана с сингенетическими включениями иных минералов. Во вторую группу входят все образования, несущие настуран, ура­ нинит, коффинит или псевдоморфозы окислов урана по коффи­ ниту. В качестве примера может служить сложный сферокри­ сталл раммельсбергита с розетками никелина и сростками кристаллов окислов урана, возможно, псевдоморфоз по коффи­ ниту. Такие полиминеральные сферолиты в сферолитовых кор­ ках ведут себя как обычные индивиды (рис. 48).

Известны [7] многочисленные примеры других полимине­ ральных сферолитовых дендритов и сферолитовых корок в арсенидных линзах крустификационных паранкеритовых жил. Полиминеральные молибденит-настураиовые сферокристаллы изучались В. И. Рехарским [370],

139