1.Включения в кристаллах

В кристаллах бывают включения гомогенные – однофазовые (твердые, жидкие или газообразные), гетерогенные – многофазовые. Происхождение их бывает:

реликтовое (остаточные твердые фазы, среди которых рос кристалл),

сингенетичное (включения растут одновременно с кристаллом),

эпигенетичное (образуются в уже сформированных кристаллах).

Реликтовые включения – это зерна и кристаллы более ранних минералов, которые играли роль механических препятствий при росте кристалла, т.е. это механические примеси. Иногда они в виде «пыли» садятся на грани кристалла, сверху на которые нарастают новые – так образуются «фантомы» они маркируют зоны роста кристаллов. Каждый такой «налет» отвечает смене условий кристаллизации. Пойкилокристаллы и метасомы – это частные случаи реликтовых включений.

Сингенетичные включения – это захваченные частички среды, в которой рос кристалл. Они могут быть твердыми, жидкими, газообразными. Они бывают гомогенными, т.е. состоящими только из одно фазы, или гетерогенными, состоящими из нескольких фаз. Изучая включения, исследователи получают информацию об условиях кристаллизации минералов – температуре и давлении.

Эпигенетические включения образуются по трещинам кристалла. Обычно они образуются из растворов, проникающих по трещинкам в кристалле после его образования.

2. Группа шпинели

 Шпинель MgAl₂O₄. Изоморфные примеси Fe²⁺, Fe³⁺, Mn, Cr, Zn и др. Происхождение названия неизвестно. Кубическая сингония. Кристаллическая структура минерала приближается к плотнейшей кубической упаковке кислорода, пустоты в которой заняты ионами Mg²⁺ (радиус 0,078 нм) и Al³⁺ (радиус 0,057 нм) – по В. М. Гольдшмидту. Шпинель, словно отражая модель своего кристаллического строения, образует идеально развитые октаэдрические, иногда более сложные кристаллы, имеет очень высокую твердость (7,5–8) и повышенную плотность – 3,6 г/см³. Строение кристаллической решетки шпинели до сих пор вызывает споры у ученых, которые спорят о том, какие места в кристаллической решетке занимают ионы магния, алюминия и кислорода.

Цвет шпинели разный. Идеально чистое вещество должно быть бесцветным. От примесей хрома окраска становится розовой, красной, от железа – зеленой, зелено-черной, синей (от соотношения 2-х и 3-х валентного железа). Блеск стеклянный.

Шпинель является минералом высоких давлений и температур. Она образуется в метаморфических высокомагнезиальных породах: 1) в мраморах и кальцифирах; 2) как один из реакционных минералов при процессах метаморфизма пегматитовых жил и других полевошпатовых пород, залегающих среди мраморов; 3) как один из минералов кальцифиров – метасоматических пород в архейских сланцах и гнейсах. Очень своеобразна минеральная ассоциация всех этих месторождений – это кальцит, диопсид, форстерит, флогопит. Шпинель здесь представлена одиночными кристаллами. Розовые, красные, лиловые кристаллы используются как драгоценный камень.

Узнается по одиночной вкрапленности кристаллов, их форме, высокой твердости. Запрещенная ассоциация – это шпинель и кварц.

 Перовскит CaTiO₃. Назван так в честь Л. А. Перовского. По внешним формам кубический и в идеале его кристаллическая структура характеризуется кубической элементарной ячейкой. В вершинах куба располагаются атомы титана, в центре – атомы кальция, посередине ребер – ионы кислорода. Однако в природе кристаллы перовскита обладают оптической анизотропией, что является следствием микродвойникования. Спайность по кубу.

Кристаллы встречаются довольно часто, имеют кубический облик со штриховкой параллельной ребрам из-за микродвойникования. Встречаются почковидные агрегаты, в которых различимы мелкие кубики.

Цвет перовскита серовато-черный, красновато-бурый, оранжево-желтый и светложелтый из-за несколько различающегося состава этого минерала. Он обладает большой изоморфной емкостью, поэтому в нем всегда масса различных примесей: Cr, Al, TR и др.

Черта светлая или коричневая. Блеск алмазный или смоляной. Твердость 5,5–6. Плотность 3,97–4,04 г/см³.

Встречается почти исключительно в массивах щелочных (с нефелином) горных пород, где образует рассеянную вкрапленность мельчайших черных зерен в нефелиновых сиенитах. Иногда встречаются крупные скопления в виде маковидных масс на 70–90 % сложенных перовскитом.

Перовскит считают потенциальной рудой на титан, но примеси Ce и Nb ухудшают качество получаемого из таких руд металла, а отделять их очень сложно и дорого.

Вообще перовскит диагностируется с трудом, для этого нужен большой навык. В отличие от магнетита он немагнитен, имеет другую черту; в отличие от титанового граната шерломита – намного мягче.

Сейчас создают синтетические вещества, называемые перовскитом, но на самом деле являющиеся аналогами перовскитовой структуры CdTiO3, CaSnO₃, BaThO₃, LaFeO₃ и многие другие. Все они являются высокотемпературными сверхпроводниками и обладают ярко выраженными пьезоэлектрическими свойствами.

Другой аспект структуры перовскита заключается в том, что она очень компактна. Считается, что именно такой структурой обладают минералы в глубинных частях Земли вещества пироксенового состава – типа MgSiO₃,

FeSiO₃.

Билет № 13