Влияние распределения питания в среде кристаллизации (влияние массопереноса).

Одной из причин роста граней с различными скоростями (неравномерного развития кристалла) является неравномерность распределения питания (массопереноса) в среде кристаллизации. Довольно часто материал, из которого происходит кристаллизация, к граням кристалла поступает неравномерно. Там, где истощенный раствор быстрее заменяется свежим, грани при прочих равных условиях нарастают быстрее. Формы реализации этого принципа зависят от плотности раствора. Когда данный параметр в области кристаллизации существенно не изменяется, то направленное движение раствора вызывает преимущественное отложение вещества на гранях, обращенных навстречу потоку (рис. 1.21, а). Если плотность раствора различна - возникают так называемые концентрационные потоки, направленные вертикально в сторону наименьшей плотности. На рис. 1.21, б они направлены вверх и обусловливают опережающий рост граней кристалла со стороны противоположной движению потока, так как именно здесь происходит наиболее интенсивная замена истощенного раствора свежим.

Влияние неравномерности питания на форму кристаллов [26]

Рис. 1.21. Влияние неравномерности питания на форму кристаллов [26]: а - рост в движущемся растворе (плоскость симметрии потока параллельна чертежу); б - концентрационные потоки; в, г - кристаллы кварца, росшие в вертикальном (в) и горизонтальном (г) положениях

Искажения формы кристаллов, связанные с симметрией массопере- носа питания, относятся к симметрии физических явлений - например, симметрии силового поля, симметрии потока вещества и т. д. В 1894 году французский физик Пьер Кюри (1859-1906) заложил основы симметрии физических явлений, сформулировав принцип - в физических явлениях симметрия причины отображается в симметрии следствия. В нашем случае форма кристалла (следствие) сохраняет элементы внешней симметрии, совместимые с симметрией массопереноса (причины) и утрачивает несовместимые с причиной элементы. Отсюда действие принципа Кюри в кристаллографии реализуется в исчезновении тех или иных элементов истинной симметрии кристалла. Собственные элементы симметрии сохраняются лишь при условии, что они не противоречат симметрии массопереноса. Значит, более всего подвержены искажениям высокосимметричные кристаллы. Их видимая симметрия часто уменьшается до уровня низших сингоний. Значителен вклад в исследование данного вопроса российского геолога профессора И.И. Шафрановского [51]. Поэтому в отечественной кристаллографии связь причины и следствия в симметрии часто называют принципом Кюри - Шафрановского.

Нужно четко понимать, что любая внешняя причина, в том числе и неравномерность массопереноса, никогда не затрагивает кристаллической структуры и не вызывает нарушения закона постоянства углов между соответствующими гранями кристалла (основной закон кристаллографии).

Поэтому сингония (сходноугольность), определяемая замером углов между гранями кристалла, является важнейшим диагностическим признаком минерала. При всех видимых внешних искажениях симметрии сингония минерала не изменяется.

В процессе роста кристаллов их грани достаточно часто не остаются идеально ровными, а покрываются различными узорами. Чаще всего среди таких узоров встречаются штриховка на гранях (рис. 1.22) и вицинали - скульптуры в виде пологих бугорков, специфичных для данного минерала и данной простой формы (рис. 1.23).

Штриховка на гранях кристалла сфалерита [26]

Рис. 1.22. Штриховка на гранях кристалла сфалерита [26]: а - комбинация двух тетраэдров; б - ложный октаэдр

Вицинали на кристалле вилуита (минерал подкласса островных силикатов сложного химического состава) [26]

Рис. 1.23. Вицинали на кристалле вилуита (минерал подкласса островных силикатов сложного химического состава) [26]: а - общий вид; б - элементы симметрии

Растворение кристаллов. Кристаллы могут не только образовываться, но и исчезать - растворяться, расплавляться и испаряться. Как и рост, исчезновение кристалла - процесс постепенный. Растворение начинается сразу же, как только раствор, окружающий кристалл, по какой-либо причине становится недосыщенным, нагревается, или обогащается химически активными реагентами.

Кристалл берилла (кольцевые силикаты), подвергшийся частичному растворению [26]

Рис. 1.24. Кристалл берилла (кольцевые силикаты), подвергшийся частичному растворению [26]

Неизмененный кристалл берилла с характерным гексагональным сечением [67]

Рис. 1.25. Неизмененный кристалл берилла с характерным гексагональным сечением [67]

В природной обстановке кристаллы нередко подвергаются частичному растворению. При этом на поверхности кристалла остаются соответствующие следы. Но когда растворение зашло достаточно далеко, то меняется и внешняя форма кристалла. На рис. 1.24 приведен пример частичного растворения кристалла берилла активными водными растворами. При этом грани кристалла перестали быть гладкими, ребра не выражены четко. Для сравнения на рис. 1.25 показан неизмененный кристалл берилла с характерным гексагональным сечением.

Растворение можно рассматривать как явление, обратное росту. Если рост кристалла сопровождается появлением бугорков-вициналей, то при растворении (разъедании) возникают ямки - фигуры травления. Различные грани поддаются растворению в разной степени, и кристалл постепенно покрывается быстро растущими гранями - характерный признак процесса растворения кристалла. Напомним, что в процессе роста в форме кристаллов преобладают медленно растущие грани. В первую очередь растворению подвергаются вершины и ребра, вследствие чего формы растворения часто округлы и кривогранны (см. рис. 1.24).

Габитусные искажения кристаллов (отклонения от идеальной формы) имеют очень большое онтогеническое значение. Согласно принципу Кюри - причина выражается в следствии, габитусные искажения кристалла используются для восстановления условий его образования - онтогении исследуемого минерала. Зная онтогенез совокупности минералов, слагающих месторождение, реконструируются условия образования данного месторождения. В дальнейшем это используется как поисковый критерий аналогичных месторождений в сходных геологических условиях.

Онтогения (онтогенез, онтогенезис) - история развития индивида в противоположность истории развития вида, рода, семейства или иной систематической группы.

Главная сложность в онтогении минералов заключается в том, что на их морфологию влияет множество различных факторов. Поэтому онтогенез минералов очень сложная задача - по конечным продуктам, т. е. минералам, восстановить (интерпретировать) факторы, которые обусловили их образование в конкретных формах.

Интерпретация (лат. interpretatio - разъяснение, истолкование) - приписывание факторам некоторого содержательного смысла.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >