Минералы и горные породы России и СССР

<<< Внутреннее строение кристаллов | Содержание | Облик и габитус >>>

МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ МИНЕРАЛОВ

Внешний вид минералов

Разговор о формах выделений минералов по традиции всегда начинается с кристаллов. Но не потому, что кристаллы — наиболее типичная и часто встречающаяся форма нахождения минералов в природе. Дело обстоит как раз наоборот: для абсолютного большинства минералов появление в виде хорошо образованных монокристаллов — редкий случай, и тот, кто найдет такой (достаточно крупный) правильный кристалл или правильный двойниковый сросток кристаллов, может считать, что ему сильно повезло.

Равным образом можно рассматривать как большую удачу, своего рода подарок судьбы, находку красивой коллекционной группы кристаллов — друзы или щетки. Так отчего же в любом учебнике или справочнике по минералогии на первом плане при морфологической характеристике минералов обязательно оказываются кристаллы? Да просто оттого, что, будучи кристаллическими веществами, почти все минералы время от времени, в благоприятной обстановке, все-таки образуют кристаллы, форма и особенно симметрия которых, в соответствии с их внутренним строением и с учетом влияния условий образования, действительно весьма характерны для каждого минерального вида (или для групп, близких по составу и структуре минералов).

Но несравненно чаще приходится встречать минералы в составе разнообразных полиминеральных агрегатов или — несколько реже (впрочем, тоже куда чаще, чем в кристаллах) — в виде мономинеральных агрегатов, сложенных по преимуществу достаточно мелкими зернами неправильной формы, иногда небольшими листочками или чешуйками, иголочками или волокнами и выглядящих не слишком-то эффектно. Более впечатляют подчас так называемые натечные, или колломорфные, почко- и гроздевидные агрегаты; а то, что и они, как правило, тоже состоят из мелких кристалликов, порой не сразу и распознаешь.

Все эти формы выделений минералов (и ряд других) рассматриваются в данном разделе. Но дабы не нарушать традиции, начать придется все-таки с кристаллов. Имеются в виду, конечно, реальные кристаллы минералов, с которыми фактически приходится сталкиваться в их природных месторождениях. А основные сведения об идеальных кристаллах, служащие необходимой предпосылкой для характеристики кристаллов реальных, изложены, в согласии с обычной практикой, в кристаллографическом введении.

Следует прежде всего подчеркнуть тот факт, что реальные кристаллы минералов существенно отличаются от идеальных, рассматриваемых в геометрической кристаллографии, целым рядом черт, из которых мы упомянем только лишь некоторые, наиболее существенные. Прежде всего, это наличие в реальных кристаллах разнообразных дефектов — как структурных, так и ростовых.

Структурные дефекты подразделяются на дефекты Шоттки (возникновение вакансий, т.е. незанятых атомных позиций в структуре, компенсируемых вхождением в нее в других участках ионов противоположного знака для сохранения общей электронейтральности решетки), и дефекты Френкеля (смещение атомов из узлов решетки в междуузлия).

Появление дефектов обоих типов указывает на возможность миграции (диффузии) ионов в кристаллической решетке, особенно при повышенных температурах. В результате химический состав реальных минералов нередко в той или иной степени отклоняется от стехиометрического, соответствующего химической формуле. Чаще всего это имеет место для сульфидов и их аналогов, гидроксидов, галогенидов.

Ростовые дефекты выражены в первую очередь в том, что большинство кристаллов реальных минералов имеют блочное, мозаичное строение, которое проявляется на гранях или спайных плоскостях кристаллов в виде наличия участков разной величины, взаимно слегка наклоненных и смещенных в разных направлениях. Такие дефекты возникают вследствие того, что в процессе роста кристаллов их отдельные фрагменты (блоки, группы блоков) сочленяются между собой зачастую не плоскими сетками, а лишь узловыми рядами или даже отдельными узлами решетки, — а это, в свою очередь, создает широкие возможности для поворота и смещения таких участков (блоков) относительно друг друга. Явление мозаичности было открыто уже после первых опытов М.Лауэ по рентгенографии кристаллов в 1912 году и с тех пор хорошо изучено. Оно тесно связано с нарушениями совершенства кристаллической решетки, развитием в ней различных дислокаций и т.п. Более детально этот круг вопросов рассмотрен в главе 1 при определении понятия "минерал".

Говоря о реальных кристаллах, нельзя не сказать хотя бы несколько слов об их зональном и секториальном строении. Зональное строение кристалла, наблюдаемое под микроскопом, особенно характерно для таких минералов, как плагиоклазы, пироксены (авгит) и лейцит, образующие вкрапленники в лавах. В плагиоклазах и авгите концентрическая зональность обусловлена изменением состава кристаллов в процессе роста вследствие периодического (обычно направленного) изменения состава среды кристаллизации (в данном случае — магматического расплава).

Чаще всего во вкрапленниках плагиоклаза периферические зоны имеют более кислый состав, нежели внутренние зоны и ядро (прямая зональность); реже встречается обратная зональность — повышение основности от центра к периферии кристалла. Приходится сталкиваться также с рекуррентной (повторяющейся) зональностью, когда в процессе кристаллизации имеет место периодическая (и подчас неоднократная) смена прямой зональности на обратную, а обратной — вновь на прямую. Во вкрапленниках авгита внешние зоны обычно богаче железом, чем внутренние (и ядра). Что же касается лейцита, то в его кристаллах зональность подчеркивается концентрическим расположением различных включений (пироксена, магнетита) параллельно внешнему огранению. Так же распределяются пластинчатые вростки альбита в зональных кристаллах микроклина (амазонита) в амазонитовых гранитах.

Прекрасными примерами зонального строения кристаллов (видимого невооруженным глазом) служат так называемые фантомные кристаллы кварца, касситерита и других минералов (см. ниже). Отдельные зоны могут отличаться одна от другой как соотношением главных компонентов состава (плагиоклазы), так и содержанием примесей (кварц, касситерит, микроклин, флюорит, многие сульфиды и др.).

Последний фактор обусловливает зональное распределение окраски в кристаллах некоторых минералов, например, цветных турмалинов или берилла-аквамарина, цвет которых зависит от примеси железа в разных валентных состояниях. Нередко четкая зональность (также обусловленная вхождением примеси железа) бывает хорошо видна в крупных кристаллах светлой слюды — мусковита.

Рис. 2Б.1. Пирамиды роста в кристалле.

Таким образом, зональное строение кристаллов отражает изменение условий их роста во времени. Что же касается секториального строения кристаллов, то в нем запечатлены их векторные свойства, а конкретно — так называемые пирамиды роста (или пирамиды нарастания) граней. Это участки или области внутри кристалла, имеющие форму пирамид, вершины которых сходятся в центре кристалла, а основаниями служат его наружные грани (рис. 2Б.1).

Вещество, слагающее различные пирамиды роста, при идентичном составе в отношении главных компонентов различается по содержанию примесей, а следовательно — и по некоторым свойствам. Австрийский петрограф и минералог Ф.Бекке сформулировал следующий закон секториального строения кристаллов: реальный кристалл сложен пирамидами роста его граней; пирамиды роста геометрически разных простых форм физически различны. Последнее утверждение относится прежде всего к различной способности материала, слагающего разные пирамиды роста, захватывать примеси; эти различия, в свою очередь, тесно связаны с различиями в скоростях роста и в величине параметров элементарной ячейки, устанавливаемыми для разных пирамид роста.

Принято считать, что в захвате примесей растущим кристаллом ведущую роль играют адсорбционные свойства его граней, причем адсорбционная способность разных простых форм одного кристалла различна и определяется их поверхностной энергией, а с кристаллографических позиций — количеством ненасыщенных связей. Однако и различия в свойствах вещества, слагающего пирамиды роста могут при этом иметь существенное значение. Ниже различия в свойствах пирамид роста разных простых форм проиллюстрированы на конкретном примере кристаллов кварца.

Рис. 2Б.2. Секториальное строение скипетровидного кристалла аметиста (пунктированные сектора окрашены в фиолетовый цвет).

Секториальное строение кристаллов может проявляться также в распределении окраски и включений (например, в касситерит включения танталониобатов приурочены исключительно к пирамидам роста бипирамидальных граней), в вариациях твердости и оптических свойств (изменение показателей преломления, появление оптических аномалий и т.д.). Так называемая "фигура песочных часов", нередко наблюдаемая под микроскопом в кристаллах некоторых пироксенов (особенно титанавгита) и гипса, служит непосредственным наглядным выражением их секториального строения; то же относится и к секториальному распределению фиолетовой окраски в аметисте, локализованной в пирамидах роста положительного ромбоэдра (1011)(см. рис. 2Б.2).

<<< Внутреннее строение кристаллов | Содержание | Облик и габитус >>>

Познакомиться с изображениями и описаниями других объектов природы России и сопредельных стран - минералов и горных пород, почв, грибов, водорослей, лишайников, листостебельных мхов, деревьев, кустарников, кустарничков и лиан, травянистых растений (цветов), ягод и других дикорастущих сочных плодов, водных беспозвоночных животных, насекомых-вредителей леса, дневных бабочек, пресноводных и проходных рыб, земноводных (амфибий), пресмыкающихся (рептилий), птиц, птичьих гнезд, их яиц и голосов, а также млекопитающих (зверей), - можно в разделе Природа России нашего сайта.

В разделе Природа в фотографиях размещены также тысячи научных фотографий грибов, лишайников, растений и животных России и стран бывшего СССР, а в разделе Природные ландшафты мира - фотографии природы Европы, Азии, Северной и Южной Америки, Африки, Австралии и Новой Зеландии и Антарктики.

В разделе Методические материалы Вы также можете познакомиться с описаниями разработанных экологическим центром "Экосистема" печатных определителей растений средней полосы, карманных определителей объектов природы средней полосы, определительных таблиц "Грибы, растения и животные России", компьютерных (электронных) определителей природных объектов, полевых определителей для смартфонов и планшетов, методических пособий по организации проектной деятельности школьников и полевых экологических исследований (включая книгу для педагогов "Как организовать полевой экологический практикум"), а также учебно-методических фильмов по организации проектной исследовательской деятельности школьников в природе. Приобрести все эти материалы можно в нашем некоммерческом Интернет-магазине. Там же можно приобрести сделанные нашими коллегами книгу "Полевой определитель птиц", а также mp3-диски Голоса птиц средней полосы России и Голоса птиц России, ч.1: Европейская часть, Урал, Сибирь.

на сайте www.eсоsystеmа.ru Поделиться/Share: