Морфология минеральных агрегатов

Морфология минеральных агрегатов

Минеральный агрегат — скопления и срастания минеральных индивидов (кристаллов и зерен) одного и того же или разных минералов, отделенных друг от друга поверхностями раздела. Минеральный агрегат — исходное понятие минералогии, определяющее следующий за минеральным индивидом уровень организации вещества. Минеральный агрегат, в отличие от минеральных индивидов, не обладает чёткими признаками симметричных форм.

Отдельные признаки агрегатов присущи и закономерным срастаниям - эпитаксическим и параллельным сросткам, расщепленным кристаллам, двойникам. Принципиальное отличие агрегатов состоит в том, что они возникают из многих центров роста, в которых отдельные индивиды начинают расти самостоятельно и независимо друг от друга. Затем наступает фаза коллективного роста: индивиды объединяются в агрегат и растут вместе, подчиняясь общим законам развития. Для сравнения вспомним, что расщепленный кристалл развивается в обратной последовательности: одиночный индивид "размножается" в семью субиндивидов, обретающих все большую самостоятельность и независимость друг от друга. С началом коллективного роста возникают новые качества, которых нет и не может быть в индивидах.

Строение горной породы, состоящей из минеральных агрегатов, характеризуется структурой, указывающей на форму, размеры и взаимное расположение составных элементов минеральных агрегатов – минеральных индивидов. Не следует путать структуру горной породы с кристаллической структурой минеральных индивидов.

Распределение и взаимное положение минеральных агрегатов в пространстве горной породы называется текстурой горной породы.

Характерным представителем минеральных агрегатов является друзы (рис. 31,б).

Рис. 31 Образование и дальнейшая эволюция друзы: а - рост отдельными кристаллами; б - друзовый агрегат; в - параллельно-шестоватый агрегат; г - щетка; д - график геометрического отбора

Друза (от нем. Druse — щётка) - форма природного кристаллического минерального агрегата. Представляет собой совокупность свободных кристаллов, наросших одним концом (гранью или ребром) на стенки трещин или замкнутых пустот в горных породах. При этом свободная часть кристаллов хорошо огранена, а направление их главного роста близко к перпендикулярному относительно поверхности нарастания. Часто встречаются друзы кварца, кальцита, антимонита.

Друза зарождается и развивается следующим образом: сначала зарождаются и растут сразу много кристаллов. Расположение этих кристаллов в пространстве и взаимная ориентировка случайны (рис. 31, а). Пока это еще не агрегат, а отдельные индивиды, растущие независимо друг от друга. Проходит время; разрастающиеся кристаллы один за другим начинают соприкасаться и срастаться: получается друза (рис. 31, б). При дальнейшем росте кристаллы, расположенные вдоль или наклонно относительно основания- подложки, вскоре упрутся в своих соседей и рост их прекратится. Продолжать рост будут только те индивиды, которые быстрее всего растут перпендикулярно подложке и поэтому не мешают друг другу. Из случайного, хаотического срастания - друзы - возник параллельно-шестоватый агрегат (рис. 31, в). Свободная поверхность получившегося агрегата называется щеткой (рис. 31, г).

Щетка кристаллическая — параллельные или почти параллельные срастания кристаллов.

Явление самоорганизации системы индивидов в процессе роста получило название геометрического отбора. Термин геометрический отбор впервые предложил в 20-х годах ХХ столетия советский кристаллограф Алексей Васильевич Шубников (1887-1970). В 1949 академик Андрей Николаевич Колмогоров разработал математическую теорию геометрического отбора.

Из рис. 31,д видно, что в пределах некоторого расстояния от подложки число индивидов не меняется, все зародившиеся кристаллы растут. Затем рост вступает в стадию геометрического отбора и число растущих индивидов постепенно сокращается. В стадии параллельно-шестоватого роста число индивидов снова не меняется, так как механизм геометрического отбора перестает действовать. Из графика (рис. 31,д) видно, что между друзой и параллельно-шестоватым агрегатом нет резкого перехода: один агрегат постепенно перерастает в другой.

При росте радиально-лучистых агрегатов (рис. 32) индивиды нарастают не на плоскую подложку, а на замкнутую выпуклую поверхность песчинки, крупинки породы, кристаллика. В центральной части радиально-лучистого агрегата имеется зона геометрического отбора. Иногда такой агрегат напоминает сферолит. Но сферолиты, как известно, - это не агрегаты, а сложные индивиды - расщепленные кристаллы.

Рис. 32 Радиально-лучистые агрегаты астрофиллита

Астрофиллит – силикат. Химическая формула (K,Na)₃(Fe,Mn)₇Ti₂[Si₄O₁₂]2(O,OH,F)₇

В конкреции (рис. 33,а) индивиды расположены по радиусам, как и в радиально-лучистом сростке. Пространство для роста конкреции освобождается кристаллизационным давлением. Такие агрегаты растут в рыхлых, податливых средах - глинах, песках и др.

При росте оолитов (рис. 33,б) песчинка или другое постороннее тело обволакивается слоями минерала, и получается округлое образование. Цементируясь друг с другом, оолиты образуют сложные агрегаты. Из оолитовых агрегатов состоят боксит (смесь гидроокислов алюминия и железа), некоторые железные руды, отложения кальцита и арагонита из вод некоторых минерализованных источников.

В секрециях (рис. 33, в) отложение минерального вещества происходит на стенках замкнутой полости. В противоположность конкрециям, рост агрегата идет от периферии к центру. Небольшие секреции с плотной оболочкой называются жеодами.

Рис. 33 Конкреция (а), оолитовый агрегат (б), секреция (в)

Известны следующие способы заполнения пространства минеральным агрегатом:

- кристаллизация в свободном или освобождающемся пространстве. Так образуются друзы, секреции, некоторые параллельно-шестоватые агрегаты. Отложение минералов на стенках называется крустификацией;

- метасоматоз - отложение одного вещества на месте другого путем его замещения или превращения. Примерами метасоматических образований могут служить псевдоморфозы, некоторые агрегаты метаморфических горных пород;

Псевдоморфозы (от псевдо... и греч. morphe — вид, форма), ложная форма, минеральные образования, внешняя форма которых не соответствует их составу и внутреннему строению. При определении псевдоморфозы указывают название прежнего вещества и название замещающего минерала, сохраняющего форму первоначально образовавшегося. Например, псевдоморфоза лимонита по пириту. В некоторых случаях псевдоморфозам присваиваются самостоятельные названия. Например, псевдоморфоза магнетита по гематиту называется мушкетовитом.

Параморфоза (от пара... и греч. morphé — форма), частный случай псевдоморфоз, образующихся при полиморфных превращениях высокотемпературной модификации минерала в низкотемпературную. При этом происходит перестройка кристаллической структуры минерала без изменения его химического состава и с сохранением внешней формы первоначальных кристаллов, например: параморфоза гексагонального a-кварца по тригональному b-кварцу, ромбической серы по кристаллам моноклинной серы, тригонального кальцита по ромбическому арагониту, кубического пирита по ромбическим кристаллам марказита.

- отложение в пространстве, освобождаемом при активной роли самого растущего агрегата. Таковы конкреции, а также некоторые параллельно-шестоватые агрегаты.

Наиболее хорошо ограненные кристаллы и минеральные агрегаты образуются в минерализованных полостях (рис. 34) и жилах альпийского типа.

Жила альпийского типа — жила, минеральный состав которой тесно связан с составом вмещающих горных пород. Впервые детально изучены в Альпах (Konigsberger, 1917). Отсюда название – «альпийского типа». Встречаются не только в Альпах, а повсеместно. Рассматриваются как продукт переотложения в трещинах материала вмещающих горных пород водными растворами. Образование жил альпийского типа также связывают с региональным метаморфизмом и с постмагматическими процессами.

Жи́ла — протяжённое в двух направлениях простое тело, образовавшееся либо в результате выполнения трещинной полости минеральным веществом или горной породой, либо вследствии метасоматического замещения горных пород вдоль трещин минеральными веществами. По этим признакам выделяют жилы выполнения и жилы замещения. По форме жил выделяют: простые, плитообразные и сложные — ступенчатые (лестничные), сетчатые, ветвистые, камерные, линзовидные, фестончатые, рубцовые и др. По отношению к вмещающим жилы горным породам различают: пластовые (согласные, флицевые) и секущие (Татаринов, 1963 г.).

Рис. 34 Минерализованная полость в горной породе