Всероссийский НИИ
химической технологии, 115409, Москва, Каширское шоссе,
33 * Институт геологии Коми научный центр, УрО РАН,
167610, Сыктывкар, ул. Первомайская, 54 ** Российский
государственный геолого-разведочный университет им.
Орджоникидзе, 117997, Москва, ул. Миклухо-Маклая, 23 ---~~~~~~<>~~~~~~---
С помощью поляризационных металлографических и
электронных (СЭМ и ПЭМ) микроскопов изучены
текстурно-онтогенетические особенности гальки
антраксолита, найденной С.И. Грошиным в бассейне р.
Кендей, впадающей в Лену. Минерал в полированном шлифе
характеризуется яркой анизотропностью в поляризованном
отраженном свете и тонкой скульптурой микрорельефа
ростовых и индукционных поверхностей сферолитов на
изломе (фрактограммы). Проведенные морфогенетические
наблюдения и исследование онтогенических признаков
зарождения, роста, фазовых превращений и других
изменений антраксолита выявили типичный для сферолитовых
дендритов механизм роста, обусловленный малоугловым
расщеплением лучистых субиндивидов. В кристаллизационных
пустотах между сферолитами обнаружены слоистые
гравитационные текстуры - "минералогические уровни", -
сложенные упорядоченным равномерно-зернистым агрегатом
сферокристаллов антраксолита с тактоидной структурой
благородного опала. В тактоидных минералогических
уровнях антраксолита установлена блоковая текстура
микросферолитовых агрегатов, признаки деформации,
двойникования и геометрического отбора блоков, элементы
перекристаллизации. В сферолитовых дендритах
антраксолита на индукционных поверхностях обнаружены
ориентированные по концентрам роста зоны правильных
сеток с эндотаксиальными включениями графита внутри
ячеек сеток. Появление их рассматривается как признак
фазовых превращений.
Кратко рассмотрены
надмолекулярные структуры и их влияние на некоторые
особенности морфологии антраксолита.
_____________________________________________
При исследовании гальки антраксолита установлены
необычные для природных битумов сферолитовые текстуры
полимеров: в пространстве между сфероидолитовыми
дендритами локализованы слоистые "Минералогические
уровни" антраксолита, сложенные равномерно-зернистым
агрегатом сферолитов, аналогичным структурам
благородного опала [Балакирев и др., 1971; Daraghetal,
1976; Денискина и др., 1980]. Подобного рода структуры
обычно определяются как квазикристаллические, но
приставка квази- в последние десятилетия применяется и к
совершенно иным кристаллическим объектам, например, к
индивидам с элементами симметрии L5, L7 и т. п. Поэтому
здесь применен свободный от двойного толкования, хотя и малоупотребляемый, старый термин Г. Фрувдлиха [1932] "тактоиды",
заимствованный из работы И.Ф. Ефремова [1971].
Известны многочисленные
примеры сферолитной кристаллизации синтетических
полимеров [Каргии, Слонимский, 1967; Кeith,
Radden, 1964; Кeith, 1969; Ваssett, 1984] и созданы различные
модели их роста. Менее изучены природные сферолитовые
полимеры, если не считать работ В.Ф. Пенькова и В.Т.
Дубинчука [Пеньков и др., 1975; Пеньков, 1996],
возможно, по крошкам от изученного здесь образца,
переданным на химанализ в ВИМС. В последнее время
проявился интерес к антраксолитам и другим твёрдым
битумам как возможным источникам информации о добиологическом периоде развития жизни [Yushkin, 1996;
Юшкин, 2004].
Образец найден в бассейне р.
Кендей, впадающей в Лену справа, в 60 км. выше о.Столб.
Здесь в аллювии часто встречаются гальки твёрдого
углеродистого вещества типа антраксолита. В районе
распространены известняки, содержащие выделения твёрдых
битумов типа антраксолита, а также кембрийские
темно-серые и чёрные битумсодержащие известняки, среди
них залегают межпластовые тела диабазов мощностью около
200 м., с выделением которых связывается
перераспределение битумов в известняках и их метаморфизм
(С.И. Грошин наблюдал укрупнение скоплений твёрдых
битумов в известняках у контакта с силлами).
Галька антраксолита
распилена. На отполированной поверхности распила чётко
видна дендритносфероидолитовая текстура антраксолита
(рис.1) и многочисленные мелкие (до 1мм. в поперечнике)
открытые поры, под которыми располагаются монолитные или
слоистые равномерно-зернистые агрегаты микроскопических
сферолитов (рис. 2). Такие текстуры известны [Григорьев,
1961] как "минералогические уровни" или "отстойники".
Они позволяют, подобно тому, как это сделано по агатам Р. Шроком [1950], определить положение текстуры
антраксолита по отношению к вектору силы тяжести и
восстановить первичную (ростовую) ориентацию
сфероидолитовых дендритов.
Рис. 1.
Дендритно-сфероидолитовая текстура антраксолита.
Микрофотография участка полированного штуфа в отраженном
свете. х10
Рис. 2. Равномерно-зернистый квазикристаллический
агрегат микроскопических сферолитов (тактоид) в
минералогическом уровне, образовавшемся в
кристаллизационных пустотах между крупными сферолитами.
Микрофотография полированного шлифа в отраженном
поляризованном свете; поляроиды скрещены. х70
Внешне антраксолит чёрный с сильным стеклянным или
полуметаллическим блеском. Бумагу царапает и оставляет
бледно-серую прерывистую черту. Поскольку образец
углеродистого вещества в целом является хорошим
проводником электричества, цвет черты можно объяснить
наличием многочисленных включений графита (рис. 3).
В пламени паяльной трубки
антраксолит горит даже при длительном нагревании до
ярко- красного каления. После остывания лучистое
строение сохраняется, но блеск становится более
металлическим. Минерал сгорает лишь в атмосфере
кислорода.
Из образца для химического
анализа, выполненного в ВИМСе, г. Москва, Л.П. Фисенко
(табл. 1), отделены лучистые столбчатые корки (анализ
АН1) и основная масса зернистого
строения (в полировках) сферолитовые дендриты (АН2).
Плотность для всех навесок одинакова p = 1.734 г/см3. По составу и плотности образец близок к шунгитам 1 типа (с антраксолитом) и может быть определен
как кристаллический антраксолит [Пеньков и др., 1975] с
включениями графитоподобного минерала.
Полуколичественный спектральный анализ Э.А. Мозолевской
(ВНИИХТ) показал наличие в антраксолите ограниченного
числа элементов - примесей (мас.%):
Si > 1, Аl > 1,
Fе =1.0, Мg
0.n, Сu 0.00n,
Zn- следы; остальные элементы, в том
числе и ванадий, отсутствуют.
Соотношение изотопов Δ2θ δ13С/3С
- 31.376 %о
- среднее из трех измерений;
стандартные отклонения в
измерениях 0.061; анализы выполнены на масс-спектрометре
DeltaPlus Аdvantagе фирмы Теrma
Finniganв Институте минералогии УрО РАН (аналитик С.А.
Садыков). Столь облегченный углерод характерен для высокоструктурированных
твердых углеводородов - конечных
членов ряда Успенского-Радченко.
Фиброкерит из Волыни, например, имеет
состав δ13 С от - 40.35 до
- 40.80 %о, шунгиты
от 17.4 до - 44.4 %о. Микродифракция антраксолита не привела к
существенному уточнению диагностики ни минерала, ни
включений (табл. 2). Кольцевые электронограммы неполны и
нет твёрдой уверенности в том, что все они принадлежат
одной фазе; определить параметры элементарной ячейки
частиц не представляется возможным. На
рентгеновских порошковых дифрактограммах антраксолита
отчетливо выделяется широкое мощное гало в области 2θ от
18 до 32°, его максимум отвечает межплоскостному
расстоянию 3.5 Å. Кроме того, имеются два небольших
поднятия фона с максимумами 2θ 43 - 44 и 52 - 54°.
Сканирование этого же материала по точкам (Δ2θ = 0.1°,
t = 20 с) даёт максимумы, отвечающие межплоскостным
расстояниям 3.46,2.08 и 1.72 Å, причём можно отметить,
третье из этих значений близко к
удвоенному порядку первого отражения.
Межплоскостное расстояние,
отвечающее среднему значению
2θ мощного гало (3.46
Å) находится вблизи значения
do,oo2
графита (3,35 Å.).
Микродифракционное изучение
антраксолита проводилось методом суспензий и на
извлеченных на реплику частицах. Кольца на
электронограммах, как правило, штриховые, что указывает
на текстурированность материала. Наиболее полная
кольцевая электроно- грамма № 2949 (см. табл. 2). Хорошо
согласуются с ней электронограммы № 2954 и № 2947.
Из шести значений d
электронограммы № 2981 только три совпадают с № 2949. Из
точечных анализов наибольший интерес представляют
электронограммы с сеткой рефлексов, близких к
гексагональной. Измеренное межплоскостное расстояние по
ним равно 4.37 ±
0,04 . По другим точечным электронограммам получены следующие значения d:
3.43,3.29,2.96 и 2.65
Å.
Текстура антраксолита выявляется на расколах
стереомикроскопически и на сканирующем электронном
микроскопе. В полировках благодаря очень сильной
анизотропии она особенно четко видна в поляризованном
отраженном свете (см.рис. 2) на металлографическом
микроскопе.
Основной текстурный элемент гальки антраксолита -
сферолитовые дендриты. Резко подчиненное
значение в сложении антраксолитового
скопления имеют минералогические уровни с пустотами в
верхней части и
сферолито-зернистым агрегатом в придонной части, разного
рода прожилки и поры. Текстуры
другого порядка - субтекстуры
- могут быть выявлены внутри
дендритов и отдельных сферолитов -
это зоны сеток и участки более позднего изменения. В
деталях при исследовании на ПЭМе выявляются
надмолекулярные структуры. Сферолитовые дендриты
по своей структуре соответствуют так называемым
сфероидолитам и сфероидолитовым дендритам, известным для
настурана [Дымков, 1973]. тодорокита [Соколова и др.,
1971], арагонита и многих других минералов и
отличающихся от обычных радиально-лучистых сферолитов
изгибом волокон (сферолиты II рода, по Д.П. Григорьеву
[1961]). Текстура антраксолита выявляется в полированных
шлифах при скрещенных поляроидах в отраженном свете.
Рис.4. Ветви сферондолитового дендрита (фрагмент трёх
ветвей)
Криволинейные следы индукционных поверхностей. В левом
нижнем углу часть лучистмх пучков в поперечном сечении.
Микрофотография полированного шлифа в поляризованном
отраженном свете при скрещенных поляроидах. х70
------------------------------------------------------------------------------
Сфероидолитовые дендриты
первоначально разрастались в открытом (ветви не
соприкасаются между собой), а затем в закрытом варианте.
В последнем случае границы между ними (рис.4) в срезе
прямолинейные или плавно изгибаются (криволинейные), в
зависимости от соотношения скоростей роста ветвей. В
продольном срезе центральной части ветвей
сфероидолитового дендрита представляет собой сильно
вытянутые последовательно разрастающиеся по типу
соn-in-соn острые радиальные пучки столбчатых субиндивидов.
В процессе роста радиальные пучки плавно изгибаются. В
связи с почти вертикальной (малоугловой) ориентировкой
субиндивидов вблизи оси дендритных ветвей, в поперечном
срезе наблюдаются своего рода "мелкозернистые"
или "тонкозернистые"
ядра, постепенно переходящие в лучистые сферолиты. Зёрна
имеют угловатые очертания, некоторые из них имеют форму
ромбов или треугольников и ориентированы в пределах в
двух или нескольких направлениях. В поляризованном свете
на светлом фоне вьделяются темные ромбы, по которым
можно представить двойниковое строение ядра ветви и
определить в некоторых случаях, что ветвь состоит из
нескольких взаимно прорастающих (возможно,
сдвойникованных) субветвей.
Рис.5.
Скрученные ленты в сферолитах антраксолита (поперечный
разрез)
Микрофотография полировавного шлифа в поляризованнон
отраженном свете при скрещенных поляроидах,
х70
-----------------------------------------------------------------------------------
Судя по взаимоотношениям темных и светлых срезов лучей (см.
рис. 4), их пучки состоят из одного или нескольких
двойников, что, возможно, послужило одной из причин
малоуглового лучистого расщепления. При последующем росте, как это видно по продольным
разрезам ветвей (см. рис. 4), лучистые пучки расширяются
и плавно изгибаются, что характерно для сфероидолитов.
Ветви сфероидолитовых девдритов в продольных сечениях,
так же как дендриты в целом, плотно соприкасаются друг с
другом. Их контакты прямолинейны либо слабо изогнуты,
что свидетельствует об одновременном росте ветвей с
одинаковой скоростью (рис. 1 и 4).
Лучистые субинди виды в каждой ветви закрытого дендрита
у основания причленяются к осевой части ("агрегатной")
ветви под острым углом (малоугловое расщепление), затем
постепенно выполаживаются и, расширяясь по направлению
индукционной поверхности одновременного роста с другой
ветвью, увеличивают угол встречи до 45-90°. Вершины (головки)
ветвей имеют сферические ростовые поверхности,
перпендикулярно которым ориентированы постепенно
выклинивающиеся лучи, в одних случаях радиально
прямолинейные, в других - слабоизогнутые. В
поляризованном свете по направлению к ядрам головок
ветвей резкая контрастная анизотропия сменяется облачной. В
поперечном срезе радиальные пучки волокон в
поляризованном свете выглядят как системы
субпараллельных темных и светлых плавно изгибающихся
лент. Такого рода рост может свидетельствовать о
расщеплении сдвойникованных пластинчатых кристаллов. При
выключенном анализаторе наблюдается отчетливое
двуотражение, связанное с рельефом волокон: продольные
срезы, параллельные ребрам пластинок, более устойчивы по
отношению к полировке. В пределах одного лучисто
расщепленного сферолита ленты скручиваются, сливаются
или пересекают друг друга (рис. 5). Но между такими
сферолитами границы ровные, плавно изгибающиеся или
прямолинейные (см. рис. 1), что свидетельствует об
одновременном росте сферолитов с равными скоростями.
Срезы верхних частей сферодендритов антраксолита имеют
менее четкие границы между лучами, которые затем
сменяются облачно угасающими участками.
Рис. 6. Сфероидолитовые дендриты:
структура и морфология ветвей и отдельных волокон. Фото на сканирующем электронном микроскопе (СЭМ).
а - продольный скол лучистого
пучка. х700. б - деталь.
Скульптура отдельных волокон. х5000
-----------------------------------------
На
сканирующем микроскопе можно видеть, что лучи сложены
столбчатыми блок-кристаллами с чешуйчатой формой блоков
(рис. 6). На индукционных поверхностях столбчатых
блок-кристаллов видна ступенчатость, отражающая
зональный рост сферолитов. В полированных шлифах среди
пятнистоугасающих в поляризованном свете участков можно
найти реликты первичной зональной структуры сферолитов.
В световых микроскопах здесь удается увидеть следы
первичной тончайшей концентрической зональности
сферолитов и тонковолнистую структуру лучей и
блок-кристаллов. Идеально правильные концентры
показывают, что первичный рост сферолитов происходил
равными по толщине (около 1 мкм.) слоями, подобно
сферокристаллам неорганических минералов. В связи с этим
возникает предположение, что чешуйчатые блоки в
столбчатых кристаллах, слагающих лучи (одноименно
угасающие радиальные группы кристаллов), представляют
собой вторичные образования, связанные с фазовыми
превращениями при охлаждении или старении. Минералогические уровни-
так назвал Д.П. Григорьев [1961]
минеральные агрегаты, частично заполняющие придонную
часть открытых полостей и обычно имеющие горизонтальную
поверхность (уровень жидкости). Во многих случаях в
верхних частях полостей остается незаполненное
пространство.
Широко известным примером таких "уровней"
могут служить многие агаты [Годовиков и др.,
1987]. В полированном срезе антраксолита можно видеть
значительное число мелких пустот и пор размером от долей
до нескольких миллиметров в поперечнике. На дне таких
пустот обнаруживаются плоские параллельные слои
микросферолитов антраксолита, причем во всех разобщенных
(в срезе) пустотах внешние, верхние поверхности слоев
параллельны друг другу, т. е. отражают гравитационный
уровень жидкой фазы в пустотах. Это позволяет
ориентировать в целом весь образец относительно вектора
силы тяжести. Ориентировав таким образом гальку
антраксолита, мы видим, что сферолитовые деидриты росли
снизу вверх, а мелкие пустотки образовались между ними и
имеют ,,остаточную” кристаллизационную природу.
Агрегат сферокристаллов, включающих придонную часть
"уровней",
может быть сплошным (массивным),
равномерно-зернистым, состоящим из соприкасающихся
сферокристаллов равного диаметра (см. рис. 2, 7). Более
часто придонный агрегат имеет слоистую текстуру:
выделяются равномерно-зернистьте слои из мелких (несколько
микрометров в диаметре) сферокристаллов и слои (обычно
верхние) из сферокристаллов на порядок более крупных. В
пределах слоя или массивного сферокристаллического
агрегата сферокристаллы сгруппированы в объемные (трехмерные)
блоки, по своей структуре мало отличающиеся от
благородного опала [Daragh et al., 1976]. Блоки сложеньт
пачкой плотноупакованных слоев, аналогично атомным
кристаллическим решеткам, и рассматриваются как
квазикристаллы (см. рис. 7, 8). детальное изучение
структур природных [Балакирев и др., 1971] и
синтетических благородных опалов [Денискина
и др., 1980] показало, что
сферические или изометрические частицы в них имеют
плотнейшую гексагональную или кубическую упаковку.
Рис. 8. Блок упорядоченного микросферолитового осадка
(тактоида) из слоистого минералогического уровня (отстойника)
в пустотах между сферолитами антраксолита.
Микрофотография полированного шлифа в отраженном
поляризованном свете; поляроиды скрещены. х1350,
иммерсия.
-------------------------------------------------------------------------
Плотноупакованные слои сферокристаллов в
пределах квазикристаллического ,,зерна” (см.
рис. 8) обычно строго параллельны, но есть уровни
или отдельные слои в уровнях, в которых
тактоидные имеют изогнутую квазикристаллическую решетку;
причем их деформация не свя-
зана с внешними механическими воздействиями.
Текстуры квазикристаллических агрегатов
разнообразны. Отдельные уровни представляют собой
единый блок-кристалл, другие -
своего рода двойники или тройники прорастания. Есть
признаки геометрического отбора среди
квазикристаллических тактоидных блоков. В
зернистом квазикристаллическом, тактоидном агрегате
изредка встречаются блоки с неупорядоченной
структурой (аналогия -обычный
опал). Встречаются дефектные квазикристаллические зерна
с нарушениями в упаковке. Обычны точечньие нарушения в
связи с появлением сферокристаллов в иной
кристаллографической ориентации. Группы таких
сферокристаллов создают эффект мозаичности
- квазикристаллов. К точечным
дефектам относятся сферолиты с более крупным (в 1.5
- 2 раза) диаметром в плотноупакованных
равномерно-зернистых слоях. Цепочки из таких более
крупных сферокристаллов приурочены к границам
квазикристаллических зерен (межзёренные
дефекты). Отсутствие дислокаций в плотноупакованных
рядах квазикристаллов вокруг более крупных сферолитов,
так же как отсутствие их деформации, рассматривается как
признак более позднего укрупнения (роста) одного из
сферокристаллов в слое за счет межсферокристаллитного
цемента (расплава), иногда наблюдаемого при очень
больших (для светового микроскопа) увеличениях.
Структуры, аналогичные охарактеризованньгм здесь
структурам антраксолита или благородного опала, хорошо
известны в коллоидной химии. Дисперсии, обладающие
анизотропными областями с хорошо выраженной
периодичностью в расположении ориентированных
относительно друг друга коллоцдных частиц, названы
тактоидами [Ефремов, 1971]. К тактоидам относятся пленки
из высокостабилизированных частиц латекса, вирусы
мозаики табака, золь гидроксида железа. Среди минералов
аналогичные структуры, помимо благородного опала,
известны для железистого молибденита-фемолита из
Мо-рудопроявления Беляк-сай (флюоритовое месторож.дение
Карбагата, Узбекистан) [Федорова и лр., 1984]. Сообщения
о подобных структурах антраксолита нам не известны.
Кристаллизация антраксолита осложнялась проявлениями
объемных изменений и возникновением трещиноватости;
трещины заполнялись таким же антраксолитом, образуя
прожилки, которые возникали неоднократно, пересекал
основную массу сферолитовых дендритов. Ранние прожилки
имеют значительное протяжение; прямолинейно или
извилисто с уступами, они проходят через всю гальку (тело
антраксолита) и сложеньт антраксолитом, заметно не
отличающимся по физическим свойствам от основной массы.
Прожилки четко вьщеляются по своей структуре, выделяемой
по угасанию в поляризованном свете. другое важное
отличие прожилков антраксолита - отсутствие в них
признаков фазовых превращений. Ранние прожилки имеют
крустификационное сферолитокорковое или столбчатое
строение и в отдельных участках принимают ориентировку
лучей пересекаемых более ранних сферолитов. Есть
зональные прожилки: на ориентировку лучей в
приконтактньтх зонах в них кристаллизационное влияние
оказывали стенки трещины; центральные зоны имеют
собственную ориентацию сферолитов. Крустификационные
прожилки содержат центральные кристаллизационные пустоты,
на стенках которых видны внешние (ростовые) поверхности
сферолитов (рис. 9). В редких случаях центральная часть
выполнена тактоидным агрегатом (рис.
10). Более поздние прожилки пересекают микросферолитовые
тактоидные агрегаты минералогических уровней, и в редких
случаях выстилают поры в уровнях, автоэпитаксиально
доращивая верхний зернистый слой и поверхности
сферолитов в сводах полости. Рис. 9. Почковидная поверхность стенок
кристаллизационных пустот антраксолита, покрытая, по
данным энергодисперсионного анализа, плёнкой серы.Фото СЭМ. Напыление алюминием. х700
Рис. 10. Крустификационный прожилок антраксолита с
тактоидным квазикристаллическим микросферолитовым
агрегатом в центральной части.Рассекаемый прожилком
антраксолит претерпел структурные изменения (участок в
правом верхнем секторе снимка). Микрофотография
полированного шлифа в отраженном поляризованном свете;
поляроиды скрещены. х500
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Более поздние, тонкие, не всегда уловимые под
микроскопом прожилки, сложены антраксолитом, принимающим
ориентировку ранее образованных сферолитов. Совместно с ними
встречены мельчайшие включения кварца, кальцита и
халькопирита. Энергодисперсионным анализом установлены
плёнки серы, по-видимому, в самородном состоянии.
Прожилки могут быть секущими прямолинейными или слабо
изогнутыми и извилистыми, "послойными",
плойчатыми, когда они образовались за счет заполнения
трещин отслаивания вдоль столбчатости дендритов. В
структурах секущих прожилков (см. рис. 10) есть признаки
параллельностолбчатого и сферолитового роста, признаки
влияния гравитации (появления новых зарождений
сферокристаллов только в нижней половине корки),
признаки перекристаллизации. В монокристаллических
блоках, иногда захватывающих весь прожилок, сохраняются
следы зональности, параллельной стенкам (зальбандам).
Многие прожилки имеют участки с различной структурой.
Одни участки представлены монокристаллическими блоками,
но в некоторых из них в определенном положении
поляроидов выделяется тончайшая волокнистость. Другие участки
сложены сильно вытянутыми сферокристаллическими
пучками. Наблюдаются все переходные структуры, вплоть до появления в
"монокристаллическом"
блоке единичных сферокристаллических пучков и даже
полусфер. Центры сферокристаллических пучков лежат на
нескольких уровнях, что указывает на наличие нескольких
зарождений. Решётчатые
зоны сферолитов.
В нижних частях сфероидолитов, представляющих собой
нормальные сферолиты, встречены
сравнительно широкие, строго выдержанные
по ширине концентрические зоны (сетчатой) решетчатой
микротекстуры (рис. 11). Ширина решетчатых концентров
колеблется от нескольких микрометров до сотых миллиметра.
Они могут быть единичными или сгруппированными в пояса,
состоящие из группы сближенных
решетчатых концентров, разделенные зонами без решеток.
Решетки геометрически относительно правильные,
составляющие их нити (в срезах, объемно
- пластины) двух направлений, прямолинейны или
слабоволнисты, равной
толщины немногим более 1 мкм., образуют равные (в
пределах концентра или группы концентров) по размерам
ячейки в виде ромбов с углами стенок ромба по отношению
к удлинению волокна - примерно 45-50° (тупые углы ромба
- 90-100° почти квадраты) и заметно колеблются для
различных участков, что, возможно, связано с
ориентировкой среза или скола. Решётчатые концентры
могут быть мелкоячеистыми (до 1 мкм.) и крупноячеистыми
(несколько микрометров), но в большинстве случаев
равноячеистыми в пределах зоны.
Рис. 11. Сетчатая зона в кристаллическом
волокне сферолита антраксолита.
Сетка и волокна вытянуты в вертикальном направлении; угасают
одновременно. Микрофотография полированного
шлифа в поляризованном отраженном свете; поляроиды
скрещены. х 1350, иммерсия
-------------------------------------------------------
Решетчатые (в срезах - сетчатые)
концентры двухфазны: нити решеток
косо ориентированы по отношению к
пересекаемым ими лучам сферолитов, но угасают совместно
с лучом или определенной пачкой лучей. Фазы, выполняющие
все ячейки, угасают в пределах луча как единый блок,
однако имеют иную ориентировку в пределах сетки или луча.
Вместе с тем, судя по одновременному угасанию или
просветлению фаз, есть определенные общие
кристаллографические направления, т. е. вторая фаза в
ядрах ячеек эндотаксиальна по отношению к сетке и лучу
сферолита.
Фаза, образующая решетку, близка по свойствам и
кристаллографической ориентации к основному веществу,
слагающему безрешетчатую основу, т. е. к антраксолиту.
Фаза эндотаксиальных ядер менее устойчива к полировке,
в определенных срезах более мягкая, ярко анизотропная и
не исключено, что она представлена графитом. Судя по
угасанию в поляризованном отраженном свете, отдельные
блоки графитовьих ядер в сетках имели иную (по отношению
к сферолиту) закономерную кристаллографическую
ориентировку (эндотаксия).
Некоторые участки решеток дефектны: появляются более
крупные ядра и нити сеток вокруг них изгибаются. Есть
признаки появления более поздних
решетчато-нетекстурированных зон, признаки уничтожения
зональности в сферолитах, размыва сеток при изменении в
иные внешне малоотличимые от основного антраксолита
битумы. Поскольку ядра сеток (решеток) сгруппированы в
кристаллографически одноименно ориентированные блоки в
первично-лучистых сферокристаллах, само появление
двухфазных решеток вторично и связано с фазовыми
превращениями или переходами.
Надмолекулярньие текстуры.
Часть радиального субиидивида сферокристалла (луча),
изображенная на рис.12, интерпретируется
как фрагмент спайной поверхности
скола их тонкорешетчатой зоны. Однородный луч сферолита
сложен волокнами толщиной около 1 мкм., которые
представляют собой цепочки изометрических включений и
пор ромбической формы. Стенки пор (решетки) имеют
толщину прядка 0.2 мкм, ромбические поры
- 0.б-1 мкм. Ромбические
включения (поры) имеют в пределах плоскости луча общую
ориентировку. Таким образом,
лучистый кристалл имеет цепочечное
строение. Форма ромбических звеньев в цепочках - по
существу это надмолекулярные структуры - соответствует и
предопределяет структуры последующей перекристаллизации
или фазовых превращений текстуры решеток. Согласно
ранним исследованиям кристаллического антраксолита
[Пеньков и др., 1975], основные надмолекулярные
структуры его - фибриллы и микроглобулы.
На некоторых
целлюлозно-угольных репликах, оттенённых хромом, удается
увидеть надмолекулярные структуры кристаллического антраксолита. На поверхности скола четко различимы
"ленты", имеющие зональное строение: по краям они
ограничены тонкими гладкими или бугристыми
микроглобулярными (цепочки плотно сросшихся микроглобул)
валиками, их центральные части выглядят как цепочки
"пор" или микроглобул. Ширина таких лент 30-40 нм.
(0.03-0.04 мкм). На изгибах лент можно видеть, что они
представляют собой срез плавно изогнутых пластин, стенки
которых представляют собой двухмерные регулярные
квазикристаллические агрегаты плотно упакованных в
параллельные ряды изометричных микроглобул - свернутых в
сферу макромолекул. Чётко форму микроглобул определить
не удаётся, так как диаметр их не превышает 10 нм. По
мельчайшим дефектам устанавливается общая тончайшая
штриховка поверхности скола под углом примерно 70-72° к
направлению лент. В плоскости это тончайшая
равномерно-глобулярная сетка, подобная более грубым
сеткам (решеткам), отмеченным выше. В объеме создаётся квазикристаллическая решетка из плотноупакованньгх
равномерно-глобулярных слоёв - структура, моделью
которой могла бы служить тактоидная "структура
благородного опала" или микросферолитового
квазикристаллического агрегата в минералогических
уровнях. В рельефе сколов ленты на первый взгляд
доминируют, и сетку удаётся разглядеть лишь при очень
внимательном рассмотрении фотоснимков в условиях
хорошего освещения их при дополнительном оптическом
увеличении в 10 раз и более. Таким образом, кристаллы
антраксолита представляют собой трехмерные решетчатые
регулярные агрегаты монодисперсных свёрнутых
макромолекул, в котором роль каркаса играют
плотноупакованные пластины. Изменения отчетливо
выявляются в сферолитах антраксолита, однако их
химическую природу установить не удалось. В
кристаллографическом плане - это деполимеризация или
реполимеризация сферокристаллических агрегатов.
Появляются облачно угасающие в поляризованном свете
участки внутри сферолитов, теряется память об их
лучистой первичной сферокристаллической природе,
размываются или совсем исчезают признаки фазовых
превращений (сетчатые текстуры распада) в
сферокристаллах (см. рис. 11). В поляризованном свете
отчетливо видно, что в отдалённых участках радиальные
элементы сферолитов (сферокристаллов) размываются,
появляется пятнистое (облачное) угасание.
Тангенциальные, зональные элементы сферолитов в целом
более консервативны и сохраняются при фазовых
превращениях. В процессе изменения исчезают структуры
пластических деформаций, появившихся, по-видимому, в
начальные стадии первичных фазовых превращений*.
Изменения сами могут быть отнесены к наиболее поздним
фазовьим превращениям антраксолитов, связанным с
процессами старения и окисления при воздействии поздних
растворов.
В (круговом) поперечном срезе
индукционного гиперболоида наблюдался очень редкий
тонкий (десятые миллиметра) прожилок кварца, делящий
срез на две части. Одна из них сохранила сферолитовую
структуру, другая вместе с близлежащими сферолитами
приобрела размытую, однако равномерноячеистую сетку с
ромбическими ячейками. Это - прямое указание на
существование механических деформаций, предшествовавших
изменениям. В деформированных сферолитах появляются
пятна более грубых (на два порядка) решеток, различно
ориентированных по отношению к первичной сферолитовой
структуре (рис. 11), по-видимому, отражает объемную
скульптуру таких решеток на изломе деформированного
сферолита.
В процессе пятнистого
разупорядочения (десферолитизации), когда чёткий тонкий
радиально-лучистый рисунок исчезает, а на месте
сферолита видна пятнистая анизотропия (с радиально
вытянутыми пятнами), решетчатая структура незначительно
искажается (линии сетки становятся слабоволнистыми), а
затем пятнисто исчезает.
Реликтовые пятна с сетчатой
текстурой по размерам на порядок превышают анизотропные
пятна. При дальнейшей перекристаллизации мелкие пятна
приобретают форму ромбических (в срезе ромбы и
параллелограммы) кристаллов, вытянутых по удлинению
волокон. Реликты сеток могут занимать лишь часть
кристаллов; размеры реликтов уменьшаются. Ядра ячеек
сеток приобретают рельеф, но в пределах реликтовых
участков угасают одновременно.
В целом изменение, связанное
с метасоматизмом и перекристаллизацией полимеров,
происходит эндотаксиально. Сетка - наиболее
консервативная часть антраксолитовых сферолитов
сохраняет кристаллическую ориентацию.
Судя по одноименному угасанию
сетчатых зон и сферолитов, в пределах которых они
находятся, и одноименному просветлению в отраженном
поляризованном свете, сетчатые зоны ориентированы в
лучистых сферолитах эндотаксиально. Они плавно
изгибаются в пределах сферолита с радиально изогнутыми
лучами и являются прямым указанием на
сферокристаллическую природу сферолитов в понимании Б.
Попова (образуются за счёт расщепления зародышевого
кристалла) [Ророff, 1934].
* Взаимное пересечение пластинчатых
лучей-лент может иметь перекристаллизационную природу,
связанную с фазовыми превращениями, так как наблюдается
во внутренних зонах крупных крустификационных
прожилков, не имеющих механических повреждений.
ВЫВОДЫ
Обнаружен
и онтогенически расшифрован пример сфероидолитовой
дендритной текстуры антраксолита.
Выявлены гравитационные
седиментационные текстуры структурно упорядоченных
сферолитозернистых агрегатов тактоидов антраксолита в
кристаллизационных полостях между сфероидолитовыми
дендритами ("минералогические уровни" по Д.П. Григорьеву
[1961]), свидетельствующие об остаточной кристаллизации
антраксолита из слабовязкой жидкой фазы.
Впервые установлена
тактоидная структура в минералогических уровнях
антраксолита (структура благородных опалов), блочная
текстура тактоидов, геометрический отбор между
тактоидными блоками.
Определена связь между
надмолекулярной структурой и структурой кристаллических
волокон природного полимера-антраксолита.
Выявлены и охарактеризованы
микротекстурные признаки фазовых изменений и
перекристаллизации сферолитов антраксолита с
образованием эндотаксиальных сетчатых микротекстур.
Не исключено также, что
полученные материалы о тактоидах антраксолита могут
представлять интерес для аналогий и развития
минералогических представлений о механизмах зарождения
жизни на Земле [Юшкин, 1997, 2004].
Работа выполнена при
частичной поддержке гранта государственной поддержки
ведущих научных школ РФ № НШ-2250.2003.5.
ЛИТЕРАТУРА Балакирев В.Г., Бутузов В.П., Гусельников Ю.В., Цинобер
Л.И. Исследование благородного опала методом электронной
микроскопии // Проблемы кристаллологии. М., Изд-во Моск.
ун-та, 1971, с. 220-228. Годовиков А.А., Рипинен О.И., Моторин С.Г. Агаты. М.,
Недра, 1987, 368 с. Григорьев Д.П. Онтогения минералов. Львов, Изд-во Львов.
ун-та, 1961, 284 с. Денискина Н.Д., Калинин Д.В., Казанцева Л.К. Благородные
опалы, их синтез и генезис в природе. Новосибирск,
Наука, 1980, 64 с. Дымков Ю.М. Природа урановой смоляной руды. Вопросы
генетической минералогии. М., Атомиздат, 1973, 240 с. Ефремов И.Ф. Периодические коллоидные структуры. Л.,
Химия, 1971, 192 с. Каргин В.А., Слонимский Г.Л. Краткие очерки по
физикохимии полимеров. М., Химия, 1967,232 с. Пеньков В.Ф. Генетическая минералогия углеродистых
веществ. М., Недра, 1996, 224 с. Пеньков В.Ф., Дубинчук В.Т., Успенский В.А.
Надмолекулярные структуры антраксолитов // Докл. АН
СССР, 1975, т. 224, 1 5, с. 1156 - 1158. Соколова Е.А., Степанов В.И., Брито А., Коутин Д.П.
Текстуры и структура стратиформных тодорокитовых руд
формации Эль Кобре (Куба) // Геология рудных
месторождений, 1971, № 1, с. 76-8 7. Федорова И.Ю., Дымков Ю.М., Преображенский А.Н. Вопросы онтогенезиса настуран-фемолитовых агрегатов
// Онтогения
минералов в практике геологических работ. Свердловск,
Ур. НЦ АН
СССР, 1984, с. 42-55. Шрок Р. Последовательность в свитах слоистых пород. М.,
Изд-во иностр. лит., 1950, 564 с. Юшкин Н.П. Белковые аминокислоты в битумах:
абиогенный синтез // Вестн. Ин-та геологии Коми НЦ УрО
РАН. 1997, № 6, с. 1-3. Юшкин Н. П. Рожденные из кристаллов? // Наука из первых
рук. Новосибирск, Изд-во "Инфолио", 2004, с. 43-54. Ваccett D.С. Еlесгоn-microsсору
аnd spheruliticс
organization in polymers // Сгitiсаl Reviews in Solid State and
Маterials Sсiences (СRC СRSO), 1984,
v. 12, № 2, р. 97-163. Darragh Р.I., Gаskin А.J.,
Sanders J.V. Ораls// Sci. Amer., 1976, v.
243, № 4, р. 84-95. Freundlich H.Карillarchemie,
Bd. II. Leipzig, 1932, 55
S. Кеith Н.D.Cristallization of polimers from the melt and the
structure of bulk semicristalline
polymers //Kolloid-Zeitschrift
fur Polymere, 1969,
В.231, № 1-2, S. 421-430. Кеith Н.D., Padden F.G. Spherulitic сгуstallization
from the melt. Pt. 2. Influence of fractionation and
impurity segregation on the kinetics of cristallization
// J. Appl. Phis., 1964, v. 36, р. 1286-1296. Рopoff B. Spharolithenbau und
Strahlungkristallization // Latv.farm.zurn. 1934,
S. 1-48. Yushkin N.P.Natural
polymer crystals of hydrocarbons as models of
prebiological organisms // J. СгуstаlGrowth, 1996,
v 167,№ 1-2, р. 237-247
Опубликовано в журн. "Геология и Геофизика", Т. 48, 2007.
//Новосибирск, Академическое изд-во "Гео" Интернет-публикация
на сайте
http://mindraw.web.ruсогласована с авторами статьи
Интернет-публикация приводится в
рамках проекта "Рисуя Минералы" и предназначена только для индивидуального прочтения
При цитировании указание
авторов и гиперссылка на сайт
http://mindraw.web.ru/обязательны
