И. И.
Шафрановский и В. А. Мокиевский разделили все скелетные формы на
"рёберники", "гранники" и "вершинники" и разработали систематику
скелетных кристаллов. Предложенные классификации используют лишь
внешнюю симметрию скелетных кристаллов, оставляя в стороне их "анатомию"
и онтогенезис. Однако любой скелетный кристалл проходит свой
путь развития. Зародыши скелетных
кристаллов обычно плоскогранные, и сами скелеты также могут быть
описаны с помощью обычных гранных форм, в которые они
определенным образом вписываются. Иными словами, по расположению
элементов скелета можно восстановить его граннный аналог {hkl}.
Обозначим вершинники как формы, образованные в результате
локального роста граней лишь в участках, примыкающих
непосредственно к "вершинной" линии (следу движения вершины),
символом { ]hkl[
}. Реберкики, отличающиеся пустотелыми пирамидами роста,
обозначим как {>hkl<} , а гранники как {
)hkl( }. Ветви кубического вершиннника {
]100[ } естественно, будут
вытянуты по L3, а октаэдрического { ]111[
} по L4. Кубооктаэдрический реберник получит обозначение
{>100 + 111<}, а ромбододекаэдрический гранник {
)110( }. Реберник, образующийся в
результате эпитаксического нарастания мелких ромбододекаэдров на
ребра октаэдра, может быть представлен как {>110 Е
111<}. Знак "Е" обозначает, что
ромбододекаэдр включен в систему октаэдра, но
при полном обрастании система станет ромбододекаэдрической {111
Е 110} или {>111<>--> 110}.
Скелетные формы часто
возникают как метастабильное промежуточное состояние кристалла
при смене кристаллографических форм. Известная штриховка на
кубических кристаллах пирита - явление того же порядка:
образование начальной скелетной формы при смене куба
пентагондодеказдром. В Рудных горах скелетные промежуточные
формы выявлены для флюорита, например СаF2: {111}>—> (>110 E
111<}>—> {110}>—> {100 + hkl} (рис. 12), и кальцита, в
Пршибраме - особенно для кальцита.
Среди дендритов
выделяются ветвистые (некристаллографические) и решетчатые (кристаллографические)
как два крайних типа. Существуют промежуточные формы, например
изогнутые, скрученные и расщеплённые решетчатые дендриты.
Ветвистые некристаллографические дендриты сложены
окристаллизованными субиндивидами, сферокристаллами (сфероидолитами),
расщеплёными формами. Ветви решетчатых дендритов параллельны
кристаллографическим плоскостям, и их можно обозначить символом
{}hkl{}.
Скелетные кристаллы могут служить элементами и решетчатых, и
ветвистых дендритов. Например, у решетчатого дендрита галенита
ветви лежат в плоскостях куба, а слагающие их субивдивиды
представляют собой октаэдры или октаэдрические реберники, т.е.
вся дендритная постройка может быть обозначена как {111 Е }100{}
или {>111< Е }100{
}.
Механизм роста
дендритов рассмотрен Д. Д. Саратовкиным. Основную роль отводит
он процессам оттеснения примесей в условиях быстрого пересыщения
(переохлаждения). Дендритная форма неравновесна и неустойчива в
связи с большой удельной поверхностью и быстро
перекристаллизовывается, поэтому многие дендриты сохранились
лишь благодаря консервирующей оболочке из более
труднорастворимых минералов. Ф. Мрня и Д. Павло [61]
предполагают, что образование дендритных и скелетных форм
самородных металлов Аg и Вi в Яхимовских жилах указывает на
кристаллизацию минералов из метастабильных пересыщенных
растворов, которые не могут существовать в динамической среде, и
свидетельствуют о застойных условиях в этот период. Дендритное
самородное серебро в рудногорских жилах находится, как правило,
в срастании с арсенидами Ni- Со или с самородным мышьяком. Судя
по материалам старинных коллекций, в Яхимове верхние горизонты
жил содержали местами около 80 % дендритного серебра,
ассоциирующего лишь с кальцитом. В киммерийских арсенидных рудах
серебро встречается в виде решетчатых дендритов и скелетных
кристаллов. Основным структурным элементом решетчатых дендритов
самородного серебра служит система ориентированных в трех
направлениях (по кубу) взаимно перпендикулярных решеток, в
плоскости которых лежат прямолинейные дендритные ветви,
причленяющиеся под прямым углом к основному стволу (рис. 22).
Каждая ветвь состоит из сросшихся вершинами
октаэдрических субиндивидов, также ориентированных по кубу {
]111[ Е
}100{ }. Более поздние ветвистые
дендриты серебра - разветвляющиеся цепочки мелких угловатых,
иногда кубических кристаллов
- встречены в никелине и
раммельсбергите, в галените, кварце,
кальците; особенно широко распространены в самородном мышьяке. В
варисских жилах Пршибрама и в альпийских минеральных ассоциациях
Рудных гор самородное серебро встречается в виде проволочных
нитеввдных форм.
Скелетные кристаллы
самородного висмута (объемно - реберники) имеют в срезах внешний
прерывистый контур гексагонального, тригонального либо
трапецеидального очертания. В этом контуре устанавливается
определенный центр роста, обычно резко смещенный (рис. 23).
Встречаются также "перистые дендриты", иногда достигающие по
главной оси пера 5 см, реберники с двумя - четырьмя
гипертрофированными скелетными пирамидами нарастания.
В диккитовом выполнении жилы среди гранитов встречен самородный
висмут в виде вытянутых по L3 скелетных ромбоэдров-реберников.
Микросккопические ромбоэдрические реберники самородного висмуга
обычны для скуттерудитов, в которых можно встретить и близкие по
размерам субгедральные, округлые затвердевшие капли. Существуют
и другие признаки, показывающие, что мелкие реберники висмута
кристаллизовались из расплавленных капель.
Есть
также признаки кристаллизацив дендритов Bi из
высококонцентрироваяных осадков. В образце из монолитной линзы
висмут-арсенидного агрегата Б. В. Бродин [9] насчитал до десяти
зон, основание которых сложено плотным тонковетвистым каркасом
самородного висмута, а периферические части
- более
грубоветвистым и более редким. Пропорционально увеличению
толщины дендритных ветвей растёт толщина повсюду покрывающих их
корок диарсенидов Ni-Со. Граница между зонами дендритного
агрегата фиксируется по оторочке кристаллов скуттерудита, однако
основной каркас Вi-дендритов переходит без перерыва из зоны в
зону. Подмечено, что частота и толщина ветвей Вi-дендрита
обратно пропорциональна количеству As2 и "... соответственно
концентрации примеси в растворе". По образцам из той же линзы,
полученным от К.Т. Савепьевой,
можно добавить, что в пределах каждой зоны происходил
геометрический отбор среди Вi-дендритов. Выжившие дендриты
разрастались, увеличивая толщину ветвей: пространство
кристаллизации для них становилось иным.
Периодические текстуры, конфигурация столбчатых зон
Вi-дендритов и особенно их внешних границ, направленность роста
зон снизу вверх и от зальбанда к центру жилы, взаимозависимость
между толщиной ветвей и арсенидного чехла -
все это показывает на диффузионный механизм
ритмической кристаллизации в вязких осадках.
Никелин из
киммерийских жил наряду с монокристаллами и двойниками образует
ёльчатьте дендритне формы - системы игольчатых сдвойникованных
субиндивидов, приросших к основному стержню под углом 60°. В
поперечном (квадратном или ромбовидном) сечении ветви дендритов
никелина секториально угасают по типу песочных часов. Очень
сложное строение имеют почковидные сростки никелина,
образовавшиеся путем многократного расщепления дендритных форм.
Для варисского никелина (Пршибрам) характерны сфероидолитовые
дендриты.
Решетчатые дендриты
скуттерудита - это сложные трехмерные
постройки из игл кубических гранников {)100(}. От серии
параллельных или расходящихся под малыми углами примерно
одинаково ориентированных квадратных игл отходят на произвольном
расстоянии друг от друга такие же иглы второго, а от них
- третьего порядка {)100( Е }100{}. При
кристаллизации в узких (3/3 см.) трещинах решетчатые дендриты
вытягиваются на десятки сантиметров и, разрастаясь, образуют
массивные арсенидные гнёзда. Разрастание идет от входящих углов
у центров “ветвлеыия” (рис24). В конечную стадию в массивном
агрегате можно видеть лишь ряды мелких одноименно
ориентированных квадратных ядер или пустот. При кристаллизации в
более мощных жилах решетчатые дендриты вырастают в виде плотной
столбчатой корки толщиной более 10 см. Среди дендритов здесь
происходит геометрический отбор, который может рассматриваться
как взаимодействие между пространствами (полями) кристаллизации
решетчатых индивидов, включающими дендрит и раствор, в пределах
его трехмерного чехла. Часть дендритов характеризуется
радиальным расположением главных стволов (переход в
сферокристаллические дендриты). При этом в отдельных дендритах
главные стволы (псевдотетрагональные иглы) и соответственно
прикрепленные к ним ветви плавно скручиваются, указывая на
появление винтовых дислокаций.
Решетчатые
дендриты скуттерудита сцементированы кварцем (м-ие Шнееберг),
баритом и флюоритом (м-ие Аннаберг), карбонатом (м-ие Яхимов,
[61] и др.). Встречен пишь один образец (Пршибрам, варисская
минерализация) дендритов с незаполненным пространством между их
элементами - легкий, пористый агрегат из дендритных "зерен"
порядка 1 см. в поперечнике. Изучение фрагментов таких дендритов
на СЭМ показало, что их игольчатые элементы представляют собой "футляры"
с незаполненными ядрами. Поверхность некоторых из них покрыта
пленкой, возможно, коллоидного вещества с мембранными формами (рис.
25). Признаки спирального роста слоев на вершинах игл не
обнаружены.
Как
и у Вi-дендритов, в рудногорских жилах встречаются зональные
столбчатые корки решетчатых дендритов скуттерудита с
периодическими колебаниями размеров и плотности индивидов в
зонах (текстурная периодичность). Парагенетические координаты
решетчатого скуттерудита (до скелетных кристаллов самородного
висмута и сафлорита, но позже бледно-фиолетового флюорита и
ромбоэдров анкерита) свидетельствуют о наиболее раннем
образовании его среди киммерийсквх арсенидов.
При изучении арсенидов из Шнееберга обнаружены решетчатые
дендриты герсдорфита, образовавшиеся по ПЖК (VLS) - механизму. (Согласно
Е. И. Гиваргизову, при кристаллизации по ПЖК (VLS) -мехакизму
рост кристалла из пара происходит только через жидкую каплю
расплава по схеме: пар - жидкость - кристалл).
Это иглы герсдорфита
с затвердевшими каллями самородного висмута на их вершинах.
Диаметр затвердевших калель висмута достигает 0,3 мм, диаметр
игольчатых кристаллов герсдорфита 0,2 - 0,25 мм, длина до 5 мм.
Игольчатые кристаллы герсдорфита (Ао = 0,702 нм.) представляют
собой ориентированные по кубу элементы решетчатых трёхмерных
дендритов, достигающих 1 см. в полеречлике. Более тонкие иглы с
мелкими частично окристаллизованными каллями висмута на вершинах
начинали свой рост на гранях более крупных игл - главных
стволов. Иглы герсдорфита в срезах обычно
сужаются к основанию. Затвердевшие калли на вершине позволяют
четко определить направленность роста отдельных субивдивидов
(рис. 26). Форма выделений самородного висмута однозначно
указывает на то, что до раскристаллизации он находился в виде
калель расплава. Граница между основанием капли и вершиной
кристалла в срезе прямолинейна; обнажённые участки вершин
игольчатых кристаллов герсдорфита (наблюдения на СЭМ) - плоские,
гладкие и блестящие, т.е. характеризуются высоким совершенством.
Призматические
кристаллы герсдорфита в поперечном сечении круглые или
квадратные с закругленными углами (см. рис. 26), однако
последующая корка кобальтсодержащего раммельсбергита
эпитаксически обрастает цилиндры герсдорфита, превращая их в
четырехгранные призмы. Рост игольчатого кристалла с каплей
расплава на вершине, соответствие формы площадки вершины и ее
диаметра форме и диаметру основания капли в процессе роста
- основные, по Е. И. Гиваргизову, отличительные признаки роста по
ПЖК-механизму. Еще одна особенность срастаний минералов
подчеркивает тот факт, что игольчатые кристаллы герсдорфита
росли с каплями расплава на вершине; почти все они ориентированы
в одну сторону и только редкие единичные и обычно тонкие иглы с
затвердевшими каплямя висмута ориентированы в противоположную
сторону. Иглы герсдорфита могли расти преимущественно вверх,
вертикально или под таким углом к направлению силы тяжести, при
котором сцепление калли расплава с вершиной иглы и поверхностное
натяжение капли смогут удержать ее от падения или стекания по
граням кристаллов.
Решетчатые
кристаллодендриты и связанные с ними структуры образуют
равномернозернистый агрегат с несколько менее равномерной
вкралленностью никелиновых розеток. Примерно одинаковые размеры
дендритов в целом, выдержанная толщина арсенидных оторочек,
близкие диаметры розеток никелина - все это говорит об
однородности условий кристаллизации, об одновременном
возникновении центров роста. Сначала росли дендриты герсдорфита
с крупными сохранившими свою форму каплями висмута. Затем
кристаллизовался никелин, тонкие иглы герсдорфита с более
мелкими окристаллизованными каплями висмута и раммельсбергит.
Закончилась кристаллизация сростков выпадением моноарсенида Fе,
Со и Ni из группы вестервельдита - моддерита.
ПЖК-структуры
возникали в перегретом (271гр.С) осадке, содержащем эмульсию
мельчайших капель расплава висмута. В первые моменты
кристаллизации образуются взвешенные в дисперсном осадке кубики
герсдорфита. На грани зародышевых кубических кристаллов
осаждаются, стимулируя появление ориентированных игл
герсдорфита, и растут путем коалесценции капли висмута. По мере
их роста расширяются и толкающие каллю, растуцще под ней, иглы
герсдорфита.
Появление феномена
роста кристаллов по ПЖК-механизму в рудных жилах согласуется с
другими фактами, показываюцщми, что температура, близкая 271гр.,
характерна для начала киммерийского U-Вi-Со-Ni-Аg
минералообразования.
Нет никаких признаков перерыва в образовании минералов
ПЖК-
сростков, но намечаются признаки пульсации: герсдорфит + висмут
в виде более мелких обособленных игл выпадали и позже никелина,
который обрастал лишь самые крупные и самые округлые капли
висмута.
ПЖК-структуры
образуются, как подчеркивает само название их, из пара. Однако
нет уверенности, что подобный рост не будет происходить из
гетерогенных растворов. Известны [14] затвердевшие капли
расплавленного висмута в прожилках постбазальтовых карбонатов,
и, в принципе, существование расллава висмута в перегретом
водном растворе реально. Растворимость компонентов герсдорфита
(Ni, As, S) в карбонатном растворе может намного
превышать растворимость их в расплаве висмута. Но тогда в связи
с разницей концентрации должна начаться диффузия атомов или
каких-то молекул никеля, мышьяка и серы из раствора в расплав,
где возникает пересыщение и появляется возможность питания
растущего кристалла герсдорфита ("ЖЖК"- механизм).
-----
Литература:
*61. Mrna F., Pavlu D. Ag-Bi-Co-Ni formace na lozisku Jachimov a
jeji srovnani s obdomnyni Vyskyty rud v Ceskem
masivu. - Sbornik geol. Ved Praha, 1967, rada LG, 9, s. 7-104.
*9. В кн: "Генезис минеральных индивидов и агрегатов".
Под ред. Д.П. Григорьева,
М, "Наука", 1966
--------------------------
Источник: Глава из книги Ю.М. Дымкова "Парагенезис
минералов ураноносных жил". М., "Недра", 1985, стр. 62-70
