Формы выделения минералов. Морфология кристаллов

 

Сколь разнообразные и удивительные тела рождает природа в недрах земли,

хорошо знают те, кто когда-либо имел удовольствие осмотреть хорошее

собрание минералов и не гнушался ползать по темным и грязным рудникам.

М.В. Ломоносов

 

Минералы поражают нас своей естественной красотой и изяществом, гармонией красок и внешнего вида. При формировании представления о минералах большую роль играет форма кристаллов и минеральных агрегатов, которыми он может быть представлен в природе. Формы кристаллов и агрегатов  иногда являются важным диагностическим признаком для того или иного минерального вида. Например, скаполит назван от греческого «скапос» — стержень, так как всегда образует столбчатые кристаллы; акмит назван так по заостряющейся форме его кристаллов; слово «шпинель» происходит от латинского «спинелла» — шип, по ее «острым» октаэдрическим кристаллам. Но, обо всем по порядку. Кристалл (от греческого «кристаллос» — застывающий на холоде) — это твердое тело, состоящее из закономерно расположенных атомов и ионов, способное принимать облик кристаллических многогранников.

 

Окенит. Первомайский карьер

 

Геометрический вид кристаллов часто отличается от совершенных многогранников, какими они должны быть представлены. Для характеристики  морфологии кристаллов  используют два различных термина — облик и габитус. Облик кристалла это его общий вид. Облик кристаллов определяется их отклонением от изометричности.

 

Аксинит. Дальнегорск

 

Все разнообразие обликов кристаллов подразделяется на три типа:  

Изометричный (кристалл равномерно развит по всем трем направлениям).

 

Куприт. Рубцовское месторождение

 

Удлиненный (кристалл вытянут в одном направлении). Кристаллы столбчатые, шестоватые, игольчатые, волосовидные и другие.

Уплощенный (кристалл вытянут в двух направлениях). Кристаллы таблитчатые, листоватые, чешуйчатые и другие.

Габитус (от латинского «хабитус» — внешность») - понятие более полное и строгое. Габитус определяет  облик кристаллов по преобладающему развитию граней тех или иных простых форм. Так, например, габитус столбчатых кристаллов скаполита можно охарактеризовать как удлиненно- тетрагонально-призматический. Существуют и необычные скелетные кристаллы. Они хорошо нам известны по снежинкам. При внимательном рассмотрении кристалла льда мы увидим, что если его очертить, получится обычный гексагональных кристалл. Скелеты — вершинные и реберные формы роста кристаллов. Такие формы кристаллов характерны для нашатыря и галита, галенита, кварца и других минералов. В лабораторных условиях скелетные кристаллы растут обычно из сильно пересыщенных растворов. Рассмотрим два случая образования кристалла такого вида.

 

Скелетный кристалл пирита. Мыс Француженка. Крым. 

 

Во-первых, такие кристаллы растут когда диффузия вещества к кристаллу затруднена, поэтому кристалл растет быстрее теми своими частями, у которых больше удельная поверхность, то есть это выступающие части кристалла, а именно вершины и ребра.

 

 

 

Во-вторых, такие кристаллы образуются когда в растворе есть не входящие в кристалл, но оседающие на его гранях примеси. Эти примесные частицы отталкиваются растущим кристаллом, их плотность возрастает в центре граней, а у вершин она меньше, поэтому рост вершин и ребер идет быстрее, чем в центре граней.

Фантастична и своеобразная разновидность скелетных кристаллов — футляровидная. Опытным путем такие кристаллы получены у оливина в вязком расплаве. Изредка, такие кристаллы наблюдаются у апатита, берилла при их росте в особых условиях. Известны и кристаллы с более сложной морфологией. Они словно бы расщеплены с краев, то есть в них каждый индивид как будто слегка отогнут от основного тела кристалла. К расщепленным кристаллам относятся, например, сноповидные агрегаты гипса, турмалина и кварца, «розочки» гипса и гематита, мозаичные блок-кристаллы, розетки и паркетчатые кристаллы.

 

Гематит. San Gottard гора Фиббия. Швейцария

 

Псевдоморфоза целестина по гипсу . Водинское месторождение.  Карьер Ц4       

 

Расщепление кристаллов происходит по различным причинам. Во-первых, оно происходит в том случае, когда в среде имеются микрочастицы, адсорбирующиеся поверхностью кристалла (то есть не отталкивающиеся поверхностью кристалла) и в то же время вписывающиеся в его кристаллическую постройку. Слой нарастает на примеси и продолжает расти, но уже в другую сторону. В опытах по отклонению части кристалла угол отклонения обычно не превышает 20 — 30 минут, «отщепление» повторяется вновь и вновь, и постепенно из отдельных индивидов формируется «веер» или «сноп» расходящихся кристаллов. Во-вторых, расщепление происходит у царапин, границ двойников и микроблоков, чуть развернутых при механических деформациях кристалла. В-третьих, расщепление кристаллов может являться следствием гетерометрии (разновеликости одних и тех же межплоскостных расстояний в разных участках зонального кристалла). По такому механизму происходит, например, расщепление кристаллов галенита. Наблюдения и опыты доказали, что расщепляются грани не всех простых форм, развитых на кристалле. При описании морфологии кристаллов следует учитывать и рельеф поверхностей граней и возможность двойникования кристаллических индивидов. Подробнее о них написано в других статьях.

В природе широко распространены не единичные кристаллы, а их срастания или минеральные агрегаты. Минеральные агрегаты бывают полиминеральными (состоящие из зерен нескольких минералов) и мономинеральными (состоящие из зерен одного минерала). По величине зерен агрегаты бывают крупнозернистые — более 5 мм в поперечнике; среднезернистые — от 1 до 5 мм и мелкозернистые —  менее 1 мм в диаметре. Зернистыми агрегатами сложено, в частности, громадное число изверженных метаморфических горных пород, а также некоторые осадочные породы, некоторые типы сульфидных руд.  Направление поступления растворов и условия отложения определяют также образование агрегатов  кристаллов с четкими формами, которые могут быть характерны для отдельных минералов. Некоторым из таких агрегатов даны названия, часто происходящие от латинских или  греческих корней и описывающие их морфологию.

Рост кристаллов в свободном пространстве приводит к образованию друз.

 

Кварц. Перекатное 

 

Друзой называется группа кристаллов, наросших перпендикулярно или почти перпендикулярно к поверхности трещины, стенке жилы или полости в горной породе (гребенчатые агрегаты или щетки). Если размер кристаллов ничтожно мал, то образуются кристаллические корки. Кристаллы в этом случае имеют общее основание.

 

 

При образовании друз важное значение имеет геометрический отбор (схема приведена выше: 1 - начало роста кристаллов; 2— образование друзы, 3 — образование щётки). Суть этого явления заключается в нарастании на стенку сначала одиночных, разно ориентированных кристаллов. Затем, разрастаясь, они соприкасаются друг с другом‚ мешая себе расти. В итоге, продолжают расти только те кристаллы, вершина которых направлена в сторону свободного пространства, обычно перпендикулярно поверхности.

Конкреция — форма выделения минералов округлой формы, возникающая в горной породе иного состава при диагенезе. В центре конкреции нередко находится зерно, которое служит затравкой при ёё росте. По составу конкреции бывают мономинеральными: карбонатными, фосфатными и другими. В последнее время на дне Тихого океана, найдены большие залежи железомарганцевых конкреций, которые в будущем, несомненно будут интересны для человека. Конкреции характерны для пирита, кальцита, фосфорита. Размеры таких образований могут колебаться от нескольких миллиметров до нескольких десятков сантиметров.

 

Фосфорит. Подолье. Украина

 

Агат. Иджеван. Армения

Гётит. Ново-Шелеинский железный рудник, Верхнеуфалейская группа (Fe-Ni) месторождений, Верхнеуфалейский район, Челябинская область

 

Розазит. Ojuella mine, Mexico

 

Секреция возникает когда какая-либо полость в горной породе заполняется веществом от периферии к центру. Крупную по размерам секрецию называют жеодой — округлая, овальная пустота в горной породе, на стенках которой кристаллизовались минералы; мелкую — миндалиной — небольшие, округлые или миндалекаменные светлые включения в эффузивной горной породе обычно основного состава. Оолитовый агрегат минерала состоит из мелких сфер и как бы напоминает рыбью икру. Образуется такой агрегат в тех случаях, когда минерал кристаллизуется из раствора на каком-нибудь зернышке, как бы прикрывая его скорлупками, налегающими друг на друга. Они имеют концентрически-скорлуповатое строение, обусловленное ритмичной сменой условий минералообразования. Формируются оолиты в придонных, озерных, морских илах и горячих источниках.

 

 

 

Почковидные (колломорфные, клубневидные) агрегаты состоят из множества соприкасающихся почек, каждая из которых имеет, подобно сферолиту, радиально-лучистое строение, не всегда видимое невооруженным глазом. Почковидные агрегаты наиболее характерны для малахита и гетита. Их образование происходит за счет группового роста и геометрического отбора сферолитов. Разрастаясь, остаются только те сферолиты, которые находились на выпуклостях субстрата. Наиболее часто почковидные агрегаты образуются в различных пустотах в приповерхностных зонах разрушения и выветривания горных пород.

 

 

Сферолит — агрегат минерала, представленный почти идеальной шаровидной формой и имеющий размер от долей до 1 — 2 см. Сферолиты образуются на стенках различных пустот в горных породах в результате расщепленного роста кристаллов, либо в них, как в конкреции, есть ядро, на которое нарастает минерал. Вследствие геометрического отбора или стесненных условий, кристаллы могут разрастаться, только расходясь лучами от центра сферолита.

 

Окенит. Первомайский карьер. Крым.

 

Фрамбоиды — шаровидные агрегаты небольших размеров (от микроскопических до 2 мм), внешне напоминающие конкреции или оолиты, но сложены они сплошным агрегатом одинаково ограненных изометрично «уложенных» зерен. Внешне такая форма выделения напоминает сердцевину спелого граната. Фрамбоиды типичны для пирита и марказита и образуются преимущественно за счет кристаллизации коллоидных масс вещества в ходе диагенетического преобразования придонных илов и гелей в современных торфяниках, болотах, озерах и морских отложениях. Фрамбоиды сульфидов известны также в составе осадочных и метаморфических пород разного возраста.

Плотные агрегаты минералов представлены сплошной массой, в которой отдельные кристаллы настолько малы, что едва различимы. Структура таких масс бывает микрокристаллической (когда кристаллы видны под оптическим микроскопом), и скрытокристаллической, когда отдельные кристаллы с трудом различимы даже под микроскопом. Например, агат и кремень представляют собой скрытокристаллические формы кварца.

 

Агат. Кара-Даг. Крым

 

Не мене интересны и гроздевидные агрегаты минералов, напоминающие кисти винограда. Такую форму обычно приобретают минералы, осажденные в виде коллоидных гелей, которые подвергались воздействию поверхностного натяжения. Пример: малахит и романешит.

Кораллообразные агрегаты минералов наблюдаются иногда у кальцита и арагонита. Представлены они ветвистыми, грубоокругленными и переплетающимися формами. Кристаллы настолько мелкие, что их можно было отнести к плотной форме. Примером могут служить проявления кальцита в мраморе. Также часто наблюдается у сульфидных минералов в рудах смешанного типа.

Дендритовые агрегаты минералов - одни из самых красивых. Дендрит – это результат вершинного и реберного роста кристаллов, происходящий при неравномерной диффузии вещества к кристаллу. Это причудливые монокристаллы, напоминающие ветвящееся растение. Интересно, что в дендритах каждая «веточка» огранена, углы разветвления точно соответствуют углам между гранями обычных кристаллов. Образование дендритов особенно характерно для самородных элементов, пиролюзита.

 

Медь самородная. Джезказган. Казахстан.

 

Пиролюзит. Дендриты

 

Моховидные агрегаты представляют собой миниатюрные дендритовые.

Пластинчатые агрегаты минералов представлены тонкими листочками или пластинками, как, например,  у слюд.

Нитевидные агрегаты — тонкие длинные. Характерны для миллерита.

Сталактитовые агрегаты минералов представлены сходящимися на конусе свисающими массами, которые могут смыкаться с растущими вверх от нижнего уровня полости образования (сталагмиты), образуя колонны. Сталагмиты формируются за счет отложения вещества, растворенного в воде, которая просачивается по трещинам в породе. Свойственны преимущественно кальцитовым отложениям в известняковых пещерах. Но таким же способом могут образовываться и другие минералы.

 

Срез сталактита. Пещера Мраморная. Крым.

 

Пизолитовый агрегат минерала напоминает оолитовый, но сферы в этом случае имеют размер от горошины до сливы.

Сетчатые агрегаты минералов состоят из множества ячеек, возникающих вследствие взаимопересечения кристаллов. Такая форма выделения характерна для церуссита и крокоита.

 

Рутил. Карелия.

 

Желваковые агрегаты минералов образуют обособленные эллипсоидальные выделения. В качестве примера можно указать на сидеритовые желваки в сланцах.

Сосцевидные агрегаты минералов образуют  округлые поверхности, которые, пересекаясь, образуют  открытые V-образные желобки, часто напоминающие неправильные стежки. Нередко такую форму имеет гематит.

Радиально-лучистые агрегаты минералов определяются по радиально расположенным игольчатым или пластинчатым кристаллам. В качестве примера можно привести знаменитое астрофиллитовое «солнце», а также некоторые агрегаты пирофиллита, вавеллита, гипса и турмалина в случае некоторых особых условий их кристаллизации.

 

Астрофиллит. Кольский полуостров

 

Проволочные агрегаты минералов наблюдаются у самородных серебра и золота.

Бобообразные агрегаты минералов напоминают оолитовые, но размер сфероидов в них с горошину. Часто наблюдается у боксита, где их развитие, вероятно, обусловлено отложением из коллоидной среды.

 

Боксит. Республика Гвинея (З), окрест. г. Киндия, м-ние бокситов Киндия 

 

Массивные агрегаты минералов представлены сросшимися кристаллами, не образующими отчетливых индивидов.

Криптокристаллический агрегат минерала — плотные, в некоторых случаях почти стекловатые выделения, состоят из субмикроскопических зерен.

Перистый агрегат минерала состоит из перьевидных чешуек.

Гелицитовый агрегат минерала скрученный и искривленный, в некоторых случаях переплетенный подобно ветвистому кораллу. Сюда относятся и образования, которые минералоги часто называют кораллоидными.

Волокнисгые (параллельно-шестоватые) агрегаты минералов образуются в трещинах. В качестве примера можно привести жилки селенита, серпентин-асбеста, шестоватого кальцита.

 

Тоберморит. Первомайский карьер. Крым

 

Биссолит. Maderantal, Uri, Швейцария

 

Их образование может происходить по-разному. В первом случае такие агрегаты формируются в открытых трещинах: сначала на стенках по принципу геометрического отбора нарастают друзы; затем, разрастаясь, они смыкаются и образуют такие фантастические агрегаты. По-другому, такой агрегат может формироваться в постепенно приоткрывающихся трещинах, когда скорость приоткрывания меньше или равна скорости роста индивидов. Сначала трещина заполняется зернистым агрегатом минерала в виде сплошной тонкой жилки. Затем, когда трещина продолжает приоткрываться, зерна, упираясь друг в друга, могут расти только вслед за раздвигающимися стенками трещины. В иных случаях, такие агрегаты формируются при разрастании их от волосных трещин в обе стороны, рост их идет по принципу образования агрегата первого или второго рода.

Известны и другие, совсем не броские, однако, возможно, очень важные формы выделения некоторых, в том числе редких, минералов.

Землистые массы — рыхлые, мягкие, мучнистые агрегаты аморфного или скрытокристаллического строения, сажистые (черного цвета) или охристые (желтого, бурого и других ярких цветов). Чаще всего они образуются при химическом выветривании горных пород и в зоне окисления руд (например, марганцевых).

Налеты и примазки — тонкие пленки различных вторичных минералов, покрывающие поверхность кристаллов или горных пород. Таковы, например, примазки малахита по трещинам в горных породах, вмещающих сульфидное месторождение меди.

 

Малахит, хризоколла. Фиолент. Крым

 

Выцветы — периодически появляющиеся в сухую погоду и исчезающие в дождливую рыхлые корочки, пленки, налеты, часто пушистые или моховидные, на поверхности сухих почв, горных пород и по трещинам в них. Эти образования сложены чаще всего очень легко водорастворимыми минералами: сульфатами, хлоридами различных металлов

 

ДМИТРИЙ ТОНКАЧЕЕВ, 2005 год

(Иллюстрации: образцы из фондов музея)