Псевдоморфозы. Чуть больше, чем вы думаете.

Что такое «псевдоморофоза»? Обычный человек, знакомый с миром минералов, на этот вопрос ответит: «Замещение одного минерала другим», но этот ответ, хоть и хорошо, привычно звучит - ошибочен. Попытаемся разобраться. У коллекционера, при слове «псевдоморфоза», всплывут перед глазами «беломорские рогульки» и пиритовые аммониты. Кто-то вспомнит замечательную «медную мышь» из Минералогического Музея имени Ферсмана. Назвать пример псевдоморфозы не составляет особого труда. Примерное понимание есть. А если попросить вас объяснить кому-нибудь другому, что точно значит «псевдоморфоза»?

Возможно, вы опытный минералог и это не составит для вас проблем. Но таких как вы очень и очень немного. Упростим задачу и поступим как любые нормальные люди, внезапно захотевшие академической строгости. Давайте обратимся к словарю. Часто апелляция к нему сродни цитированию Библии в теологии — дальше не поспоришь и сразу все становится ясно.

Геологический словарь 1973 года [1] вполне подойдет, на первый взгляд. Ну что могло измениться за 32 года в классической группе минералогических объектов?

«Псевдоморфоза - (от греч. pseudos - ложь, обман и morphosis — образование) в минералогии минеральные индивиды, обладающие внешней кристаллографической формой, чуждой слагающему их веществу. Образуются путем заполнения полостей, оставшихся от ранее существовавших и позднее выщелоченных минералов иного состава — псевдоморфозы заполнения, или путем химического замещения ранее существовавших минералов с сохранением их внешней формы. При этом возможно, что существенная часть замещенного минерала входит в состав замещающего — псевдоморфоза превращения или выносится полностью — псевдоморфоза вытеснения. Встречаются также минеральные псевдоморфозы по органическим остаткам.»

Вчитаемся внимательнее - «обладающие внешней кристаллографической формой» - «по органическим остаткам». Постойте, но вот же... «Псевдоморфоза опала по гастроподе (улитке)» - речь о кристалличности невозможна (опал аморфен (да, да не говорите мне ничего про кубическую упаковку глобулей), а улитки - органика — кристаллические улитки это что-то из области научной фантастики). И, да, вам не показалось — перед нами противоречие. Определение из словаря не подходит. Что же делать? Дадим, как говорят математики, рекурсивное определение и рассмотрим, какие же бывают эти загадочные псевдоморфозы.

Классификация приводится по Стретчу Янгу [2], в сокращенном виде:

1. Псевдоморфозы замещения.

Речь идет о классических псевдоморфозах. Их характерной особенностью является то, что речь идет именно о кристаллических фазах. Фаза, обладавшая кристаллической структурой, замещается фазой, также имеющей структуру. Здесь выделяют несколько подтипов, так как ученых хлебом не корми, лишь бы что-то упорядочить. Но не пугайтесь, на деле все не сложно — в ход идет простая арифметика. Предположим, что химическая формула исходного минерала это «с», а «а» и «b» - химические элементы или соединения, входящие в состав минерала «с».

а) Псевдоморфоза с потерей (выносом) компонентов. Это как вычитание: «c - a». Мы берем одну формулу, удаляем какой-нибудь компонент и получаем новый, вполне cебе состоятельный минерал.

Классическим примером данной группы является «беломорская рогулька» или глендонит. Ученые долго не могли понять — что представляло собой исходное вещество для этой псевдоморфозы. На музейных этикетках, еще лет 30 назад, значилось: «псевдоморфоза кальцита по неизвестному минералу». Дело в том, что огранка кристаллов в «беломорской рогульке» не соответствовала тем, которые может дать кальцит. То есть кальцит никогда, абсолютно никогда не может выглядеть так. В конце прошлого века загадка была наконец разгадана.

В 1962 году был открыт минерал икаит CaCO3 · 6H2O. От кальцита отличается 6-ю молекулами воды в структуре. Одна важная деталь: этот минерал не существует при температуре выше +8 градусов по Цельсию — его нет ни в одном музее мира (он очень быстро дегидратирует — вода покидает структуру). Образуется в условиях холодных морей. А Белое и Баренцево моря, на берегах которых находят рогульки, именно такие — температура на дне +3-4 градуса. Догадались? Икаит образовывался, потом температура повышалась, например его выбрасывало на берег при шторме, он терял воду и превращался в кальцит.

Глендонит. Река Оленица, Мурманская область, Россия.

б) С привносом компонентов. Сложение «c + b». Берем одну простую формулу, добавляем еще один компонент и, получаем новый минерал. Почти алхимия.

Псевдоморфоза малахита по куприту. Чесси, Рона, Франция.

в) С заменой компонентов. Это обмен. Ну или «c — a + b». Мы берем один компонент, к примеру серу в пирите, и меняем ее на что-нибудь. Кислород и ОН-группа вполне подойдут.

Псевдоморфоза гетита по пириту. Пеликан Поинт, Юта, США

г) С полной заменой компонентов. «с=а, с — a +b = a — a + b» Можно придумать массу вариантов такого процесса, но оставим это вашей минералогической фантазии. Расскажу же я продолжение истории про «рогульки». Вот есть у нас глендонит, образовавшийся в холодном море в районе Австралии несколько миллионов лет назад. Он спокойно лежит в глинистой толще, и все бы ничего, но тут приходят гели кремнезема. Карбонат кальция выносится и постепенно замещается кремнеземом. Образуется псевдоморфоза благородного опала по глендониту. И такое в нашем мире бывает.

Псевдоморфоза благородного опала по икаиту. Вайт Клиффс, Австралия

2. Псевдоморфозы облекания.

Здесь все просто — один минерал нарастает на поверхность другого, образуя корку. Потом вариации — либо исходный минерал растворяется и остается только «шкурка», но иногда он остается на месте, а мы все равно видим «шкурку».

Псевдоморфоза кварца по флюориту. Трестия, Румыния

3. Параморфозы.

Это очень любопытный вид псевдоморфоз. Дело в том, что химический состав здесь абсолютно не меняется — другие лишь кристаллические структуры (их другое название — полиморфы).

Самый интересный пример параморфоз, который, конечно же вызовет раздражение у любого уважающего себя геммолога — параморфоза графита по алмазу. Алмаз - это минерал, который комфортно себя чувствует при высоких давлениях и температурах, а на поверхности ему не так приятно, и, обнаружив любой излишек энергии (нагрев при малом давлении), он жизнерадостно его поглощает и переходит в графит, в отсутствии кислорода, конечно же (в присутствии кислорода он загорается при 850-1000 градусах, а в чистом кислороде загорается при 720-800 градусах и горит голубоватым пламенем). А теперь представьте этот процесс в масштабах горного массива — и, да, это реальность. Массив Бени Бушера в Марокко содержит массу таких «алмазов», в отдельных слоях содержится до 15% масс. углерода. Но оно и к лучшему — не превратись они в свое время в графит, этот массив обрушил бы мировой алмазный рынок и превратил бы эти самоцветы из недоступного объекта желания во что-то привычное, вроде кварца.

Параморфоза бета-кварца по альфа-кварцу. Гросер Ауерберг, Саксония-Анхальт, Германия

На этом типы псевдоморфоз, традиционно рассматриваемые в российской литературе, заканчиваются. Но мы пойдем дальше...

4. Псевдоморфозы разделения / псевдоморфозы распада.

Этот тип псевдоморфозы чем-то напоминает семейную историю. Представим, что у нас есть какой- нибудь кристалл, например ильменит: FeTiO3 — его можно представить как пару оксидов счастливо живущих вместе — FeO * TiO2. Это химическое соединение устойчиво при каких-то конкретных физико-химических параметрах (давлении, температуре, окислительно-восстановительной обстановке и т. д.) Но время шло, и титан понял, что его любимое железо, с которым он жил со времен образования породы, не такое каким он его знал. Мир вокруг поменялся и железо стало трехвалентным. Титан не может так жить дальше, его сердце навсегда разбито, он рвет все связи с железом и подает на развод. И кристалл ильменита распадается на гематит Fe2O3 и рутил TiO2.

Псевдоморфоза рутила и гематита по ильмениту. Мвинилунга, Замбия

5. Метамиктные кристаллы.

Термин «метамиктный» означает, что кристаллическая структура минерала частично или полностью разрушена. Как такое может произойти? Возьмем кристалл с радиоактивными элементами (да тот же циркон с торием, что уж там). Кладем на полочку, ждем несколько сотен тысяч лет и смотрим кристаллическую структуру. Вуаля! Структуры нет, она разрушена под действием быстрых частиц (обычно ядер гелия), образовавшихся за счет многочисленных радиоактивных распадов. Дело в том, что каждая из таких частиц воздействует на ажурную структуру вещества как маленькое пушечное ядро — одна частица нарушает часть связей в структуре, повреждая лишь ее малую часть и оставляя за собой след-трек. Но постоянную бомбардировку структура не выдерживает и превращается в аморфную груду атомов. Перед нами ни что иное как еще одна псевдоморфоза. Из цирконов получаются псевдоморфозы, которые называются «малаконами» - это темные, часто значительно радиоактивные цирконы, в которых структура сильно нарушена или отсутствует. Однако следует заметить, что не любой малакон корректно называть псевдоморфозой — в случае, если значительная часть структуры сохранена, то это лишь частичная псевдоморфоза, а то и не псевдоморфоза вовсе.

Малакон. Пегматит Амбатофотсикели, провинция Антананариву, Мадагаскар

6. Псевдоморфозы заполнения.

Сейчас вы услышите грустную историю о керченской ракушке. Давным-давно, в стародавние времена плиоцена жила двустворка на дне, в районе современного города Керчь. Потом она вполне предсказуемо умерла. Упала на дно, мягкое тело моллюска разложилось или было съедено а раковина осталась закрытой или полуоткрытой. Так или иначе, но там где раньше процветал моллюск, образовалась пустота. А потом в полость проникли растворы, содержащие марганец и углерод или железо и фосфор. И получилась псевдоморфоза заполнения — родохрозит или вивианит по раковине. Вивианитовые ракушки найти довольно просто до сих пор, а вот родохрозитовые — редкость и большое везение.

Псевдоморфоза родохрозита по двустворке. Керчь, Россия

7. Окаменелости.

Янг выделяет окаменелости в отдельный класс, как результат совокупности процессов фоссилизации (а именно так называется то, что происходит с органическими останками, которым повезло не разложиться и не исчезнуть навечно). За примером опять отправимся в Австралию. Плыл по юрскому морю плезиозавр с кучей зубов. И тут на него сверху падает кирпич, он умирает, кости растворяются, а зубы остаются. Эдакие вставные челюсти. Они захоранивается в том же слое, что и наш старый приятель глендонит. А потом... Вы сами знаете — приходит кремнезем и замещает зубы. Образуется псевдоморфоза опала по зубам плезиозавра. Вы скажите, что зубы состоят из минералов и у них есть структура. Хорошо, вот вам другой пример из страны кенгуру: завезли в Австралию примерно 200-250 лет назад коров. Рога коров, как извеcтно, состоят из кератина (белка, из которого также состоят наши волосы — органика и никакой кристалличности). И вот, в прошлом веке находят частичную псевдоморфозу благородного опала по рогу коровы — замещение довольно быстрый процесс.

Псевдоморфоза благородного опала по зубу плезиозавра. Лайтнинг Ридж, Новый Южный Уэльс

8. Комбинированные случаи — пункт специально для тех образцов, относительно которых ничего не понятно.

Смысл рекурсивного определения в полном описании класса объектов, которые включены в интересующее нас понятие. Думаю — мы справились. Видимо у нас правда не было иного выбора, кроме как описать все типы псевдоморфоз — они слишком разные, чтобы сказать парой сухих слов определения. Поэтому, если кто-то спросит вас - «Что такое псевдоморфоза?», рекомендую ответить: «Пойдем покажу!», вбив слово pseudomorph в поиск фотографий на сайте www.mindat.org, если есть свободное время.

P.S. Для любителей точности: большинство словарей дают именно рекурсивные определения. Прямые определения, в подавляющем большинстве, недостаточно точны и не перекрывают всесь класс описываемых объектов. Я возьму смелость предложить свое определение псевдоморфозы : «Псевдоморфоза — (1) минеральный агрегат, (2) наследующий морфологические особенности иного минералогического, органического или техногенного объекта , (3) никак напрямую не связанный с текущим структурным состоянием слагающих его компонентов, (4) на каком-либо определенном уровне организации вещества». Поясню, почему я предлагаю именно такое определение: 1 - «минеральный агрегат» - может быть как моно- так и полиминеральным; 2 - «наследующий морфологические особенности иного минералогического, органического или техногенного объекта» - большая часть определений говорит лишь о минералах, как об исходном материале для псевдоморфоз, забывая псевдоморфозы по органике или техногенным предметам; 3 - « никак напрямую не связанный с текущим структурным состоянием слагающих его компонентов» - важное уточнение, подчеркивающее, что первостепенным в понятии псевдоморфозы следует считать не макроуровень — морфологию агрегата — а структурные характеристики вещества (необходим для включения в класс псевдоморфоз, к примеру, остатков минералов с полностью разложившейся структурой); 4 - «на каком-либо определенном уровне организации вещества» - поправка необходима для уточнения: замещенный пиритом аммонит будет являться псевдоморфозой (уровень минерального агрегата), а вот отдельный кристаллик пирита (уровень минерального индивида), отломанный от этого образца - нет.

Псевдоморфоза меди по арагониту. Корокоро, Боливия

Если у вас есть вопросы или замечания, касающиеся текста статьи, просьба написать мне на электронную почту: vlasov.k.94 «at» gmail.com (Власов Кирилл Алексеевич).

Литература:

1. Паффенгольц, К. Н. (Ed.). (1973). Геологическийсловарь(Vol. 1). Недра.

2. Rock Currier, Stretch Young, Rupert Hochleitner, Stefan Weiß, Robert Brandstetter, Michael Huber, Wolf-Gerd Frey, Patrick Reith: Pseudomorphosen. In: Christian Weise (Hrsg.): extraLapis. 43, Christian Weise, München 2012, S. 8-31.

Другие статьи