Ю. М. Дымков
СФЕРОЛИТОВЫЕ АГРЕГАТЫ НАСТУРАНА
( Продолжение
статьи)
Сферокристаллы и
сферокристаллические сферолиты (в общем плане
сферолиты) агрегируются в результате осаждения (седиментации)
и в процессё совместного роста. В результате
атрегации образуются зернистые скопления частично или полностью сросшихся
сферокристаллов, сферолитовые корки с почковидной поверхностью, массивные
выделения, имеющиё сферолито-корковую или сферолито-зернистую
структуру, и т д.
Сферолитовые корки
Сферокристаллические корки
имеют толщину от 1-2 мкм и выше; мощность корки
сферокристаллических сферолитов достигает 15 см. Форма почковидных
сферолитовых корок весьма разнообразна и зависит от формы трещин, от рельефа
стенок полости, от формы кристаллов или кристаллических сростков, на которых
осаждался настуран. При обрастании сферолитовыми корками дендритов
самородного серебра (рис. 51, а), висмута, галенита, никелина и
др. возникают ложные дендриты настурана [21], представляющие собой
обыкновенные псевдоморфозы облекания. При совместной кристаллизации с
арсенидами могут возникать своеобразные скелетные
сферолиты настурана [93], в которых тончайшие сферолитовые корки настурана
покрывают линзовидно-пластинчатые кристаллы арсенида (см. рис. 51, 6).
Подобные формы настурана [7, 93, 94] встречены также в самородном мышьяке
[385] и других минералах.
Сферолитовые корки, обрастающие грани мелких
кристаллов, могут иметь гладкую ровную поверхность (см. рис. 51,а).
Поверхность сферолитовых корок, наросших на щетки кристаллов кварца, на
кристаллы кальцита и т. д., в большинстве случаев почковидная.
Почковидная поверхность выделений настурана в линзах и
гнездах часто состоит из сферических участков, резко отличающихся по
величине и достигающих максимальных размеров в местах наибольшей мощности. В
почковидных корках проявляется тенденция к прямой, хотя и непостоянной
зависимости величины отдельных сферолитов от мощности корки. Это объясняется
геометрическим отбором при совместном росте сферолитов [95]. Наблюдается
также тенденция к усложнению рельефа поверхности почек с увеличением их
радиуса.
Индукционные поверхности ( "Индукционная поверхность" -
поверхность раздела (контакта) одновременно растущих кристаллов,
сферокристаллов и сферолитов) для сферолитов одного зарождения плоские и
часто блестящие. Корки настурана легко раскалываются по индукционным
поверхностям, распадаясь на столбчатые или пирамидальные «ограненные»
полиэдры. На индукционных поверхностях фиксируются признаки концентрической
зональности и тончайшей радиально-лучистой структуры [95]. Расположение
индукционных поверхностей показывает, что при росте почковидных корок
происходил геометрический отбор сферолитов. Согласно Д. П. Григорьеву [29,
386], сферолит, центр роста которого расположен ниже линии, соединяющей
центры роста его ближайших растущих соседей, при разрастании агрегата первым
прекращает свой рост ввиду захвата пространства его соседями. В соответствии
с законом геометрического отбора Гросса - Мюллера [295, 387] при случайном
расположении множества анизотропных зародышей одного минерала и их
совместном росте выживают кристаллы, ориентированные наиболее вытянутой осью
или. плоскостью (направление максимальной скорости роста кристалла)
перпендикулярно основанию.
В корках кристаллов кубической сингонии направление
максимального роста проходит через вершины куба, поэтому в итоге столбчатая
корка будет состоять из кристаллических зерен, вытянутых по i (аксиальная
упорядоченность [238]). Такая ориентировка вытянутых зерен-шестов известна
для шестоватых агрегатов галенита [388], пирита [389], флюорита [392]. При
разрастании октаэдрических граней зёрна будут удлинены по L4
(например уранинит ( Новые электронно-микроскопические наблюдения: фигуры
травления в сечении, перпендикулярном к удлинению субиндивидов, в сферолитах
уранинита, охарактеризованного Н. А. Кулик [З9З], имеют четкие квадратные
контуры, в продольном сечении - ромбы (образец Ю. И. Овсянникова).) [393] и магнезиоферрит [390]). У ромбододекаэдра разница в скоростях роста по
различным направлениям мала; в этом случае, как и в примере с магнетитом
[391], аксиальная упорядоченность в шестоватой корке отсутствует.
Среди множества сферокристаллов, растущих одновременно,
на грани кристалла иного минерала также может происходить геометрический
отбор. По аналогии с отмеченными минералами допустим, что вначале из
зародышевых кристаллов уранинита кубического облика в процессе их
разрастания выживают лишь осевшие на вершину, где часто появляется площадка
(111). В результате радиального расщепления пирамид роста <100> или <111>
кристаллическая корка уранинита переходит в корку сферокристаллов,
вырождающихся в процессе роста в узкие радиально-лучистые пучки. В процессё
роста происходит геометрический отбор среди волокон и волокна,
ориентированные под углом меньше 90° относительно плоскости субстрата,
зарастают. В итоге корка настурана на грани кристаллов субстрата будет иметь
параллельно-волокнистое строение и состоять из волокон пирамид роста <111>.
Поверхность таких корок ровная и блестящая и может рассматриваться как
своего рода нормально расщепленная мозаичная грань (111), отдельные волокна
(блоки) которой повернуты под произвольным углом друг к другу.
Направление максимальной скорости роста
перпендикулярно поверхности субстрата. У сферолита перпендикуляр к
поверхности совпадает с радиусом. При разрастании сферолитовой почковидной
корки на сферолите другого минерала или настурана ранней генерации в ней
также происходит геометрический отбор: выживают лишь сферолиты, у которых
кубические зародыши имели оси L3, ориентированные по
радиусам. Конечная поверхность сферокристаллического сферолита, в котором
внешние зоны образованы нарастанием сферокристаллических почковидных корок,
будет поверхностью с октаэдрической упаковкой (при октаэдрическом росте - с
кубической). Такой сложный сферокристаллический сферолит
- обычная
структурная единица мощных почковидных корок настурана.
Сферолитовые корки независимо от толщины Н и
протяженности L имеют максимальную мощность лишь в определенных участках.
Для коротких линз с высоким значением Н/L
максимальная мощность приурочена к центральным частям линз. Почковидные
корки с минимальным значением Н/L на значительном
протяжении имеют относительно постоянную мощность, но вблизи окончания
мощность их быстро уменьшается.
В целом в почковидных корках настурана из
коротких линз можно выделить по крайней мере один центр, а в протяженных
линзах - центральные участки или множества центров, корка в которых имеет
максимальную мощность. Каждую такую точку или область почковидной корки
можно рассматривать как своего рода «центры зарождения» или "области за-
рождени" настурановых линз. Есть примеры разрастания таких центров к
периферии с захватом последующими слоями корок все более широкой площади
(рис. 53). Но есть и при меры своего рода антискелетного роста корки, когда
площадь нарастающих слоев сокращается в связи с осаждением сопутствующих
минералов по краям линз (рис. 52, в).
Изменение мощности небольших сферолитовых корок
настурана можно наблюдать в приполированных рудных штуфах. Так, на
авторадиограмме (рис. 52, а) видно выклинивание почковидных корок в трещине,
заполненной кальцитом, по мере удаления от источника питания в направлении
АБ. На рис.52,6 несколько иная картина; здесь в образце из
доломитизированной жилы (Рудные горы) мощность корки настурана резко
уменьшается во впадинах между скаленоэдрами (Г).
Аналогичное уменьшение сферолитовой корки
настурана по направлению к впадине (см. рис. 52, в) связано с осаждением
новой порции галенита между корками Е и Ж. В этом плане интересен пример
уменьшения толщин корок настурана из кальцит-настурановой жилы в образце В.
И. Малышева (см. рис. 53, а). На щетки скаленоэдрического кальцита,
покрытого почковидной коркой настурана, отложился крупнозернистый кальцит.
Этот кальцит вырос из зародышей, скопившихся во впадинах, но до окончания
кристаллизации перекрыл почти всю настурановую корку, оставив лишь островки
настурана на выступающих вершинах скаленоэдров раннего кальцита. Поздний
настуран начал расти на обнаженных островках раннего настурана. При этом
новые почковидные корки быстро выклиниваются по мере удаления от центра
разрастания.
Из приведенных примеров видно, что по крайней
мере три фактора определяют изменение мощности корои настурана в различных
участках линзы: структурный - удаленность участков от питающей трещины (см.
рис. 52,а), геометрический- относительное превышение над окружающими
участками (см. рис. 52, 6), кристаллохимический - наличие затравок (рис.
53). Кристаллохимический фактор, возможно, играет определенную роль и в
примерах, приведенных на рис. 52.
Независимо от того, какой фактор определяет
неравномерность питания или (соответственно) скорость роста различных
‘участков почковидной корки, центральная часть корок имеет обычно больший
приток вещества. Почковидные корки при значениях Ни, приближающихся к
единице, могут быть представлены как сфероидолиты с развернутыми,
выпрямленными зонами.
Однако сами сфероидолиты обычно образуют несколько иные агрегаты.
Почковидные корки, выклинивающиеся к периферии, - не единственная форма
локализации настурана. Существуют условия (брекчиевые пробки и т.д.), при
которых образуется осадок зародышевых сферокристаллов, накапливающихся во
впадинах. Такие осадки покрываются почковидной коркой, окончания которой
могут быть резкими, поскольку корка ограничена стенками углубления.
Осаждение зародышевых сферокристаллов и локальное образование
седиментационных (осаждающихся под действием силы тяжести) агрегатов
усложняют строение почковидных корок.
Влияние силы тяжести
Под действием силы тяжести формируются так
называемые минералогические отвесы и уровни и присыпки» [394,
295, 95]
Минералогические уровни своеобразные
горизонтально-слоистые скопления настурана. Они часто характеризуются
чередованием слоев тонкозернистого агрегата сросшихся сферокристаллов
настурана и нарастающих на них слоев столбчатого агрегата
сферокристаллических пучков настурана с почковидной поверхностью.
Сферокристаллы каждого последующего зернистого слоя отлагались на
поверхности сферолитов столбчатого агрегата. Зернистые агрегаты образовались
в открытых пустотах из осадков зародышей и имеют структуры, подобные
структура случайно слипшихся сферических коллоидных частиц [395] или
зародышевых сферокристаллов [230].
О строении слоистых участков одного из таких
уровней можно судить по схематической зарисовке его краевой части (рис. 54).
Слоистый агрегат легко раскалывается по стыку почковидной поверхности
столбчатого агрегата и осевшего на него тонкозернистого агрегата, обнажая на
его поверхности следы ряби - волнистые валики, внешне напоминающие
волноприбойные знаки на песке.
В крутопадающих жилах толщина сферолитовых корок настурана практически
одинакова. В пологопадающих крустификационных жилах встречается
асимметричное распределение настурана. Крайний случай асимметричности
-
приуроченность сферокристаллических корок, растущих от зальбанд к центру,
лишь к лежачему боку. Промежуточные случаи: увеличение мощности сферолитовых
корок или усложнение структуры и морфологии корок вдоль лежачего бока,
появление инородных примесей и т. п. Сферолитовые корки вдоль лежачего бока
могут содержать в основании обломки и реликты нерастворившихся минералов
-
своего рода гидротермальный «мусор». Здесь же можно встретить осевшие идиоморфные кристаллы карбонатов, сульфидов и других минералов. Чередование
зернистых и почковидных агрегатов, подобное изображенному на рис.54, также
можно встретить в сферолитовых корках настурана лежачего бока.
Ритмичность в чередовании
сферокристаллически-зернистых корок настурана - обычно сугубо местная,
характерная для отдельной жилы и даже для отдельных участков жил. Так, в
одной из доломитовых жил (Рудные горы) в трех образцах, взятых из различных
участков, установлена следующая последовательность слоев (указан радиус
сферолитов в агрегате, вертикальной чертой отмечено дробление):
5 мкм - 0,7 мм - 5 мкм
- 1
мм/
5 мкм - 0,7 мм - 30 мкм - 3 мм/ - 0,2 мм
Отсутствует - 1 ,5 мм / - 20 мкм - 60 мкм.
Рельеф
субстрата лежачего бока местами оказывает решающее влияние на распределение
настурана. Почковидные корки настурана покрывают лишь верхние части
кристаллов ранее образовавшихся минералов и не формируются на отвесных
гранях и под кристаллами. Своеобразные картины наблюдаются в брекчиях
крустификационных жил [7].
Гравитационные текстуры встречаются и в кальцит-уранинитовых жилах. В них на
выступах наблюдается слой осадка "жильного мусора"
с обломками пластинчатого кальцита (папир-шпата) и включениями зародышевых
кристаллов уранинита (а0 = 5,45 Å). Этот слой
покрывается коркой столбчатого уранинита. В осадках можно увидеть текстуры
гравитационного экранирования: под пластинчатыми обломками возникают пустоты
впоследствии выполняемые поздним кальцитом (рис. 55, 6). В висячем боку
прожилка вырастает корка уранинита без механических примесей (рис. 55,а).
Признаки проявления силы тяжести (гравитационные текстуры)
свидетельствуют об отложении настурана и сопутствующих минералов в открытых
полостях и показывают в масштабе структуры на отсутствие перекристаллизации.
Одновременный рост кристаллов и
почковидных корок
Форма и строение сферолитовых корок настурана, растущих одновременно с
сопровождающими минералами, зависят от многих факторов. Большое значение
имеет отношение толщины корки к размерам кристаллов, количество зарождений
сферокристаллов настурана в корке и кристаллов
сопровождающих минералов и др. Вопрос этот может быть освещен в общем виде (аналогично
тому, как это сделано в табл. 19), но здесь ограничен разбором некоторых
примеров.
Одновременное
образование происходит уже при осаждении зернистых осадков сферокристаллов
настурана и кристаллов иных минералов. Соосаждение различных минералов в
момент формирования однородного слоя полиминерального агрегата происходило
практически одновременно, одноактно или ступенчато.
Облик индукционных форм минералов в слоистых агрегатах зависит от
соотношения скорости их роста и скорости образования слоев или осаждения
осадка.
Наиболее часто
встречаются структуры одновременного роста сферолитовых корок настурана и
кристаллов, реже сферолитов сопровождающих минералов [7, 348]. Редкий случай
одновременного роста почек игольчатого уранинита и кристаллических зерен
браннерита детально описала Н. А. Кулик [393]. Известны также примеры
одновременного роста сферолитовых корок самородного мышьяка и кристаллов
флюорита [396], сферолитовых корок сфалерита и кристаллов галенита [397].
У почковидных корок
настурана, образовавшихся одновременно с кристаллами скаленоэдрического
кальцита, скульптура индукционных поверхностей зависит от их ориентировки по
отношению к почковидному агрегату.
Рассмотрим несколько
различных положений индукционных поверхностей.
1. Индукционные
поверхности в основании почковидных корок настурана. Встречаются три вида
взаимоотношений сферолитовых корок и поверхности основания: а) гладкое,
ровное основание с отпечатками скульптуры роста граней кристаллов кальцита
свидетельствует о пассивном нарастании корки настурана на кристалл кальцита;
б) гладкие, ровные основания с более или менее редкими индукционными
конусами (основаниями сферокристаллов) свидетельствуют о том, что единичные
разобщенные сферокристаллы росли одновременно с кристаллом кальцита.
Далее рост кристалла
кальцита прекратился, и началось осаждение основной массы
настурана; в) мелкобугристые основания корок сплошь покрыты
ступенчато-коническими основаниями сросшихся сферокристаллов (рис. 56,а). На
приведенных снимках четко различимы тончайшие кольцевые площадки,
ориентированные параллельно граням скаленоэдров кальцита, что указывает на
большое число остановок роста грани. Практически сферокристаллы настурана
росли одновременно с кальцитом вплоть до соприкосновения друг с другом,
после чего рост кристаллов кальцита под сферокристаллами настурана
прекращался. Кристаллы кальцита продолжали рост в других участках,
соприкасаясь с иными частями корок, с их окончанием или даже с поверхностью
(см. рис.53,6).
2. Индукционные поверхности, ограничивающие по
краям почковидные корки настурана. При наклоне плоскости контакта с
кристаллом кальцита в сторону настурана получается скульптура косого среза
сферокристаллических корок. На индукционной поверхности при косом (см. рис.
56,6), а также при перпендикулярном контактах рельефно выступает рисунок
строения сферолитов или всей сферолитовой корки настурана, а также форма
отдельных сферокристаллов.
3. Индукционный контакт внешней сферолитовой
поверхности корок настурана и кристаллов кальцита. При очень.пологих
контактах кристаллов кальцита с почковидными корками настурана поверхность
сферолитов настурана становится шероховатой. На поверхности появляются
прямые валики, своеобразные уступы, отпечатки от растущей грани кристалла
кальцита в виде тончайшей параллельной штриховки на индукционной поверхности
настурана и т. п.
Изучены [348] взаимоотношения почковидных корок
настурана и зернистого раммельсбергита в образцах из жил U-Вi-Со-Ni-Аg-формации
Рудных гор [94]. Дендриты самородного висмута окружены тонкими корками
настурана (рис. 57, а). Пространство между ними выполнено зернистым
раммельсбергитом, возможно, эндотаксиально заместившим никелин. Кристаллы
арсенида никеля соприкасаются с двумя противоположными корками настурана,
поэтому при равных скоростях роста одни и те же зоны роста кристаллов
арсенида никеля вызвали морфологически сходные индукционные поверхности со
ступеньками, соответствующими остановкам роста. для настурана отмечены три
остановки роста по контактам зон 2а - 26, 26 - 2в и зоны 2в с раммельсбергитом
(рис. 57, в).
Одним из первых в паре настуран
- арсенид никеля
выпадал настуран (зона 2а), обраставший кристалл самородного висмута. После
образования зоны 2а рост настурановых корок прекращался. На это указывает
пассивная цементация разраставшимися кристаллами арсенида поверхности зоны
2а. После некоторого перерыва на участки зоны настурана 2а, не закрытые
арсенидом, снова нарастает настуран (зона 26). Отложение зон 26 и 2в
происходило одновременно с ростом кристаллов арсенида в других участках, о
чем свидетельствуют индукционные боковые ограничения зон 26 и обособленные в
асениде сферокристаллы настурана в виде фигур вращения (рис. 57, 6).
Отложение настурана и самородного висмута происходило
прерывисто. На рис. 57, а видно, что кристалл самородного висмута (1а)
вначале покрылся коркой настурана 2а’. Последний в свою очередь был перекрыт
более поздним висмутом 16. На поверхности кристалла 16 отложилась новая
пленка ‘настурана второго зарождения 2а”. Характерно, что по толщине корка
нового зарождения 2а” значительно уступает одновременно образовавшейся корке
2а”, наросшей на первую корку настурана - 2а’. Скорость роста
сферокристаллов настурана нового зарождения в одно и то же время была в пять
раз меньше, чем скорость роста сферокристаллов раннего зарождения. Подобная
разница в скорости роста кристаллов различных зарождений установлена
Д. П.
Григорьевым [398].
Сфероидолитовые дендритные агрегаты
Разница в скоростях роста отдельных участков
сфероидолитов - резкое увеличение скорости роста слоев у вершины и снижение
ее (вплоть до прекращения) у основания - одна из причин появления
расщепленных сфероидолитов. Сфероидолиты растут в условиях «голодного
режима», когда поступление питающих веществ к ним отстает от агрегации
вещества, т. е. лимитируется диффузией, а не адсорбцией. Ближе к участкам пересыщения находятся вершины сфероидолитов, но и около них раствор
постепенно истощается. В связи с этим появление новых зародышевых
сферокристаллов на вершине сфероидолита создает условия для нового
продвижения сфероидолитов к участкам пересыщения. В зависимости от
расположения в пространстве кристаллизации участков с максимальной
концентрацией новый сфероидолит будет разрастаться в ту или другую сторону.
При этом вблизи основания сфероидолита нового за- рождения старый
сфероидолит замедляет свой рост. На его поверхности вблизи вершины
появляются новые сфероидолиты, разрастающиеся в сторону еще не
использованных пересыщений. Так возникают ветви сфероидолитового дендрита
(Не исключено, что торможение роста в основании сфероидолита вызвано
накоплением примесей (осаждение кальцита, образование корки сульфидов или
коффинита), что служит важным фактором образования кристаллических дендритов
[195, 399].).
Форма сфероидолитовых
агрегатов разнообразна и зависит от скорости диффузии
вещества. При замедленной диффузии дендрит образует
тонкие ветви, при ускоренной - сфероидолит разрастается вширь, а
его вершина становится плоской. Почковидные сфероидолитовые корки настурана
встречаются сравнительно редко. В таких корках вершины расщепленных
сфероидолитов не соприкасаются друг с другом, поверхность их гладкая,
блестящая, на отдельных сфероидолитах широко развиты слабовыпуклые
уплощенные участки. Сфероидолиты разных зарождений в участках контакта имеют
гладкие округлые индукционные поверхности. Интенсивно расщепленные
сфероидолиты, переходящие в дендриты, агрегируются в гребневидные корки (см.
рис. 42,а).
Сфероидолитовые дендриты настурана трехмерны. Они
начинают свой рост с крупных слабо расщепленных у основания сфероидолитов,
разрастаются, конически расширяясь во все стороны, и обычно заканчивают свой
рост зонами более тонких ветвей. Встречены сложные сфероидолитовые дендриты
пластинчатого настурана (рис. 58) среди паранкерита из карбонатно-арсенидных
жил, отличающихся обилием сфероидолитовых дендритов никелина и
раммельсбергита [7]. В крустификационных жилах сфероидолитовые дендритные
колонии обособляются в виде гнёзд, а не образуют выдержанных оторочек,
свойственных сферолитовым агрегатам.
Сфероидолитовые дендриты можно встретить не
только у настурана Они известны для карбонатов, арсенидов никеля (см. рис.
10), марказита, гематита, малахита и др. Описаны ориентированные вниз
«сталактиты», состоящие из сфероидолитов тодорокита [365]. Сфероидолитовые
дендриты разрастаются в стороны максимальных концентраций и указывают на
направленность диффузии или приток растворов [7, 365],
поэтому на их ориентировку в пространстве надо обращать особое внимание.
Источник: Ю.М.
Дымков. "Природа урановой смоляной руды": М., "Атомиздат", 1973, с.144-154
(текст для интернет-публикации предоставлен автором). Ссылки на цитируемую
лит-ру см. в первоисточнике
