Морфология минеральных индивидов и агрегатов: РАСЩЕПЛЁННЫЕ ФОРМЫ

Natural forms of Minerals. Spherocrystals, spherulites, spheroidolites

Сферокристаллы, сферолиты и сфероидолиты

   СФЕРОЛИТЫ - сложные шарообразные минеральные индивиды. По определению А.А.Годовикова с соавт (1989) сферолиты - это «близкие к сферическим минеральные индивиды радиально-лучистой структуры, сложенные волокнистыми (иногда очень тонкими вплоть до молекулярных), игольчатыми, столбчатыми или пластинчатыми кристаллическими субиндивидами, образовавшиеся в результате кристаллизации расщеплённой затравки». В роли «расщеплённой затравки» обычно выступает сферокристаллическое ядро, по радиусам вокруг которого располагаются субиндивиды сферолита.
   В первом приближении сферолит может рассматриваться как форма роста кристалла, возникшая в результате его расщепления в начальной стадии роста и последующего совместного разрастания образовавшихся при расщеплении субиндивидов по радиальным напрвлениям с геометрическим отбором. Такая простая модель необходима для понимания сути явления, но реальные сферолиты устроены не всегда именно так, но чаще - гораздо сложнее. Непрерывность расщепления во время роста, как и полное отсутствие расщепления - необходимое, но в той или иной мере абстрактное представление. И тем менее точное, чем «старше» сферолит. Ибо кристаллизация обычно имеет прерывистый пульсирующий характер, с неравномерным послойным отложением вещества, являющимся одной из причин зональности.
   В идеальном случае сферокристалл состоит из одного слоя с непрерывным расщеплением, а сферолит - из двух слоёв, первый из которых с непрерывным расщеплением, а второй - без расщепления. Реальные же сферолиты в большинстве своём многослойны в силу переменчивости соотношения скоростей роста и расщепления, и в них слои с непрерывным расщеплением так или иначе чередуются со слоями без расщепления. Это можно наблюдать на сколах и в шлифах - в деталях  концентрической зональности сферолитов.
  Сферолиты - близкие к сферическим сложные минеральные индивиды, сложенные волокнистыми, игольчатыми, столбчатыми или пластинчатыми субиндивидами, расположенными по радиусам вокруг расщеплённого ядра (сферокристалла). В условиях свободного развития их поверхность образована видимыми или микроскопическими гранями или головками субиндивидов. Структура радиально-лучистая, текстура как правило концентрически-зональная. По преимуществу имеют полусферический вид, так как обычно нарастают на подложку. Срастаясь между собой, образуют агрегаты в виде сферолитовых корок, законы роста которых аналогичны законам роста агрегатов кристаллов, то есть при формировании агрегатов сферолиты выступают в качестве минеральных индивидов.
    Во многих источниках сферолиты подразделяются на плотные с гладкой или мозаичной поверхностью ("закрытые сферолиты") и сферолиты, имеющие вид пушистых шариков или игольчатых пучков, состоящих из разделённых промежутками тонких субиндивидов ("открытые сферолиты", когда скорость роста концов волокон опережает скорость их расщепления и/или разрастания в стороны). Однако то, что принято обозначать как «открытые сферолиты» («сферолитовые  пучки, состоящие из субиндивидов, разделенных промежутками» (Годовиков с соавт, 1989), вполне логично вслед за А.А.Годовиковым рассматривать как разновидность кристаллических пучков, а не сферолитов, поскольку это не индивиды, а кристаллические агрегаты. Т. наз «открытые сферолиты» следует относить к срастаниям кристаллов в виде радиальных пучков, а не к сферолитам - слагающие их игольчатые индивиды не образуют своими гранями общей сферической поверхности. У сферолитов, в отличие от радиальных пучков, разрастание боковых граней и/или углового расщепления субиндивидов равна или больше скорости их роста в длину, благодаря чему между ними не образуется промежутков - и ограничивающие концы субиндивидов грани плотно смыкаются, образуя общую сферическую поверхность.
   Сферолиты встречаются как наросшими на стенках открытых полостей (поодиночно либо в виде сферолитовых корок), так и включенными в массе изверженных или метаморфических пород, где могут быть продуктом как кристаллизации из расплава, так и метасоматического роста.
   В ряде случаев бывает затруднительно визуально отличить сферолиты от представителей родственной им группы округлых кристаллических образований - сферокристаллов. Сферокристалл - это продукт интенсивного непрерывного и всестороннего расщепления кристалла на протяжении всего процесса его роста. Характерной особенностью сферокристаллов (сферокристаллических сферолитов) может служить часто наблюдаемое явление огибания или обрастания ими препятствий, встреченных при росте, что вытекает из условия непрерывности всестороннего расщепления их волокон-субиндивидов.
   СФЕРОКРИСТАЛЛ - форма расщепления кристаллов, возникающая в результате непрерывного расщепления в течение всего процесса роста; это индивид, частичню или полностью ограниченный сферическими гранями, образовавшимися в результате радиального расщепления отдельных или - всех его пирамид роста [1].
  СФЕРОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ СФЕРОЛИТЫ - сложные индивиды, состоящие из радиально ориентированных сферокристаллических пучков. При построении почковидных корок и иных агрегатов сферолиты различных уровней организации являются индивидами. Сферокристаллы - субиндивиды сферокристаллических сферолитов. Субиндивиды сферокристаллов это пирамиды роста сферических и частично плоских граней. Расщепленные пирамиды роста, а в конечном итоге и сферокристалл в целом, сложены субиндивидами более высокого порядка - кристаллическими волокнами (по Ю.М.Дымкову, 1973).
    О сферокристалле в строгом смысле этого термина целесообразно говорить только в отношении форм, наблюдаемых на ранней стадии эволюции от кристалла к сферолиту, т.к. зародышевые формы сферокристаллов резко отличаются от «зрелых» форм - шаров с гладкой или микробугристой поверхностью. У сферокристаллов скорость углового расщепления равна или больше скорости роста субиндивидов в длину, благодаря чему свободных промежутков между  субиндивидами не образуется - ограничивающие их грани плотно примыкают друг к другу и тем самым концы субиндивидов образуют общую сферическую поверхность. Соотношение скоростей роста и расщепления может меняться от слоя к слою, и вероятность чередования зон роста с расщеплением и без него со временем возрастает. Поэтому зрелые сферокристаллы чаще обозначаются уже как «сферолит».
   Таким образом, зрелые формы сферокристаллов и сферокристаллические сферолиты можно относить к «простым сферолитам». «Сложные сферолиты» - сферокристаллические сферолиты, формирующиеся при совместном одновременном росте раннего сферолита и сферолитов новых зарождений. «Зональные сферолиты» - многоактные концентрически-зональные сферические образования, развивающиеся из простого сферолита при его прерывистом  росте и дорастании с чередованием режимов  расщеплённого роста и роста без расщепления. Большинство реальных природных сферолитов сочетают в своём строении то и другое, тем самым представляя собой «зональный сложный сферолит».
   СФЕРОИДОЛИТЫ - это диссимметричные сферокристаллические сферолиты грушевидной или иной более сложной формы с искривленными волокнами-субиндивидами. В идеальном развитии их можно рассматривать как фигуры вращения[1]. Степень изогнутости волокон увеличивается как по мере удаления от основной оси, так и в ходе роста сфероидолита. При этом зоны роста имеют непостоянную толщину (в отличие от сферолитов), и по мере удаления от основной оси утоньшаются, иногда сходя на нет у основания сфероидолита. Но кристаллические волокна (субиндивиды) ориентированы всегда нормально (перпендикулярно) к поверхности и к зонам роста во всех точках. Как специфический и генетически значимый тип сложных индивидов описаны В.И.Степановым [2] на примере тодорокита и Ю.М.Дымковым [1],[3] на примере настурана и сульфидов.
  Причина искажения формы сферолитов при их росте с образованием диссимметричных сфероидолитов заключается в неодинаковой скорости роста разных участков поверхности сферолита, как следствии неравновесных условий кристаллизации или неоднородности питающей среды, когда "..градиент концентрации может быть вызван анизотропией среды, симметрией массопереноса (гравитация, тепловая конвекция) и другими причинами; при радиальной диффузии образуются высокосимметричные сферокристаллы, при линейной - сфероидолиты."[1].
   Если на наиболее быстрорастущих участках поверхности сфероидолита возникают новые зародышевые сферокристаллы или опережающее расщепление отдельных волокон приводит к образованию новых сферолитовых центров, происходит ветвление сфероидолита и при его дальнйшем развитии образуются сфероидолитовые дендриты.

     Приведённая выше модель не является исчерпывающей. Механизм образования сферолитов, например, халцедона - иной. В его основе лежит не блокование с последующим расщеплением кристалла-зародыша, а ветвление волокон на протяжении всего процесса роста. Механизм ветвления волокон во многих случаях реализуется и при образовании сферолитов гётита и гематита, а ткже сферолитов полимеров и ряда других веществ.

     «Сферолит» - понятие более общее и не столь строгое, как «сферокристалл», «сферокристаллический сферолит» и «сфероидолит». Поэтому в случаях, когда уточнение затруднительно или в нем нет необходимости, термин "сферолит" может использоваться для обозначения любых округлых минеральных форм с радиально-лучистым строением.

    Пока продолжают выясняться причины развития расщепленных кристаллов и сферолитов, проблема их генезиса остается во многом дискуссионной. Так, исследования образцов седловидного доломита с помощью сканирующего электронного микроскопа показали наличие в них серии обогащенных магнием клиньев толщиной 5-20 мкм. и длиной 300 мкм. Предполагается, что эти клинья образовались вследствие быстрого роста кристаллов доломита, а геометрия клиньев благоприятствовала развитию слоёв роста преимущественно вблизи рёбер, а не в центральных частях граней [Searl, 1989]. Ведущее к образованию сферолитов расщепление кристаллов идёт при росте из сред, содержащих примеси, входящие в кристалл и порождающие напряжения и далее рекристаллизацию [Краснова, Петров, 1995]. Были разработаны оригинальные методы, позволяющие непосредственно видеть и демонстрировать на экране процессы зарождения, роста и расщепления кристаллов неорганических и органических веществ [Шубников, Парвов, 1969]. «Расщепление - разновидность мозаичного роста, отличие состоит в увеличении по мере роста угла разориентации осей блоков» [Григорьев, Жабин: Онтогения минералов. 1975, с. 103.]. Известны просто блочные («мозаичные») кристаллы без признаков и позывов к расщеплению (флюорит, доломит, галенит, сфалерит и тд), седловидные скрученно-блочные кристаллы (доломит, пирит, гейландит и др.), блочные за счет механических деформаций и тд. Не всегда начало расщепления - в виде блочности, и побудительные причины расщепления бывают разные.
-----------------------------------
 Литература:
  • 1. Ю.М. Дымков. Природа урановой смоляной руды. М.: Атомиздат, 1973.
  • 2. Е.А. Соколова, В.И. Степанов и др. Текстуры и структуры стратиформных тодорокитов марганцевых руд формации  Элькобрэ (Куба). - "Геология рудн. месторождений", 1971. 1, с.76-87.
  • 3. Ю.М. Дымков, В.В. Казанцев, В.А. Любченко. Крустификационные карбонатные жилы уран-арсенидного месторождения.  В  кн.: "Месторождения урана: зональность и парагенезисы", М.: Атомиздат, 1970.
  • 4. Краснова Н.И., Петров Т.Г. Генезис минеральных индивидов и агрегатов. Невский курьер, СПб, 1995, 228 с.
  • Годовиков А.А., Рипинен О.И., Степанов В.И.  Сферолиты, сферокристаллы, сфероидолиты, ядросферолиты. Тр. Минерал. музея АН СССР. 1989. Вып. 36.
  • А.В. Шубников, В.Ф. Парвов. Зарождение и рост кристаллов. - Издательство "Наука", 1969, 76 стр.
 См. также:
 • Григорьев Д. П.  Онтогения минералов. Изд. Львовск. ун-та, 1961.
 • Дымков Ю. М.  Парагенезис минералов ураноносных жил. М.,"Недра", 1985.
 • Жабин А. Г.  "Жизнь минералов". М.,"Советская Россия", 1976.
 • Шубников А. В. "Кристаллография", 1959, 2, 3, с.424.
 • Пунин Ю.О., Ульянова Т.П. Расщепление кристаллов и условия кристаллообразования. -В кн.: Проблемы генетической информации в минералогии. - Сыктывкар, 1976. с. 65-66.

 1

Дюфренит (редкий фосфатный минерал), сложный сферолит ~3 мм, на гётите. Teskov, Богемия, Чехия. Источник: www.ebay.com/usr/csalo976

Вавеллит, зональные сферолиты в тонкой трещине. Округ Монтгомери, Арканзас, США. Музей им. А.Е.Ферсмана. Фото: © А.А.Евсеев

Сферокристаллы сидерита. "Зрелый" крупный сферокристалл и зародыши сферокристаллов 2 зарождения (справа). КМА. Поле 8 мм. Фото: © Т.В.Пашко

Планшеит, сферолиты тонковолокнистой структуры. Образец 11 см. Kambove West Mine, Катанга, ДР Конго (бывш. Заир), Центр. Африка. Фото: Rob Lavinsky / iRocks.com

Малахит. Агрегат асимметричных сферолитов - сфероидолитов. Образец 10.5 x 8.5 см. Катанга, ДР Конго. Фото: Rob Lavinsky

12

Spherulites: 1. Сферокристаллы поита на кварце (Монтесума, Сонора, Мексика. Поле 3 мм). Фото: Christian Rewitzer. 2. Сферолиты эритрина (поле зрения 4 мм., шахта "Вильгельм", Гессен, Германия). Фото: Leon Hupperichs
34

3. Сферокристалл заназиита ~1.5 мм. на кварце (Минас-Жерайс, Бразилия), и  4, - сферокристалл штренгита ~ 1.5 мм. (Бавария, Германия), уплощённые оттого, что разные грани кристалла расщепляются с различной скоростью, а в иных случаях тенденцию к расщеплению имеют только грани какого-то одного индекса (что бывает хорошо видно на самых ранних стадиях процесса и может быть наглядно показано, как правило, на микрофото). Фото: Christian Rewitzer (Германия).