Ontogeny of minerals

Морфология минеральных индивидов. Формы природного растворения кристаллов

     В общем случае растворение кристалла [crystal dissolution] - комплекс процессов, обеспечивающих уменьшение кристалла за счёт отрыва частиц от специфических точек поверхности. Механизмы и факторы растворения кристалла принципиально аналогичны таковым для роста кристалла и кинетики кристаллизации. Существенное отличие состоит в ускоренной кинетике, а также в том, что дефекты кристалла, вызываемые растворением, не распространяются на его объём. При относительно небольших недосыщениях растворение кристалла осуществляется за счёт ступеней, источниками которых являются рёбра и вершины кристалла (дополнительного зарождения слоев не требуется). При этом растворение кристалла стабильнее, чем рост (для сопоставимых недосыщения и пересыщения), а форма кристалла представлена округлыми поверхностями. При достаточно глубоких недосыщениях растворение кристалла происходит преимущественно за счет ступеней, источниками которых являются дислокации, и кристалл приобретает кавернозную поверхность. Формы растворения кристаллов обычно отличаются от форм роста округлыми контурами кристалла, наличием фигур травления, спецификой фотогониометрических рефлексов, особенностями зональности кристалла. Растворение кристалла является первичной стадией процесса метасоматического замещения кристалла. Растворение смешанного кристалла (с зональностью, обусловленной изоморфизмом) - особый случай, для которого характерна комбинация с монокристаллическим замещением (Гликин А.Э., 2004), что проявляется в рельефе поверхности как сочетание форм замещения и послойного растворения при убывании доли замещения с перегревом.
     И.И. Шафрановский так объясняет возникновение сложного рельефа поверхности топазов: «В процессе растворения отдельные фигуры травления сливаются воедино и постепенно переходят в конусы растворения…», но при этом «растворение будет происходить вокруг наиболее плотной вертикальной оси кристалла, существенно не затрагивая, однако, этого направления».
     Согласно Ю.Л.Орлову, "О том, что кривогранные поверхности на округлых кристаллах алмаза являются поверхностями растворения, свидетельствует тот факт, что они секут октаэдрические зоны роста, отчетливо выраженные во многих кристаллах. Известно, что форма растворения кристаллов того или иного минерала может быть выведена по фигурам травления, развивающимся на их гранях. Как отмечено в работе В.Н. Войцеховского, Г.И. Доливо-Добровольской и В.А. Мокиевского (1966), округлая форма растворения кристаллов алмаза, теоретически исходя из наблюдаемых на гранях {111} и {100} фигур травления, соответствует додекаэдроиду. Это одно из доказательств того, что реальные кристаллы алмаза, имеющие эту форму, являются формами растворения. Данные гониометрических измерений кристаллов алмаза позволяют сделать вывод, основываясь на законе В. Гольдшмидта и Ф. Райта (Goldschmidt, Wright, 1904), формулирующем кристаллографические признаки отличия тел роста и растворения, что округлые формы кристаллов алмаза представляют собой тела растворения. Развитие на кристаллах алмаза таких форм, как каналы травления, изменение направления и разветвление ребер у каналов травления, взаимоотношение кривогранных поверхностей с округлыми кромками каналов также являются определенными признаками процесса растворения алмазов и формирования кривогранных поверхностей на их кристаллах при этом процессе" [Орлов Ю.Л. Минералогия алмаза. М.: Наука, 1984. 264 с].

-------------------------

 - Б.З.Кантор: Кристаллы исчезают
     Кристаллы, как известно, могут не только появляться на свет и расти, но и исчезать - растворяться, расплавляться и даже испаряться. Как и рост, исчезновение кристалла - процесс постепенный. Он начинается сразу же, как только раствор, окружающий кристалл, по какой-либо причине становится недосыщенным, нагревается или обогащается химически активными реагентами. В природе встречаются впечатляющие примеры растворения минералов. В известняках подземные воды вымывают большие полости - пещеры, размеры которых иногда исчисляются километрами. Растворителем карбоната кальция, слагающего известняки, служит вода, насыщенная углекислотой; за счет этого растворимость карбоната с ничтожной величины 0,013 г/л повышается в десятки раз. Когда такой раствор попадает в условия, где избыток углекислоты может улетучиться, растворимость карбоната кальция вновь падает, и начинается кристаллизация - образование сталактитов, сталагмитов и бесчисленных других построек из кальцита и арагонита, составляющих неповторимое очарование пещер.
     К числу довольно хорошо растворимых минералов принадлежит гипс. С повышением температуры его растворимость растет только до 24°С, затем вновь падает; кроме того, она увеличивается в присутствии хлорида натрия. Эти особенности обусловливают интенсивную кристаллизацию гипса с обилием форм роста и растворения в местностях с засушливым климатом, большими суточными перепадами температуры и засоленными почвами.
     Как только раствор вновь становится пересыщенным, начавший растворяться кристалл опять начинает расти - регенерировать. История минерального индивида нередко складывается из многократных этапов роста, растворения и регенерации.
     Растворимость кристаллических индивидов заметно увеличивается из-за структурных дефектов и примесей. Зависит она и от размеров индивидов: мелкие зерна растворяются лучше крупных кристаллов. За счет этой разницы минералы в благоприятных условиях могут перекристаллизовываться с укрупнением индивидов.
     В природной обстановке кристаллы нередко подвергаются частичному растворению. При этом на поверхности кристалла остаются соответствующие следы, если же растворение зашло достаточно далеко, меняется и его внешняя форма. Так, характерный облик кристаллов кварца, топаза, берилла из некоторых гранитных пегматитов - не что иное как результат из частичного растворения активными водными растворами. Для минералога растворение - это не просто разрушение. Изучая оставленные растворением следы, он воссоздает один из этапов истории кристалла, а значит, и окружавшей его обстановки.
     Растворение можно рассматривать как явление, обратное росту. Если рост кристалла сопровождается появлением бугорков-вициналей, то при растворении (разъедании) возникают ямки - фигуры травления. Их форма и симметрия зависят от кристаллической структуры. Различные грани поддаются растворению в разной степени, и кристалл постепенно покрывается быстро растворяющимися гранями (тогда как при росте преобладают медленно растущие грани) - образуется форма растворения. В первую очередь растворению подвергаются вершины и ребра, вследствие чего формы растворения часто округлы и кривогранны.
     Несимметрия массопереноса растворения, т. е. поступления растворителя и удаления обогащенного раствора, вызывает искажения формы кристалла. В движущейся среде наибольшему растворению подвержена та сторона кристалла, которая встречает поток. Как и при росте, кристалл может деградировать до симметрии Р, только в данном случае это происходит не за счет выклинивания граней, встречающих поток, а наоборот, в результате их увеличения. В неподвижной среде сказывается влияние концентрационных потоков. Они имеют нисходящее направление, так как при растворении плотность раствора увеличивается. Вертикально расположенный кристалл стремится к симметрии LnnP, а наклонный или горизонтальный - к симметрии Р. Во всех этих случаях, как и при любом взаимодействии кристалла со средой, неизменно действует универсальный принцип Кюри.
Источник: Кантор Б.З. "Минерал рассказывает о себе"  - М.: Недра, 1985
 

Реликтовая форма кристалла топаза в виде "конусов растворения".  4 см. Володарск-Волынское пегматитовое поле, Украина. Фото: © В. Слётов

Берилл, характерные формы растворения  на грани призмы, ширина  грани. 4,5 см. Володарск-Волынское пегматитовое поле, Украина. Фото: © В. Слётов

Петалит, кристалл с формами природного растворения, 3.8 x 1.6 см., вес 17 гр. Могок, Бирма (Мьянма) / Pyin Oo Lwin District, Mandalay Division.
Фото: Robert Lavinsky / iRocks.com photo. Обработка изображения в P.S. (объединение двух ракурсов в один файл): В. Слётов

Мейонит, кристалл с формами природного растворения из пегматитов Минас-Жерайс, Бразилия. Нац. музей естественной истории, Вашингтон. Фото: Г.Ю.Абрамов

Спессартин. Формы природного растворения, напоминающие скульптуры роста. Навегадора р-к Navegadora Mine, Минас-Жерайс, Бразилия. Источник: www.rusminerall.ru

Редкий минерал красновит. Формы частичного растворения сферолитов красновита, хорошо видны группы реликтов частично растворённых изъеденных субиндивидов. Изображение 4 мм. Серро-Сапо, Боливия. Фото: Christian Rewitzer