Ontogeny of minerals: deformation of crystals

 Искривлённые природно-деформированные кристаллы, пластические деформации 

    
    Механические деформации
     Вряд ли можно отыскать индивид минерала и не обнаружить в нем признаков каких-либо деформаций. В онтогении минералов поискам признаков механических деформаций уделяется особое внимание, поскольку во многих случаях деформации сопровождают генезис минералов и прокладывают пути для минералообразующих растворов. Нередко химические реакции образования и преобразования минералов начинаются и заканчиваются «по команде» деформирующих сил. Имеются сводные работы, касающиеся механических деформаций минералов, для примера можно упомянуть хотя бы большой труд В.И. Вернадского по явлениям скольжения в кристаллах минералов (1897). Познание природных деформаций минералов требует вначале выяснения и исследования ряда элементарных явлений деформаций, путем сочетания которых получаются естественные природные видоизменения. Из трех элементарных типов деформаций - упругих, пластических и хрупких - именно с на двумя последними связаны практически все изменения формы и внутреннего строения минералов. Нередко на одном и том же минеральном индивиде совместно присутствуют различные деформации; один и тот же индивид может испытывать упругие, пластические или хрупкие деформации в зависимости от многих условий. Примеры, иллюстрирующие эти явления, нельзя считать идеальными, представляющими процессы в совершенно чистом виде, однако в этих примерах интересующие нас явления доминируют.
     Механические деформации в той или иной форме могут наблюдаться на любых кристаллах, испытавших внешнее механическое воздействие и проявляться в виде деформаций пластических деформаций, последовательных сколов с синхронным залечиванием трещин, сдвига, скольжения, полисинтетического двойникования и пр.  Многообразие механических деформаций кристаллов детально описано и систематизировано А.Г. Жабиным (1975) на примере галенита. Стоит упомянуть также случаи деформирования  кристаллов одного минерала  за счёт кристаллизационного давления, оказываемого на них  кристаллами  другого минерала в процессе их  роста  (явление описано Н.П. Юшкиным на примере самородной серы и нами на примере антимонита [см.>].

     Пластические деформации кристаллов - смещения в кристаллах, происходящие под влиянием одностороннего, а иногда и  всестороннего давления, которое вызывается либо скольжением одной части кристалла относительно другой, либо сдвигами с образованием двойников. Скольжение без разрыва может происходить лишь по плоскостям, параллельным возможным граням. Такие плоскости называются плоскостями скольжения. Направления скольжения вполне определённы и параллельны рядам пространственной решетки с густо расположенными элементарными частицами. Пластические деформации вызывают изменение формы минералов под влиянием приложенной силы без нарушения сплошности кристаллов. Это изменение формы сохраняется после прекращения действия силы. В сложных случаях пластических деформаций могут быть проявлены различные составляющие их простейшие явления: 1) скольжение, 2) двойникование и 3) блокование. Скольжение представляет собой параллельное перемещение слоев кристалла под влиянием силы, не сопровождающееся нарушением сплошности объекта. Различают элементы скольжения: плоскости скольжения и направление скольжения. Плоскость скольжения всегда параллельна какой- либо важнейшей грани кристалла, а направление скольжения отвечает какому-либо важнейшему ребру. При скольжении частицы кристалла перемещаются на расстояния, кратные межатомным промежуткам, и сохраняют свою взаимно параллельную ориентировку. Блокование монокристаллов является одним из элементарных механизмов явлений перекристаллизации, с которой часто начинается структурная перестройка минеральных агрегатов.

     Хрупкие деформации в минералах разделяют их индивиды на части в результате действия сил. Последние могут быть внешними по отношению к индивиду (например, деформации при возникновении зоны брекчирования) или внутренними (например, растрескивание индивида при полиморфных превращениях, метамиктном распаде, дегидратации и т.п.). Имеются два элементарных типа хрупких деформаций - разрыв и скалывание, - комбинация которых и составляет основу разнообразных проявлений хрупких деформаций в природе. Разрывной тип деформаций состоит в разделении индивида на части путем их раздвигания. В кристаллических минералах разрыв происходит преимущественно по плоскостям спайности, либо по поверхности излома, а также по плоскостям скольжения и по двойниковым швам. Разрыв происходит после достижения напряжения в направлении, перпендикулярном поверхности разрыва, которое называется критическим нормальным напряжением (закон Зонке). Скалывание - это разделение тела на части путем перемещения отдельных частей вдоль поверхности скалывания под влиянием силы, действующей параллельно поверхности скалывания. В кристаллических минералах оно происходит чаще всего по плоскостям спайности, хотя иногда и идет по поверхности излома или подчиняется другим каким-либо ослабленным направлениям в минералах - плоскостям скольжения и двойниковым швам. Скалывание происходит по достижении определенного напряжения, возникающего под влиянием приложенной силы параллельной плоскости скалывания, а предельное напряжение можно называть критическим напряжением скалывания. Разрыв и скалывание индивидов в природе удивительно четко выявляют наиболее структурно ослабленные направления в кристалле.

----------
     Особый крайне интересный тип агрегатов,  - скрученные субпараллельные срастания  кристаллов кварца, описан Г. Г. Леммлейном под названием "кварц с белой полосой". Но это уже не собственно деформированные кристаллические сростки,  - они унаследовали искривлённое строение при ориентированном обрастании подложки в форме реликтовых агрегатов параллельно-шестоватого жильного кварца, в некоторых случаях механически деформированных до начала нарастания на них более позднего друзового кварца.

    Природа "кварцев с белой полосой" расшифрована Г.Г. Леммлейном (1946). Они представляют собой регенерированные кварцевые индивиды параллельно-шестоватых агрегатов второго рода. Так как большинство зерен породообразующего кварца в метаморфических породах ориентировано почти параллельно плоскости секущих трещин (Леммлейн, 1939), то кварцевые индивиды параллельно-шестоватого агрегата в силу специфики своего роста унаследовали эту ориентировку. При регенерации шестиков, удлиненных в направлении оси второго порядка, возникали кристаллы уплощенного облика. Так как скорость роста кварца в направлении положительной оси (а) выше, чем в отрицательном, то среди плоских кристаллов подавляющее большинство оказывается прикреплено к породе отрицательным концом оси. Г.Г Леммлейн приводит три типа кристаллов такого рода. В первом белая полоса состоит из реликтов шестика, который сложен элементарными пластинками, параллельными призме второго рода (1120) (см."а" на рис.), а Второй, более редкий случай, когда белая полоса удлинена по [1010], а элементарные пластинки шестика параллельны граням призмы (1010) (см."б"на рис.). Довольно распространен третий тип кристаллов с белой полосой, у которых элементарные пластинки шестика параллельны грани (1122), притупляющей ребро между двумя соседними ромбоэдрами (см. "в" на рис.). Кварцы "с белой полосой" характеризуются кристаллизационной мозаичностью и встречаются вместе с мозаичными кристаллами псевдогексагонально-призматического габитуса. Аналогично последним они интенсивно сдвойникованы по дофинейскому закону. Иногда двойникование приурочено только к внешним зонам роста кристалла, которые формировались гл. образом за счет пирамид [R].

 Литература:
• Григорьев Д.П. Онтогения минералов.  Изд. Львовск. ун-та, 1961
• Григорьев Д.П., Жабин А.Г. Онтогения минералов (индивиды).  М., "Наука", 1975
• Жабин А.Г. Онтогения минералов (агрегаты). М., "Наука", 1979
• Леммлейн Г.Г. Наблюдения над скрученными кварцами. Изв. АН СССР. Отд. мат. и ест. наук. 1937, с. 937-964
• Леммлейн Г.Г. Об ориентировке кристаллов кварца в альпийского типа жилах на примере Урала. ДАН СССР, 1939, т. 22, 1, с. 42-44
• Леммлейн Г.Г. О происхождении плоских кварцев с "белой полосой". В кн.: Вопросы минералогии, геохимии и петрографии. М., 1946, с. 98-109
• Юхтанов П.П. Скрученные кристаллы кварца. - Препринт Научн. докл., АН СССР УРО Коми науч. центр. 1989, № 222, с. 99-104

Турмалин (шерл) из миаролитовой полости пегматита

Искривлённый кристалл пирротина. Дальнегорск, 2-й Советский рудник. Фото: © В.Левицкий, Тусон-шоу-2010

Слегка окатанный и сильно искривлённый (природно-деформированный) кристалл корунда. Бразилия, вес более 10 кг. Источник: www.rusmineral.ru