Самопроизвольное зарождение
Вопросы для защиты лабораторных работ
по курсу «Генетическая и технологическая кристаллохимия и минералогия»
Лабораторная работа 1. Зарождение и рост кристаллов. Анатомия кристалла как отражение явлений его роста
1) Что понимается под «онтогенией», «филогенией» и разрушением минералов?
Онтогения – учение о формировании индивидов минералов.
Филогения – учение о формировании минеральных ассоциаций, парагенезисов, суперагрегатов (= минеральных тел).
Разрушение минералов -совокупность процессов, в результате которых минералы утрачивают структуру, а все или часть составляющих их элементов переходит в раствор в виде ионов или аморфных коллоидных веществ.
Процессы минералообразования можно рассматривать с физической и химической сторон. С физической стороны – это онтогения минералов (кристаллогенезис), то есть история минеральных индивидов и агрегатов (друз, сростков, сферолитов, конкреций и т.д.), включающей в себя их зарождение, рост и изменение. С химической стороны - геохимическая суть минералообразования и выяснение источников минерального вещества.
История каждого кристалла, его онтогения начинается с зарождения.
2) Назовите типы зарождения минералов. Объясните, как происходит самопроизвольное зарождение нового минерала.
самопроизвольное зарождение
2)зарождение на готовых зародышах (зарождение на зернах породообразующих агрегатов , зарождение на кристаллах ранней генерации ,зарождение на осколках, зарождение на кристаллах другого минерального вида)
3)Зарождение при участии организмов
Под самопроизвольным зарождением подразумевается такой процесс, при котором в той или иной среде (жидкой, газообразной, твердой) из-за изменения физико-химических условий (напр., понижение темп-ры), наступает пересыщение и материальные частицы начинают соединяться друг с другом, образуя первичные кристаллы-зародыши. Устойчивость кристалла-зародыша связана с его величиной. Существует критический размер, преодолев который зародыш становится устойчивым; такой зародыш может быть центром кристаллизации. Самопроизвольное зарождение нового минерала в растворе иногда происходит не после окончания роста более раннего минерала, а в процессе его роста. Тогда возникают фантомы.
Самопроизвольное зарождение, прежде всего, происходит при кристаллизации расплавов, водных и газовых растворов.
При кристаллизации расплавов ход кристаллизации контролирует степень переохлаждения, что обуславливает число зародышей = число центров кристаллизации (в единице объёма за единицу времени). От степени пересыщения зависит и форма зародышей - из слабо пересыщенных сред обычно вырастают правильные квазиизометричные кристаллы, из сильно пересыщенных часто вырастают расщепленные кристаллы, метельчатые, сферокристаллы. Аналогичной формы кристаллы растут и в твёрдых средах - переохлажденных расплавах - вулканических стёклах.
Зарождение на поверхности жидкости
Граница раздела фаз (например, воздух-жидкость) всегда является энергетически неуравновешенной и активной для образования зародышей минералов. В соленых озерах и морских заливах соляной раствор – рапа достигает необходимого для начала кристаллизации пересыщения за счет испарения воды (т.е. растворителя) в поверхностном слое. Следовательно, пересыщение прежде всего наступает на границе рапа-воздух. Зародыши галита появляются на поверхности зеркала рапы. Поскольку их размеры малы, они удерживаются силами поверхностного натяжения на пленке раствора («плавают на рапе»). Кристаллы галита плавают на рапе и интенсивно растут. Плавающие агрегаты кубиков галита достигают в поперечнике 40 см и лишь при волнении или сделавшись более крупными они оседают, образуя слой соли. Аналогично возникают тонкие пленки, а также зародыши сталактитов и сталагмитов гипса, кальцита и др. минералов в пещерах: вытекающий из трещин раствор при испарении становится пересыщенным; для кальцита играет роль и потеря из раствора CO2.
Самопроизвольное зарождение в твердых фазах = высокотемпературных твёрдых растворах. При их охлаждении возникает явление пересыщения и при благоприятных условиях происходит самопроизвольное зарождение новых фаз - продуктов распада твёрдого раствора (в мощных сульфидных залежах Норильска - Талнаха масштаб структур распада кубанита CuFe2S3 и халькопирита CuFeS2 макроскопический, до гигантского - длина пластин распада достигает 25 см.).
3) Как происходит зарождение минералов при участии микроорганизмов?