Лабораторная работа 2. Разрушение минеральных индивидов.

1) Как возникают пластические деформации кристаллов и в чем они заключаются?

Пластические деформации вызывают изменение формы минералов под влиянием приложенной силы без нарушения сплошности кристаллов. Это изменение формы сохраняется после прекращения действия силы. Пластические деформации проявляются в виде скольжения, двойникования и блокования. Скольжение представляет собой параллельное перемещение слоев кристалла (слоев атомов) под влиянием силы. В начале под влиянием приложенной силы в каком-либо слое атомов возникает смещение с образованием дислокации. Дислокация постепенно перемещается по кристаллу и выходит из него на другой стороне. В результате одна часть кристалла оказывается перемещенной, сдвинутой относительно другой части. Скольжение характерно для значительного числа минералов. Хорошей иллюстрацией является галенит, у которого штрихи скольжения можно увидеть с помощью лупы на сколах по спайности.

Двойникование – перемещение частей кристалла под влиянием приложенной силы без нарушения сплошности кристаллов, подчиняющееся тому или иному двойниковому закону. Этим оно отличается от блокования, где блоки расположены не закономерно. При механическом двойниковании частицы кристалла, перемещаясь, изменяют свою ориентировку, поворачиваясь на 180º вокруг двойниковой плоскости или двойниковой оси. Двойникование не сразу захватывает всю переходящую в новое положение часть кристалла. Сначала в одной из точек структуры появляется зародыш двойника, и за счет перехода атомов в новое положение создаются дислокации, а затем двойник постепенно распространяется по кристаллу. В природе механическое двойникование обычно получается полисинтетическим.

Морфологические признаки пластических деформаций индивидов дают информацию для определения основных направлений давления и других факторов, для характеристики причин деформаций.

Блокование – в результате деформации в кристалле возникают блоки, повернутые относительно друг друга и в целом кристалла. Кристалл деформируется, но сплошность его сохраняется. Сохранение сплошности говорит о том, что кристаллические решетки отдельных блоков непрерывно соединяются друг с другом. В пределах каждого из блоков кристаллическая решетка остается неискаженной. Величина блоков разнообразна (от субмикроскопических до мм - см), как и их форма (клинья, пластины, изометрические). Блокирование монокристаллов является одним из элементарных механизмов перекристаллизации, с которой часто начинается структурная перестройка минеральных агрегатов.

2)Как возникают хрупкие механические деформации кристаллов? Назовите виды хрупких деформаций.

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, дегидратации и т.д.). Встречаются два типа хрупких деформаций – разрыв и скалывание – комбинация которых и составляет основу разнообразных проявлений хрупких деформаций.

Разрыв. Этот тип деформаций состоит в разделении индивида на части и их раздвигании. В кристаллических минералах разрыв происходит преимущественно по плоскостям спайности, либо по поверхности излома, по двойниковым швам. Разрыв и дальнейшее раздвижение разорванных частей может произойти при растягивании кристалла. Например, если кристалл заключен в пластичном материале, испытывающем сжатие и растекание в стороны. Разрыв может быть вызван явлениями, происходящими внутри кристалла и обуславливающими увеличение или уменьшение объема. При уменьшении объема – растрескивается сам индивид, а при увеличении объема – окружающие его минералы. Например, растрескивание пирита от точечных включений в нем циркона, уранинита.

Скалывание - это разделение тела на части путем перемещения отдельных его частей вдоль поверхности скалывания под влиянием силы, действующей параллельно поверхности скалывания. Чаще всего происходит по плоскостям спайности.

Разрывные и сколовые деформации обычно предшествуют химическим изменениям. Благодаря возникновению трещин разрыва и скола индивид становится беззащитным к действию гидротермальных растворов.

3)Что такое «псевдоморфозы» и как они образуются?

Псевдоморфозы – это продукты химического и физического изменения индивидов, а также агрегатов протоминералов (первичных минералов) с сохранением их формы и обычно размеров. Самым существенным в явлении псевдоморфизации считается изменение содержания при сохранении формы протоминерала. Под «формой» понимаются внешние пространственные ограничения кристалла или зерна, а под «содержанием» - химический состав, тип упаковки атомов или молекул в твердой фазе и анатомия индивидов.

При процессе замещения новые минералы локализуются только внутри протоминерала. Например, псевдоморфозы касситерита по кварцу в гидротермальных месторождениях; меди – по железным предметам, погруженным в рудничные сульфатные кислые воды (этот метод применяется для улавливания из рудничных вод меди). Псевдоморфозы образуются вследствие взаимодействия привнесенных компонентов новообразующегося минерала с кристаллической структурой замещаемого минерала. Это снижает энергию активации осаждения нового минерала из раствора, поэтому новый минерал образуется только на месте прежнего, как на затравке.

В тех случаях, когда не происходит обмен компонентами между кристаллом и окружающим раствором, определяющими являются температура и давление. Примеры такого замещения – полиморфные превращения (псевдоморфозы высокотемпературного β-кварца в низкотемпературный α-кварц) и распад твердых растворов (альбит по ортоклазу – псевдоморфозы распада).

4)На какие группы делятся псевдоморфозы по происхождению?

По происхождению псевдоморфозы могут быть синхронными и асинхронными. Синхронные: изменение протоминерала происходит одновременно (синхронно) с образованием нового минерала. Асинхронные («слепки»): протоминерал растворяется целиком и возникает «пустота». Позднее, в связи с другим процессом минералообразования, эти пустотки будут заполнены новыми минералами, и возникнет псевдоморфоза заполнения. Кроме того, выделяют псевдоморфозы стеклования: кристалл → стекло, то есть переход из кристаллического состояния в стеклообразное.

5) Чем псевдоморфизация отличается от замещения с переотложением минерального вещества?

Кроме псевдоморфизации встречаются явления замещения с переотложением новообразованного вещества. Реакция замещения идет так, что объем новообразования превышает объем первичного индивида или агрегата. Поэтому новые продукты не только заполняют весь объем протоминерала, но и отлагаются за его пределами, то есть переотлагаются. В этом случае, объем и форма протоминерала не сохраняется. При псевдоморфизации объем и форма новообразования сохраняется.

Явления замещения, сопровождающиеся переотложением вещества новообразований, в природе широко распространены. В случае широкомасштабного метасоматоза, обусловливающего приток флюидов, и явлений замещения происходят не только изменения больших объемов горных пород, но возникновение крупнейших месторождений полезных ископаемых.

6) Что понимается под «перекристаллизацией»?

Изменение физико-химических параметров среды может вызвать изменение минерала, например, его перекристаллизацию. Перекристаллизация (повторная кристаллизация) индивидов – явление роста одних частей индивида за счет вещества других его частей без существенного привноса вещества извне. Исходный индивид и преобразованный – кристаллы. Процесс перекристаллизации может идти по-разному.

Рекристаллизация: образование за счет крупных индивидов более мелких, то есть грануляция минерала. Одним из «пусковых» факторов рекристаллизации является деформация горных пород. Рекристаллизация затрагивает деформированные индивиды, то есть путем рекристаллизации снимаются деформационные напряжения. После рекристаллизации может наступить стадия перекристаллизации агрегатов с укрупнением зерен.

Перекристаллизация при стрессовом сдавливании. Кристалл под влиянием направленного давления одновременно может растворяться со стороны приложения давления и расти за счет освобождающегося вещества с противоположных сторон (принцип Бекке), то есть подвергаться перекристаллизации с изменением формы. В природе такая перекристаллизация происходит в условиях динамометаморфизма и при наличии вокруг кристалла необходимого растворителя.

Раскристаллизация – образование минерала за счет аморфного, некристаллического вещества (за счет коллоидов и т.д.).

Онтогенетические данные придают генетической минералогии высокую степень достоверности. Кроме того, выясняя условия и процессы образования составных частей руд и горных пород, онтогения объясняет и предсказывает их практическое использование.

7) Чем рекристаллизация отличается от перекристаллизации при стрессовом сдавливании?

Рекристаллизация затрагивает деформированные индивиды, то есть путем рекристаллизации снимаются деформационные напряжения.

Перекристаллизация при стрессовом сдавливании. Кристалл под влиянием направленного давления одновременно может растворяться со стороны приложения давления и расти за счет освобождающегося вещества с противоположных сторон (принцип Бекке), то есть подвергаться перекристаллизации с изменением формы.