Зарождение при участии организмов
Образование некоторых минералов и их месторождений происходит при участии микроорганизмов (самородная сера, гидрогетит, псиломелан и др.). Микробиологическое минералообразование происходит внутри клетки микроорганизма в процессе его жизнедеятельности. Минеральное вещество либо накапливается в клетке, полностью минерализуя, замещая ее, либо выделяется клеткой во внешнюю среду в виде мельчайших кристалликов. В первом случае зародышем минерального индивида становится сама минерализованная клетка, во втором – минеральная частица, перемещенная в окружающую среду.
Примером являются железобактерии, в результате жизнедеятельности которых накапливается гидрогетит. Колонии этих бактерий состоят из массы расходящихся нитей, пропитанных гидратом окиси железа. Окисление закисного железа играет роль дыхательного акта в их жизни. В процессе жизнедеятельности нити утолщаются, количество их увеличивается и колония превращается в микроскопический сгусток – стяжение гидрогётита. На концах радиальных нитей на поверхности сгустка возникает новая генерация репродуктивных клеток и образуется новая колония из микронитей и процесс опять повторяется. При этом размеры сгустка постоянно растут. Постепенно микростяжение превращается в дисковидную или шаровидную микроконкрецию.
В неглубоких открытых сероводород содержащих водоемах накапливается самородная сера в результате деятельности серобактерий. Они в присутствии кислорода окисляют сероводород и откладывают в своих клетках мельчайшие выделения серы. Если количество сероводорода в водоеме избыточное, клетки бактерий полностью насыщаются серой и становятся зародышами ее кристаллов.
4) Какие типы зарождения минералов встречаются в отвалах Сухаринского месторождения?
5) Что является источником информации о процессе роста минерального индивида?
Минеральный индивид, зародившись, начинает расти. Именно в это время он приобретает качества, которые делают его полезным ископаемым.
Минералы растут своей поверхностью, поэтому в ее особенностях, прежде всего, и фиксируется механизм роста. Весь объем кристалла, любой его участок, был когда-то на его поверхности. Поэтому внутреннее строение кристалла (его анатомия) – основной источник информации о его генезисе.
Наблюдения над скульптурой граней показывают, что минералы растут слоями – плоскими или спиральными. Образовавшиеся на минералах слои роста можно наблюдать макро- и микроскопически на кварце, пирите, галените, сфалерите. В других случаях применяют специальные методы: напыление, боковое освещение, серебрение и т.д.
Плоские сетки возникают в наиболее выгодной точке поверхности зародыша-кристалла, а затем распространяются по ней. Такой механизм обусловлен энергетикой присоединения атомов (или молекул) к поверхности кристалла. Если кристалл или зародыш покрыт совершенно плоскими гранями, ровными ребрами и вершинами, то частицы должны присоединяться к вершине (выделение энергии 0,2490), менее вероятно – к ребру (выделение энергии 0,0903), еще менее выгодно присоединение к плоскости (выделение энергии 0,0662). От этих точек и будет продолжаться рост, поскольку следующим частицам более выгодно садиться в получившийся двугранный угол со значением выделяемой энергии 0,4941. Таким путем растет ряд структуры.
Ряд не будет расти в разные стороны, т.к. если в другом направлении присоединится частица, то получится трехгранный угол с максимальной выделяемой энергией 0,8738. Это наиболее выгодное положение и к одному ряду присоединится другой – начнется рост слоя. Таким образом, слой начинает расти в отдельной, т.н. генерирующей точке и постепенно, путем наращивания рядов, распространяется по грани кристалла. Новые слои возникают, не ожидая завершения роста предыдущих. Скорость их разрастания различна (это видно по разной ширине промежутков между контурами слоев).
Рост спиральными слоями у алмаза, кварца, гематита, сфалерита, апатита и др. Механизм роста объясняется спиральными (винтовыми) дислокациями – закрученными по спирали плоскими сетками. При винтовых дислокациях входящий угол спирального слоя («ступенька винтовой лестницы») является местом наиболее выгодного присоединения частиц к кристаллу. Поскольку входящий угол – ступенька на растущем спиральном слое, все время сохраняется и движется по спирали, то каждая винтовая дислокация является активным центром роста кристалла. Концентрация различных по своей природе дислокаций (механические дефекты, чужеродные частицы и т.д.) в кристалле обычно достигает n · 107 на 1 см2. Дефектное строение кристаллов является мощным фактором их роста.
Зональностьисекториальность также дают информацию о генезисе кристалла. При росте минерала на его поверхности последовательно отлагаются слои атомов (или др. частиц) и таким образом создаются разновременные части индивида в виде оболочек или зон – зональность кристаллов. Зональность отражает главным образом, колебания условий кристаллизации (замедление, ускорение, остановки), а также изменение химического состава среды минералообразования. Нередко зональность связана с механизмом роста, прежде всего, с ритмичностью роста кристаллов. Ритмичность при кристаллизации вызвана ростом и конкуренцией отдельных слоев.