Файл: Чесноков, Б. В. Относительный возраст минеральных индивидов и агрегатов.pdf

В зернистых агрегатах, возникших при первичной рекри­ сталлизации, иногда содержатся реликты исходных деформиро­ ванных кристаллов. В .виде реликтов в таких агрегатах могут сохраниться включения различных минералов, находящихся ранее в исходном теле. Так, в некоторых разностях карбонатитов [23] при рекристаллизации кальцита сохраняются включе­ ния магнетита, апатита и других минералов, фиксирующие форму исходных крупных зерен кальцита, поверхности которых они обрастали. При этом на магнетите иногда сохраняются ин­ дукционные поверхности совместного роста этого минерала и исходного 'крупнокристаллического кальцита.

Таким образом, исходный индивид (или иное тело) в про­ цессе первичной рекристаллизации может превратиться в агре­ гат зерен, причем общая форма исходного тела при этом за­ метного изменения не претерпевает. Поэтому такие зернистые тела можно называть «псевдоморфозами рекристаллизации».

К числу псевдоморфоз рекристаллизации можно отнести своеобразные тела галенита, встречаемые в друзовых полостях кварцевых жил Березовского месторождения (рис. 95). Они имеют форму «языков», «лент», «стержней» и т. п., обычно за­ крученных вдоль длинной оси или же свернутых спиралеобраз­ но. Эти тела были выдавлены в друзовую полость из гнездооб­ разных скоплений галенита в жиле при тектонических '.подвиж­ ках. Форма и размеры их поперечного сечения соответствуют форме и размерам отверстий в стенке полости, через которые происходило выдавливание галенита. Неровности стенок отвер­ стий оставили на галенитовых телах соответственные продоль­ ные борозды. По указанным признакам галенитовые тела мож­ но назвать экструзионными (по аналогии их механизма образо­ вания о известным методом экструзионного получения метал­ лических изделий).

Таким образом, внешняя форма экструзионных тел галенита носит следы пластической деформации. Однако тела сложены агрегатом изометрических иедеформнрованных зерен галени­ та*. Исходя из этого экструзионные тела галенита с полным основанием можно отнести к псевдоморфозам рекристаллиза­ ции. Примечательно, что строение таких псевдоморфоз имеет общую особенность: в корневой их части размеры зерен гале­ нита в несколько раз меньше, чем у «верхушки». При первич­ ной рекристаллизации возможен рост идиоморфных зерен. Так, В. В. Гордиенко [13] описаны идиоморфные кристаллы споду­ мена среди деформированных участков этого минерала. В мес­ тах соприкосновения таких идиоморфных кристаллов друг с другом отмечались индукционные формы. В. В. Гордиенко называет это явление «идиобластической рекристаллизацией».

* Подтверждено также реитгеноструктурным изучением по методу Лауэ {вариант обратной съемки рс поверхности экструзионного тела и с его

•излома).

96

С о б и р а т е л ь н а я р е к р и с т а л л и з а ц и я («р ос т з е- р е и»). Структуры, возникающие при первичной 'рекристалли­ зации, еще не являются стабильными, 'Поскольку зерна в них обладают довольно сложными границами и сильно варьирую­ щими размерами. Вследствие этого, если поддерживать темпе­ ратуру первичной рекристаллизации, «пришедшие -в соприкос­ новение новые зерна продолжают расти за счет друг друга: новые зерна укрупняются, а число их начинает уменьшаться. Этот процесс роста новых рекристаллизованных зерен назы­ вается собирательной рекристаллизацией» [60].

Собирательная рекристалли­ зация создает относительно рав­ номернозернистые структуры с простыми, большеугловыми гра­ ницами зерен (рис. 96), напоми­ нающие строение пены из мыль­ ных пузырей, которые, сливаясь друг с другом, стремятся в итоге

дать один более крупный пузырь. Модель мыльной пены ис­ пользуется при количественном изучении структур собиратель­ ной рекристаллизации.

Миграция границ зерен при собирательной рекристаллиза­ ции .происходит к центру их кривизны (рис. 97).

Форма зерен в структурах собирательной рекристаллизациипредставляет «результат столкновения законов равновесия по­ верхностного натяжения с требованиями заполнения простран­ ства. Форма будет такой, чтобы давать минимальную свобод­ ную энергию поверхностей раздела, .совместимую с полным при­ леганием каждого зерна с соседним» [39].

Единственной устойчивой структурой является система не­ одинаковых четырнадцатигранных полиэдров с границами двойной кривизны [66]. Реальные структуры всегда нестабиль­ ны. Форма зерен в них приближается к форме ячеек мыльной

96

пены. Ближе всего эти формы стоят к пятиугольному додека­ эдру — двенадцатиграннику с гранями в виде правильного пя­ тиугольника.

В более или менее стабильной структуре из подобных поли­ эдров к каждой вершине отдельного ■полиэдра сходятся еще три соседних полиэдра, т. е. от их об­ щей вершины отходят четыре об­ щих ребра. К ребру данного поли­ эдра сходятся еще два соседних полиэдра, т. е. от их общего ребра отходят по три общих «грани». Эти «грани» (или границы полиэдров в сечении, перпендикулярном их об­ щему ребру) расходятся от общего ребра под углом, близким к 120°.

Процесс роста зерен при соби­ рательной рекристаллизации, когда на растущих кристаллах нет более или менее ясно выраженных граней, является ярким примером грануло-

морфного роста [14, 24]. Рост зерен замедляется в присутствии на их границах посторонних частиц, пленок и пор и приостанавливается при оплавлении зерен.

Собирательная рекристаллизация сопровождается гораздо меньшим тепловым эффектом, чем первичная рекристаллиза­ ция. Процесс собирательной рекристаллизации идет и при от­ жиге весьма тугоплавких материалов, например перпклаза.

Детальное прямое наблюдение собирательной рекристалли­ зации в пластинах льда было проведено Ч. А. Найтом [93]. Изме­ нение структуры ледяного агрегата наблюдалось в скрещенных поляроидах и фотографировалось. За 67 часов «отжига» при температуре около 0°С форма зерен льда из чечевицеобразной,. которая возникла при замерзании слоя воды, превратилась в полигональную с углами между границами, близкими к 120°.. Поперечные размеры зерен увеличились от 2 до 25 мм. Ско­ рость миграции границ составляла около 0,35 мм/ч. В итогевозникла структура, не отличающаяся от структуры металлов, прошедших стадию собирательной рекристаллизации. Автор отмечает, что движущей силой этого процесса является «пони­ жение общей свободной энергии границ между зернами». В тех опытах, когда кристаллы льда содержали большое количество глинистых частиц, собирательная рекристаллизация не имела, места.

Собирательная рекристаллизация может также идти в агре­ гатах, в которых зерна разделены пленкой раствора. Это на­ блюдалось нами в опытах по перекристаллизации алюмокалие­ вых квасцов в насыщенном водном растворе при температуре около 20°С.

97

В сосуд помещались залитые насыщенным раствором срост­ ки кристаллов квасцов, образовавшиеся при свободной кри­ сталлизации в открытом сосуде при испарении раствора. Зерна в 1—3 мм отделялись легко, обнажая индукционные поверхно­ сти. Затем сосуд герметически закрывался. Через несколько

из сосуда сростки). В результате мелкие зерна исчезли и агре­ гат через 1—2 года стал относительно равномернозернистым. Не соприкасающиеся друг с другом части зерен приобрели чет­ кие огранения: {111}+{100}+{110}.

Кривые поверхности зерен квасцов на гониометре не дают сигналов. При большом увеличении на них виден тонкий рель­ еф в виде изогнутых ступеней наподобие горизонталей топогра­ фической карты. Высота ступеней около нескольких тысячных долей миллиметра.

В отличие от обычных примеров собирательной рекристал­ лизации в этих опытах процесс шел при наличии пленки рас­ твора между зернами. На лю­

кальцитовых жилах из Вишневых гор. Возникшие агрегаты кальцита (рис. 98) аналогичны агрегатам рекристаллизованных металлов. Зерна кальцита покрыты выпуклыми и вогнутыми «гранями». С увеличением размера зерен число таких «граней»

.возрастает (рис. 99,а). Для крупных зерен более типичны во­ гнутые «грани», а для мелких — выпуклые (рис. 99,6).

Особый интерес представляют зерна класса —5+ 3 мм, для которых среднее число «граней» равно 12,4. Многие «грани» на них имеют форму пятиугольника, а некоторые из зерен этой

.S8