Годовиков. Агаты 1987

один из компонентов труднорастворимой соли, и залить его сверху раст­ вором, содержащим второй компонент той же соли, наблюдается следующая картина. Вблизи границы раздела студня и налитого на него раствора, где возникает максимальное пересыщение в отношении образующейся трудно­ растворимой соли, появляются сложноветвистые объемные дендриты, ниже в студне образуются сферолиты, а еще ниже, где степень пересыщения ми­ нимальна,— отдельные полногранные кристаллы (рис. 103). Эти опы­ ты наглядно показывают, что сферолиты возникают в условиях более высо­ кого пересыщения по сравнению с образованием отдельных кристаллов.

Онтогенический аспект формирования отдельных сферолитов и сферолитовых корок наиболее обстоятельно рассмотрен Ю. М. Дымковым на при­ мере образования настурана [32—35]. В результате им однозначно доказа­ но, что сферолиты и сферолитовые корки настурана возникают при явле­ ниях нормальной 'кристаллизации и не являются результатом выпадения гелей (студней) из коллоидных систем, приобретающих округлую форму под действием поверхностного натяжения с последующей сферолитовой раскристаллизацией таких выделений и их растрескиванием с образованием трещин усадки (синерезиса). Об этом, в частности, свидетельствуют: 1) за­ родышевые кристаллы уранинита в центре сферолитов настурана; 2) сек­ тора расщепляющихся волокон настурана, начинающие рост от граней кристалликов-зародышей настурана; 3) возникновение трещин усадки в результате сокращения объема (до 10%) при фазовых переходах в оксидах урана, связанных с процессами их восстановления до настурана — U 0 2 - x ; 4) образование трещин отслаивания при развитии карбонатов по сферолитам настурана.

Приведенные выше морфологические особенности сферолитовых корок халцедона полностью соответствуют таковым настурана (за исключением трещин усадки и отслаивания) и заставляют согласиться с неоднократно высказывавшимися представлениями об их образовании в результате нор­ мальной кристаллизации [28, 30], а не как продукта раскристаллизации текстурированного студня, обычно называемого гелем.

О невозможности образования сферолитовых корок и отдельных сферолитов халцедона из текстурированных студней, свидетельствуют также отсутствие доказа­ тельств подобного текстурирования и крайне низкое содержание кремнезема в студнях. Так, согласно Ф. В. Чухрову [131], только студень, содержащий около 1 % SiO2 обладает текучестью, при которой можно допустить возможность его текстурирования, хотя никем и не доказанную. При содержании 3, (3) % Si02 силикагель становится эластичным, при 11,(1)% SiO2 — хрупким, а при 35,7% SiO2 пред­ ставляет рассыпающийся порошок.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О МЕХАНИЗМЕ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ СФЕРОЛИТОВ

Представления о механизме кристаллизации при низких пересыщениях, т. е. из растворов, находящихся близко к равновесным состояниям с растущим кристаллом, базируются на энергетической теории В. Косселя и И. Н. Странского [9, 127], описывающей кристаллизацию как процесс осаждения на затравку (центр кристаллизации) элементарных частиц, на­ ходящихся в растворе (расплаве). Эти представления настолько прочно вошли в сознание ученых, что, например, Г. Бакли [9] практически отвергал

320

Рис. 103. Форма выделения SrCr04 , образовавшегося при взаимодействии 0,5 М раствора Sr(NO3)2 с 0,5 М раствором К2 Сг04 в 3%-ном студне Si02 : дендритовидные выделения SrCrO4 в верхней части столба студня (слева) и отдельные кристаллы SrCrO4 в нижней части столба (справа). Ув. 1,5.

321

другие механизмы, в том числе и механизм блочного роста, к которому пришли многие русские ученые еще в начале этого столетия. Совершенно исключены они из рассмотрения А. А. Черновым [127].

В этой связи особого внимания заслуживает работа Е. С. Федорова [113], в которой он подчеркивал, что детальное исследование поверхности граней природных кристаллов практически всегда позволяет обнаружить их блочное строение, что нашло отражение в введении для обозначения этого явления термина полиэдрия, предложенного Скакки. Базируясь на результа­ тах опытов Майерса по гониометрическому наблюдению за поверхностью грани растущего кристалла, обнаружившего, что рост идет не непрерывно, а скачками, и на своих наблюдениях, Е. С. Федоров писал: «О чем же свидетельствуют приведенный опыт Майерса и другие наблюдения?

Во-первых, о полной невозможности представить себе процесс крис­ таллизации в виде более или менее непрерывного выскакивания из раствора отдельных кристаллических частичек и укладывания их к сущест­ вующему уже кристаллическому строению в строго параллельном положе­ нии.

Во-вторых, можно считать доказанным, что от времени до времени начавшаяся кристаллизация быстро созидает целые пластинки из строго параллельно расположенных частичек, пластинки, сразу же ложащиеся на всю грань или значительные части ее площади, и что эти пластинки, конечно,

состоят не из одного, а из очень многих слоев		частичек»	[113, с. 1477].
Г. Г. Леммлейн [64]	показал, что некоторые кристаллы в природе
образуются в результате	слипания (срастания)	отдельных	более мелких

индивидов. Позже возможность этого процесса экспериментально была подтверждена М. П. Шаскольской и А. В. Шубниковым [136], наблю­ давшими ориентированное (в двойниковом положении) прилипание мел­ ких октаэдров квасцов, сыпавшихся в насыщенном растворе на грани более крупного кристалла.

В этой связи уместно привести представления А. В. Шубникова [140], который писал, что мы представляем себе сильно пересыщенный лабильный раствор, в котором началось выделение кристаллов, как сово­ купность беспорядочно движущихся частиц (молекул, ионов) и кристал­ лических зародышей (субмикронов) в виде одномерных, двумерных и трехмерных кристалликов разной формы и величины; одни зародыши растут, другие растворяются, но рост преобладает. Последний происхо­ дит путем присоединения к кристаллу отдельных «молекул» или слипания зародышей, главным образом двумерных или пластинчатых трехмерных, образовавшихся из двумерных.

Анализируя свои опыты по ориентированному прирастанию мелких кристалликов квасцов к граням более крупного кристалла, А. В. Шуб­ ников [140] писал: «Степень совершенства кристалла определяется все­ цело величиной тех агрегатов молекул, из которых состоит реальный кристалл». Он считал, поскольку «молекулярные агрегаты», прилипаю­ щие к грани АВ могут хотя бы незначительно отличаться друг от друга по своим размерам, то как бы плотно ни стремились они расположиться на грани АВ, сохраняя параллельность друг другу, все же без промежут­ ков им не удастся покрыть плоскость АВ даже в первом слое. В следую­ щих слоях по той же причине, кроме пустот, будет наблюдаться непарал-

322

дельность расположения агрегатов — отсюда появление дефектов и возможность расщепления кристаллов при дальнейшем росте, образова­ ния винтовых и других дислокаций.

В подкрепление своих представлений, А. В. Шубников приводил также следующие экспериментальные факты: 1) если в лабильный раст­ вор, в котором возможно самопроизвольное зарождение кристалла, по­ местить большой кристалл, он будет расти почти исключительно за счет прилипания к нему самопроизвольно возникающих зародышей (субмик­ ронов Е. С. Федорова); выросший в этих условиях кристалл будет мутным, переполненным включениями, с малой механической прочно­ стью; 2) от растущего кристалла могут отрываться кусочки, которые в известных условиях вырастают в отдельные кристаллы. А. В. Шуб­ ников высказывает предположение, что это всегда происходит при росте кристалла; если же оторвавшиеся кусочки иногда и не вырастают в самостоятельные кристаллы, то это происходит только потому, что они вскоре после отрывания опять прилипают к кристаллу.

Таким образом, наряду с механизмом роста кристаллов путем при­ соединения к его поверхности элементарных частиц, следует допускать и возможность роста путем присоединения более крупных частиц, пред­ ставляющих по существу мельчайшие (субмикронные), а иногда и более крупные кристаллики, что наиболее вероятно в пересыщенных лабиль­ ных растворах.

Развивая эти представления, Ю. М. Дымков [33] удачно приложил их к объяснению механизма роста сферолитов и сферолитовых корок настурана, считая его происходящим путем прилипания (прирастания) мельчайших субмикронов, появляющихся в минералообразующем раство­ ре. Заслугой Ю. М. Дымкова является также установление факта рас­ щепления тончайших сферолитов настурана в процессе их роста.

Большое внимание росту сферолитов уделялось при исследовании различных кристаллических полимеров, для которых типичны сферолиты [71]. Подчеркивая различия в условиях кристаллизации высоко- и низко­ полимерных веществ, В. А. Каргин и Г. Л. Слонимский [46] писали:

«принципиальным отличием кристаллизации полимеров от кристаллизации низкомолекулярных соединений является то, что по мере увеличения размера упорядоченной области в процессе структурообразования при­ нимают участие все более и более крупные единицы структуры (пачки, фибриллы, пластины, сферолиты), постепенно в процессе структурообра­ зования частицы молекулярного размера уступают место образующимся последовательно частицам коллоидного, микроскопического и даже мак­ роскопического размеров... Иными словами, от явлений молекулярных происходит переход к явлениям коллоидным и даже макроскопическим. Именно этим процессы упорядочения в кристаллизующихся полимерах принципиально отличаются от роста кристаллов низкомолекулярных веществ, где элементарный акт присоединения молекул или ионов вещест­ ва к растущему кристаллу остается неизменным на всем протяжении про­

цесса	кристаллизации	и не зависит от размеров растущего кристалла»
[46, с.	157].
Здесь особо надо выделить представления авторов о кристаллизации
полимеров, поскольку		минералы семейства кремнезема — типичные при-

323

АГАТЫ, РАЗВИВАЮЩИЕСЯ ПО ОРГАНИЧЕСКИМ ОСТАТКАМ, И В ОСАДОЧНЫХ ПОРОДАХ

ПСЕВДОМОРФОЗЫ АГАТА ПО ДЕРЕВУ

Фото 141. Стволы окаменелых деревьев (псевдоморфозы халцедона и кварца по дереву), разбитые поперечными трещинками на «поленья», вскрытые эрозией вулканогенно-осадочных отложений и лежащие на поверхности. Национальный парк «Окаменелый лес», шт. Аризона, США.

Фото 142. «Поленья» окаменелого леса (псевдоморфозы кремнезема по дереву), скопившиеся на поверхности в результате эрозии содержавших их вулканогенноосадочных пород. Национальный парк «Окаменелый лес», шт. Аризона, США.

324

Фото 143. Поперечный срез псевдоморфозы халцедона (агата) по дереву. Нацио­ нальный парк «Окаменелый лес», шт. Аризона, США. Диаметр 58 см. № 2804, ПДК.

Фото 144. Фрагмент псевдоморфозы халцедона (агата) по дереву, сохранившей структуру дерева. Национальный парк «Окаменелый лес», шт. Аризона, США. 13,0X8,0 см. № 84056.

325

ПСЕВДОМОРФОЗЫ МИНЕРАЛОВ СЕМЕЙСТВА КРЕМНЕЗЕМА ПО КОНКРЕЦИЯМ ДРУГИХ МИНЕРАЛОВ

Псевдоморфозы по конкрециям ангидрита

Ф о т о 145. Полые кварцин-кварц-халцедоновые (агатовые) псевдоморфозы по

ангидритовым	конкрециям:
а — наружный	вид шаровидной псевдоморфозы		(типа «цветной	капусты»)	№ 83653;
б — сечение шаровидной		псевдоморфозы с кварцин (отдельные		сферолиты)—>кварц—>
--> халцедоновой коркой		№ 83654; в — сечение	шаровидной псевдоморфозы		с кварцин

(отдельные сферолиты) —>халцедон-->кварцин (белая внешняя кайма)—>-кварцевой коркой; мелкие темные иглы на последней — гётит, № 83740. Кафигшем, горы Туаркыр, ТССР. 5,0X5,0 см.

326

327

Фото 146. Корка крупных кубических кристаллов флюорита на ячеистой кварцхалцедоновой корке, образовавшейся при замещении ангидритовой конкреции кремнеземом. Вади Кинай. ЙАР. 17,5X15,0 см. № 83646.

328

Псевдоморфозы по карбонатным (?) конкрециям

Фото 147. Халцедон—>-кварц->-халцедон—>-кварцин (широкая белая зона)-»-халце- доновый зонально-концентрический агат. Адрасман, УзССР. 7,5X4,0 см. № 84750.

Фото 148. Халцедон—>-кварц—>-кварциновый (широкая срединная кайма из белых и желтых слоев) зонально-концентрический агат из полости в псевдоморфозе мине­ ралов кремнезема по карбонатной (?) конкреции; вскрыт широкий «питающий» канал (отходит от кварцевого слоя), при подходе к которому зональность кварциновых слоев утоняется и подгибается к наружной части. Пос. Адрасман, УзССР. 14,0X8,0 см. № 84538.

329