Причины кристаллизации минералов

Рассмотрим причины кристаллизации минералов.

1. Кристаллы зарождаются и растут в условиях критического пересыщения среды веществом будущих кристаллов. В природе оно может достигаться, например, в результате испарения растворителя (воды или др.). Так, многие природные соли, например, галит, сильвин, гипс, сидерит, ангидрит и др. нередко кристаллизуются после испарения воды в соленых водоемах – озерах и морских лагунах.

2. Кристаллизация может начаться при понижении температуры (например, лед, остывание и кристаллизация магматических расплавов). Пример этого типа кристаллизации – явление раскристаллизации вулканической лавы или перекристаллизация пород. Такой процесс начинается с появлением отдельных минералов (затравок), которые являются центрами кристаллизации – твердые частички укрупняются и на их месте появляются все более и более крупные зерна минералов. Зарождение кристаллов на затравках широко распространено в природе.

3. Кристаллизация в результате химических реакций.

а) Перекристаллизация. Например, при просачивании горячих растворов через породы на месте одних минералов образуются другие – полевой шпат превращается в чешуйчатый агрегат мусковита и кварца.

б) Образование гидрогелей. Также в результате химических реакций окисления, восстановления или других обменных реакций образуются твердые гидрогели – бывшие коллоиды. Однако данный процесс более сложен, поэтому привязывать его только к результату химических реакций будет неправильно. Образуются коллоиды в результате химических реакций в водных средах, приводящих к конденсированию молекул, это реакции окисления, восстановления. Эти реакции характерны для поверхностной части земной коры. Особое значение в образовании коллоидов имеют бактерии – биохимические процессы. Важно отметить, что дисперсионные частицы в коллоидах электрически заряжены, причем знак заряда одинаков для всех частиц данного коллоида, благодаря чему эти частицы отталкиваются друг от друга, они находятся во взвешенном состоянии в дисперсионной среде. Гидрогели образуются из коллоидов путем свертывания или, как говорят, их коагуляции, что выражается в появлении сгустков в водной среде. Процесс свертывания наступает только в том случае, когда в силу тех или иных причин дисперсные частицы теряют свой заряд, становясь электрически нейтральными. При этом они слипаются, становятся более тяжелыми и оседают под силой тяжести.

4. Особый тип зарождения кристаллов в природе – микробиологический. Например, зарождение кристаллов серы внутри клеток тионово-кислых бактерий в ходе их жизнедеятельности. Эти кристаллы микроскопического размера переходят в раствор, постепенно соединяются друг с другом и перекристаллизуются.

Уже зародившиеся кристаллы в дальнейшем растут при любом пересыщении раствора отличном от нуля. Реальная морфология кристаллов отражает условия их роста, т.е. физические условия среды минералообразования.

Закон постоянства гранных углов

В природе кристаллы чаще всего растут в стесненных условиях – в трещинах, внутри пор и других полостей, под давлением вышележащих пород. Также часто они растут при неравномерной диффузии вещества к его разным частям. Также они растут в твердой среде путем химического замещения зерен других минералов.

Поэтому часто форма образующихся кристаллов не идеальна и они часто не похожи сами на себя – их трудно узнать. Однако рост кристаллов из раствора происходит за счет параллельного наложения новых плоских сеток их кристаллической структуры, поэтому углы между одинаковыми гранями всегда остаются неизменными. Этот закон называется законом постоянства гранных углов. Он был установлен Н. Стено в 1669 г. по кристаллам кварца и гематита. Существует прибор – гониометр, которым измеряют углы между гранями.