Что такое минерал.
Метамиктные минералы приобретают раковистый излом, смоляной (иногда, впрочем, также стеклянный) блеск и стеклоподобный облик в изломе, у них исчезает спайность, они нередко становятся очень хрупкими. Плотность таких минералов понижается (а при нагревании возрастает); они часто подвергаются гидратации (поглощают воду). При нагревании до 500—800°С очень многие метамиктные минералы обнаруживают способность к самовозгоранию (рекалесценции). Это их свойство получило название пирогномии; оно свидетельствует о том, что переход минерала в метамиктное (стеклообразное) состояние, т. е. его "вторичная" аморфизация (ведь при своем образовании он был кристаллическим) сопровождается поглощением энергии, и эту "запасенную" потенциальную энергию метамиктный минерал высвобождает при нагревании до температуры рекалесценции. Нагревание также повышает устойчивость мета-миктных минералов к действию кислот (тогда как большийство веществ, в том числе и кристаллических минералов, при нагревании реагируют с кислотами активнее).
Исследование метамиктных минералов под электронным микроскопом показывает, что они действительно претерпевают метамиктный распад,, т. е. диспергируются на очень мелкие блоки (величиной в доли микрометра). Некоторые блоки еще сохраняют первоначальную кристаллическую структуру, другие же полностью ее утрачивают и переходят в аморфное, стеклоподобное состояние. Если субмикроскопических блоков с первичной структурой достаточно много, то нагревание до температуры рекалесценции восстанавливает первичную кристаллическую структуру минерала; он, как говорят, рекристаллизуется (правда, вслед-' ствие метамиктного распада на блоки — не как монокристалл, а в виде поликристаллического агрегата); иногда параллельно с рекристаллизацией возникают простые оксиды некоторых химических элементов из состава минерала. Если же при метамиктном распаде резко преобладают полностью аморфизованные блоки, т. е. минерал пребывает в глубоко метамиктном состоянии, то его первичная структура при нагревании не восстанавливается, а кристаллизуются только простые и реже сложные оксиды главных (ви-дообразующих) элементов.
Причины перехода минералов в метамиктное состояние теперь твердо установлены: это бомбардировка а-частица-ми, обладающими более чем достаточной энергией для смещения атомов (ионов) с их структурных позиций (что требует приложения энергии в 4—5 эВ). Источники а-частиц могут быть как внутренние (уран и торий в составе самих минералов), так и внешние (радиоактивные минералы, образующие включения в метамиктных или находящиеся с ними в непосредственном соприкосновении).
Но помимо воздействия ос-излучения для метамиктиза-ции минералов необходим еще один фактор, точнее — требуется одна важная предпосылка, а именно — "предрасположенность" их кристаллической структуры к метамиктно-му распаду и аморфизации; иными словами, структура минералов, склонных к переходу в метамиктное состояние, не должна быть слишком устойчивой. Ведь известно достаточно много минералов с высоким содержанием урана и/шш тория, которые, тем не менее, апатит, монацит, ксенотим и др.); это минералы с весьма устойчивой кристаллической структурой. Вместе с тем, у большинства метамиктных минералов существуют в природе кристаллические аналоги; некоторые из них встречаются нисколько не реже, чем метамиктные (алланит, циркон, пи-рохлор, микролит, уранинит и т. д.), другие чрезвычайно редки (самарскит, иттротанталит, бетафит, полимигнит, циркелит, ряд редкоземельных силикатов — гадолинит, бритолит и многие другие), третьи не столь уж редки, хотя и встречаются реже своих метамиктных разновидностей (торит, торианит, а также лопарит и многие другие титано-тантало-ниобаты). Есть и несколько редких минералов, известных пока только в метамиктном состоянии (например, редкоземельные силикаты роуландит и торостенструпин; до очень недавнего времени так же обстояло дело с самарски-том, иттротанталитом и др.). Кстати, наличие кристаллических аналогов, дающих рентгеновскую дифракционную картину, — самое надежное доказательство того, что их метамиктные разновидности действительно восстанавливают при нагревании свою собственную кристаллическую структуру. В целом, чем сложнее состав минералов, т. е. чем больше химических элементов в нем присутствуют, тем их можно считать структурно более предрасположенными к переходу в метамиктное состояние, даже при низких содержаниях радиоактивных элементов (характерный пример — обычно метамиктный гадолинит TR2Fe2+BeSi2Oi0, содержащий, как правило, не более 0,4—0,5% ThO2).
Даже при сохранении неизменной кристаллической структуры и симметрии, т. е. в отсутствие проявлений полиморфизма, внешняя форма выделений минералов (и прежде всего — их кристаллов) тоже не остается постоянной. На нее влияют внешние условия: температура, состав минера-лообразующей среды, отчасти давление. Кристаллы одного и того же минерала могут иметь резко различный облик и габитус (см. главу 2Б) не только в месторождениях разного типа (т. е. сформировавшихся в различной физико-химической обстановке), но и в последовательных генерациях минерала на одном месторождении (возникших, как правило, в условиях постепенного падения температуры) или в различных (центральных или фланговых, верхних или нижних) участках, выделяемых в пределах месторождения и характеризующих его минеральную тикальную (по глубине) или горизонтальную (в плане).
Изменение формы кристаллов, соответствующее их распределению в объеме месторождения (т. е. минеральной зональности), нередко происходит и в процессе роста одного монокристалла, что позволяет наметить так называемые эволюцонные кристалломорфологические ряды. Вначале кристалл зарождается и растет в форме, характерной для его самых ранних, высокотемпературных генераций, а заканчивает свой рост, приобретая наружный облик, типичный для более поздних и более низкотемпературных генераций, развитых в пределах месторождения. Это изменение формы оказывается возможным проследить для прозрачных и полупрозрачных минералов (кварца, флюорита, иногда касситерита и др.) благодаря наличию так называемых "кристаллов-фантомов", т. е. зональности кристаллов, при которой внутри них сохраняются как бы "законсервированными" все последовательные формы, которые принимал кристалл в процессе роста. Фантомные кристаллы образуются при наличии кратковременных перерывов, остановок в ходе их роста, когда грани ранних и промежуточных форм успевают покрыться "присыпками" посторонних (как правило, чешуйчатых) минералов — слюдок, хлоритов и др., которые и обрисовывают контуры кристаллических форм, отражающих последовательные стадии роста кристалла. Если "фантомные" формы кристалов непосредственно не видны, их часто удается "проявить" с помощью специальных методов (например, у кварца — у-облучением, выявляющим зональное распределение концентраций изоморфной примеси алюминия, которая — точнее, центры А1-О-А1 — придает кварцу дымчатый оттенок; у непрозрачных минералов, таких как пирит, — структурным травлением кислотами в полированных шлифах, выявляющим зональное строение кристаллов; и т. д.).
Установление эволюционных кристалломорфологичес-ких рядов минералов — одно из достижений нового онтоге-нического направления в (генетической) минералогии, преследующего цель расшифровки генезиса минеральных индивидов и агрегатов, начиная от их зарождения и далее на протяжении всей истории последующего существования. Основные положения онтогении минералов впервые каженных, скелетных и тому подобных форм реальных кристаллов, тесно связанное с именем И.И.Шафрановского (см. главу 2Б). Н.З.Евзикова (Иванова) — одна из представительниц той же петербургской минералого-кристаллогра-фической школы — успешно применила эволюционные кристалломорфологические ряды минералов к задачам поисков и прогноза оруденения (в частности, оловянного и золотого). Большой вклад в разработку проблемы кристал-ломорфологической эволюции минералов, начиная с самых ранних этапов ее развития, внес видный болгарский кристаллограф и минералог Ив.Костов.
<1> <2> <3> <4> <5> <6> <7> <8> <9> <10> <11> <12> <13> <14> <15>