книги из ГПНТБ / Чесноков, Б. В. Относительный возраст минеральных индивидов и агрегатов

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОТНОСИТЕЛЬНОМ ВОЗРАСТЕ МИНЕРАЛОВ

И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

ОБЪЕКТЫ ИЗУЧЕНИЯ И СОДЕРЖАНИЕ МОРФОЛОГИЧЕСКОГО МЕТОДА

Объектами изучения являются разнообразные минеральные тела, представленные отдельными индивидами и агрегатами.

Под индивидом понимается отдельный кристалл или кри­ сталлическое зерно, имеющие фазовые границы с окружающей средой. Агрегат представляет естественную совокупность сопри­ касающихся индивидов.

Определение относительного возраста минералов при помо­ щи морфологического метода основано на комплексном изуче­ нии таких явлений, как внешняя морфология минеральных тел, их строение (внутренняя морфология), общие размеры и раз­ меры их частей, положение тел и их частей в пространстве, ко­ личество (число) и содержание (в объемных или весовых про­ центах) тел в данном объеме пространства.

Изучение соотношений каждого индивида или агрегата с ок­ ружающими минеральными телами должно быть охарактери­ зовано в трех измерениях.

Особенности внешней и внутренней морфологии кристаллов и зерен минералов, а также минеральных агрегатов детально освещены в трудах Г. Г. Леммлейна [35], И. И. Шафрановско-

го {81, 82, 83, 84] и Д. П. Григорьева [14, 91].

Под внешней морфологией автором понимаются особенности (формы кристаллов и агрегатов, под внутренней — особенности строения, наблюдаемые внутри кристалла, зональность и сек- 'ториальность, полости растворения, залеченные трещины, гра­

ницы между блоками и т. д.

В определении относительного возраста минералов оказыва­ ет помощь изучение и их размеров. Кроме внешних размеров индивидов приходится учитывать и размеры их частей: отдель­

4

ных граней и ребер, зон и пирамид нарастания, разнообразных пор и включений.

Положение индивида или агрегата в пространстве характе­ ризуется следующим образом. Во-первых, даются сведения о координатах центра масс данного тела. Обычно такие коорди­ наты выбираются произвольно; своеобразными реперами при этом могут быть соседние минеральные тела или их части. Вовторых, необходимы сведения об ориентировке минерального тела относительно некоторого репера (окружающих минераль­ ных тел или их частей, вектора силы тяжести, магнитного ме­ ридиана или осей той или иной системы координат). В изучае­ мом минеральном теле выбирается направление (или несколько направлений) и определяется его ориентировка относительно избранного репера. В кристаллах такими направлениями обыч­ но являются кристаллографические оси. Сведения об ориенти­ ровке минеральных тел в пространстве нередко являются реша­ ющими при установлении относительного возраста минералов (нарастания кристаллов, эпитаксические срастания, реликты не­ замещенного кристалла в псевдоморфозах и т. д.).

Минеральные индивиды и агрегаты распределены в земной коре неравномерно, образуя области сгущения и разрежения. Изучение подобных аномалий позволяет получать определен­ ные сведения об относительном возрасте минералов.

При помощи морфологического метода определяется относи­ тельный возраст не какой-то «безличной» массы минерального вещества, а конкретных минеральных тел—индивидов, агрегатов пли их частей. Не только разные индивиды одного минерально­ го вида с этой точки зрения не вполне одновременны в одном и том же месторождении, но и каждый индивид состоит из ча­ стей, образовавшихся в разное время. Особенно осторожно сле­ дует говорить об относительном возрасте «минерального вида вообще», когда речь идет о месторождениях с очень сложной ис­ торией формирования (например, пегматитовых).

Так, в известных нефелино-полевошпатовых пегматитовых жилах в Вишневых горах на Урале циркон является акцессор­ ным минералом. Часть его кристаллов образовалась одновремен­ но с крупными зернами микроклина и нефелина, слагающими главную массу жильного тела. Это — «малакоиовый» тип цир­ кона бипирамидального облика — непрозрачные коричневатые кристаллы в форме {Ш }. Другая часть кристаллов циркона образовалась одновременно с крупнопластинчатым альбитом,, замещающим микроклин и нефелин, т. е. явным образом позже, «малакоиового» циркона. Это — более мелкие и более прозрач­ ные кристаллы в форме {111} со слабым развитием формы {221}. Наконец, наиболее поздние кристаллы циркона находят­ ся в участках поздних изменений пегматитов (главным образом, канкринитизации нефелина). Часть этих кристаллов образова­ лась одновременно с магнетитом и бетафитом [71]. Такие кри­

5

сталлы прозрачные, красновато-коричневые, с примерно одина­ ковым развитием форм {111} и {221}.

При морфологическом изучении минералов необходимо учи­ тывать следующие общие закономерности.

1. Рост кристаллов, происходящий плоскими слоями, меха­ низм которого объясняется теорией Косселя и Странского, и рост спиральными слоями, объясняемый теорией дислокаций. Площади слоев, проявляющихся на кристаллах в виде граней (или их участков), могут быть самыми различными, вплоть до субмнкроскопических.

2. Все кристаллы имеют те или иные несовершенства (дефек­ ты), связанные с определенными условиями в их формирова­ нии. Последовательная смена этих условий отражается в харак­ тере и взаимоотношениях различных несовершенств кристалла, изучая которые можно восстановить последовательность и при­ роду явлений, их обусловивших.

Дефекты кристаллов можно классифицировать следующим образом.

Несовершенства внешней морфологии: неравенство граней одной простой формы; неполное число граней одной простой формы; скульптура граней; поверхности соприкосновения с дру­ гими телами; прочие дефекты (следы растворения, деформации и т. д.).

Несовершенства внутренней морфологии: секториальность; зональность; мозаичность; двойники; разнообразные включения, в том числе поры; разнообразные деформации; прочие дефекты (неоднородности состава и строения без четких границ и др.); структурные дефекты (вакансии, межузельные атомы, смещен­ ные атомы, примесные атомы, дефекты упаковки, краевые п винтовые дислокации, субмикроскопические блоки и т. д.)

3.Несовершенства изменяют симметрию минерального тела,

вчастности кристалла, поскольку они вызываются воздействи­

ем окружающей среды, — особенности симметрии последней «отпечатываются» на формирующемся в данной среде минераль­ ном теле [84].

4. Морфология минеральных тел изменяется в тех случаях, когда силы, действующие на эти тела, превышают определен­ ный энергетический порог. Поэтому многие минеральные тела доходят до нас в практически неизмененном виде [14].

ОВОЗРАСТНЫХ СООТНОШЕНИЯХ

ИУСЛОВИЯХ ОБРАЗОВАНИЯ МИНЕРАЛОВ

Предлагается следующая классификация возрастных соот­ ношений минералов.

I.Соотношения одновременного роста: 1) свободного роста,

2)роста в твердой среде.

В

II. Соотношения последовательного роста: 1) свободного роста, 2) роста в твердой среде.

При заданных условиях можно определить возможные воз­ растные соотношения минеральных тел. Так, для двух тел А и Б при условии их роста по схеме зарождение — рост — оконча­

удалена от ближайших твердых тел на «бесконечно большое»

Различный характер соприкосновения минеральных индиви­ дов в условиях роста одного из них или совместного роста удоб­ нее рассмотреть на примере кристаллов. Соседние кристаллы могут соприкасаться по всей площади своих границ. Фактичес­ кая площадь касания их [19] в этом случае, по-видимому, близ­ ка к 100%. Такое соприкосновение осуществляется при затверде­ вании расплавов, при некоторых явлениях перекристаллизации и в ряде других случаев. В этом случае кристаллы или не от­ деляются друг .от друга, или же отделяются с большим трудом.

• При росте в растворе между кристаллами может сохранить­ ся (хотя бы в период роста) тонкая пленка раствора. Толщина ее в общем соизмерима с радиусом действия поверхностных сил кристалла. Если эта пленка непрерывна, то фактическая пло­ щадь касания соседних кристаллов равна нулю. При этом мо­ жет обеспечиваться относительно прочное сцепление между кристаллами, хотя часто они могут быть отделены друг от дру­ га без особых затруднений.

Условия роста и соприкосновения кристаллов весьма опре­ деленно сказываются на особенностях их морфологии. Напри­ мер, граница раздела двух одновременно растущих индивидов имеет разную форму в зависимости от фактической площади

7

касания индивидов: она может быть гладкой, близкой к плоско­ сти, или же иметь сложную форму (индукционная граница).

ПОЛЕВЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ И ОТБОР ПРОБ

Исходный материал для определения возрастных соотноше­ ний минералов собирается в процессе минералогического кар­ тирования месторождения.

При минералогическом картировании ведутся детальные на­ блюдения над особенностями пространственного распределения минералов и систематически отбираются минералогические пробы.

Проба (образец, штуф) дблжна отражать общие свойства опробованного минерального тела, например рудного! скопления. Большой интерес также представляют образцы, ха­ рактеризующие различные неоднородности изучаемого мине­ рального тела: разнообразные минерализованные полости; де­ формированные участки, включения других минеральных тел и т. д.

Большую ценность представляют крупные (до нескольких, дециметров в поперечнике) штуфы. Из таких штуфов можно вы­ пилить крупные пластины, высверлить по отдельным зонам и участкам пробы для разных анализов и, наконец, использовать их для коллекции музея.

Отметим также еще раз большое значение ориентированных: образцов, которые незаменимы при восстановлении особенно­ стей проявлявшихся ранее процессов с достаточно резко вы­ раженными векториальными свойствами (перемещение минера­ лов под действием силы тяжести, направление движения раст­ воров при росте или растворении кристаллов, перемещение минералов при пластическом течении под давлением и т. д.).

разца в выработке.

Для статистического изучения формы и размеров кристаллов иногда требуется брать пробы весом до 10 кг и более. Подоб­ ные работы были проведены для изучения метакрнсталлов пи­ рита, магнетита и ряда других минералов.

Материал пробы должен быть по возможности свежим, не загрязненным. Однако перед окончательной очисткой образцовнадо убедиться, что она не разрушит трещиноватые и рыхлые образования, налеты, выцветы, глинистые выполнения в друзах, волокнистые кристаллы и т. п. В ряде случаев полезно брать разрушенные, выветрелые образцы, в которых зерна легко от­ деляются друг от друга. Иногда на выветрелых поверхностях хорошо выделяются более стойкие к выветриванию минеральные

тела.

Большую пользу приносит просмотр образцов с использова­

8