Включення у кристалах мінералів
Морфологія та онтогенія мінералів
Включення у кристалах / Inclusions in crystals
Морфологічна особливість кристалів - різна здатність до поглинання домішок, утворення дефектів та адсорбування речовини гранями різних простих форм. Включення в кристалах - тривимірні дефекти кристала, що істотно перевищують параметри елементарного осередку. Під час свого зростання кристал взаємодіє не тільки з живильним його розчином, але також з механічними частинками, що потрапляють на його грані, або іншими кристалами, що знаходяться на шляху його зростання. При цьому може відбутися відштовхування або захоплення, обростання чи обгинання перешкоди. При захопленні в кристалі утворюються включення. До включень у кристалах відносяться також двійникові, політипні або поліморфні прошарки. Якщо підійти до питання в цілому, то включення в кристалах бувають гомогенні – однофазні (тверді, рідкі чи газоподібні), та гетерогенні – багатофазні. Походження їх буває: протогенетичне, або реліктове (залишкові тверді фази, серед яких ріс кристал; ранні утворення, захоплені ним під час зростання); сингенетичне (включення ростуть одночасно з кристалом); епігенетичне (утворюються у вже сформованих кристалах). Кристалічні включення можуть мати добре виражені грані (ідіоморфні), можуть бути округлими та частково розчиненими або заміщеними (ксеноморфні) та можуть бути порушеними. Флюїдні включення можуть складатися з рідини або газу, що займають внутрішні порожнини кристалі. Ці порожнини іноді обмежені плоскими гранями, що відповідають простим формам з найбільшою ретикулярною щільністю, що утворюють негативні кристали, але частіше рідкі, газові і газово-рідкі включення мають неправильну форму. Візуально склад рідини визначитинелегко, але це може бути вода, двоокис вуглецю чи залишок початкового материнського розчину, у якому ріс кристал. Часто зустрічаються двофазні включення з бульбашкою газу в рідини, і дуже рідко - дві рідини, що не змішуються. Газові включення можуть бути в кристалі як такі, або утворювати бульбашки в рідких включеннях; може бути також і третя фаза - тверді кристалічні частинки в рідких включеннях. Реліктові включення є зерна і кристали більш ранніх мінералів, які грали роль механічних перешкод при зростанні кристала, тобто. це механічні домішки. Іноді вони у вигляді присипок або «пилу» сідають на звернені догори грані кристала, зверху на них наростають нові частинки – так утворюються «фантоми», коли зони скупчень чужорідних частинок маркують зони зростання кристалів. Кожен такий наліт відповідає зміні умов кристалізації. Широко поширений у природі кварц з рясними включеннями голчастих кристалів рутила ("волосатик") і чорного турмаліну, волокнисті різновиди актиноліту і тремоліту (бісоліт) нерідко утворюють хаотичні включення в кристалах гірського кришталю (т.наз. та інших мінералів. Пойкілітові кристали та метасоми – це окремі випадки реліктових включень. Сингенетичні (первинні) включення - це захоплені частинки середовища, в якому ріс кристал. Вони можуть бути твердими, рідкими, газоподібними. Вони бувають гомогенними, тобто. що складаються лише з однієї фази, або гетерогенними, що складаються з декількох фаз. Групи та скупчення сингенетичних точкових включень можуть утворитися в кінетичному режимі при забрудненні поверхні домішками рахунок адсорбції в умовах знижених пересичень. Сингенетичні флюїдні майданнівключення в кристалах під гранями можуть утворитися в дифузійному режимі кристалізації при підвищених пересичення і недостатньо інтенсивному перемішуванні. Вміст розчинених газів та мінеральних речовин відрізняється як між включеннями, так і між об'ємом розчину та включеннями. Первинні включення в кристалі фіксують напрями зростання його граней, ребер або вершин, а вторинні - орієнтування тріщин, які завжди перетинаються між собою. Епігенетичні включення в кристалах можуть утворитися при заліковуванні тріщин, при монокристалічному заміщенні, при усадці та формуванні нових кристалів у ході твердофазового перетворення, при нерівномірному ковзанні кристала з виникненням мікропорожнин. Епігенетичні включення, що найчастіше спостерігаються в кристалах, утворюються по тріщинах кристала або при частковому заростанні каналів росту. Зазвичай вони утворюються з розчинів, що проникають по тріщинах в кристалі після його утворення, і консервуються в процесі залікування тріщини. В одному кристалі нерідко спостерігається кілька систем, що перетинаються, залікованих тріщин, що свідчить про різний час їх утворення. Метаморфогенні включення не є представниками мінералоутворюючих середовищ, але дають інформацію про умови метаморфізму.
При дослідженні включень в алмазах встановлено, що дрібні кристалики алмазу, що знаходяться всередині кристалів алмазу, завжди мають форму гострореберних гладкогранних або з пластинчасто-ступінчастою будовою граней октаедрів. Жодного разу не спостерігалися включення у формі округлих кристалів або октаедрів із округлими ребрами та трикутними заглибленнями на гранях. Це побічно свідчить у тому, що округлі форми є вторинними і утворюються у процесі розчинення алмазу. Перебувають усерединікристалів алмазу кристали захищені від: розчинення і зберігають свою початкову форму росту. Це добре підтверджується також такими випадками, коли частина включеного кристалу оголюється на поверхні кристала-господаря; при цьому на розкритій частині кристала замість гострих ребер бувають видно кривогранні поверхні, а на прихованій всередині - спостерігаються досконалі плоскі грані, гострі вершини та ребра. Усі мінерали, що у кімберлітах разом із алмазами і які у них як включень (оливин, піроп, хромшпинелид та інших.), немає звичайних їм плоскогранних форм кристалів, а представлені округлими неправильними зернами з резорбованої поверхнею, що результатом: їх розчинення. Правильні плоскогранні кристали цих мінералів спостерігаються лише у включеннях у самих алмазах, що оберігали їх від впливу процесу розчинення.
При своєму зростанні кристали можуть виявляти дивовижну властивість - по-різному взаємодіяти з стороннім частинкам, вибірково відштовхуючи гранями, що ростуть, одні з них і поглинаючи (всебічно обростаючи) інші - кристали одного і того ж мінерального виду в різних умовах не однаково ставляться до сторонніх тіл, розвиваючись серед полімінерального оточення кристали можуть розділяти домішки. Якщо захоплення здійснюється періодично, то включення розташовуються в кристалі зонально («зональний зростання»), і тим самим часто виявляється анатомія кристала. Зростаючий мінерал захоплює включення різними елементами свого обмеження - в одних випадках всією поверхнею всіх граней, в інших - тільки деякими з граней або тільки однією з розвинених в кристалі кристалографічних форм, в той час як іншими гранями сторонні частинки відштовхуються. В інших умовах включення захоплюються негранями, а ребрами, що пояснюється особливостями силового поля вздовж ребер. Здатність зростаючого кристала відштовхувати сторонні частки зумовлена кристалізаційним тиском - зростання кристалів може супроводжуватися виникненням кристалізаційного тиску, який за певних умов досягає суттєвих значень. Кристалізаційний тиск може досягати 20 - 40 кгс/см2, залежить від пересичення, кристалографічного орієнтування щодо перешкоди і матеріалу перешкоди, що обростається кристалом. Кристалізаційним тиском називається максимально можливий при даному пересиченні (або переохолодженні) тиск грані на перешкоду. Чисельно воно дорівнює граничному тиску вантажу на «закриту» грань площею 1 см2, у якому припиняється її зростання. Кристалізаційний тиск прикладено лише до перешкоди і, отже, є однофазним.
У генетичному і естетичному плані особливий інтерес становлять випадки спільно-одночасного зростання частково захоплених кристалів-включень і кристала-господаря, при цьому будова агрегатів, що утворюються, багато в чому визначається співвідношенням відносних швидкостей зростання. Захоплені кристалом як включення мінерали надалі можуть зберігатися в незмінному вигляді або (рідше) зазнавати змін - частково або повністю заміщатися кристалом-хазяїном (іноді з утворенням «тіньових» або реліктових форм), розчинятися з утворенням пустот, що наслідують їх форму, або псевдоморфно заміщатися іншими мінералами. Часто рясні дрібні включення інших мінералів надають кристалам різноманітні не властиві даному мінералу забарвлення. Вивчаючи включення в мінералах, мінералоги отримують інформацію про умови кристалізації мінералів - температуру, тиск, динаміку змін властивостей середовища, атакож про послідовність виділення мінералів. Включення - важливе джерело інформації про умови та механізми кристалогенезу та постростових процесів для мінералогічних реконструкцій, для онтогенії та філогенії мінералів.
Гетит, включення спільного зростання в блідому аметист, і червоний гематит праворуч внизу. Бразилія.
Включення альмандину в Мусковіті. 7.3 x 0.1 см. Spruce Pine District, Півн. Кароліна, США. Фото: Rob Lavinsky / iRocks.com
Включення лепідокрокіту (або гематиту, точно не встановлено) та хлориту в кварці. Мадагаскар. Мікрофото полірованого зрізу
Включення гематиту у кварці, форми спільного одночасного зростання. Бразилія. Мікрофото полірованого зрізу
Включення гематиту в кварці, форми спільного одночасного зростання кристала та включень. Бразилія. Полірований зріз, поле 7 мм.
Лабрадорит із чорними включеннями ільменіту, упорядкованими відповідно до структури польового шпату. Мадагаскар. Фото:.sidcuplapminsoc.org.uk
Включення спільного зростання халькопіриту у кристалі кальциту. Faraday mine, Ontario, Canada
Кристали кальциту із включеннями малахіту. Бісбі, Арізона, США. Фото: R.Weller/Cochise College
Включення антраксоліту в кристалі кварцу. Cong Ly, пров. Хунань, Китай. 3.5 х 2.5 см.
Кварц із двофазними включеннями вуглеводнів - нафти, бітуму та природного газу. Білуджистан, Пакистан. Кристал 1.7 см. Фото: Luciana Barbosa
Дюмортьєріт у кварці. Штат Баія, Бразилія/Vaca Morta quarry, Serra da Vereda, Boquira, Bahia Фото: Jeff Scovil, джерело: betweenarockandaheartyplace.blogspot.ru
Пучки розщеплених голчастих кристалів гетиту у кварці. Бразилія
Червоподібні включення вигнутих кристалів зеленого хлориту та інших мінералів у кварці