Положения, для которых мы смогли объяснить это «почему», могут теперь в свою очередь служить для объяснения других неясных положений. Тем самым появляется опасность возникновения замкнутого круга заключений; таким образом, всегда необходим критический подход, а особенно самокритический. Объяснения, если возможно, должны достигаться несколькими путями, при этом необходимо предусмотреть различную уязвимость этих путей.
Если объяснения удачны, можно привести обобщение, которое будет положено в основу последующих выводов и будет служить технике и экономике. Кажущиеся незначительными детали минерального состава или структур могут иметь существенное значение.
Рассмотрение рудных срастаний в общей части, не совсем удачно: многое нельзя правильно понять без знания того, что касается отдельных минералов. Однако структуры в основном не зависят от природы компонентов, поэтому такая последовательность мне кажется логичной.
Общая часть сама по себе делится на четыре больших раздела. Первый должен облегчить понимание всех других разделов этой части, а также описательной части и дает развитие систематики рудных месторождений за последние 35 лет. Нет сомнения, что и эта классификация, несмотря на ее физико-химический подход к становлению магматических пород, еще не окончательна, поскольку настоящие источники вещества до сих пор не известны и магма, по крайней мере, в некоторых случаях, служит только средством переноса. Метаморфические образования в соответствии со всеми минераграфическими данными представлены более полно. Это казалось важным, так как до сих пор метаморфизм руд во многих случаях частично рассматривался как нечто установленное и тогда, когда не имелось никаких конкретных оснований для такого предположения. Я отношу это особенно к месторождениям в «более глубоком фундаменте». Несмотря на утверждения, согласно которым метаморфизм высокой ступени в рудах приводит вновь к первичному составу и структуре.
Должно быть сказано, что сам факт метаморфизма вмещающих пород вовсе не означает метаморфизованности месторождения (оно может быть значительно более молодым).
Я сознательно отказался от широкого применения терминологии, а также умозрительных заключений Зандера и Шмидта, а выдвинул на первый план эмпирические данные.
Весьма обширный раздел о срастаниях рудных минералов далеко не совершенен и не мог бы стать таким даже при значительном расширении его объема. Работы автора по Раммельсбергу или по Брокен-Хиллу показывают, сколь разнообразны, могут быть структуры руд одного месторождения и как различно они могут быть объяснены. Полное описание даже одной парагенетической группы металлов, в общем, очень узкой (такой, например, как кобальто-никелево-серебряно-мышьяковая), которая к тому же образовалась в сравнительно узком интервале давления и температуры, могло бы заполнить тома.
Округлые кристаллы для рудных минералов
Склонность к образованию таких округлых кристаллов для рудных минералов еще довольно слабо изучена; например данаит (кобальтсодержащий арсенопирит), образующийся при совершенно аналогичных во всех отношениях условиях, как и рассмотренный выше округлый пирит, имеет четкие грани. Кристаллы определенного облика одного и того же минерала при одинаковых условиях более склонны к неправильной округленности, чем другие; так, например, в Сулительме пирит с преобладающим развитием (210) очень сильно округлен, с (100) меньше, с (111) почти совсем не дает округлых форм.
Образование «порфиробластов» или «идиобластов» ни в коем случае не ограничивается динамометаморфизмом; совершенно аналогичные и не всегда легко отличаемые явления имеют место также при контактовом метаморфизме (следует подумать о кордиерите в метаморфических сланцах) или чистом метаморфизме нагрузки и, наконец, даже без признаков метаморфизма, в самых различных парагенезисах. В работе Шнейдерхёна приводятся наглядные примеры такого рода явлений при метаморфизме нагрузки в рудах Постмасбурга; порфиробласты там представлены ситапаритом. Чтобы установить, какой вид метаморфизма послужил поводом к образованию порфиробластов, необходимо обратить особое внимание на «образования теней давления», «головастиковые формы» и «реликтовые структуры» в минералах включений, тем более что минералами порфиробластов среди руд являются большей частью «проходящие» минералы, такие, как пирит, магнетит, ильменит, кобальтин, арсенопирит и шпинель, которые не ограничены, подобно ставролиту или кианиту, парагенезисами определенной степени глубинности метаморфизма. Благодаря этому объяснение некоторых до сих пор спорных месторождений будет, возможно, облегчено.
О различном поведении минералов одного парагенезиса при динамическом воздействии одного и того же рода автор смог получить представление на основе систематических наблюдений, проведенных на рудах Рутиваре; за счет характерного для этих руд первичного парагенезиса, титаномагнетит с обилием включений шпинели, ильменит, шпинель и местами хёгбомит и корунд при слабом воздействии давления образуют перекристаллизованный агрегат, состоящий из небольшого количества ильменита с существенным содержанием магнетита и шпинели, а при более сильном воздействии — равномерно-зернистый агрегат магнетит + + ильменит; изредка перекристаллизуются также крупные выделения шпинели, которые до этого давали только катаклазированные обломки. Продукты распада при этом обычно исчезают, вновь образовавшиеся частицы (в большом числе, но незначительном количестве и малого размера) показывают, что динамическое воздействие и перекристаллизация происходили при довольно высокой температуре.
Изменение минерального состава при метаморфизме.
В предыдущем разделе указывалось на изменения минерального состава при метаморфизме, особенно вследствие перекристаллизации.
Ускоренное установление равновесия
Речь шла, однако, главным образом о мало бросающихся в глаза явлениях, которые в основном относятся только к ускоренному установлению равновесия в ставших неустойчивыми твердых растворах (богатый железом сфалерит — бедный железом сфалерит пирротин; титаномагнетит — магнетит + ильменит). Однако встречается множество значительно более радикальных, а также более трудно объяснимых изменений, которые отражают новые р—t условия равновесия или по крайней мере тенденцию к нему. При этом могут действовать каким-то образом мобилизованные при динамическом воздействии или привнесенные вещества (НгО, H2S,As).
Приведенные здесь примеры, хотя, по-видимому, типичны и значительны, но не претендуют на полноту и окончательность.
Метаморфизм при низких температурах дает обычно богатые минералами парагенезисы, а при высоких — более бедные, по сравнению с исходным продуктом, вследствие усиленного образования твердых растворов и разрушения гидратных соединений при высокой температуре. Однако имеется множество исключений: достаточно большое количество минералов, например, типа двойных солей, устойчиво только при высокой температуре, и потому они возникают дополнительно.
Особенно наглядны в качестве примера железные руды: железно-слюдковый сланец, который состоит почти только из гематита и кварца, образуется при воздействии давления в условиях повышенных температур (но не слишком высоких) из разнообразных по минеральному составу и генезису железных руд,- в частности из оолитового лимонита, шамозитовых и карбонатных руд. Этот же агрегат образуется из контактово-метасоматических или магматических магнетитовых залежей, причем в условиях более низких температур, чем первичные; при этом железосодержащие контактовые силикаты точно так же, как силикаты, образовавшиеся осадочным путем, разлагаются на гематит и кварц. Вообще метаморфизм дает конвергенции, часто очень затрудняющие правильное объяснение.
Для марганцевых руд имеют место довольно сходные соотношения. Образовавшиеся при низких температурах руды, большей частью явно осадочные, состоящие из пиролюзита и псиломелана и частично из манганита, переходят в браунит, порфиробластовая природа которого была, например, описана Хуттенлохером, и, возможно, в гаусманит; в других местах они реагируют с кремнеземом с образованием родонита или (с угольной кислотой) родохрозита.
О медных рудах известно еще мало; часто происходит разложение кубанита с образованием халькопирита и пирротина. Если где-либо содержится кубанит как таковой, динамическое воздействие, следовательно, происходило при довольно высокой температуре. Кроме того, пожалуй, имеет место также перекристаллизация с превращением минерального состава, что как будто доказывается монотонным и однообразным минеральным составом большинства медных месторождений даже различных типов, подвергшихся динамическим воздействиям (метаморфизму).
Расчет минералов
В целях осторожности необходимо, на что указывал и Зандер, досконально и, прежде всего, без предвзятого мнения подробно исследовать и описать явления до того, как излагать свои мысли о процессе и месте его возникновения.
При относительном однообразии парагенезисов, наблюдающихся в кристаллических сланцах, малом количестве принимаемых в расчет минералов и незначительном числе проведенных работ, касающихся наблюдаемых явлений, можно охарактеризовать эти ступени глубинности по крайней мере как «средние», а определенные минералы или парагенезисы — как «типоморфные». Выше упоминались случаи, когда даже минералы, полностью соответствующие схеме, при кажущемся отсутствии причины ведут себя необычно. Но этот факт не может служить поводом к отклонению приведенной выше схемы или рассмотрению ее только как «рабочей гипотезы», поскольку она хотя, и не лишена слабых сторон, но достаточно обоснована.
Другой вопрос, когда предпринимаются попытки использовать указанную схему применительно к рудам. По разным причинам здесь возникают большие трудности. Некоторые рудные минералы, особенно те, которые находятся также и в горных породах, например гематит, магнетит, ильменит, позволяют провести сравнение с силикатами; большинство же других минералов, во-первых, еще очень мало изучены, а во-вторых, по способности к трансляции и скольжению, а особенно по способности и скорости перекристаллизации, настолько превосходят силикаты и так отличаются друг от друга, что следует ожидать совсем другие взаимоотношения минералов, нежели & силикатных породах. По-видимому, в будущем нельзя будет обойтись без введения новой терминологии и новых понятий.
Ассоциация минералов с j весьма различной пластичностью, характерная для силикатных пород, в рудах определяет особые соотношения. На различных участках одного месторождения при аналогичном динамическом воздействии одни и те же минералы могут в зависимости от вида и количества сопутствующих минералов по-разному реагировать на это воздействие. В качестве примера многообразия различных структур руд следует напомнить о месторождении Раммельсберг, а также о некоторых случаях альпийских рудных парагенезисов. При этом велико влияние крайней подвижности некоторых, действующих как смазочный материал, мягких рудных минералов (например, галенита, молибденита, графита), обусловливающих уже при небольших давлениях явления, которые хотя и хорошо известны для силикатов, но характерны при совсем других давлениях. Так, рудные минералы многих рудных жил и других проявлений, носители и распространители процессов деформации, сами бывают очень сильно развальцованы и перекристаллизованы, тогда как боковая порода остается совершенно незатронутой. Нередко «зеркала скольжения» состоят из сульфидов или графита. Особенно ярки случаи изменения молодых рудных минералов зоны вторичного обогащения при опусканиях, вызванных горными работами, как, например, это наблюдалось на халькозине из Чукикаматы.
Подразделение метаморфизма руд на ступени глубинности
Итак, все сказанное до сих пор было резко отрицательным с точки зрения возможности подразделения метаморфизма руд на ступени глубинности.
Немногие положительные моменты можно резюмировать следующим образом: если принять для рудных минералов те же ступени глубинности, как и для силикатов, то во многих случаях последние проще всего использовать в качестве индикаторов.
Когда в более мягких или пластичных минералах (галенит, халькопирит, сфалерит или тем более антимонит, аурипигмент, ковеллин и др.) еще распознаются структуры давления, их можно относить к эпизональному метаморфизму или к той области, которую иногда помещают перед эпнзоной и которая соответствует зоне эластичного стресса в силикатных породах. В мезозоне и катазоне эти минералы претерпевают настолько широкую перекристаллизацию, что по ним уже невозможно установить первоначальные возрастные соотношения; например, они всегда независимо от настоящего их возраста встречаются в качестве цемента для силикатов и «твердых рудных минералов». Иногда «более молодое оруденение» в силикатных породах, которое под микроскопом «определяется однозначно» как молодое, оказывается, однако, объясненным неправильно.
«Твердые рудные минералы» (например, пирит, арсенопирит, магнетит, гематит, кобальтин, браунит и др., к которым можно причислить в известном смысле из-за их малой способности к перекристаллизации графит и, пожалуй, молибденит) можно сравнить скорее с кварцем и силикатами средней твердости. Сюда относятся также ильменит, хотя его разложение на рутил и гематит, часто связанное с метаморфизмом, и преобразование в титанит во многих случаях усложняют решение вопроса. Там, где могут встречаться различные сульфидные и окисные соединения, часто вследствие повышения температуры и давления с увеличением глубины проявляются противоположные влияния, которые не дают возможности быстро установить, как сдвигается равновесие. Так, магнетит, например, находят уже в типичной эпизоне, гематит — в катазоне, хотя магнетит сам по себе, несомненно, «относится к большим глубинам»; в соотношении пирит-пирротин много сходного, и оно аналогично в общем парагенезисе. Способность к перекристаллизации у «твердых» рудных минералов «вообще сильнее, чем у многих силикатов.
Обзор классификаций рудных срастаний
Попытка классификации срастаний различных рудных минералов, а также зерен в мономинеральном агрегате может и должна проводиться с совершенно разных позиций. В литературе разделение рудных срастаний рассматривается в трех направлениях: разделение по форме зерен и срастаний (наиболее объективное), генетическое направление, где основное внимание уделяется условиям образования рудных срастаний, и, наконец, третье направление, задачей которого является решение вопросов, связанных с добычей рудных компонентов.
Срастание в рудах
Если мы полагаем, что с достаточной достоверностью знаем, как образовалась данная рудная смесь, и устанавливаем в ней в свою очередь определенные структуры, то при встрече сходных структур мы склонны приписывать им аналогичный способ образования. Этот метод ошибочен, поскольку эта «характерная» форма могла иметь и совершенно иное происхождение. Чем больше исследуешь срастания в рудах, тем более скептически относишься как к литературным данным, так и к собственным прежним взглядам и заключениям. Лишь основательное взвешивание всех возможных обстоятельств: геологической обстановки, боковых пород и их изменений, общего минерального состава, возможного состава рудных растворов и др. — делает изучение срастаний в рудах важным генетическим вспомогательным средством, каким они могут быть. Остановиться на рассмотрении одной лишь формы означало бы недостаточно использовать это вспомогательное средство. Однако исходным пунктом всегда должна быть форма, и в сомнительных случаях именно на ней приходится останавливаться. Примером могут служить «мирмекитовые» или «графические» структуры: сначала в них видели доказательство сходного с эвтектикой образования рудной смеси, затем было достоверно установлено, что замещения дают точно такие же структуры, тогда исследователи пришли к обратной ошибке, посчитав их доказательством замещения. В настоящее время мы знаем, что для образования таких форм имеется не менее шести, а возможно, и большего количества, путей. Поэтому правильнее говорить: минерал а и минерал b находятся в «мирмекитовом» срастании, а не в «эвтектическом» или «графическом», поскольку последние выражения содержат в себе генетический смысл или, по крайней мере, по традиции внушают его. Слишком мало обращают внимания на то, что эти структуры срастаний при значительно большей подвижности многих рудных минералов по сравнению с силикатными минералами в твердом состоянии часто носят совершенно другой характер, чем при своем образовании. В то время как в горных породах «палимпсесты» («Palimpseste») относительно редки, в рудных срастаниях они обычны, вследствие чего в высокотемпературных и геологически более древних месторождениях структуры должны истолковываться еще осторожнее, чем это можно было бы делать с учетом конвергенции.
В этой работе о структурах не могут рассматриваться все бесчисленные данные, содержащиеся в каждом отдельном исследовании, а также не могут упоминаться все схемы, более или менее правильно использующие терминологию и методику петрографии и металлографии и дающие руководящие указания для описания формы, величины, сочетания и относительного положения зерен. Здесь приводятся лишь работы, содержащие положения, интересные в систематическом и генетическом отношении.
Среди них в первую очередь следует назвать работу Григорьева, из которой в нашем распоряжении, к сожалению, имелись лишь выдержки, а не основной русский текст. Григорьев также признает, что в основу должна быть положена форма срастаний.
Гипогенное и супергенное образования рудных срастаний
Если проводимое им разделение и принимает часто генетический характер, а большие группы в нем уже являются генетическими, то этого действительно трудно избежать без необходимости повторяться. Шнейдерхён, которому мы обязаны, несомненно, более последовательной классификацией рудных срастаний, не считается с этим и достигает большей наглядности. Он также иногда склоняется к генетическому толкованию, но не выходит за допустимые границы. Его классификация достаточно полная, хотя некоторые явления могут найти в ней место с трудом. Пожалуй, можно возразить против слишком узкой схемы и использования петрографических терминов, которые имеют несколько иное значение. Другая работа Шнейдерхёна получила детальную оценку.
Эдвардс рассматривает ряд вопросов, более подробно исследованных этим автором, и приводит их решение. Его книга не является, естественно, всеобъемлющей и не претендует на это. В ней можно найти отдельные поучительные сведения, частично взятые также из моих работ. То же самое можно сказать о работе Бастина, в которой сосредоточено внимание на отдельных вопросах объяснения структур; кроме того, в ней приводятся многочисленные литературные ссылки. Аналогичные вопросы рассматривает Швартц в двух больших работах. В первой, и поэтому, естественно, более односторонней, выдвигаются критерии, с помощью которых можно было бы различать гипогенное и супергенное образования рудных срастаний и тем самым месторождений. Отдельные положения этой работы весьма спорны. Главное значение ее заключается в обширной библиографии. Во второй работе приводится, безусловно, наиболее полная сводка терминов и определений, что составляет ее большую ценность, хотя некоторые используемые обозначения малопонятны и трудно поддаются переводу. Во всяком случае, эта работа не является «классификацией», как то обещает ее название.
Прекрасная книга Бетехтина и сотрудников, к сожалению, попала в мои руки только при корректуре, так что в этом издании в общей части на эту книгу почти нет ссылок, а в специальной части ссылки имеются только в отдельных случаях.
Возможность рассмотрения и классификации рудных срастаний с точки зрения обогащения никогда еще не подвергалась основательному исследованию. Однако имеется большое число работ, в которых по отдельным вопросам приводятся ценные мысли. Хорошая и прекрасно иллюстрированная работа Кука посвящена описанию железных руд, а Швартц в сборнике Фейрбенкса рассматривает более общие вопросы. В вышеупомянутой книге Эдвардса имеется большой раздел о золотых, цинковых, свинцовых, серебряных, медных и оловянных рудах с точки зрения обогащения. Многие относящиеся к этому вопросу данные освещены Ревальдом и Рамдором. Большой опыт крупных предприятий и фирм по обогащению, конечно, еще не нашел отражения в литературе.
В первом издании этой книги автор пытался установить лишь своего рода большой каркас, в котором он выполнил бы более основательно отдельные разделы (мирмекиты, распад твердых растворов, «замещение», геологические термометры), а для остальных разделов привел бы лишь указания, предоставив многое читателю.
Новая работа Шнейдерхёна
Между тем выяснилась необходимость несколько более подробного изложения материала. При этом автор с благодарностью отмечает новую работу Шнейдерхёна, а так же, как и прежде, работу Григорьева. Основное внимание и на этот раз, конечно, будет уделено упомянутым особым разделам, однако в более кратко изложенных разделах будет приведено значительно больше иллюстраций и ссылок на них.
Особенности строения с точки зрения формы. Особенности отдельного зерна.
Внутреннее строение
Если мы хотим продвигаться от мельчайших составных частей ко все более крупным комплексам, то при микроскопическом изучении рудной структуры после определения минерального состава мы должны прежде всего рассмотреть внутреннее строение отдельного зерна. Все проведенные при этом наблюдения, как всегда сначала чисто описательные, должны быть, затем продуманы под тем углом зрения, являются они «изначальными» или «приобретенными», являются, например, наблюдаемые двойники «двойниками роста» или «двойниками давления». Поэтому всегда следует обращаться к разделу «Типы строения, обусловленные их происхождением».
Установить свойства отдельного зерна часто удается лишь благодаря структурному травлению. Если оно не проводилось, причем иногда и не без оснований, то в отдельных случаях приходится учитывать некоторую неполноценность полученных данных. Наблюдения при этом охватывают зональное строение, двойники, трансляцию и двойниковое скольжение, субпараллельные агрегаты и рост радиально-лучистых агрегатов, дефекты строения и мозаичные структуры в кристаллических зернах.
Зональное строение
Очень многие минералы после травления, а иногда и без него, по слабым различиям в цвете и твердости обнаруживают весьма характерное зональное строение. Если мы имеем дело с твердыми растворами, что, правда, для сульфидов характерно далеко не так часто, как для силикатов, но чаще, чем это считалось ранее, то зональное строение должно иметь место как следствие условий выделения в бинарных системах. Однако многие четко зональные рудные минералы являются не твердыми растворами, а «чистыми веществами», зональное строение которых должно обусловливаться другими причинами. В этом случае поводом являются перерывы роста, периодическая смена плотных, бедных и богатых порами частей или участков с включениями и без включений посторонних веществ. В целом зональное строение является признаком относительно быстрого роста, низких температур и нечистых растворов, причем в различных случаях эти факторы следует оценивать по-разному. Вследствие диффузии при длительном разогревании или контактового метаморфизма зоны исчезают полностью или в какой-то мере. Зоны обозначают часто возобновление роста или ритмическое изменение условий отложения, как это, например, характерно для контактово-метасоматического образования магнетита или граната.
Примеры зонального строения настолько часты, что можно указать лишь на несколько исключительных примеров медь а, антимонит а, пирит а, бравоит б, смальтин—хлоантит б, галенит а, касситерит а и б, пираргирит а, причем, а обозначает чистые вещества, а б — твердые растворы. Почти для всех этих примеров в специальной части приводятся иллюстрации.
Часто зоны являются границами частей кристалла, которые следует рассматривать не как обычные твердые растворы, а в качестве так называемых твердых растворов сложения и вычитания. Так, например, в хлоантите NiAS2, одна зона может иметь состав, близкий к NiAS2>5, а другие NiAsJ>8 или MiAS3. Количество подобных примеров в последнее время значительно увеличилось. Зональное строение может служить здесь показанием химической концентрации какого-либо компонента питающего раствора в определенный момент.
Двойники
Различающиеся по происхождению двойники роста, давления и превращения с точки зрения формы могут выглядеть почти одинаково, хотя обычно удается их все-таки довольно четко различить. Двойники превращения часто веретенообразны, т. е. не на всем своем протяжении одинаково образованы. Очень часто они перекрещиваются и почти не сопровождаются изгибами и трансляцией. Двойники давления обычно пластинчатые, причем пластинки, относящиеся к одному и тому же закону двойникования, обладают до некоторой степени одинаковой толщиной и очень часто сопровождаются изгибами, катаклазом и начинающейся перекристаллизацией. Кроме того, в зависимости от положения плоскости сечения определенного зерна пластинчатость проявляется сильнее или слабее; в сопровождающих минералах часто также наблюдаются следы давления или двойниковые пластинки. Двойники роста также могут быть пластинчатыми и сильно перекрещиваться, особенно у миметических кристаллов более высоких сингоний, таких, как халькопирит, станнин, арсенопирит, халькозин, бурнонит и т. д. Однако двойниковые пластинки в этом случае характеризуются совершенно незакономерной толщиной, неравномерно распределены и часто совершенно отсутствуют в других зернах того же шлифа.
Несмотря на вышеуказанное, встречаются случаи, когда всеми этими признаками нельзя руководствоваться частично вследствие нетипичного развития двойников, а частично потому, что критерии не всегда отвечают своему значению. Так, например, экспериментально полученные несомненные двойники давления могут быть веретенообразными и др.
Особое, не совсем пока ясное, место занимают «двойники смятия», которые имеют полуверетенообразную форму и располагаются почти перпендикулярно к изогнутым плоскостям трансляции. Для них не наблюдается полностью одинаковых общих черт, ограничения их не прямолинейны или не всегда прямолинейны, они неравномерно широки и приурочены к участкам, подвергавшимся сильному напряжению, особенно к искривленным. Типичные «двойники смятия» наблюдаются у антимонита, франкеита, графита, молибденита и ковеллина.
Многие минералы могут обладать двойниками различного происхождения по одному или нескольким законам двойникования.
Субпараллельные и радиально-лучистые агрегаты
Таблица двойников никоим образом не полна, так как в ней приводятся лишь наиболее типичные случаи и только там, где имеют место особенно интересные соотношения, приведены более редкие случаи. Посредством букв Р, Д, П, С обозначены двойники роста давления, превращения, смятия; посредством п — полисинтетические, о — отдельные (единичные), м — миметические, р — равномерно широкие, в — веретенообразные (часто в форме олеандровых листьев). Часто буквы Р. Д, П, свидетельствующие о происхождении, опущены.
Трансляция и двойниковое скольжение
По существу, оба явления возникают вследствие какого-то механического напряжения, и поэтому в разделе «особенности строения с точки зрения формы» их не имеет смысла приводить. Конечно, и при рассмотрении лишь по форме среди них могут иногда встретиться чрезвычайно характерные примеры. Следует напомнить, в частности, о довольно детальном изложении материала.
Субпараллельные и радиально-лучистые агрегаты
В наросших кристаллах с обычно столбчатым, призматическим или листоватым, а иногда изометрическим обликом радиально-лучистые агрегаты необычайно распространены. Некоторые минералы особенно склонны к такому развитию, как, например, игольчатый антимонит или пластинчатый лепидокрокит.
Такие агрегаты обычно представляют продолжение роста из небольших скоплений зародышей, первоначально выпавших в виде гелей. Часто во внутренних частях наблюдаются переходы к гроздевидным радиально-волокнистым структурам бывших гелей. В других случаях отмечаются иные закономерности, например, входящий уголдвойникового кристалла является местом заложения новых, в свою очередь сдвойникованных, кристаллов и т. д. Рост таких радиально-лучистых агрегатов в какой-то мере определяется равномерным привносом вещества со всех направлений, что благоприятствует шарообразному (или шарообразно-секториальному) росту. Если радиальные агрегаты, растущие на стенке трещины, приходят в соприкосновение друг с другом, то еще до момента соприкосновения они питаются слабее, а кристаллы, обращенные в открытое пространство, напротив, сильнее. Следовательно, агрегат, первоначально построенный из радиальных шариков, переходит постепенно в параллельно-волокнистый агрегат с волокнами, расположенными перпендикулярно плоскости нарастания.
Наряду с этим имеются кристаллы, которые сначала растут в виде хорошо образованных отдельных форм, но затем по мере увеличения размера приобретают все более несовершенно развитые плоскости и ребра и, наконец, растут дальше уже не как отдельный кристалл, а как лучисто-расходящийся агрегат субпараллельных кристаллов. Этим часто обусловливается прекращение роста.
Оба явления чрезвычайно распространены и часто, несмотря на различное происхождение, совершенно сходны. Радиально-лучистые агрегаты встречаются преимущественно в низкотемпературных образованиях, рост несубпараллельных агрегатов второго рода, очевидно, не зависит от температуры.
Кристаллографически радиально-лучистые образования
И в этом случае описание минералов выявляет некоторые показательные факты.
Кристаллографически радиально-лучистые образования означают отбор зародышей, оси волокон которых (обычно кратчайшие расстояния в кристаллической структуре) случайно являются направлениями, благоприятными для роста. Поэтому минералы со слоистыми кристаллическими структурами редко образуют концентрически зональные выделения с тангенциально расположенными плоскостями (0001) (например, в ретортном графите и валлериите из Кавельторпа), большей частью пластинчатые грани ориентированы радиально. Такие образования наблюдаются у ковеллина (Меланоа, Пеко), у графита из титаномагнетитов (Тахавус, Блаш, Ангола), у молибденита, возникшего из иордизита (Блейберг, Мешица, Мансфельд) и у лепидокрокита.
Кубические минералы
Многие минералы являются кубическими или псевдокубическими; для них обычно достаточно одной величины, если не происходило смятия или других аналогичных явлений. Для остальных кристаллических систем необходимы данные о наибольшем и наименьшем размере отдельного зерна. Эти данные важны не только с научной точки зрения, но и для оценки необходимой степени измельчения при обогащении. Лишь после этого возможны также вычисления среднего веса зерна. Из рудных минералов к образованию довольно грубозернистых агрегатов в некоторых гидротермальных жильных месторождениях склонны сфалерит, местами галенит и из более редких минералов — геокронит, в пегматитах — пирротин и касситерит, почти всегда вольфрамит. Мелкозернистыми в ненарушенных сплошных агрегатах являются магнетит, гематит, борнит, халькозин (неодигенит, напротив, обычно грубозернистый). В значительном большинстве случаев нельзя даже указать приблизительных закономерностей.
Получению данных об абсолютной величине зерна в некоторых группах месторождений препятствует также чрезвычайная изменчивость размера зерен на ничтожном расстоянии. Если один и тот же минерал на расстоянии нескольких сантиметров встречается как в виде мельчайших зерен, так и зерен размером свыше сантиметра, то, конечно, любые средние данные могут лишь ввести в заблуждение.
Срастание зерен
Понятие срастания зерен в мономинеральном агрегате, т. е. сочетание зерен, в принципе очень близко понятию срастания различных минералов. Весьма различные формы срастания следует генетически истолковывать совершенно различно и, кроме того, в зависимости от слагающего минерала, особенно от связующих сил в нем. Мы различаем, прежде всего, «простое зернистое строение» и «сложное зернистое строение», хотя оба понятия трудно резко разделить.
Простое зернистое строение. Одновременный относительно медленный рост всех зерен приводит при не очень различной «кристаллизационной способности» к равномерному зернистому строению с плавными границами. Если в отдельных зернах мономинерального агрегата имеют место значительные различия в скорости роста в зависимости от направления аналогично полиминеральному агрегату, срастание может стать более сложным. Простое зернистое строение появляется также, и даже чаще, при собирательной кристаллизации легко кристаллизующихся минералов после их выпадения из коллоидального раствора вследствие давления при перекристаллизации, пирометаморфизме и т. д. Поскольку в минеральных смесях срастания слагающих их компонентов очень редко могут обладать абсолютно сходными особенностями, то в них нельзя ожидать таких простых зернистых структур. Если последние все-таки встречаются, то такое сходство существует лишь для одной температуры и в иных условиях может отсутствовать. Поэтому наличие у какого-либо компонента хорошо выраженных форм в противоположность горным породам еще ни в коем случае не может говорить о возрастной последовательности.
Простое зернистое строение
Одновременный рост, собирательная кристаллизация бывших коллоидов, перекристаллизация, контактовый метаморфизм.
Сложное зернистое строение
Если границы зерен становятся более сложными, то развивается зернистое строение, которое и при одном компоненте может весьма напоминать мирмекитовые срастания нескольких компонентов. Наблюдаются также все переходы от ровных границ через грубоволнистые к зазубренным. Генетически это разнообразие очень трудно объяснить. Часто оно обусловлено быстрым, скелетообразным ростом, переотложением, эвтектической кристаллизацией, причем вода и другие легколетучие вещества образуют второй компонент, разложением или замещением компонентов, которые раньше образовывали вещество промежуточного состава, переотложением катаклазированных руд с залечиванием и т. д. Подобные формы могут возникнуть и при собирательной кристаллизации смешанных гелей.
Выполнение пространства
Если минеральные зерна полностью выполняют пространство, то мы называем такое строение компактным. Конечно, вряд ли какой-либо минеральный агрегат может быть совершенно лишен пор. В противоположность этому часто встречаются срастания, которые обозначают как тонко- или грубопористые, друзовые, пузыристые, перегородчатые, ячеистые, «кавернозные» с весьма различной интенсивностью их проявления. Многообразие их велико, особенно у форм, образовавшихся близ поверхности многочисленными псевдоморфозами и явлениями выщелачивания. Исследователю руд под микроскопом особенно много неприятностей доставляют рыхлые ячеистые руды зон окисления и цементации. Многие иллюстрации этой книги показывают все степени проявления пористости, а также случаи компактного выполнения пространства. Пористость может быть «первичной», т. е. существовать уже со временем первоначального отложения, но может развиваться также благодаря личного рода процессам выщелачивания. Установление типа и времени возникновения пор выщелачивания может иметь большое значение для познания соответствующего месторождения. В порах застают кристаллы часто с особенно хорошо выраженным зональным строением. Если же пустоты пересекают зональное строение кристаллов, расположены согласно последнему, то они наверняка возникли выщелачивания. Обратное положение немыслимо; друзы выщелачивания могут быть также сложены сильно зональными, хорошо образованными кристаллами более молодых генераций. Пустоты, возникающие при первичном процессе образования, лучше обозначать как первоначально заполненные полости» и показывать как такие характерные формы, которые и при более позднем процессе зарастания легко позволяют распознать это явление.
Срастания нескольких минералов
Разграничение рассматриваемых здесь явлений и описываемых в предыдущем и последующем разделах представляет трудности и является невольным. Чтобы облегчить взаимные сравнения, я в этом издании большей мере присоединяюсь к Шнейдерхёну.
Ориентированные нарастания и первично ориентированные срастания
В этом разделе кет появиться желание вновь использовать генетические объяснения, именно здесь особенно необходимо от этого воздержаться. В соответствии с этим выбирались главным образом «нейтральные» описательные значения.
Ориентированные нарастания и первично ориентированные срастания очень широко распространены и обусловлены простым совпадением элементарных ячеек в одном, двух и, наконец, во всех направлениях или же совпадением более высшего порядка. Для выяснения происхождения руд они имеют небольшое значение, так как могут возникать самые различные моменты в процессе минералообразования. Как и при образовании твердых растворов, допустимость образования ориентированных срастаний при повышенных температурах более высокая; часто встречаются срастания компонентов, которые при низких температурах обладают склонностью к образованию ориентированных срастаний, этому последние могут дать, конечно, весьма ненадежное указание на температуру образования.
Примеры могут быть приведены только в очень небольшом количестве, и чем предпочтительно для тех минералов, которые не могут, рассматриваются как партнеры в распаде твердых растворов: графит — мусковит гжимбойо; станнин на халькопирите, а последний на сфалерите; хальшрит — линнеит; или, как срастание высшего порядка, хлоантит — бравоит, в котором 2а0 хлоантита очень близко 3а0 бравоита. Лишь двухразмерными являются, например, пентландит на пирротине (Миджандоне); борнит — мелонит и борнит—тетрадимит, где совпадают шестерная ось гексагонального с тройной осью псевдокубического минерала, и борнит — нагиагит, где псевдотетрагональный нагиагит совпадает с [100] борнита; осмиридий—пирит (соответственно [ООО 1]-1 /2[111]).
В общем, часто в равной мере вызывает удивление как отсутствие нарастания у структурно весьма аналогичных минералов, так и наличие его у минералов, кажущихся сначала совершенно чуждыми.
Эмульсиевидные формы
Часто наблюдается тонкое распределение включений одного минерала («гость») в другом («хозяин»), преобладающем в количественном отношении. Понятие эмульсии подразумевает определенную равномерность распределения, одинаковый и незначительный размер включений и обычно их округлую форму. Весьма часто такие срастания незаметно переходят в более грубые (вследствие «слияния» телец); очень часто наблюдается также пятнистое распределение, закономерно или незакономерно сменяющееся, особенно ритмическое концентрически или кристаллически зональное. Такие эмульсиевидные включения можно видеть на многих иллюстрациях.
Происхождение эмульсиевидных структур можно объяснить весьма различно: как сульфидные капли, захваченные магматическими образованиями, не переработанные остатки от замещения, сеть порфиробласт, гелевые отложения и т. д.
Распад твердых растворов
Однако наиболее важные и самые типичные примеры дает «распад твердых растворов», понятие, которое хотя и вполне могло бы быть применимо к явлениям распада в гелевых отложениях, в настоящее время используется только для эмульсий, возникающих путем появления двух фаз у твердых растворов, образовавшихся при высокой температуре. При этом опять следует отметить то ограничение, согласно которому подобный распад твердого раствора не всегда должен проявляться в эмульсиевидной форме. Вследствие своего огромного значения распад твердого раствора рассмотрен в отдельном разделе. Некоторые данные содержатся также в разделе о «минеральных включениях».
Структуры взаимного проникновения
Пальцеобразные формы, известные в довольно большом количестве в «письменных гранитах» в срастаниях ортоклаза и кварца, особенно часто встречаются в рудах, являясь значительно более разнообразными, чем у более однообразных горных пород. Наряду с пальцеобразными срастаниями нескольких минералов они могут быть встречены и у одного и того же минерала, при этом формы могут быть резко пластинчатыми, могут наблюдаться переходы к эмульсиевидным или «костоедоподобным» формам и т. д. Во всех случаях от генетического объяснения необходимо отказаться.
Мирмекитовые срастания
Среди срастаний рудных минералов своеобразные структуры взаимного проникновения, обозначаемые как эвтектические, котектические, эвтектоидные, псевдоэвтектические, мирмекитовые, письменногранитные, симплектитовые, гранофировые, графические, субграфические, микрографические, играют еще большую роль, чем в структурах силикатных пород, наименования которых большей частью взяты из литературы. Частично, но не всегда, они принадлежат к «синантетическим срастаниям» в смысле Зедерхольма.
По внешнему виду они однообразнее; речь идет всегда о тесном попеременном прорастании крупных зерен двух, редко нескольких различных минералов в колеблющихся, но до некоторой степени сопоставимых количественных соотношениях. Границы зерен при этом взаимно округлены, причем строение напоминает в разрезе ходы древесных жуков в коре деревьев или тонко-переплетенные ткани. Во многих случаях наблюдаются все переходы к пластинчатым срастаниям, причем всегда характерны округло-пальцеобразные окончания. Иногда в одном и том же сечении в одном направлении они определенно мирмекитовые, а перпендикулярно к нему — пластинчатые. Характерно далее, что один (а в большинстве случаев оба) компонент одинаково ориентирован на большом протяжении, однако это часто трудно установить. Такие срастания хорошо известны из металлографии и характерны для некоторых, хотя далеко не всех эвтектических структур.
Объяснить мирмекиты с точки зрения кристаллической структуры; срастаний при отсутствии кристаллических форм и тонкости срастаний трудно. Весьма часто компоненты обладают тесными структурными связями или, по крайней мере, таковые существовали с первоначальными в настоящее время разрушенными компонентами. Иногда структурное родство вообще отсутствует или проявляется только в одном или двух измерениях.