Перекристаллизация в агрегатах

Перекристаллизация с укрупнением зерен

Перекристаллизация с укрупнением зерен хорошо известна в экспериментальной минералогии, ею широко пользуются химики-аналитики, когда полученное в результате химической реакции вещество оказывается слишком тонкозернистым, и его нельзя отфильтровать. Раствор с осадком выдерживают некоторое время (до двух суток, это называется «старением осадка»), после чего оказывается, что он стал более крупнозернистым и уже не проходит сквозь поры фильтра. Чем же вызывается укрупнение зерен осадка? Установлено, что растворимость вещества в зернах разного размера неодинакова. Так, для барита при величине зерна 1,8 мкм растворимость составляет 2,28 мг/л, а при 0,1 мм - 4,15 мг/л. Это значит, что по отношению к мелким зернам, удельная поверхностная энергия которых выше, чем у крупных, раствор над осадком будет недосыщенным, и такие зерна будут растворяться. По отношению к более крупным зернам тот же раствор оказывается пересыщенным, и они будут расти. В результате такого одновременного растворения и роста в осадке остаются лишь наиболее крупные зерна. Из этого был сделан вывод, что в условиях, близких к равновесию, движущей силой процесса перекристаллизации с укрупнением является стремление системы к минимуму поверхностной энергии, т. е. такая перекристаллизация может быть сведена к перекристаллизации по типу Кюри.

Однако позднее оказалось, что различия в поверхностных энергиях фактически отсутствуют для зерен, размеры которых превышают 10~2-10’3 мм, тем не менее, перекристаллизации с укрупнением подвергаются и индивиды гораздо большего размера. Для объяснения этого несоответствия было высказано несколько гипотез, проводились исследования по перекристаллизации зерен с различной дефектностью и т. д. В результате было установлено, что в условиях диффузионного режима скорость роста и растворения частиц одного и того же вещества при одной и той же концентрации раствора обратно пропорциональна радиусу зерна, т. е. при размере зерен более 10’2 мм определяющим фактором оказывается скорость растворения зерен с разной кривизной поверхности, а не различия в поверхностных энергиях или разная дефектность кристаллов.

Процесс перекристаллизации с укрупнением сопровождается перераспределением включений и примесей. Включения тонкодисперсных частиц обычно оттесняются в межзерновое (межзеренное) пространство, поведение изоморфных примесей может быть различным. Если примеси мало, то при укрупнении кристаллов основного вещества происходит очистка от примеси, которая уходит в межзерновое пространство и там может дать даже собственную фазу. Ели же коэффициент распределения примеси К > 1, то очистки от примеси не происходит, и в этом случае внешние зоны укрупняющихся зерен содержат повышенные концентрации примеси.

Перекристаллизация с укрупнением зерен может происходить в мономинеральных и полиминеральных агрегатах. Она может идти с постепенным увеличением зернистости от участков, незатронутых перекристаллизацией, к участкам с максимальным размером индивидов. Это очень характерно для зернистых агрегатов карбонатов (мраморов, магнезитовых руд). Либо в агрегате могут возникать локальные центры перекристаллизации, и тогда в более-менее равномернозернистом агрегате появляются резко отличные по размеру крупные порфиробласты или даже хорошо ограненные метакристаллы. Кроме того, вдоль трещин могут возникать друзы перекристаллизации. Здесь необходимо вспомнить различия друз перекристаллизации: на фронте перекристаллизации индивиды друзы «утыкаются» в более мелкозернистый агрегат; при образовании друзы в тылу фронта перекристаллизации (рост в полость трещины) наблюдается постепенное укрупнение зернистости агрегата, подвергающегося перекристаллизации, по направлению к основанию друзы.

Собирательная перекристаллизация

Эта перекристаллизация очень часто сопровождается переотложением вещества, потому что речь идет о перекристаллизации минерала, рассеянного среди других минералов с собиранием его в определенном центре. Такое явление известно по укрупнению пертитов с очисткой прилежащих к ним участков калишпата от микропертитов, т. е. собирательная перекристаллизация всегда идет с укрупнением зернистости, и ее можно рассматривать как разновидность последнего типа. Так же, как и перекристаллизация с укрупнением зерен, собирательная перекристаллизация может происходить за счет колебаний температуры вблизи точки равновесия, но гораздо чаще значительную роль при собирательной перекристаллизации играет движение растворов, спровоцированное предшествующими тектоническими подвижками.

Собирательная перекристаллизация очень широко распространена в породах различного генезиса, она сопровождает метаморфический процесс от диагенеза до образования гнейсов; она проявляется в рудных жилах; благодаря собирательной перекристаллизации могут возникать новые геологические тела - керамические пегматиты, мраморы; за счет рассеянного и не представляющего практического интереса материала в осадочных породах могут возникать рудные скопления (например, золота в крупнейшем мировом месторождении Витва- терсранд (ЮАР) и на Енисейском кряже) и серии рудных жил за счет колчеданных руд.

Таким образом, к жилам выполнения и метасоматическим жилам, известным по основному курсу «Минералогии», теперь необходимо прибавить и различать жилы перекристаллизации. Примеры собирательной перекристаллизации хорошо знакомы по образцам пегматоидных метаморфогенных сегрегаций андалузита, кианита и кварца из метаморфических пород Южно-Чуйского хребта в Горном Алтае и Сангилена в Туве; это также пегмато- идные обособления в фенитах Урала; это жилы перекристаллизации в скарнах с крупными кристаллами граната, везувиана, кальцитом и т. д.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >