Захват материнской среды и образование включений при росте кристаллов

Очевидно, что в результате захвата материнской среды — расплава, раствора или газовой фазы — в растущем минерале могут образоваться ее включения. Очевидно также, что захваченная при кристаллизации гомогенная среда соответствует условиям минералообразования на момент захвата и не остается неизменной при последующем изменении Т-Р параметров. Так, при охлаждении минералообразующей системы захваченный расплав превращается в стекло, из захваченного гомогенного раствора растворенный в нем при высокой температуре газ выделяется в виде пузырька, кроме того нередко выпадает еще и твердая фаза — включения становятся многофазными. Поскольку включения материнской минералообразующей среды несут информацию о ее химизме и фазовом состоянии и об изменении параметров минералообразования во времени, в генетической минералогии в середине прошлого века появилось специальное направление работы с включениями — метод термобарометрии. Здесь же используется лишь информация, которую могут дать такие включения, применительно к задачам онтогении.

Прежде всего, необходимо уяснить, почему происходит захват минералообразующей среды. Зональное расположение включений (такие включения называются первичными) в кристалле свидетельствует о том, что в какой-то момент роста произошло изменение скоростей роста кристалла, вызванное изменениями в питающей среде. Например, массовое появление включений в определенной зоне роста кристалла, выросшего в гидротермальных условиях, может быть обусловлено переходом от послойного роста к нормальному, при котором отложение вещества на растущей поверхности происходит сразу во множестве точек, скорость роста значительно выше, что и приводит к захвату материнской среды между растущими участками. Такой переход вызывается резким увеличением пересыщения, а резкое изменение пересыщения, как правило, связано с быстрым и значительным изменением температуры. Но резко измениться температура может только при сбросе давления и адиабатическом расширении — в противном случае высокая теплоемкость и низкая теплопроводность системы препятствует резкому снижению температуры. Сброс же давления и адиабатическое расширение возможны при открывании замкнутой системы, т. е. при тектонических подвижках.

Что происходит в растущем кристалле при массовом захвате включений минералообразующей среды? На кварцах установлено, что массовые включения вызывают нарушение ориентировки кристаллической решетки в растущей зоне, она приобретает мозаичное строение, которое при дальнейшем росте сменяется расщеплением. Расщепление же часто приводит к образованию субиндивидов — появляются кристаллы с «друзовидной» морфологией граней призмы или «сноповидные» кристаллы. При этом в разрезе таких кристаллов хорошо видно, что зона, от которой начинается расщепленный рост, резко отграничена от предыдущей, имеет обычно белый цвет (поскольку на множестве микроскопических включений свет рассеивается) и неровную границу в сторону роста кристалла. Таким образом, визуально определимые особенности морфологии кристалла и его зональности приобретают информационную значимость в восстановлении событий, сопровождавших его образование, если удается установить причину этих особенностей.