Физико-химические изменения индивидов

Псевдоморфозы и топохимическое изменение индивидов, генезис псевдоморфоз

Наблюдения взаимоотношений минералов позволяют не только судить о последовательности минералообразования, но и получать информацию о химизме процессов и изменении его во времени. Наиболее информативными в этом отношении являются псевдоморфозы. Термин «псевдоморфоза» был предложен Р. Ж. Гаюи в «Трактате по минералогии» в 1801 г. Псевдоморфозы — продукты реакций химического и физического изменения индивидов и агрегатов протоминералов, а также фоссилизации органических остатков, с сохранением их формы (и в большинстве случаев — размера). Применительно к минералам можно сказать, что это новообразования минерала или нескольких минералов в форме, наследуемой от иного, первичного минерала (протоминерала). При этом изменение химического состава псевдоморфозы по сравнению с составом протоминерала может быть от весьма незначительного (при метамиктизации, при образовании амфибола по пироксену) до полного выноса вещества протоминерала и образования на его месте совершенно иного по составу нового минерала (псевдоморфозы кварца по пириту).

Псевдоморфозы присущи всем типам процессов минералообразования — от магматических до зон окисления, кор выветривания и седиментации — и являются самым главным свидетельством метасоматоза (замещения). Исходя из определения термина «псевдоморфоза», в том случае, когда возникающие новообразования локализуются строго в объеме протоминерала, говорят о гистохимических реакциях («топос» — место; на месте протоминерала).

Литература

по псевдоморфозам огромна, и классификация их может быть различной. Прежде всего, различают псевдоморфозы по времени их образования:

• 1. Синхронные — изменение протоминерала происходит одновременно с образованием новых минеральных фаз.
• 2. Асинхронные — появление новых минеральных фаз отделено временным промежутком от изменения протоминерала.
• 1. Синхронные псевдоморфозы делят на две большие группы:

А — автопсевдоморфозы и Б — псевдоморфозы замещения.

А. Образование автопсевдоморфоз связано главным образом с изменением Т, Р, Eh и pH условий. Среди них различают:

• а) Параморфозы и политипы — новообразованный минерал представляет собой полиморфную или политипную модификацию протоминерала (параморфозы кварца по тридимиту, рутила по анатазу, марказита по пириту и т. п.). В этом случае говорят об изохимических условиях перехода - новообразованный минерал имеет тот же химический состав, что и протоминерал.
• б) Псевдоморфозы стеклования (витрификации, изотропизации) возникают при разрушении кристаллической структуры первичного минерала и переходе его из вещества кристаллического в стеклообразное, рентгеноаморфное. Стеклование может происходить при метамыктизации пирохлора, эшинита, ортита, титанатов урана; при этом не только разрушается кристаллическая структура протоминерала, но нередко происходит и существенное изменение состава, появляются одна или несколько новых тонкодисперсных кристаллических фаз, имеющих более простой состав по сравнению с протоминералом. Фактически последовательно проявляются два вида псевдоморфизации: прото кристалл —" метамиктное стеклование (стекло) —" распад стекла (стекло + новые кристаллические фазы).

Стеклование может быть вызвано ударом, взрывом (импактный метаморфизм) — мощный ударный импульс, давлением приводящий кристалл в точку плавления, вызывает стеклование минерала. Так возникают псевдоморфозы стекла по плагиоклазам (маскелинит);

аморфное стекло по циркону с появлением в нем тонко дисперсной смеси ZrC>2 и SiC^.

К изотропизации и рентгеноаморфности также может приводить окисление элементов в кристаллической структуре минералов (керчинит —> оксикерчинит).

• в) Псевдоморфозы распада возникают в тех случаях, когда протоминерал распадается на более простые по составу фазы. Примеры:
  • 1. Распад при понижении температуры — псевдоморфозы псевдолейцита (кальсилит + калишпат) по лейциту, образование ориентированных вростков ильменита в магнетите при распаде титаномагнетита.
  • 2. Распад при понижении давления — высокобарический гранат в ксенолитах из кимберлитов ЮАР распадается на клинопироксен-ильменитовые срастания.
  • 3. Распад при изменении Eh и pH блеклых руд на арсенопирит и халькопирит.
• г) Псевдоморфозы девитрификации при отжиге или старении — раскристаллизация магматических стекол с образованием микроагрегатов кристаллических минералов, иногда с образованием кварц-полевошпатовых сферолитов (псевдосферолитов).

Б. Псевдоморфозы замещения. Образование этого типа псевдоморфоз не всегда бывает топохимическим — вещество протоминерала либо остается на месте, либо частично или полностью выносится. Крайним случаем являются псевдоморфозы вытеснения, когда все вещество протоминерала выносится при синхронном отложении на его месте совсем другого минерала: кварц замещает пирит, флюорит отлагается на месте кварца. Псевдоморфозы замещения позволяют во многих случаях не только оценить направление замещения, но и распознать, какие компоненты унаследованы от протоминерала, а какие привносились. Нередко псевдоморфозы замещения позволяют устанавливать стадийность природного минералообразования — достаточно вспомнить «двойную» псевдоморфозу «тигрового глаза»: сначала образование псевдоморфозы гетита по параллельно-волокнистому агрегату крокидолита, затем замещение гетита кварцем.

Наиболее существенная особенность псевдоморфоз замещения — изменение объема новообразования по отношению к объему протоминерала. Это наиболее очевидно при образовании псевдоморфоз пирита по халькопириту. Если образование пирита идет с использованием всей серы и железа халькопирита, то, поскольку пирит — персульфид, и структура у него более плотная, новообразованный пирит займет лишь около половины объема исходного халькопирита (при этом происходит еще и вынос неиспользованной при образовании пирита меди). В этом можно убедиться на псевдоморфозах пирита по кристаллам халькопирита из Дашкесана (музей СМО «Кристалл» в общежитии ГГФ НГУ): новообразованный пирит, занимая меньший объем внутри оставшейся формы кристалла халькопирита, гремит как погремушка!

Особый случай псевдоморфоз замещения представляют контурные и теневые псевдоморфозы. Примеры:

• 1. В андезитовых порфиритах образовалась контурная псевдоморфоза замещения по кристаллу роговой обманки с замещением ее хлоритом и «сбрасыванием» тонкодисперсного магнетита по контуру бывшего кристалла роговой обманки.
• 2. В амфиболе-тремолите из гранатовых амфиболитов Среднего Урала наблюдались включения неправильной формы зерен граната, вокруг которых ясно вырисовывалась голубовато-зеленая кайма, внешний контур которой соответствовал форме ромбододекаэдра. Кайма не имеет фазовой границы с окружающим светлым амфиболом, но в ее пределах амфибол по составу более железистый, отвечает актинолиту. Очевидно, что зерна граната в центре такой каймы представляют собой реликты его прежних кристаллов: при замещении граната амфиболом железо граната в месте замещения наследовалось амфиболом, зеленая кайма тем самым фиксирует объем замещенного граната в виде «тени» бывшего ромбододекаэдрического кристалла. В онтогенической коллекции кафедры минералогии НГУ также есть образец «теневой псевдоморфозы», предлагаемый студентам для самостоятельной работы на практических занятиях.
• 2. Асинхронные псевдоморфозы.

При возникновении асинхронных псевдоморфоз разновременность образования нового минерала и выноса материала протоминерала может иметь два варианта:

Первый — сначала протоминерал растворяется целиком и возникает полость, повторяющая форму растворенного минерала. Если эта полость будет заполнена позднее, возможно даже в связи с другим процессом минералообразования, новым минералом/минералами, то возникнет псевдоморфоза-слепок, псевдоморфоза выполнения (заполнения).

Другой случай асинхронной псевдоморфозы — псевдоморфоза облекания, когда форма протоминерала фиксируется снаружи, при обрастании протоминерала другим минералом. Затем вещество протоминерала выносится целиком, но на его месте не отлагается новый минерал — получается отрицательный кристалл, сохраняющий форму протоминерала. Такие псевдоморфозы известны при облекании кварцем кристаллов сидерита. Известны случаи, когда происходит двойное облекание: сферолитовые агрегаты пренита, образующие псевдоморфозы по тетрагон-триоктаэдрическим кристаллам анальцима, образуют два слоя, равные по толщине — внешний, наследующий форму положительного кристалла, и внутренний, наследующий форму отрицательного кристалла. При этом рост сферолитов пренита происходит в противоположные стороны от бывшей поверхности кристалла анальцима.

Соответственно, возможны сложные псевдоморфозы, сочетающие признаки и псевдоморфоз замещения, и псевдоморфоз облекания и заполнения пустот.