Рост метакристаллов. 
Онтогения минералов

Метакристаллами называются кристаллы, выросшие в твердой среде — в монокристалле другого минерала или агрегате индивидов того же или других минералов. По морфологии и размеру среди них различают ксенобласты, идиобласты, порфиробласты (от фХаоюд - росток, отросток, выступы (ложноножки) амебы) и хорошо ограненные собственно метакристаллы. Характерная черта всех метакристаллов — большое количество включений зерен окружающих минералов, потому что очень часто, особенно в метаморфических породах, рост метакристаллов начинается с образования пойкилобластов (пойкилитовый рост). Затем, если рост продолжается достаточно долго, в пойкилобластах, «нафаршированных» включениями окружающих минералов, происходит перераспределение вещества: новообразованный минерал начинает упорядочивать свою структуру, перекристаллизовываться и вытеснять посторонние захваченные минералы. Каков механизм этого вытеснения? Под действием кристаллизационного давления растущего метакристалла захваченные минералы начинают растворяться, и вещество растворяемых зерен переотлагается поблизости, там, где кристаллизационное давление растущего метакристалла отсутствует. Последовательное переотложение приводит к тому, что минералы-включения «передвигаются», вытесняются растущим метакристаллом на его периферию и, в конце концов, могут оказаться вне его, снаружи, или наоборот оказаться законсервированными внутри метакристалла. Образовавшийся более крупный по сравнению с окружающими зернами породы метакристалл называют порфиробластом — по аналогии с крупными порфировыми вкрапленниками вулканических пород. При этом очень часто проявляется скелетный рост — вещество пойкилита перераспределяется таким образом, что образуются футляровидные кристаллы или метакристаллы с большим количеством отростков, соответствующих реберным и вершинным формам. Примеры:

Рис. 22. Идиоморфный метакристалл циркона с пойкилитовой внешней зоной в мелкозернистом мариуполите, увел. 20

1. В эталонной минералогической коллекции есть образец мариуполита (метасоматической щелочной породы, возникшей при альбитизации нефелинового сиенита) с матовыми бипирамидальными коричневато-серыми кристаллами циркона (рис. 22).

У некоторых из них сбита вершинка, и видно, что хорошо образованный кристалл циркона представляет собой тонкостенный футляр, заполненный внутри мелкозернистым агрегатом минералов окружающей породы — альбитом, эгирином. В шлифах видно, что сдвойникованное зерно альбита снаружи кристалла циркона продолжается внутри него, причем без смещения двойникового рисунка, что является надежным доказательством образования циркона позже альбита, т. е. в виде метакристаллов, в твердофазовом окружении остальных минералов.

• 2. На пластине из гнейсов Южно-Чуйского хребта (Горный Алтай), имеющих состав Qu+Bt+Pbo можно проследить во всех подробностях образование метакристаллов андалузита — от «кружевных» пойкилобластов, напичканных зернами кварца и биотита, через сравнительно сплошные ксенобласты к идиобластам и затем метакристаллам. Сопровождающая образование метакристаллов андалузита перекристаллизация (с укрупнением) зерен плаги-
• 45

оклаза при одновременном «раскислении» последнего (Р1зо исходного гнейса сменяется альбитом вокруг идиобластов и метакристаллов андалузита) отчетливо показывает, что образование андалузита происходит за счет глинозема плагиоклаза. В образце можно увидеть и скелетный рост идиобластов андалузита, и «отодвигание» биотита, кварца и новообразованного альбита с образованием в результате мономинеральных сегрегаций этих переотложенных минералов.

Следует отметить, что, когда была установлена сама возможность роста кристаллов в твердофазовом окружении, лишь немногие геологи и петрографы (одним из первых был Ф. Бекке, чье имя увековечено «полоской Бекке», без использования которой невозможны петрографические и минералогические исследования под микроскопом) осознали огромные масштабы проявления в земной коре твердофазовых реакций: фактически вся смена парагенезисов минералов метаморфических фаций происходит путем образования метакристаллов! Для объяснения механизма этих твердофазовых реакций предложено два вида взаимодействий при образовании метакристаллов:

• 1) Образование метакристаллов при помощи тонких пленок межзерновых (поровых) растворов.
• 2) Рост метакристаллов путем диффузии ионов и атомов через кристаллические структуры.

По-видимому, первый способ наиболее широко распространен в природе, он имеет экспериментальные подтверждения. Установлено, что в породах всегда существуют межзерновые (норовые) растворы, которые тончайшей пленкой обволакивают зерна минералов. Даже из гранита в установке высокого давления удалось выжать жидкость (раствор) — демонстрация этого эксперимента была по телевидению более 20 лет назад. Межзерновые (поровые) растворы и обеспечивают протекание реакций в метаморфических породах, образование зародышей будущего метакристалла, и поддерживают равновесность образующихся парагенезисов. Функции пленки межзерновых растворов очень специфичны:

• 1) В этой пленке происходит растворение зерен минералов, неравновесных в данных физико-химических условиях.
• 2) В ней же происходит образование зародыша новой фазы, устойчивой для данных условий. Это предполагает обмен веществом между растущим метакристаллом и растворяющимися минералами окружающей среды. Раствор в этой пленке находится под действием капиллярных сил, которые препятствуют свободному движению (фильтрации) самого раствора, но не мешают диффузии в нем. Поэтому обмен вещества в пределах этой пленки происходит диффузионным путем.

Это означает, что в пределах пленки должны происходить распад ацидокомплексных соединений и выделение свободных анионов, способствующих растворению окружающих неустойчивых минералов, т. е. эта пленка, «чехол» вокруг зерен породы, в определенных условиях становится активным раствором по отношению к облекаемым зернам.

Рост метакристаллов при помощи пленки порового раствора, который по отношению к образующемуся минералу становится питающим раствором, облегчается кристаллизационным давлением растущего кристалла, повышающим суммарное давление на фронте замещения и тем самым способствующим растворению окружающих минералов.

Существование такой пленки (толщиной 0,1−0,001 мм) при замещении одного минерала другим без непосредственного контакта между протоминералом и новообразованным установлено на природных минералах.

Так, при замещении кристалла сфена пластинчатыми кристаллами ильменита (Вишневые горы, Урал) между реликтом сфена и ильменитом обнаружен промежуток, выполненный кальцитом, занявшим пространство бывшей пленки порового раствора, в котором и происходили реакции.

Второй механизм — диффузия атомов и ионов через кристаллическую решетку — удобнее рассмотреть позднее, когда речь пойдет об изменении минералов и механизмах образования псевдоморфоз.