Кварц с белой полосой

кварцКварц, диоксид кремния SiO2, — один из самых распространен­ных на Земле минералов. Он вездесущ: это кристаллы и кристаллические зерна, входящие в состав горных пород; это кварцевый песок, который можно обна­ружить повсюду; халцедон и агат — тоже кварц. Даже в наших домах хватает квар­ца: его частички — абразивная составная часть домашней пыли. Поэтому сережки, кольца, браслеты делают только из кам­ней, не уступающих по твердости кварцу.

Это еще и весьма красивый минерал. Кристаллы и друзы горного хрусталя, аметиста и других цветных разновидно­стей кварца — непременное украшение минералогических коллекций и музеев. Кварцу посвящены сотни, если не тыся­чи, научных исследований, и некоторые его загадки разгаданы совсем недавно. В их числе «кварц с белой полосой» — туманно-белой дорожкой шириной 1-10 мм, проложенной(расположенной) вну­три кристалла на всем его протяжении (фото 1).

кристаллВ мировой научной литературе эта полоса носит название «фаден», а сам кристалл называется «фаден-кварц» (от немецкого Faden — «нить», «волокно»). Как правило, образцы фаден-кварца бесцветные или слегка желтоватые и имеют весьма разнообразную, боль­шей частью уплощенную форму (фото 2), мало похожую на привычные ше­стигранники кристаллического кварца. Среди этих форм природного огранения, словно прочерченных по линейке, размытая белая полоска расположена, казалось бы, совершенно произвольно. Долгое время фаден воспринимали как случайную отметину, заслуживающую внимания коллекционера подобно не­правильно отчеканенной монете в со­брании нумизмата.

кристаллический кварцНа самом деле белая полоса имеет для фаден-кварца особое значение. Это «скелет» кристалла, транслирующий ему параметры структуры, затравка, матри­ца. Будучи опознавательным признаком фаден-кварца, белая полоса стала ключом к интриге его происхождения, а заодно и свидетельством того, что про­исходило в месте его находки миллионы лет назад.

Фаден-кварцы встречаются в так называемых жилах альпийского типа — трещинах горных пород, возникающих при грандиозных геологических собы­тиях — столкновениях дрейфующих кон­тинентов, землетрясениях, процессах образования гор. Порода находится при этом в состоянии сильнейшего сжатия. Если образуется трещина, то в ее за­зоре давление оказывается несколько ниже, и туда устремляются горячие растворы, несущие компоненты мине­ралов породы. Вследствие понижения давления растворимость снижается, растворы оказываются пересыщен­ными и сбрасывают избыток вещества на стенки трещины в виде кристаллов минералов. Затравками служат зерна этих же минералов, содержащиеся в породе и обнажающиеся в трещине. По­скольку давление понижено здесь лишь ненамного, пересыщение невелико и кристаллизация идет медленно, а это способствует образованию совершен­ных кристаллов. Из жил альпийского типа происходят лучшие, особо ценимые коллекционерами образцы.

образование фаденаОбразование фадена: циклы «разрыв-залечивание»

Жилы альпийского типа имеются во многих местах, в том числе в Швейцар­ских Альпах, на Приполярном Урале, во Франции, США, Канаде, на северо-за­паде Пакистана. До недавнего времени они служили важными источниками лучших сортов пьезокварцевого сырья и потеряли экономическое значение лишь с развитием промышленного производ­ства высококачественного искусственно­го пьезокварца. Что касается кристаллов фаден-кварца, то они по-прежнему по­пулярны у коллекционеров. Загадочный фаден-кварц оказался и ходким товаром, предлагаемым приверженцам моды на «эзотерические» свойства камней. Ему приписывают магические качества и рекламируют как камень-искатель, наделя­ющий своего обладателя способностью к телепатии, разгадыванию секретов, предсказанию будущего и т. п.

Как образуются кристаллы кварца с белой полосой? Раньше считалось, что они вырастают на подложке из другого минерала, реликтом которого считали фаден. Но оказалось, что и он тоже состоит из кварца, и вопрос остался открытым. Как со временем стало ясно, неудачи были связаны с тем, что кристаллизация в трещине рассматри­валась отдельно от эволюции самой трещины, как будто природа сначала ее подготовила и лишь после этого ис­пользовала в качестве кристаллизатора. В действительности оба процесса идут одновременно, образование и раскры­тие трещины влияют на формирование растущих в ней кристаллов.

Честь решения загадки кварца с белой полосой принадлежит известному совет­скому кристаллографу Георгию Глебовичу Леммлейну (1901—1962), изучавшему месторождения кварца на Приполярном Урале. В 1946 году он опубликовал соб­ственную версию образования фаден-кварца в процессе раскрытия трещины. За пределами Советского Союза статья Леммлейна стала известна лишь четверть века спустя, когда в 1972 году ее напеча­тали на немецком языке в швейцарском журнале для коллекционеров минералов и назвали «корректной и в основном полной интерпретацией происхождения фаден-кварца». Проблема оказалась весьма интересной, она и по сей день привлекает внимание ученых.

Форма фадена весьма зависит от сдвигов и поворотов стенок трещины от­носительно друг друга. По свидетельству Г. Г. Леммлейна, на Приполярном Урале стенки иногда «растаскивались» на не­сколько метров.

Образование кристалла фаден-кварца происходит в две стадии. Сначала тре­щина раскрывается постепенно, скачка­ми с амплитудой в сотые и десятые доли миллиметра, причем раскрытие нередко сопровождается сдвигом одной стенки относительно другой и смещениями другого рода. Затем скорость раскрытия возрастает, и процесс может завершить­ся рывком.

Первая стадия связана с начальным этапом медленного раскрытия трещины. Возникнув, она разрывает заключенные в породе зерна кварца, оказавшиеся на ее пути (рис. 1). Поровые растворы, за­полнившие зазор, тут же принимаются за лечение разрывов. Между обеими частями зерна возникает мостик, кото­рый соединяет обе части зерна кварце­вой перемычкой с захваченными в ходе залечивания капельками раствора и пузырьками газов, выделившихся из-за понижения давления. Важно отметить, что нарастающее кварцевое вещество, продолжая кристаллическую структуру зерна, наследует его кристаллографиче­скую ориентировку в окружающей среде.

Если бы такое положение сохранялось достаточно долго, разрывы в конце концов заросли бы и соединили стенки трещины. Однако трещина продолжает раскрываться, перемычка вновь раз­рывается и вновь залечивается. Циклы «разрыв-залечивание» повторяются снова и снова. Все это время в отло­жении кристаллизующегося вещества преимущество имеет лечение разрывов. В результате образуется шлейф залечен­ных шрамов и включений — это и есть фаден, белая полоса. Под микроскопом видно, что она состоит из поперечных полос — залеченных (регенерирован­ных) шрамов, связующего кварцевого вещества и включений раствора и пу­зырьков газов (фото 3).

залеченный кристаллЦикл «разрыв-залечивание» может повторяться до тех пор, пока перемычки успевают закрывать разрывы. Иными словами, пока трещина раскрывается медленнее, чем растут залечивающие кристаллы, циклы продолжаются, и на месте первоначального разрыва зерна развивается фаден (рис. 1 внизу). Это первая стадия.

Со временем скорость раскрытия тре­щины возрастает, и, когда она превысит скорость кристаллизации, раствор уже не успевает залечить очередной разрыв. Залечивающий мостик в месте разрыва иногда все же успевает возникнуть, но разрывается. Рост фадена на этом пре­кращается, однако оборванный конец залечивается. А на будущем фаден-кристалле появится продолжение фадена, выступающее из кристалла в виде шипа (фото 4).

фаден в кристаллеТеперь фаден оказывается в роли затравки, окруженной питающим рас­твором, и начинает спокойно обрастать телом кристалла. Это вторая стадия образования фаден-кварца. В ходе ее фаден транслирует нарастающему на него кристаллу ориентировку исходного зерна — направления кристаллографиче­ских осей. Важнейшая из них в этом про­цессе — ось с, которая в «нормальном» кристалле кварца служит его продольной осью. Важна она потому, что указывает направление преимущественного роста. Поскольку залечивание каждого разрыва идет преимущественно в этом направ­лении, фаден приобретает уплощенную форму, которая наследуется нарастаю­щим кристаллом.

Таким образом, облик кристалла фаден-кварца можно предсказать, зная форму фадена и направление оси с. Если, напри­мер, раскрытие трещины не сопровожда­лось другими смещениями стенок, а ось с направлена вдоль фадена, получается кристалл обычной формы, отличающийся от собратьев наличием белой полосы (рис. 2а). Впрочем, кристаллы этого типа крайне редки — вероятность точного совпадения благоприятных ориентировок кварце­вого зерна и фадена исчезающе мала.

Примеры обликов, которые могут приобретать кристаллы фаден-кварца при иной кристаллографической ориентировке зерна, показаны на рис. 2 (б — е). Характерные искажения можно проследить на реальных образцах (фото 1, 2).

фаден кварцОблик фаден-кварца. Стрелками указана ось с

Кварц с белой полосой — летописец очень давних времен. По его виду и ха­рактеру полоски фадена можно судить о том, как двигались горы и породы миллионы лет назад.

Кандидат технических наук Б. З. Кантор

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>