Диагностическое значение двуотражения

Диагностическое значение двуотражения, учитывая его распространенность и колебания его значений в больших пределах, исключительно велико, по крайней мере, для опытного, хорошо различающего цвет глаза. Автор работает в основном только с поляризатором. Различия в двуотражении (особенно при малом х) часто значительно усиливаются, если пользоваться иммерсией. Описанные под «двуотражением» изменения цвета по возможности даны правильно; следует указать, что воспринять очень тонкие цветовые оттенки весьма сложно.

Описание поведения анизотропных рудных минералов в полированных шлифах в скрещенных николях — «эффектов анизотропии в скрещенных николях» — представляет значительные теоретические, а также и практические трудности. При этом они могут быть в опытных руках важным диагностическим признаком при определении минералов, поскольку дают возможность непосредственно устанавливать изотропность или анизотропность. Кроме того, это лучший метод для распознавания границ зерен, двойников, зонального строения и других структурных особенностей, без разрушения поверхности шлифа травлением. Для наблюдения в первую очередь необходим очень сильный источник света, например проекционная лампа с вольфрамовой нитью, равномерно горящая вольтова дуга или что-то подобное. Распознавание слабых эффектов анизотропии, в частности у аномально анизотропного магнетита, возможно только в случае сильного источника света; даже при наличии у минерала более интенсивных эффектов анизотропии восприятие их резко различно в зависимости от освещения. Несомненно, идеалом была бы небольшая вольтова дуга; к сожалению, она горит, несмотря на часовой механизм или электромагнитное регулирование, слишком неспокойно. Хорошо приспособленные, но очень чувствительные лампы Нернста уже давно не производятся, поэтому остается только проекционная лампа. Нужно быть очень осторожным, чтобы свет этой лампы не попал в глаз без скрещенных николей и без матового стекла, так как он вреден для глаз и ослепление от него так сильно, что может длиться часами, пока оно не будет преодолено. Впрочем, значительное ослепление может быть даже в ярко освещенной солнцем комнате.

Эффекты анизотропии закономерны во всех некубических рудных минералах, но, кроме того, аномальная анизотропия наблюдается и у многих кубических рудных минералов. Очень часто, однако, эффекты анизотропии исключительно слабы1, поэтому они видимы лишь при условии применения особых приемов. Теоретически наиболее надежно «коноскопическое наблюдение», что значит наблюдение в окуляр с лупой или с импровизированным картонным тубусом. Естественно, что при этом неразличимы детали, но вся освещенность сконцентрирована на маленькой поверхности. Другой прием — это вывести анализатор или поляризатор немного (на 1-3°) из полного скрещивания, тогда явления анизотропии становятся более светлыми и при быстром вращении столика часто заметны значительно отчетливее. Однако когда дело касается сравнения с другими минералами или диагностики, а не только распознавания изотропности или анизотропности или выявления границ зерен, такой способ может привести к ошибкам.

Количественное выражение эффектов анизотропии

Путь, указанный Галопином и др. (проводить все замеры при точно определенном положении, например при отклонении на 4° от положения 90°), можно считать вполне приемлемым, и, может быть, на практике даже более удобным вследствие большей освещенности, хотя математически его обосновать довольно трудно.

Возможность количественного выражения эффектов анизотропии казалась до последнего времени (почти в течение 20 лет) вследствие их сложной природы безнадежной; последние исследования Берека показывают, что пути к этому все-таки имеются. Однако имевшиеся до сего времени в литературе указания о «только одном положении угасания в скрещенных николях», о «цветах интерференции», о цветных эффектах с определенными цветами являются грубо ошибочными либо чисто описательными и случайными. Береку удалось показать, что уже при отклонении скрещения николей на 0,1°, т. е. при неизбежной ошибке современной аппаратуры, у некоторых минералов появляются неконтролируемые и очень быстро изменяющиеся эффекты. Установлено, что при точно скрещенных николях (предполагается монохроматический свет) в известном сечении угасание происходит 4 раза (каждые 90°) и максимум просветления наступает при 45°, тогда в белом свете цветные эффекты исключительно выразительны и характерны2. Однако, хотя это и известно, к сожалению, работа практика почти не облегчается.

Несмотря на это, яркие цветные эффекты могут быть указанием на сильную дисперсию и даже, при только приблизительно полном скрещивании николей, могут появляться преимущественно определенные цвета, характерные для какого-то минерала (например, светящийся кожано-коричневый до красно-коричневого у ковеллина). Но «приблизительно полное скрещивание николей» — понятие очень растяжимое, для одного минерала оно больше, для другого меньше; поэтому все указания о цветовых явлениях можно давать лишь в самой общей форме или совсем пропускать. Необычайно многочисленные данные, имеющиеся на этот счет в литературе, ведут лишь к ошибкам.

Поведение при травлении

Теоретически эффекты анизотропии, так же как двуотражение, в большинстве случаев должны быть заметнее в иммерсии и часто даже

гораздо заметнее, чем в воздухе. Это особенно отчетливо различимо, когда сначала мы наблюдаем минерал со средним увеличением, без иммерсионного масла, а затем с тем же увеличением, но в иммерсии. Если применить сначала сухой объектив и потом иммерсионный 7 а, то благодаря сходящемуся свету появляется такая сильная деполяризация, что эффекты анизотропии в иммерсии становятся слабее, чем в воздухе. Если же сильно прикрыть апертурную диафрагму, исключив таким образом сильно наклоненные лучи, то эффект будет характерным в иммерсии, хотя, естественно, он очень слаб по освещенности.

Диагностическое травление

Такому химическому диагностическому признаку, как затравливание определенными реагентами, придавалось и во многих случаях и сейчас еще придается большое значение. Маленькой специально оттянутой пипеткой на свежеотполированную поверхность шлифа наносится капля реагента и затем ведется наблюдение за поведением минерала в пределах какого-то установленного времени: последует за этим вскипание или выделение газов и паров будет идти более спокойно, образуется ли на минерале налет, стирается он или нет, подвергается ли минерал растворению без образования налета; таким образом, устанавливаются форма и характер воздействия реактива. Мэрдоч составил еще в 1916 г. определитель рудных минералов под микроскопом, основанный на диагностических признаках травления более чем восемью реагентами. В 1921 г. Деви и Фарнхам частично расширили и улучшили данные Мэрдоча; второе издание их книги появилось в 1932 г., при этом вместо пяти ранее принятых ими стандартных реагентов было введено семь. В 1931 г. Шорт после длительных исследований установил поведение при травлении всех доступных рудных минералов и во втором издании, вышедшем в 1940 г., пополнил и расширил свои данные. Эта книга стала широко распространенным пособием минераграфии. В моей книге везде приведены данные Шорта, только в относительно редких случаях они критически сопоставлены с данными Мэрдоча, Деви, Фарнхама или других. При этом были опущены само собой разумеющиеся указания, ничего не говорящие или ведущие к ошибкам. Реакция с царской водкой должна приводиться только в тех случаях, где она значительно отличается от таковой с HNO3.

Механическое применение диагностического травления может привести к грубым ошибочным определениям (известны случаи, когда из 12 определений минералов одного парагенезиса только 4 были правильными). Естественно, что такого рода ошибки способны дискредитировать метод. И автор и Шнейдерхён предостерегали многократно от определения рудных минералов путем только одного метода травления и советовали применять его только в очень редких случаях. Однако было бы неверным считать его неприменимым методом. Он должен подкрепляться оптическими методами, микроскопическими определениями и прежде всего дебаеграммами; кроме того, необходимо знать как основные положения, так и источники ошибок этого метода.

Ориентировка кристаллических зерен

Для травления необходимо, чтобы минерал при данных условиях, к которым, кроме состава и концентрации растворяющего вещества, относятся также температура, соприкасающиеся с ним минералы и род срастания, вообще растворялся. Для одного и того же минерала в тончайшем порошке растворение может происходить почти моментально (подобно взрыву), а в аншлифе затравленность может быть едва заметной или вообще не иметь места.

В частности, рассмотрим источники ошибок при диагностическом травлении:

1. Ориентировка кристаллических зерен. В кристаллах скорость растворения зависит в значительной мере от ориентировки сечения; одно сечение может быть выявлено с помощью определенного реагента в сто раз быстрее, чем какое-то другое, а это в свою очередь, наоборот, быстрее, чем первое, но с другим травителем. Таким образом, при диагностическом травлении один и тот же минерал в разных сечениях может быть определен неоднозначно. Даже положение в определительных таблицах может быть ошибочным, особенно когда данный минерал относительно редок и встречается преимущественно в крупнозернистых агрегатах.

2. Кристаллохимические особенности. Химическая растворимость, выражаясь кристаллохимически, является свойством «структурной восприимчивости». Это значит, что небольшие нарушения в кристаллической структуре могут проявиться исключительно сильно.

Кому однажды довелось наблюдать повреждение от воды в таком «чистом» минерале, как пирит, больше ничему не удивится. Одинаково выглядящие, одинаково крупнозернистые, к тому же не проросшие пириты могут быть либо полностью разложены, либо совершенно не затронуты травлением. Исходным пунктом для воздействия реагента может служить ничтожное нарушение, например выпадение одного «катиона» или «аниона». И коль скоро действие началось, процесс может пойти с лавиноподобной быстротой. Так обстоит дело с нарушениями кристаллической структуры, компонентами, чуждыми этой структуре; отчасти это может относиться к группе аномальных твердых растворов благодаря продуктам распада, которые микроскопически еще не обнаруживаются и выделяются при механическом напряжении, механическом воздействии, трансляции, скольжении и катаклазе. И здесь различия между «идеальным кристаллом» и всеми группами «реального кристалла» могут оказаться аномальными.

3. Твердые растворы (изоморфные смеси). Большая часть рудных минералов образует твердые растворы, наверняка в большем количестве, чем до сих пор считалось для сульфидов и сульфосолей, и в различной мере в зависимости от условий образования. Конечные члены могут вести себя совершенно различно по отношению к химическому воздействию; промежуточные ступени дают все переходы, хотя они и не могут быть проверены; взять, к примеру, хотя бы поведение по отношению к азотной кислоте у твердых растворов серебра и золота или «побежалость» у минералов, представляющих твердый раствор FeS2—NiS2.

Влияние границ зерен

Часть удивительно различных особенностей травления магнетита обусловлена образованием твердого раствора; точно так же и у ряда скуттерудита, блеклой руды, сфалерита.

4. Влияние границ зерен. Многообразно, видимо, влияние ограничений зерен — начальных мест травления; отдельное зерно по отношению к реагенту может вести себя совершенно индифферентно, тогда как сросшиеся зерна поддаются травлению. Воздействие может начаться быстрее, если соседнее зерно представлено другим минералом. Объясняется это тем, что либо мелкие пустоты позволяют реагенту проникать и задерживаться (это механическая причина), или причину надо искать в том, что границы зерен обычно имеют случайное положение — при этом нарушено каким-то образом закономерное насыщение ионами определенной поверхности кристаллической структуры,—или, наконец, возникают гальванические цепи и потенциал напряжения обусловливает химическое действие там, где реагент сам по себе не действовал бы.

Практически невозможно охватить все факторы, влияющие на травление (1—4) каждого отдельного зерна какого-либо минерала. Некоторые из них могли бы до известной степени быть приняты во внимание (если тщательно избегать сросшихся зерен); другие не поддаются какому-либо контролю.

5. Воздействие реагента. Возможности воздействия травления, естественно, заключены и в самом реагенте. Следы загрязнений, которые попали в реагент лишь в процессе травления, могут оказать каталитическое действие; небольшие различия в температуре могут обусловить разное поведение растворимости. Эффект от воздействия концентрированной серной кислоты на железо (полная незатравливаемость до примерно 75°, а затем очень бурная реакция) в рудных минералах может проявиться всегда в различной форме. Поэтому точное установление травления затруднено, и всегда следует иметь в виду факторы, указанные в п. 1 —4.

В общем, в случае определения редких рудных минералов не следует диагностировать их по травлению. Опытный исследователь будет пользоваться этим методом только при контроле дебаеграммами и др.; лучше, если редкие сульфосоли или теллуриды не будут определены, чем их неправильные определения попадут в литературу.

Следует учитывать, что при проведении диагностического травления различные авторы имели не одинаковую технику, не всегда учитывалась температура травления, влияние которой очень велико, поэтому к данным травления необходим критический подход. Не нужно забывать, что в общем случае длительность травления не должна превышать 60 сек, а результат травления необходимо наблюдать под микроскопом. Описание «результата травления» часто трудно передать несколькими словами, поэтому и здесь оно отражено не во всех деталях.

Структурное травление

Б.  К структурному травлению предъявляются совершенно иные требования. Оно перенято из металлографии, где сходство объектов, без сомнения, больше, чем в минераграфии, к тому же изучение в поляризованном свете внедряется медленно. В минераграфию структурное травление было введено Шнейдерхёном в 1921 г., после того как при диагностическом травлении были получены интересные результаты травления.

Шнейдерхён считает желательным предложить для каждого рудного минерала какой-либо реагент, который выявлял бы следующее:

1. Внутреннее строение кристаллического индивида (двойниковые пластинки, зоны, деформации): травление внутреннего строения зерен.

2. Разную затравливаемость в различных кристаллографических направлениях для распознавания положения зерен в агрегате и их формы. Это трудноотделимо от первого требования: травление различных сечений зерен.

3. Границы отдельных зерен однородного кристаллического агрегата — травление границ зерен.

Протравливание внутреннего строения зерен и разных сечений зерен является, естественно, следствием векториально различной затравливаемое кристаллических зерен. Протравливание границ зерен понять труднее; объяснением этого явления может служить ранее высказанное предположение, согласно которому ненасыщенные участки в кристаллической структуре по границам зерен обусловливают более легкую травимость. Маталлографы развили здесь особые, отчасти явно излишние гипотезы о промежуточном слое.

Структурное травление может быть применено в тех случаях, когда необходимо оттенить различия, между мало отличающимися рудными минералами как для целей наблюдения, так особенно для фотографирования. Контрастное травление важно для технических целей, например для подсчета или измерения величины зерен различных компонентов сложного агрегата, особенно для малоопытного глаза.

Автор отмечает, что он не дал себе труда систематически развить прежние данные. Кое-что ему удалось сделать скорее случайно. Когда речь идет не об однородных агрегатах изотропных минералов, он предпочитает пропустить некоторые структурные особенности, чем испортить, может быть, особенно тщательно приготовленный шлиф. Желательно было бы обладать для каждого рудного минерала реагентом, выявляющим структуру. Даже и у анизотропных минералов некоторые детали, например, зональное строение, становятся видимыми только после травления.

Другие способы распознавания структуры агрегатов применялись автором лишь от случая к случаю; в этом вопросе он сам в значительной степени зависит от литературных данных. Некоторые из описанных приемов очень просты, почти тривиальны, другие сложны или методически очень тонки.

Сюда относятся, например, нагрев (однако надо предостеречь при этом от возможности превращений), глубокое протравливание для установления фигур травления с ориентированными рефлексами, метод отпечатков, как его, например, применяли Гаудин, Галопин  и Хиллер; в настоящее время имеется метод, при котором определяемый элемент в минерале переводится с помощью циклотрона в радиоактивный изотоп и, таким образом, улавливается фотографически по его излучению.

Физико-химические данные

Совокупность физико-химических отношений известна лишь с приблизительной точностью для немногих рудных минералов, так же как почти для всех породообразующих минералов Частично не преодолены трудности, которые при экспериментальных исследованиях обусловлены давлением паров серы или кислорода. Несмотря на это, часто после одного лишь микроскопического исследования многое можно сказать об устойчивости минерала или парагенезиса при повышенных (или пониженных) температурах и давлениях. Если для какого-либо минерала известно в этой области больше, чем обычно, то в этом случае может оказаться полезным самостоятельный раздел.

Этот раздел содержит литературные данные о точках превращения, температурах разложения при данном давлении, точках или интервалах плавления, изоморфных смесях или распадах, так же как и все возможные минераграфические выводы об этом.

Во всех случаях, однако, казалось полезнее привести эти данные в разделе VI, например, о распадах, с относящимися к этому соображениями, а здесь ограничиться лишь краткими замечаниями. К сожалению, еще для очень многих минералов полностью отсутствуют какие-либо данные. Следует отметить, что по этому разделу полнота не была достигнута, ни в какой мере, кроме того, данные физико-химического характера, не имеющие значения для природных проявлений, опущены.

VI.       Структурные особенности.

В разделах «Структурные особенности» и «Особые виды срастаний» описываются все формы проявления минерала в одиночных зернах, в агрегатах и формы срастания с сопровождающими минералами. Ясно, что о распространенных рудных минералах и таких, которые имеют очень большой диапазон образования, сказано гораздо больше, чем о редких или таких, которые связаны с немногими и однотипными проявлениями. Четкость расчленения и подразделения разделов зависит от полноты имеющегося материала; для редких минералов приходится быть кратким хотя бы из соображений объема.

Раздел VI. «Структурные особенности» охватывают данные о «внутреннем строении индивидов», о структуре, т. е. особенностях формы зерен и расположении составных частей в агрегате и в срастаниях. Так как в общей части книги структуры описаны особо, здесь дана лишь общая характеристика данного минерала.

Раздел VII. «Особые виды срастаний» обнимают некоторые особенно важные и характерные черты строения, которые могли быть включены в раздел «Структурные особенности», но заслуживают особого обсуждения. Таковы, например, явления замещения, мирмекитовое срастание, межзерновые пленки, явления перекристаллизации, иногда также важные, но обычные структурные признаки. Для редких минералов раздел VII обычно не выделяется.

Внутреннее строение зерен

Минералы в однородном или неоднородном агрегате встречаются в виде хорошо развитых кристаллов, проросших или наросших, либо неправильно ограниченных кристаллических зерен — «кристаллитов» по терминологии металлографов. Первые распространены значительно реже, чем вторые.

Кристаллические зерна бывают внутренне совершенно однородные или обладают сложным внутренним строением.

Границы двойников наблюдаются особенно часто. У рудных минералов исключительно широко распространено полисинтетическое двойникование (гораздо чаще, чем простое). Формы проявления его весьма изменчивы; один и тот же закон проявляется иногда по нескольким однозначным плоскостям; наличие нескольких различных законов или одновременные трансляции могут затемнить картину. В зависимости от условий образования различаются двойники роста, возникшие непосредственно при образовании кристаллов, очень часто они служат признаком скрытой в кристаллической структуре псевдосимметрии; двойники давления, возникшие при воздействии внешнего давления на кристалл или еще чаще на кристаллический агрегат; двойники превращения, которые возникли также в кристалле, но обусловлены аллотропнообратимым или монотропным превращением. Между двумя последними группами возможны переходы.

Зональное строение также весьма часто. Оно возникает при наличии изоморфных слоев твердого раствора, которые очень часто проявляются при росте в относительно низкотемпературных рудных минералах; при этом ранние поверхности особенно легко затравливаются или выявляются в случае зонального распределения включений, а также примесей посторонних веществ.

Заключение о причинах изменения облика кристалла, часто наблюдаемого в случае зонального строения, следует давать с осторожностью, так как лежащие в основе геометрические соображения предполагают знание положения плоскости сечения и ее удаление от центра кристалла. Некоторые данные в литературе неточны.

Деформации весьма многочисленны. В одном и том же минерале они часто проявляются самым различным образом; длительность динамического воздействия (постепенного или удароподобного), температура, чистота объекта, предварительная обработка шлифа и др. могут в одном случае вызвать пластическое смятие, в другом — катаклаз в различных формах проявления. Волнистое погасание, смятие, смещения (трансляция), образование двойников скольжения и катаклаз позволяют сделать вывод о наличии напряжения, под которым кристаллическая структура находится, или о значительном увеличении «свободной поверхности». Тем самым обусловливается предрасположение к перекристаллизации, которая у отдельных минералов наступает с различной скоростью и может быть даже под воздействием предварительной обработки и температуры. Явления деформации, таким образом, могут быть у одного минерала совершенно стерты, тогда как в сопровождающем минерале они выявляются исключительно отчетливо.

Деформация месторождения

Сильная деформация месторождения, часто вместе с явлениями перекристаллизации, вызывает в рудах то, что в металлургии обозначается как структура развальцевания, а в кристаллических сланцах — как «упорядоченное строение».

Признаки превращений устанавливаются по упомянутым выше двойникам превращения, в других случаях они могут стать заметными благодаря появлению труднообъяснимых структур.

К «внутреннему строению индивидов» относятся также явления распада твердого раствора. С тех пор как Шнейдерхён еще в 1921 году обратил внимание на их большое распространение в рудных минералах, это находит все большее и большее подтверждение. Многие явления распада вследствие собирательной кристаллизации иногда затушевываются до неузнаваемости. Кроме того, в результате диффузии или частичного замещения, а также благодаря первичным ориентированным прорастаниям и ставшим кристаллическими коллоидным образованиям явления распада могут быть спутаны с другими явлениями.

В кристаллохимическом отношении к явлениям распада ближе всего стоят «ориентированные срастания», которые обнаруживают те же взаимоотношения в кристаллической структуре и могут быть связаны переходами. Описанные впервые автором «сфалеритовые звездочки» могут быть как первичными ориентированными срастаниями, так и продуктами распада.

Распад твердых растворов или соединений наблюдается часто. Некоторые срастания вполне надежно определены как разложение, таковы, например, дискразит — серебро, «мальдонит» (золото+висмут), шапбахит — галенит; природа других еще не выяснена, очевидно, некоторые соединения подвергаются более сложному процессу разложения, как, например, блеклая руда с образованием арсенопирита, гудмундита, халькопирита, сфалерита и др.

Сюда же можно было бы включить образования, впервые описанные для рудных минералов Стиллуэллом в 1926 г. по месторождению Брокен-Хилл и названные автометаморфическими или синантетиче- скими (Зедерхольм) срастаниями. Однако, по-видимому, целесообразнее отнести их к «замещениям».

Структура и текстура. Вышеназванные явления (распад твердого раствора, разложение) подвели нас к определению понятия «структура»; совокупность особенностей формы составных частей агрегата и пространственное расположение, и распределение составных частей в этом агрегате.

В Европе принято под «структурой» понимать особенности строения, которые основаны на характеристике формы, величины и взаимного разграничения отдельных зерен, в то время как «текстура» охватывает признаки, связанные с пространственным расположением, распределением и выполнением пространства. Термин «текстура» соответствует, хотя и не совсем точно, принятому в американской литературе термину «fabric».

Для систематики необходимых положений вначале будут описаны форма зерен, величина зерен, связь зерен внутри агрегатов. Хотя эти данные носят пока чисто регистрационный характер, однако на основании их напрашиваются сразу же некоторые выводы.

Гелевые текстуры

Форму зерен в мономинеральных агрегатах часто трудно установить без травления. При некотором опыте, однако, можно избежать травления в большинстве случаев даже и для изотропных минералов (рельеф, трещины по границам зерен и др.). Многообразие срастаний рудных минералов так велико, что при описании нельзя обойтись обозначениями петрографии. Данные о величине зерен необходимы в основном для практических целей; однако они могут быть важны и с другой точки зрения, поскольку склонность к образованию крупно- или тонкокристаллических выделений является характерным признаком конкретного минерала или его происхождения. Характер срастания зерен имеет наибольшее значение для техники, хотя он интересен и генетически и кристаллографически, так, например, кристаллохимически родственные вещества срастаются гораздо теснее, чем неродственные.

Особую роль играют гелевые текстуры, которые далеко не всегда образуются при низкой температуре, как это установлено для проявлений лимонита. Часто решающее значение имеют загрязненность раствора и его вязкость; в этом случае обычны характерные ритмические образования.

VII.      Особые виды срастаний.

Прежде всего, здесь будут приведены истинные, а также спорные виды замещения; при этом необходимо вникнуть в вопрос о том, является замещение гипогенным и произошло при нормальной последовательности образования рудных минералов или позднее независимо от нее, либо замещение является гипергенным и возникло в условиях зоны окисления или зоны вторичного обогащения.

Во многих случаях подробно обсуждается, относятся ли структуры к замещению или обусловлены другими процессами. Иное истинное замещение можно распознать только по реликтам (иногда очень редким) характерных сопровождающих минералов; другие сомнительные «замещения» наверняка представляют собой первичные срастания.

Описание срастаний данного минерала с другими минералами, которые не могут быть объяснены как замещения (или, по крайней мере, большей частью необъяснимы), следует после. Сюда прежде всего относятся весьма распространенные «мирмекитовые», «графические», «субграфические» и «эвтектические» срастания. Насколько они генетически могут быть сложны, видно из общей части. Здесь описываются также межзерновые пленки (генетически также очень сложные), срастания «взаимных границ» («mutual boundaries»), которые обычно используются как «указание» на одновременное образование (но не всегда), реликтовые структуры, унаследованные структуры и многие другие.

Очень часто встречающиеся интересные явления развальцевания с упорядоченным строением и перекристаллизацией во всех стадиях ее проявления также включены сюда, хотя кое-что сказано в разделах «Форма зерен», «Величина зерен» или «Деформации».

Особые виды срастаний

Несмотря на то, что эти явления широко распространены (например, нет почти ни одного месторождения, где бы галенит не встречался в виде «свинчака», т. е развальцованного и часто уже перекристаллизованного галенита), над этими вопросами работали еще очень мало, хотя «свинчак» горняками объяснялся всегда правильно. Металлургия также нашла пути для распознавания степени развальцевания и упорядочения строения в непрозрачных и изотропных металлах под микроскопом. Теперь это признано неудобным и заменено, вероятно, везде, рентгенографическим методом. Однако для рудных минералов отчасти даже удобнее наблюдать эти соотношения под микроскопом. Работы Шахнер-Корн, Хуттенлохера и автора дают первые предпосылки для систематического исследования.

«Перекристаллизация» весьма часто приводит к исчезновению упорядоченного строения, но, несмотря на это, упорядоченность, которая устанавливается чисто кристаллографически, может быть исключительно четкой. Некоторые рудные минералы перекристаллизовываются настолько легко, что при изготовлении шлифов образцы, подвергшиеся механическому воздействию, нельзя проваривать или даже просто заделывать в сургуч, так как перекристаллизация при этом может завуалировать особенности строения (у свинца, как известно металлографам, этот процесс происходит даже при комнатной температуре). В этой области можно сделать много новых наблюдений.

К «особым видам срастаний» часто отнесены структуры, возникшие при окислении рудных минералов, о которых частично шла речь в «замещениях». Некоторые структурные признаки — спайность, зональное строение при этом часто выявляются лучше, чем травлением. Самые натуральные преобразования и образование других сульфидов (марказит, равоит, миллерит, ковеллин) или окислов могут быть хорошо проявлены даже тогда, когда химически еще не устанавливается никакого изменения. Таким образом, удается объяснить или предсказать некоторые особенности поведения рудных минералов при обогащении. Здесь описаны многие микроскопически устанавливаемые признаки вторичного обогащения в богатых медных и серебряных рудах и проведено сопоставление обогащением в последние стадии гидротермальной деятельности. Правильная трактовка этих явлений может иметь большое практическое значение. Многие рудные парагенезисы, ранее объяснявшиеся как проявления вторичного обогащения, теперь считаются, и наверняка по праву, ипогенными.

По некоторым структурам окисления, даже при полном разрушении исходного рудного минерала, можно с большей или меньшей легкостью и совершенно однозначно, установить их первоначальную природу. Естественно, это имеет большое значение при изучении «железных шляп».

Проведение диагностики

VIII. В некоторых полных минералогических определителях содержатся все данные, позволяющие получить действительно однозначное определениее. Применение этих таблиц, если принимать во внимание все признаки, занимает очень много времени. Поэтому некоторые исследования часто пускают, а это ведет к неправильным определениям. Это происходит из-за отсутствия указаний на особенно опасные возможности спутать один минерал с другим. Если предвидеть все опасности, то и при более быстрой работе значительно уменьшится возможность ошибок. Раздел «Диагностика», или «Возможности смешения и распознавание», поэтому имеет особенно важное значение.

Рассмотрение материала с различных сторон может облегчить диагностику и даже сделать определения однозначными, когда по таблицам имеет место исключительно большое сходство с другими минералами; сюда относятся общегеологические, физические, оптические признаки, реакции травления, микрохимические доказательства, внутреннее строение, особенно парагенезис.

Расположение материала в этом разделе несколько бессистемно, но, надеюсь, оно будет, несмотря на это, ясным.

Естественно, для более редких минералов приведенные здесь данные имеют пробелы во всех отношениях. Стремление дать и для редких минералов сравнительный материал частично осталось безрезультатным. Перечисление всех исследованных мест нахождения редких минералов имело целью помочь также диагностике.

IX.       Парагенезис.

При этом очень большом и разностороннем материале исследований, который послужил Шнейдерхёну и автору основанием для «Учебника», и еще значительно большем материале, который автору со своими учениками в последние 34 года удалось обработать, можно с известной статистической надежностью говорить о распространении, количестве и распределении рудных минералов в отдельных группах и подгруппах месторождений.

Для этой цели необходима четкая, но не слишком расчлененная классификация, которая в связи с другими вопросами приведена и объяснена выше.

Естественно, что часть данных представляет достижение столетней давности, которая дала повод к установлению наименований «жильных формаций». Однако постепенно выясняется, что определенные «редкие» минералы, часто также минералы редких элементов, оказываются ведущими и характерными для некоторых групп месторождений; минераграфия может, таким образом, дать ценнейшие указания геохимии и «практической геохимии». Вместе с тем некоторые минералы, считавшиеся ведущими, в месторождении оказались второстепенными.

Особое внимание часто было уделено установлению факта, является данный минерал «проходящим» во многих или нескольких группах месторождений либо он «типоморфен», т. е. связан только с определенными месторождениями или с какой-то одной «формацией». Это не определяется количеством соответствующего минерала, хотя, естественно, соединения наиболее обычных металлов имеют гораздо больше шансов быть «проходящими», чем соединения более редких металлов. При этом играют роль в высшей степени сложные геохимические и кристаллохимические отношения.

Условия давления и температуры

Условия давления и температуры при образовании и чувствительность к их изменениям обусловливают границы возникновения и устойчивости тех или иных минералов.

При описании минералов, которые обычно рассматриваются как ведущие для определенных групп месторождений, но иногда встречаются и в проявлениях совершенно иного рода, сделано указание на такие проявления. Незнание их может привести к неправильному суждению о месторождении и определению его места в ряду других. Ильваит является важным ведущим минералом в контактово-метасоматических образованиях в известняках при при вносе железа. Но, как позднемагматический продукт реакции богатого кальцием плагиоклаза с богатым железом оливином и, по-видимому, магнетитом, он может быть легко пропущен; или ковеллин, обычно являющийся ведущим минералом в верхних частях зоны вторичного обогащения, может находиться также и в богатых серой гидротермальных медных жилах и в вулканических эксгаляциях. Очень редко он встречается в исключительно бедных железом участках контактово-метасоматических или контактово-метаморфических образований. В первом случае надо остерегаться каких-то геохимических выводов, во втором — его присутствие является как бы указанием на очень низкое содержание железа.

Естественно, в данном разделе приведены все ссылки на случаи, когда определенные минералы «являются из ряда вон выходящими» или составляют исключение. Некоторые «исключения из правил» сами собой разумеются, другие весьма неожиданны, как, например, ничтожное значение мартитизации в магнетитах, содержащих также малые количества сульфидов и др.

Данные этого раздела, безусловно, имеют пробелы, а редкие минералы описаны сравнительно подробнее, чем часто встречающиеся. Однако, в общем, в этом разделе собран ценный материал, причем во многом новый.

Пункты местонахождения

X. Этот раздел представляет собой дополнение к разделу IX. В нем перечислены все исследованные пункты нахождения описываемого минерала, главным образом названия рудников. Эти данные показывают читателю, насколько сведения о минерале могут быть исчерпывающими. В том случае, когда для какого-либо более редкого минерала известен только один пункт, в котором он был найден, или имеется только один шлиф, в котором он был изучен, данные о нем могут быть недостаточно полноценными. Возможно, изученный образец был не типичным, тогда даже самое тщательное изучение оптических свойств, структур, срастаний будет иметь много пробелов. Изучение 20 проявлений уже может считаться статистически достаточным для суждения о характерных и типичных структурах, срастаниях и парагенезисах и для выявления явных отклонений.

В этом случае, когда встречен только один пункт нахождения минерала или несколько, но представленные многими образцами, указывается иногда число шлифов. Это обусловливает возможность пробелов в описании свойств данного минерала, однако большое количество образцов компенсирует малое количество местонахождений.

Для обычных распространенных минералов может быть перечислено лишь ограниченное число пунктов нахождения. По возможности названы, конечно, те пункты, из которых получены наиболее полные данные, часто без всякого учета практического значения этих пунктов. Так, например, при описании «сфалерита» назван Сент-Кристоф в Брейтенбрунне потому, что там присутствует особенно темный богатый железом сфалерит с продуктами распада, представленными пирротином и халькопиритом; природа включений названных сульфидов подтверждена и геологически; однако это проявление не имеет никакого практического значения.

Последовательность перечисления пунктов нахождения в случае, когда дело идет о большом числе примеров, установлена по их геологическому положению, а затем по географическому (у более редких минералов — только по географическому положению).

Возможно, было бы лучше применить здесь тот же способ публикации, как в «Учебнике», но это потребовало бы гораздо больше места или потребовало бы, по-видимому, недопустимое сокращение числа указаний.

Литература и «Учебник»

XI.       Необычайно трудно приводить ссылки на литературу в той мере, какая удовлетворила бы и читателя и автора. Если в «Учебнике» была достигнута известная полнота, то здесь от этого сознательно пришлось отказаться, чтобы не прийти к безграничному изложению. Недоступность многих работ военного времени, особенно очень важной и исключительно интересной русской литературы, как это выяснилось из данных отдельных образцов и случайных указаний в сборниках, облегчила это решение. Очень многие работы, содержащиеся в списке литературы последнего издания, вновь не приводятся; в случае необходимости можно обратиться к старым изданиям и к «Учебнику». Большой необходимости в этом не будет, так как по возможности приведены литературные ссылки на большинство работ.

Чтобы избежать повторений, цифра в скобках указывает литературный источник. Следует иметь в виду, что возможны затруднения при отыскании нужных мест в той или иной работе.

В тексте исключены цифровые ссылки для часто повторяющихся всем известных сборников, таких, как Мэрдоча, Деви и Фарнхама, Шорта, Ван дер Веена, Шнейдерхёна, Уитенбогаардта; в этом случае приведена только фамилия автора. Совсем не обозначены, за некоторым исключением, данные из «Учебника» и предыдущего издания данной книги.

Само собой разумеется, что для распространенных и неоднократно исследованных рудных минералов полнота описания имеет меньшее значение, чем для более редких. Поскольку в литературе часто встречаются ошибочные данные, следовало бы сказать о них или привести в исправленном виде, однако этого не сделано, хотя для некоторых случаев это было бы очень важно.

XII.      Дебаеграммы.

Метод Дебая — Шеррера получает все возрастающее значение при определении минералов, а также и других веществ и представляет сегодня основное доказательство каждого минераграфического определения. Данные дебаеграмм поэтому теперь обязательно приводятся в каждой книге, которая посвящена диагностике минералов в отраженном свете.

Автор за последние 30 лет применял этот метод в самых различных случаях и при этом накопил большой опыт. К сожалению, большая часть его материалов (несколько сотен сравнительных снимков) потеряна, и, таким образом, он был вынужден обратиться к иностранной литературе. Теперь, к счастью, получены сообщения о такого рода данных в первую очередь от Харкаурта, Михеева, Ханавальта, Новицкого. Все еще многочисленные пробелы и ошибки в этих данных удалось пополнить и исправить в некоторых случаях сведениями, полученными из литературы, а также от других исследователей и собственными новыми съемками; иногда они относительно легко вычисляются из констант кристаллической структуры.

Высверливание чистых проб

Методика. Даже самые ничтожные количества вещества, в 1/1000 мг и менее, могут быть достаточны для однозначного определения. С помощью импровизированного бура из тонкой иглы, вручную или механически, под микроскопом высверливается немного тонкого порошка, который при медленной и в какой-то мере умелой работе почти не содержит крупных частиц, обусловливающих пятна Лауе; порошок берется тонкой кисточкой, смоченной коллодиумом, и переносится на ось камеры; этот препарат во время съемки должен вращаться. Радиус камеры с учетом необходимой точности должен быть не меньше 2,86 см; больший радиус потребует слишком длительной экспозиции и необходим только для точных измерений или для рефлексов, близких первичному лучу. Высверливание чистых проб требует аккуратности при работе, спокойных движений руки и некоторой сообразительности. Необходимо помнить, что в плоскости, наблюдаемой глазом, мы имеем два измерения, а бур берет материал и в третьем. В выбуриваемых участках, как правило, всегда нужно держаться дальше, чем на ширину бура от границ зерна; загрязнение не должно превышать (=11%), что является допустимым пределом.

Сказать заранее, с каким облучением, напряжением, фильтрами следует работать, нельзя. Очень многие сульфиды, особенно железосодержащие, и некоторые слоистые структуры дают дебаеграммы с сильным общим потемнением. У минералов, очень склонных к скольжениям (трансляции), это зависит частично от процесса получения порошка. Получение порошка буром дает лучшие результаты. Во многих случаях трудно предвидеть, как способ получения порошка отразится на качестве дебаеграммы. Большинство исследователей, по-видимому, работает с железным излучением, которое дает слабое общее потемнение и характеризуется большей длиной волны; в результате удается избежать излишка линий. Значения d1 и относительные интенсивности I даются для трех или четырех, а во многих случаях и больше, самых сильных линий дебаеграммы.

Определение минерального вида

Этого достаточно для однозначного определения минерального вида, за редкими исключениями. Определенные трудности представляет то, что в литературе одни авторы схематически обозначают самую сильную линию дебаеграммы как 10, а другие применяют своего рода личную эмпирическую шкалу, где затем в зависимости от обстоятельств самая сильная линия обозначается как 1=5 или еще меньше. Первый метод кажется проще и правильнее, однако второй метод дает указание на качество дебаеграммы. Во всяком случае, «качество» может зависеть не только от минерала, но и от условий опыта, как, например, степень измельчения и длина волны. Иногда влияют такого рода тонкости (в частности, сульфиды, которые были распылены в снежной углекислоте, дают гораздо лучшие дебаеграммы, чем нормально обработанные), что приходится задумываться над выбором метода.

В том случае, когда имеется одна дебаеграмма, обозначение ряда интенсивности не представляет затруднений. Но поскольку различные авторы для одного и того же минерала дают различные и часто очень запутанные ряды интенсивности, необходима другая основа. В частности, больший радиус камеры обеспечивает видимость линий, которые при малом радиусе, несмотря на большую интенсивность, вблизи центрального пятна теряются. Очень тонкие препараты при больших значениях d дают большую интенсивность, чем при малых d, более толстые препараты и при малых d дают значительную интенсивность. При некотором опыте можно, сравнивая, таким образом, судить о технике, применяемой тем или другим автором. Следует, например, сравнить различные таблицы для селена у Новицкого. Часто оказывается целесообразным отмечать дополнительные линии или обращать внимание на особенности дебаеграммы. Полные таблицы дебаеграмм привести невозможно, так как они заняли бы слишком много места. Нельзя не упомянуть, что при случайной проверке значений Харкаурта часто обнаруживаются ошибки, такие же ошибки могут оказаться и в других случаях. Следовательно, необходимо подходить к этим данным несколько критически.

Принимая во внимание слабые стороны данных Харкаурта, дополнительно часто привлекались последние данные; обычно приводилось больше трех главных величин.

В моем институте часто проводились новые определения (в частности, почти для всех минералов марганца).

В редких случаях совершенно разные минералы дают почти или полностью одинаковые дебаеграммы. Это обозначает сходство размеров элементарной ячейки и одновременно аналогичное распределение атомов одинаковой величины и часто указывает на возможное образование твердого раствора там, где таковой совсем не ожидался. Харкаурт приводит некоторые примеры; автору кажется наиболее разительным сходство геокронита и иорданита.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.