Курсовая работа: Изучение онтогенических особенностей кварц-агатовой секреции

Структура. Кристаллическая структура кварца – каркасная, состоящая из кремнекислородных SiO4 тетраэдров, в центре которой находится кремней в четверной координации, а вершины являются общими у смежных тетраэдров. Атомы Si расположены винтообразно вокруг тройных осей симметрии пространственной группы, причем правый ход винта приводит к образованию левых кристаллов, а левый ход – правых.

Кристаллография. Кварц относится к тригональной сингонии, тип решетки – гексагональный, главные габитусные формы: гексагональная призма (100), положительный (101) и отрицательный (011) ромбоэдры, иногда небольшие грани тригональной дипирамиды (111), трапецоэдра (511).

Габитус. Наиболее часто встречающийся габитус – короткопризматический, при этом отношение ширины кристалла (вдоль оси а) к его длине (вдоль оси с) изменяется от 2:3 до 1:4. Грани призмы почти всегда имеют штриховку.

Зональность. Для многих кристаллов характерна зональность. Зоны располагаются концентрически, параллельно внешним граням кристалла. Зональность окраски хорошо видна на поперечном срезе кристалла, причем рентгеновское облучение приводит к дымчатому окрашиванию отдельных зон.

Двойники. Также для кварца характерны двойники – комбинации двух или более кристаллических индивидов одного и того же вещества, взаимно ориентированных в соответствии с определенным законом. Одним из типов двойникования является двойникование по дофинейскому закону, когда индивиды геометрически связаны между собой поворотом на 180о вокруг оси с. В случае двойникования по бразильскому закону индивиды связаны между собой отражением гранями формы (110); срастаются левые индивиды с правыми. Наиболее широко распространенным примером двойникования кварца с наклоненными осями индивидов могут служить японские двойники. Они наклонены на 84о33’ относительно друг друга, при этом плоскостью срастания служит (112).

Спайность весьма несовершенная по ромбоэдру (011), раковистый излом. Твердость по Моосу равна 7. Удельный вес 2.65.

Плеохроизм ярко выражен в аметисте.

Характерны твердые включения, захваченные в процессе роста кристалла (волосовидные кристаллы рутила, например, могут быть расположены хаотично, либо вызывать астеризм; авантюрин содержит блестки слюды.)

Часты псевдоморфозы по кальциту и флюориту.

2. Халцедон

кварц халцедон агатовый сферолит

Структура. Кроме явнокристаллических модификаций α- и β- кварца известна скрытокристаллическая разность, обладающая волокнистым строением, что доказывают тщательные микроскопические исследования. Причем волокна направлены перпендикулярно к линиям раздела слоев и к свободной поверхности. Разделить волокна между собой, как это делается в случае асбестоподобных минералов, невозможно. Волокна имеют лишь несколько мкм в диаметре и достигают нескольких сот мкм в длину. Они образуют параллельные и субпараллельные расходящиеся пачки или же листовидные (чешуйчатые) агрегаты. Волокна обычно вытянуты в направлении, перпендикулярном оси с, и могут быть винтообразно вокруг оси удлинения.

Халцедон относительно легко раскалывается в направлении, поперечном относительно полосчатости и параллельном волокнам, поэтому образуется шероховатая поверхность излома. Халцедон в той или иной степени пористый материал; поры могут быть изолированы или сливаться в нитевидные полости. Это вызывает окрашивание минерала в различные цвета.

Химический состав. Содержание окисла кремния в халцедоне составляет от 90 до 99%. В переменных количествах присутствуют примеси Fe2O3, Al2O3, MgO, CaO и другие.

По текстуре среди агатов выделяют бастионные разности с концентрически- зональными слоями и моховые (ландшафтные) агаты с дендритовидными и перистыми включениями.

Твердость халцедонов по шкале Мооса колеблется около 6,5.

Плотность 2,57-2,58.

Габитус массивный.

Плеохроизм отсутствует.

Большие различия в геологической обстановке, в которой встречается минерал, обусловливают широкий спектр включений. Для халцедона характерны сингенетические включения - образовавшиеся одновременно с минералом-хозяином. К включениям такого типа относят хлоритовые вростки в моховом агате (название произошло от конфигурации этих вростков.)

Люминесценция - появление видимого излучения с большей длиной волны, чем возбуждающее облучение образца. Отдельные образцы агатов и халцедонов могут светиться зеленым светом под действием коротковолнового ультрафиолета; это свечение, возможно, вростками включений урана.

Цвет. В минералогии различают следующие окраски кварца: горный хрусталь (бесцветный), аметист (фиолетовый), цитрин (от желтого до коричневого), розовый кварц, авантюрин (беловатый с сильным зеленым отблеском.) Окраска обусловлена вхождением в кристаллическую структуру катионов различных элементов: Fe2+, Fe3+, Ti, Cr, Mn, Mg и др. Среди халцедонов различают однородные: красный карнеол, оранжевый сердолик, бурый сардер (вхождение катионов Fe), яблочно-зеленый хризопраз (хромсодержащий халцедон), голубовато-синий сапфирин, а также четко слоистый халцедон, называемый агатом. Агат - ритмично-зональное концентрическое срастание халцедона, содержащее зоны и включения других минералов. Кварц является следующим после халцедона по значимости в строении агатов минералом. Наиболее обычно положение кварца в виде крупнокристаллических щеток, завершающих агатовые образования, но иногда он является существенной его частью, определяющей текстуру. Подобные зоны, состоящие из зерен кварца, разделяющих халцедоновые зоны со структурой, вызванной стадийным развитием процессов кристаллизации, в образцах легко различимы макроскопически по цвету и по различной текстуре - тонковолокнистой у халцедоновых зон и грубошестоватой у кварца. При этом зерна кварца ориентируются длинными осями перпендикулярно слоям халцедона, а они первоначально сравнительно точно повторяют очертания кристаллов кварца, которые постепенно сглаживаются, но в последующем слое не исчезают, так как толщина слоя халцедона невелика. Нижняя граница кварцевой зоны очень резкая, вверх от нее можно видеть постепенное увеличение размера отдельных кристаллов кварца вследствие геометрического отбора.

Описанные детали говорят о последовательном образовании зон, причем кварцевая зона представляет собой зону нарастания.

II. Источник кремнезема в агатообразующих системах

Происхождение сферолитов приурочено к кислым горным породам вулканического происхождения. Изначально вязкость лавы была настолько высокой, что пузыри, заполненные флюидом, поднимались с трудом, их форма оказалась круглой вследствие очень медленного движения лавового потока. Существуют различные мнения о том, что представляет собой агатообразующая среда. В качестве первоначальных сред рассматривались: 1) высококремнистые силикаты, вплоть до кварцевых (стекла), но возникли возражения, так как температура плавления кварца может достигать 1600о, а для агатообразавания представляется проблематичным ее резкое снижение до 400-420оС; 2) карбонаты, но, в свою очередь, выяснилось, что их роль ограничивается, скорее всего, появлением псевдоморфоз минералов семейства кремнезема по карбонатам.

Представление о коллоидном и студнеобразном состоянии среды базируются на попытках использовать коллоиды для объяснения специфических черт агатов.

В подтверждение этого приводятся следующие факты:

1.Случаи находок студня кремнезема в природе, хотя и малочисленные;

2.Обнаружение в газово-жидких включениях бахромчатых обособлений;