Рутиловый кварц и гипотеза, объясняющая рост кристаллов в пещерах
В природе существует много редких и интересных минералов и кристаллов. Один из самых таинственных по своему происхождению представлен на фотографии:
Нет, это не янтарь и не эпоксидная смола с чьим-то пучком волос. Это рутиловый кварц. Вернее будет сказать, кристаллы рутила в виде нитей в структуре кристалла кварца. Что это такое и как могла появиться такая красота – давайте разбираться. Разгадка (мое предположение) – будет в конце статьи.
Если кварц известен абсолютно всем (песок видели все), то минерал рутил знаком только тем, кто связан с геологией или с производством титановых белил. Рутил – это полиморфная разновидность диоксида титана. Как правило, кристаллы рутила в породе выглядят так:
Но по каким-то причинам они могли расти и как тонкие нити. Да еще и в кварце. Месторождений рутила не так много. В основном они расположены в Австралии, Индии, Италии, ЮАР, США, Бразилии и в России (на северном Урале). А месторождений рутилового кварца еще меньше.
Нити рутила в кварце могут встречаться не только рыжеватого как золото цвета. Но и черного, зеленого. Другое название рутилового кварца – кварц-волосатик. Рутиловый кварц ценится у ювелиров и считается магическим камнем в определенных кругах. Стоимость камней из этого минерала:
Но меня интересует процесс образования такого симбиоза двух минералов. Как один смог оказаться в другом в виде тонких нитей?
Вот очень интересный и редкий камень:
Рутиловый кварц с включениями минерала гематита (оксида железа). Видно, что рутил как бы вырастал из гематита. Но как такое возможно? Получается, кристалл оксида титана вырос из оксида железа. Или гематит был как затравка для роста нитей рутила? А диоксид титана содержался в расплаве диоксида кремния (кварца) и нити росли из жидкой расплавленной породы?
Нити рутила, расходящиеся в разные стороны при своем росте от гематита. Интересно, в минералогии смогли бы создать искусственно такую структуру из минералов?
Здесь тоже видны кусочки минералов, из которых росли нити рутила.
Посмотрел температуры плавления минералов (данные из wikipedia) :
— Рутил. Температура плавления: 1855 гр.С
— Кварц. Температура плавления: 1720 гр.С
— Гематит: Температура плавления: 1594 гр.С.
Здесь получается неувязка. Гематит как затравка не мог находиться в твердом виде как затравка (как мы видим на фотографиях) в расплаве кварца. Его температура плавления ниже, чем у кварца. Но нужно знать температуры плавления этих минералов при разных давлениях. Если не будет линейной зависимости (линейной прямой) у всех трех минералов, то при каком-то давлении гематит мог быть твердым в жидком кварце. Но это лишь предположение.
Если увеличить изображение минерала, то видно, что нити рутила начинали расти или из крохотных кусочков минерала. Значит, вещество для рутила содержалось в расплаве кварца. Или бульоне, растворе? Либо были обломаны и плавали в растворе, который стал кварцем.
Хотя такого понятия как бульон из растворенных минералов в геологии нет. Но есть факт появления, роста кристаллов горного хрусталя в пещерах:
Эти кристаллы горного хрусталя (чистого диоксида кремния) не росли из воздуха или из магмы. Они образовались в гидротермальных жилах. Это признают геологи. Т.е. росли в жидкости, в которой были растворены различные минералы. Хотя кварц не растворяется в воде ни при каких температурах (для этого его используют как лабораторное стекло), то тогда откуда бралось вещество для роста горного хрусталя? Это важный вопрос.
Кристаллы кварца, но в более мелких размерах часто встречаются в жеодах:
Это своего рода замкнутая каменная полость (конкреция), внутри которой расположены кристаллы каких-либо минералов. В данном примере – кварца. Т.е. внутри конкреции (полости) располагался какой-то минеральный бульон, раствор. И в нем росли кристаллы кварца. Тогда и пещеры с горным хрусталем – это своего рода гигантские жеоды, ранее наполненные водным раствором минералов.
Возможно, это при нормальных условиях кварц не растворяется в воде. А при высоких температурах и давлении для этого создаются условия и процесс растворения медленно, но происходит. А потом, с подъемом этой воды из недр, происходит обратный процесс – рост кристаллов. Это тоже – лишь предположение. Стоимость коллекционных жеод:
Жеоды аметиста в породе выглядят так:
Как Вам такое? В окаменевшей глине осадочных пород находятся полости, внутри которых выросли кристаллы. Никакой магмы и расплавов. Аметист – это красно-фиолетовая разновидность кварца (с примесями ионов железа).
А вот самая большая жеода с аметистом:
Похожа на какие-то трубки, массу, которая выдавливалась сквозь слои грунта, но этот поток остановился с образованием пустот, наполненных геотермальным минеральным составом. Внутри него и выросли кристаллы.
Так вот, возвращаясь к рутиловому кварцу с нитями. Я считаю, что рутил рос не в расплаве кварца, а в неком минеральном геотермальном бульоне, который выходил на поверхность Земли через разломы (с образованием пещер). Образовывались подземные озера и водоемы. Рутил как бы плавал в этой жидкости. При понижении температуры и давления, позже включался процесс роста кварца. И нити оказывались внутри кристалла из диоксида кремния. Но вот почему рутил рос в виде тонких нитей – это еще один вопрос.
Так же можно дополнить или предложить другую модель на примере процесса дегазации. Например, дегазацию силанами (кремневодородами). Они горят с образованием воды и диоксида кремния (кварца). Но в определенных условиях они могли не гореть, а восстанавливать окислы и плавно добавлять кремний в жеоду и поддерживать необходимую температуру и давление. Возможно, жеоды – это пузыри из силанов в грязевом потоке, выходящем из недр. Они медленно восстанавливали минералы (отбирали кислород по периферии пузыря), молекулы кварца пополняли водную концентрацию жеоды. Вода тоже добавлялась в пропорции, давление и температура росли или просто поддерживались, создавая нужные условия и кварцевые кристаллы так же медленно, но росли в таком бульоне пузыря.
Этот вариант образования кристаллов кварца в жеодах из силанов более логичен в плане химических и физических процессов, чем рост кристаллов из перенасыщенного минерального бульона (он же должен был как-то получиться).
P.S. Данная информация пересекается с загадкой происхождения гранитоидов и других пород на Земле, горообразованием (не все горы складчатость), грязевыми вулканами, образованием большинства пещер и даже потопом, следы которого можно увидеть практически в любом регионе. Как вывод из всего этого: многим минералам не миллионы лет. Они могли образоваться по модели, предложенной выше буквально несколько сот лет назад.
