ГлавнаяУспешное приложение экспериментальных данных по фазовым равновесиям к природным ассоциациям предполагает равновесность последних. Однако очень редко удается убедительно доказать достижимость равновесия для группы минералов. Неравновесное состояние обычно может быть установлено, в то время как установить достижение равновесия гораздо труднее в связи с тем, что равновесие есть такое состояние системы, при котором не происходит никаких ее самопроизвольных изменений. Поэтому равновесие доказывается главным образом путем природных или лабораторных наблюдений структурных взаимоотношений минералов. Критерием установления равновесия может служить также согласованность в величинах распределения различных химических и изотопных компонентов между сосуществующими минералами для данной температуры и давления.
Можно согласиться с тем, что для богатых медью минералов системы медь — железо — сера, для всех сульфидов серебра и меди, сульфосолей свинца и других подобных соединений достижение равновесия во многих, но не во всех случаях гидротермального рудообразования возможно даже за счет твердофазовых реакций. Скорости этих реакций настолько высоки, что некоторые реакции протекают достаточно быстро даже при комнатной температуре. Энергетический барьер, препятствующий установлению равновесия, для этих реакций настолько мал, что сохранение неравновесного состояния при температурах выше 100—150 °C совершенно невероятно даже в течение нескольких лет (рис. 7.1).
Образование зон роста в кристаллах свидетельствует, во-первых, об изменениях среды минералообразования в момент роста кристалла, во-вторых, о способности растущего кристалла реагировать на изменения среды и, в-третьих, о способности минерала сопротивляться происходящим в нем постседиментационным преобразованиям. Зональность кристаллов — это ключ для расшифровки флуктуаций в среде минералообразования. Так, Бартон и его коллеги, изучая тонкополосчатый сфалерит из месторождения Крид, Колорадо, пришли к выводу, что образование полос связано с отчетливыми изменениями в рудообразующем флюиде, состояние которого каждый раз приближалось к состоянию химического равновесия с поверхностью растущих кристаллов. Скорости реакций между твердыми фазами и жидкостью, как правило, на много порядков выше скоростей реакций, протекающих между твердыми телами. Благодаря этому поверхность растущего кристалла может достигать равновесия с внешней средой (равновесие типа жидкость — твердая фаза) и в то же время не быть в равновесии с ранее образовавшимися зонами внутри кристалла (равновесие типа твердая фаза — твердая фаза устанавливается гораздо медленнее).
Помимо случая зональных кристаллов существует много других примеров сохранения неравновесных соотношений. Так, в пределах зон роста в некоторых кристаллах могут быть обнаружены неоднородные участки. При низких температурах возможно метастабильное образование марказита — полиморфной модификации пирита. Опал, осаждаясь из природных вод, может сохраняться достаточно долго из-за чрезвычайной медленности перехода его в стабильную модификацию — кварц, причем в процессе этого перехода опал проходит через серию промежуточных метастабильных состояний.