ГлавнаяВключения в одном образце редко принадлежат к одной генерации. Первичные включения, как правило, рассеяны по всему объему, и они более крупные по сравнению с вторичными включениями, которые обычно очень многочисленны. Поскольку между захватом этих двух групп включений может пройти не один миллион лет, содержащиеся в них флюиды могут иметь совершенно различный состав, из-за чего чрезвычайно важно уметь отличать первичные включения от вторичных. Наиболее доступные критерии различия этих двух групп включений перечислены в табл. 14.1. Так как ни один из этих критериев не абсолютен, многие из них лишь предположительные или применимы только к образцам из определенных месторождений, и пользоваться этими критериями надо с большой осторожностью и пониманием существующей неопределенности. К сожалению, ко многим включениям вообще нельзя применить никакие критерии.
Первичные включения. Любой процесс, препятствующий росту идеального кристалла, может привести к захвату первичного включения. Например, во время быстрого роста кристалла может образоваться пористый дендритный слой, при замедлении роста покрывающийся плотными непроницаемыми слоями и, следовательно, захватывающий многочисленные включения. Такой тип роста характерен для флюорита. Изучение роста кристаллов показало, что изменение концентраций даже подчиненных компонентов флюида может очень сильно влиять на степень совершенства кристалла, причем в любом направлении. Если полый, раковинообразный, скелетный или пористый кристалл затем становится нормально развитым, при его доращивании могут образовываться крупные первичные включения. Если материал поступает к растущим граням в результате конвекционных потоков в растворе (а не путем диффузии), могут возникать крупные включения в результате временного голодания центров граней по сравнению с быстро растущими ребрами, более доступными для движущегося питающего раствора. Это явление наблюдалось при выращивании искусственных кристаллов и может быть механизмом, приводящим к тому, что природные кристаллы кварца и галита иногда содержат серии очень крупных плоских включений, ориентированных параллельно граням кристалла, разделенных тонкими перегородками.
Большинство кристаллов растет почти параллельными блоками (мозаичная структура). Если некоторые из этих блоков растут быстрее других, то поверхность кристалла может стать грубой, с многими угловатыми углублениями. Последующий рост может закрыть эти углубления, в результате чего образуются полости, имеющие форму отрицательного кристалла. Такая отрицательно-кристаллическая форма часто, но ошибочно считается доказательством первичного происхождения включения (табл. 14.1). Однако первичные включения, образовавшиеся в результате такого процесса, обычно крупны, изолированы и разбросаны без заметной системы. Эти характеристики служат ценными критериями первичности происхождения включений.
Все, что нарушает совершенность грани кристалла, также может приводить к захвату первичных включений. Так, трещины на поверхности кристаллов могут быть причиной несовершенного роста и образования первичного включения, но чаще рост кристалла нарушается твердыми частицами. В месте контакта дальнейшее поступление питательного раствора затрудняется, в то время как свободная часть грани продолжает свой рост. Частичка может быть отодвинута растущей гранью, и за ней будет тянуться след включений, но обычно она зарастает и становится твердым включением с флюидным окружением или без него.
Если среда, в которой растет кристалл, представляет собой гетерогенную систему, состоящую из двух флюидных фаз (например, из пузырьков пара или несмешивающихся капелек нефти в водном растворе), то может захватываться во включения каждая из фаз или иногда обе одновременно. Несмешивающиеся капельки становятся причиной захвата, поскольку они преимущественно смачивают поверхность минерала-хозяина (например, нефть во флюорите из южного Иллинойса). Аналогичная, вводящая в заблуждение ситуация возникает при захвате пузырька газа и пара в кипящем (или пенящемся) растворе. Пузырьки пара или другого газа обычно зарождаются на твердых поверхностях. Растущий кристалл оказывается покрытым мельчайшими газовыми пузырьками, каждый из которых экранирует контактирующую с ними поверхность роста, что и приводит к его захвату. Этот процесс особенно эффективен при резких небольших перепадах давления, вызывающих периодические бурные вскипания. Он может также происходить в результате кристаллизации минерала-хозяина, приводящей к обогащению приповерхностных слоев флюида газовыми компонентами до такой степени, что образуется новая газовая фаза. Циркель сообщает о гаюине, содержащем, по его оценке, 3,6*10в11 газовых включений в 1 см3, захваченных, по-видимому, при выделении газовых пузырьков из силикатной магмы во время роста кристаллов гаюина. Рёддер и Кумбс описывают аналогичное явление — захват несмешивающихся капелек тяжелого, обогащенного солями флюида из гранитного расплава, а также несмешивающихся пузырьков легкого, богатого углекислотой пара, выделившегося из тяжелой солевой фазы. По крайней мере в некоторых включениях оказываются захваченными обе фазы одновременно.
В жиле ОН месторождения Крид в Колорадо, как и в некоторых других эпитермальных жилах, включения в минералах по всем выработкам довольно однородны по степени заполнения, за исключением верхнего горизонта, где встречается кварц, содержащий крупные первичные включения, в которых соотношение газа и жидкости колеблется в широких пределах. Независимые доказательства указывают на то, что эта часть жилы образовалась при давлениях и температурах кривой кипения флюидов, формировавших жилу, так что весьма вероятно, что они кипели и растущий кварц захватывал как газовые, так и жидкие включения. Подобные примеры притягивания пузырьков пара к граням кристалла и захватывания их вместе с жидкостью или без нее довольно обычны для месторождений, для которых: экстраполированные условия указывают на возможность кипения.
Мнимовторичные и вторичные включения. Все первичные включения окружены минералом-хозяином, который рос приблизительно одновременно с процессом захватывания флюида. К вторичным относятся включения, образующиеся при любом процессе, когда кристаллизация минерала-хозяина, по существу, уже закончилась. Так, если кристалл с определенной величиной растворимости растрескивается в присутствии проникающего в трещину флюида, начинается растворение и перекристаллизация минерала-хозяина, что продолжается до тех пор, пока не будет достигнут минимум новообразованной поверхности. При этом происходит захват новых вторичных включений. Хотя часть кристалла, непосредственно окружающая включение, кристаллизовалась во время захвата флюида, это не относится ко всему кристаллу в целом, так что термин «вторичный» в известной степени неоднозначен.
Обычно полагают, что первичные включения образуются во время роста кристалла, а вторичные — значительно позже из совершенно других флюидов. Однако эти два термина частично перекрываются. Если кристалл растрескивается в процессе роста, то флюиды, из которых он образуется (и которые могли быть захвачены как первичные включения в периферической части кристалла), будут проникать в трещину и захватываться в центре кристалла. Такие включения названы мнимовторичными (в советской литературе они иногда называются первично-вторичными). Если в период между ростом ядра кристалла и его внешних частей произошло изменение состава флюидов, расположенные рядом включения могут иметь различный состав. Скорее всего в таком случае явная приуроченность включения к залеченной трещине приведет к неправильному рассмотрению его как вторичного. Истинное происхождение таких включений может быть выяснено лишь при возможности проследить залеченную трещину до ее резкого окончания у бывшей грани роста внутри кристалла. Примеры бесспорно мнимовторичного генезиса редки, но, по мнению автора, значительная часть залеченных трещин спайности или изгибающихся трещин излома, выявляемых по приуроченности включений, во многих идиоморфных кристаллах из пустот в действительности скорее относится к мнимовторичным, а не к вторичным. Именно такие включения есть в кристаллах флюорита из месторождений южного Иллинойса и из Хенсонбурга, Нью-Мексико.
Установлено, что механизмом образования мнимовторичных включений является также гидротермальное выщелачивание, что, видимо, более распространено, чем принято считать, и что может приводить к образованию крупных флюидных включений, отчетливо пересекающих зоны роста. Выщелачивание кристалла редко сводится к простому удалению однородного слоя. По ряду причин некоторые части кристалла оказываются более растворимыми, они растворяются с гораздо большей скоростью, и в этих местах образуются углубления, глубина которых может иногда в 1000 раз превышать ширину таких ямок. Громадные различия в скоростях выщелачивания могут быть вызваны воздействием рентгеновского облучения перед травлением. Нилсон и Фостер предполагают, что большая растворимость и возникновение таких ямок вызываются примесями, продиффундировавшими к линиям дислокаций. Часто наблюдаются подобные же глубокие ямки травления, подчиненные невидимым направлениям дислокаций в затравочных пластинках, используемых при выращивании искусственных кристаллов, кварца. Аналогичные глубокие ямки могут образоваться на вершинах выступов на гранях кристаллов (предположительно на вершинах спиралей роста), и на местах пересечения некоторых таких спиралей.
Наиболее часто используемый критерий первичного происхождения — это включение в кристалле, выступающем в открытой полости (занорыш в жиле). К сожалению, есть много причин, которые могут привести к растрескиванию кристалла и последующему захвату предположительно вторичных включений. He всегда можно сказать, был ли нарушен кристалл в процессе своего роста (образовывались мнимовторичные включения) или позже (образовывались вторичные включения).