в нем чаще всего составляет около 96 — 98%, снижаясь иногда до 90; наряду с этим в халцедонах установлены примеси, достигающие (в %): А1

Оз —3,1; Fe

0

—3,2; СаО — 1; MgO —1,3; Na

0 -0,7 и постоянное содержание Н

0 —2,5 [37].

Исследование особенностей строения сферолитового халцедона оптическими методами, выполненное В. М. Тимофеевым [110], привело его к заключению, что термин «волокно» нужно понимать не как одно неделимое, а как систему оптически связанных зерен. Дальнейшие исследования волокон халцедона [167, 229], в том числе новейшими электронографическими методами, подтвердили их блочное строение, причем размер отдельных блоков оказался равным 1—3 мкм, но иногда и меньше ~ 0,03 мкм [11]. Глиноподобный халцедон при детальном исследовании оказался состоящим из зернышек и кристалликов кварца размером от 1—5 до 10—20 мкм [257].

Впервые об этом высказался, очевидно, К. Пелто [229], который писал, что халцедон состоит из кристаллитов кварца, несколько разориентированных, больше от волокна к волокну, чем в пределах волокон. Различия в ориентировке обычно согласуются переходной структурой. Поверхность волокна выделяется скоплением дислокаций или островками нарушений и порождает область эластичных напряжений, распространяющуюся на некоторые расстояния от границы (поверхности). С другой стороны, большой угол рассогласования между границами волокон и дислокации могут так тесно группироваться, что это приведет к образованию стекловидных (аморфных) прослоек.

Микроблочное строение халцедона приводит к диффузному рисунку его рентгенограмм и ИК-спектров, использованию для описания халцедона такого показателя свойств, как степень кристалличности [11].

Важно также напомнить, что многие халцедоны характеризуются геликоидальным закручиванием волокон [11, 179]

. Кроме того, для халцедона отмечается присутствие микропор (открытых и закрытых) диаметром 0,03—1 мкм [11].

Таким образом, в целом для халцедона, в отличие от кварца, характерны повышенное содержание примесей, микроблочное строение, большое число дефектов упаковки кристаллической решетки.

Говоря об особенностях состава и строения опала, важных для понимания механизма его образования, необходимо прежде всего отметить значительно более высокое содержание в нем Н

0— около 9,5%, при содержании Si0

в пределах 86—96,5%; опал может быть сравнительно чистым по отношению к другим примесям, или содержать их главным образом в виде механических загрязнений, достигающих (в % ): 3,2% А1

0з; 1,85 Fe

0

; 1,5 MgO; l CaO; 0,75 К

0; 0,2 Na

0 [37]. Для него типично тонкоглобулярное строение с диаметром глобул от 10—100 до 250 нм, уложенных либо в плотнейшую упаковку с точечными и линейными дефектами — благородный опал, либо без регулярной укладки с кластерами а-тридимитовой, а-кристобалитовой и кварцевой структуры — обычный А-опал [72]. При раскристаллизации А-опал первоначально переходит в КТ-опал, состоящий из микрокристаллов а-тридимита (10—100 нм) с дефектами упаковки а-кристобалита [72].

Вода, содержащаяся в халцедоне и опале, имеет разную природу и часть ее оказывается химически связанной в виде ОН

-ионов, играющих роль концевых активных групп в полимерных ассоциатах кремнезема 1179, 180].

УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ИНДИВИДОВ РАЗЛИЧНОЙ МОРФОЛОГИИ.

Касаясь условий формирования кристаллических индивидов различной морфологии, прежде всего необходимо остановиться на условиях образования сферолитов, столь характерных для выделений халцедона. При этом заслуживают внимания два аспекта указанной проблемы — кинетический и онтогенический.

Говоря о кинетическом аспекте формирования сферолитов, в первую очередь надо обратить внимание на то, что многие исследователи отмечали решающее влияние на появление сферолитов пересыщения раствора (или переохлаждение расплава), что установлено для сферолитов как органических [46], так и неорганических соединений [7, 224].

Сказанное легко подкрепляется простейшими опытами по кристаллизации в студнях

. Так, если приготовить студень кремнезема, содержащий один из компонентов труднорастворимой соли, и залить его сверху раствором, содержащим второй компонент той же соли, наблюдается следующая картина. Вблизи границы раздела студня и налитого на него раствора, где возникает максимальное пересыщение в отношении образующейся труднорастворимой соли, появляются сложноветвистые объемные дендриты, ниже в студне образуются сферолиты, а еще ниже, где степень пересыщения минимальна,— отдельные полногранные кристаллы (рис. 103). Эти опыты наглядно показывают, что сферолиты возникают в условиях более высокого пересыщения по сравнению с образованием отдельных кристаллов.

Онтогенический аспект формирования отдельных сферолитов и сферолитовых корок наиболее обстоятельно рассмотрен Ю. М. Дымковым на примере образования настурана [32 — 35]. В результате им однозначно доказано, что сферолиты и сферолитовые корки настурана возникают при явлениях нормальной кристаллизации и не являются результатом выпадения гелей (студней) из коллоидных систем, приобретающих округлую форму под действием поверхностного натяжения с последующей сферолитовой раскристаллизацией таких выделений и их растрескиванием с образованием трещин усадки (синерезиса). Об этом, в частности, свидетельствуют: 1) зародышевые кристаллы уранинита в центре сферолитов настурана; 2) сектора расщепляющихся волокон настурана, начинающие рост от граней кристалликов-зародышей настурана; 3) возникновение трещин усадки в результате сокращения объема (до 10%) при фазовых переходах в оксидах урана, связанных с процессами их восстановления до настурана — U 0

; 4) образование трещин отслаивания при развитии карбонатов по сферолитам настурана.

Приведенные выше морфологические особенности сферолитовых корок халцедона полностью соответствуют таковым настурана (за исключением трещин усадки и отслаивания) и заставляют согласиться с неоднократно высказывавшимися представлениями об их образовании в результате нормальной кристаллизации [28, 30], а не как продукта раскристаллизации текстурированного студня, обычно называемого гелем.

О невозможности образования сферолитовых корок и отдельных сферолитов халцедона из текстурированных студней, свидетельствуют также отсутствие доказательств подобного текстурирования и крайне низкое содержание кремнезема в студнях. Так, согласно Ф. В. Чухрову [131], только студень, содержащий около 1 % SiO

обладает текучестью, при которой можно допустить возможность его текстурирования, хотя никем и не доказанную. При содержании 3, (3) % Si0

силикагель становится эластичным, при 11,(1)% SiO

— хрупким, а при 35,7% SiO

представляет рассыпающийся порошок.