|
Кремнекислородные тетраэдры, лишившись катионов, соединяются в плоский лист, к которому присоединяются ионы алюминия и гидроксид-ионы. Так образуется двухслойный пакет. Он отчленяется от структуры разрушающегося силиката, а с освободившейся поверхности вновь выносятся катионы и образуется следующий отщепляющийся пакет. Слоистая структура глинистых минералов объясняется тем, что она «штампуется» только на поверхности, так как вынос катионов глубже поверхностного слоя энергетически невозможен. Поэтому, чем больше удельная поверхность, чем сильнее порода рассечена трещинами, по которым фильтруется вода, тем интенсивнее происходит удаление катионов.
Глинистые минералы состоят из кислорода, кремния, алюминия, т. е. из тех же элементов, которые составляют глубинные силикаты. Образование глин — это перегруппировка атомов применительно к условиям поверхности суши. Но при гипергенезе происходят еще более необычные реакции, когда одно твердое тело замещает другое, а химический состав их совершенно разный. Это называется метасоматическим замещением. С таким явлением мы встречались при знакомстве с гидротермальными процессами, но они осуществлялись при большом давлении и высокой температуре. А реакции выветривания протекают в обычных условиях земной поверхности. Как это объяснить?
В прошлом веке в Германии жил писатель Эрнст Теодор Амадей Гофман, прославившийся своими страшными и фантастическими сказками. В одной из них рассказывалось о том, как темные силы, охранявшие горные сокровища, превратили молодого рудокопа в статую из драгоценного металла. Основанием для этой сказки послужило совершенно реальное историческое событие. Человек, работавший в Фалунских рудниках, расположенных в Швеции, погиб, упав в глубокую подземную расщелину. Когда через несколько десятков лет он был обнаружен, оказалось, что его одежда и тело были замещены мелкими золотистыми кристаллами пирита (сульфида железа). Образовалась статуя из металловидного минерала, сверкающего как золото.
Чтобы понять, как это происходит, надо изучить контакт исходного вещества, которое его замещает. В оптический микроскоп невозможно разглядеть строение этой плоскости соприкосновения. На помощь приходит растровый электронный микроскоп. При увеличении в несколько тысяч раз можно рассмотреть границу раздела минералов, где происходят метасоматические реакции. Оказалось, что новообразованное вещество не вплотную примыкает к замещаемому минералу, а отделяется от него плоской щелью толщиной около 1 • 10~4—1 • 10~6 см. Эти узкие трещины-щели являются реакционными зонами. Если обычная химическая реакция протекает в трехмерном пространстве, то реакция метасоматического замещения при гипергенезе совершается почти в двухмерном, так как толщина щелей измеряется стотысячными долями сантиметра, а длина и ширина в десятки и сотни раз больше. В таких условиях сильно проявляется влияние поля поверхностной энергии. Строение этого поля замещаемого минерала играет роль своеобразной матрицы. Поэтому соединения, оседающие на одной стороне плоскости реакционной щели, воспроизводят, как гипсовый слепок, особенности строения замещаемого минерала, образующего противоположную плоскость щели. А так как фронт реакционной щели последовательно продвигается вперед в результате продолжающегося растворения поверхности замещаемого минерала, объем его постепенно заполняется новым веществом (цвет. рис. XI и XII). Этот процесс несколько напоминает гальванопластику, но при электролитическом осаждении металл лишь покрывает пленкой поверхность твердого тела — матрицы, а при гипергенном замещении новое вещество все время наращивает эту пленку, нарастающую вглубь, пока не заполнит весь объем.
|