Кристаллы исчезают

Кристаллы, как известно, могут не только появляться на свет и расти, но и исчезать - растворяться, расплавляться и даже испаряться. Как и рост, исчезновение кристалла - процесс постепенный. Он начинается сразу же, как только раствор, окружающий кристалл, по какой-либо причине становится недосыщенным, нагревается или обогащается химически активными реагентами. В природе встречаются впечатляющие примеры растворения минералов. В известняках подземные воды вымывают большие полости - пещеры, размеры которых иногда исчисляются километрами. Растворителем карбоната кальция, слагающего известняки, служит вода, насыщенная углекислотой; за счет этого растворимость карбоната с ничтожной величины 0,013 г/л повышается в десятки раз. Когда такой раствор попадает в условия, где избыток углекислоты может улетучиться, растворимость карбоната кальция вновь падает, и начинается кристаллизация - образование сталактитов, сталагмитов и бесчисленных других построек из кальцита и арагонита, составляющих неповторимое очарование пещер.

К числу довольно хорошо растворимых минералов принадлежит гипс. С повышением температуры его растворимость растет только до 24°С, затем вновь падает; кроме того, она увеличивается в присутствии хлорида натрия. Эти особенности обусловливают интенсивную кристаллизацию гипса с обилием форм роста и растворения в местностях с засушливым климатом, большими суточными перепадами температуры и засоленными почвами.

Как только раствор вновь становится пересыщенным, начавший растворяться кристалл опять начинает расти - регенерировать. История минерального индивида нередко складывается из многократных этапов роста, растворения и регенерации.

Растворимость кристаллических индивидов заметно увеличивается из-за структурных дефектов и примесей. Зависит она и от размеров индивидов: мелкие зерна растворяются лучше крупных кристаллов. За счет этой разницы минералы в благоприятных условиях могут перекристаллизовываться с укрупнением индивидов.

В природной обстановке кристаллы нередко подвергаются частичному растворению. При этом на поверхности кристалла остаются соответствующие следы, если же растворение зашло достаточно далеко, меняется и его внешняя форма. Так, характерный облик кристаллов кварца, топаза, берилла из некоторых гранитных пегматитов (рис. 20) - не что иное как результат из частичного растворения активными водными растворами. Для минералога растворение - это не просто разрушение. Изучая оставленные растворением следы, он воссоздает один из этапов истории кристалла, а значит, и окружавшей его обстановки.

Рис. 20. Кристалл берилла, подвергшийся частичному растворению. Украина

Растворение можно рассматривать как явление, обратное росту. Если рост кристалла сопровождается появлением бугорков-вициналей, то при растворении (разъедании) возникают ямки - фигуры травления. Их форма и симметрия зависят от кристаллической структуры. Различные грани поддаются растворению в разной степени, и кристалл постепенно покрывается быстро растворяющимися гранями (тогда как при росте преобладают медленно растущие грани) - образуется форма растворения. В первую очередь растворению подвергаются вершины и ребра, вследствие чего формы растворения часто округлы и кривогранны.

Несимметрия массопереноса растворения, т. е. поступления растворителя и удаления обогащенного раствора, вызывает искажения формы кристалла. В движущейся среде наибольшему растворению подвержена та сторона кристалла, которая встречает поток. Как и при росте, кристалл может деградировать до симметрии Р, только в данном случае это происходит не за счет выклинивания граней, встречающих поток, а наоборот, в результате их увеличения. В неподвижной среде сказывается влияние концентрационных потоков. Они имеют нисходящее направление, так как при растворении плотность раствора увеличивается. Вертикально расположенный кристалл стремится к симметрии LnnP, а наклонный или горизонтальный - к симметрии Р. Во всех этих случаях, как и при любом взаимодействии кристалла со средой, неизменно действует универсальный принцип Кюри.