Автор: Борис Кантор (Москва)

Кварц с «белой полосой», или фаден-кварц – специфические кристаллы кварца (фото 1) со сквозной туманно-белой полоской – фаденом (от нем. Faden – нить). Большей частью такие кристаллы уплощены по призме, прозрачны, бесцветны или слегка желтоваты. Величина их колеблется от первых сантиметров до 12-15 см, в отдельных случаях до полуметра. 

Фото 1.

Происходят фаден-кварцы из «жил альпийского типа» – минерализованных трещин разрыва метаморфических горных пород, известных в разных районах мира, в том числе и в России на Приполярном Урале. В них происходил процесс переотложения минералов вмещающей породы в условиях, способствовавших росту совершенных кристаллов. Альпийские жилы служили источниками лучших сортов пьезокварца, из них происходят и лучшие коллекционные образцы альбита, адуляра, эпидота, анатаза, брукита и др. Фаден-кварц в настоящее время поступает на рынок коллекционных минералов в основном из высокогорных районов Федерально управляемых племенных территорий (FATA) на северо-западе Пакистана. О деталях его нахождения известно немного, так как территория фактически находится под властью талибов и недоступна для посторонних. Материал доставляется вьюками вниз и расходится по дилерам. 

Большое морфологическое разнообразие фаден-кварца (фото 2)
Фото 2.

объединено доминированием пары широких параллельных граней m с характерной для кварца штриховкой (фото 3, рис. 1), вместе с маленькими гранями  m’ и m” составляющей призму { }. Остальные грани, на рисунке обозначенные буквами r и z, принадлежат ромбоэдрам, составляющим головки «нормального» кристалла, изображенного на рисунке справа. Стрелки на рис. 1 указывают направления кристаллографических осей, причем у «нормального» кристалла ось c служит также осью симметрии 3-го порядка и главной осью и указывает направление преимущественного роста.   

  
                                 Фото 3.                                                                                                            Рис. 1.

Происхождение фаден-кварцев всегда так или иначе связывалось с определяющим признаком – фаденом, «белой полосой». Первоначально ее принимали за реликт матрицы, состоящей из другого минерала. Однако при ближайшем рассмотрении фаден оказался тоже кварцем, правда, замутненным включениями. Более того, его кристаллическая структура составляет одно целое со структурой кристалла фаден-кварца. Поскольку фаден-кварц встречается только в жилах альпийского типа, логично было связать его происхождение с метаморфизмом, а также с поведением трещин. Как правило, трещина распространяется поперек сланцеватости породы и раскрывается постепенно, вначале толчками с амплитудой в сотые и десятые доли миллиметра, причем раскрытие нередко сопровождается сдвигом одной стенки относительно другой и смещениями иного рода. Затем скорость раскрытия возрастает, и процесс может завершиться рывком.

Первую корректную версию происхождения фаден-кварца представил в 1946 г. известный советский минералог и кристаллограф Георгий Глебович Леммлейн (1901-1962) (Леммлейн, 1946). 

Основываясь на собственных исследованиях кварцевых месторождений Приполярного Урала, Г.Г. Леммлейн описал образование кварца с «белой полосой» в уральских кварц-серицит-хлоритовых сланцах. Он установил, что в процессе метаморфизма происходило упорядочение кристаллографической ориентировки зерен кварца в породе. К моменту появления трещины большинство зерен было ориентировано осью c перпендикулярно сланцеватости породы и, таким образом, вдоль трещины; многие зерна расположились осью c наклонно к ней, и почти не осталось зерен, ориентированных осью c перпендикулярно к трещине.  

На первых порах скорость раскрытия трещины отставала от скорости роста кристаллов, и из скопившихся в зазоре поровых растворов рос кварцевый параллельно-шестоватый агрегат второго типа (Григорьев, 1961). Индивиды агрегата были ростовыми продолжениями кварцевых индивидов породы, обнажившихся на стенках трещины, и наследовали их кристаллографическую ориентировку. 

Затем скорость раскрытия трещины возросла и превысила скорость роста кристаллов, и начался второй этап: стенка трещины отделилась от кварцевого агрегата, между ними образовалось свободное пространство и тем самым возникли условия для геометрического отбора. При этом большинство индивидов было заранее ориентировано осью c вдоль трещины или наклонно к ней и почти не было индивидов, ориентированных перпендикулярно трещине, которые в обычной ситуации имели бы наилучшие перспективы роста. В данном случае в преимущественном положении оказались индивиды, ориентированные осью c вдоль трещины, а осью a (в «нормальном» кристалле пересекающей противоположные ребра призмы, рис. 1), – перпендикулярно трещине. В результате геометрического отбора возник параллельно-шестоватый агрегат первого типа, сложенный кварцевыми индивидами, вытянутыми осью a перпендикулярно трещине. 

Поскольку рост кристаллов носил непрерывный характер, а раскрытие трещины дискретный, индивиды шестоватого агрегата постоянно разбивались трещинами. Питающий раствор залечивал их, оставляя законсервированные включения, придававшие им молочно-белый вид. 

На заключительном этапе, когда раскрытие трещины прекратилось, прекратилось тем самым и образование молочного кварца, а победившие в геометрическом отборе кварцевые шестики стали обрастать прозрачным кварцем. Обрастание шло преимущественно в направлении осей c – направлений наибольшей скорости роста; благодаря этому сохранялась и усиливалась уплощенность облика. Реликты шестиков, замутненных включениями, остались в кристаллах в виде «белой полосы».

Таким образом, происхождение «кварцев с белой полосой», согласно Г.Г. Леммлейну, находится в зависимости от заданной ориентировки зерен кварца в породе, а сама «белая полоса» есть не что иное, как реликт кварцевого шестика, выигравшего геометрический отбор и вытянутого в направлении оси a. 

Г.Г. Леммлейн обнаружил также, что «белая полоса» состоит из «прозрачных и белых поперечных штрихов, т.е. из пластинок кварца, скрепленных промежуточными прослойками его», но оставил обнаруженный им факт без какой-либо интерпретации. Нетрудно видеть, что в рамках изложенного механизма формирования фаден-кварца такое строение «белой полосы» объяснения не имеет и представляет, таким образом, факт самостоятельного информационного значения. С большой вероятностью дискретное строение «белой полосы» свидетельствовало бы о дискретном, ритмическом характере механизма ее образования. Однако эта идея получила развитие лишь четверть века спустя. Толчком послужила та же статья Г.Г. Леммлейна, в 1972 г. ставшая известной и за рубежом благодаря публикации ее, в переводе на немецкий язык, в швейцарском журнале для коллекционеров минералов «Schweizer Strahler».  В 1977 г. швейцарский минералог, специалист по кварцу Р. Рикарт, и в 1990 г. американский ученый Р.П. Ричардс развили представление о дискретном образовании фадена (Rykart, 1977; Richards, 1990). 

В генезисе фаден-кварца было выделено две стадии. На первой формируется фаден, на заключительной происходит обрастание его телом кристалла – образование фаден-кварца. 

Первая стадия связана с начальным этапом медленного раскрытия трещины. Оказавшиеся на ее пути зёрна и прожилки кварца подвергаются разрывам (рис. 2, а). Поровые растворы, заполнив образовавшийся зазор, немедленно принимаются за регенерацию – залечивание разрывов. В результате шрамы обеих частей зерна частично восстанавливаются до кристаллографических поверхностей, между которыми находится перемычка связующего кварцевого материала (рис. 2, б) с захваченными в процессе регенерации капельками раствора и пузырьками газов. Трещина продолжает раскрываться, и при следующей подвижке залечивающие перемычки разрываются и новые разрывы вновь залечиваются (рис. 2, в – е). Циклы разрыв – залечивание повторяются снова и снова по мере раскрытия трещины. В результате образуется шлейф залеченных шрамов и включений – это и есть фаден. Под микроскопом видно, что он состоит из поперечных полос – залеченных (регенерированных) шрамов, связующего кварцевого вещества и захваченных в процессе залечивания включений раствора и пузырьков газов. Благодаря этим включениям фаден становится видимым. А сами залеченные шрамы  повторяют кристаллографическую ориентировку исходного кварцевого индивида. 

Очевидно, циклы разрыв – залечивание могут повторяться до тех пор, пока залечивающие перемычки успевают перекрыть образующийся при очередном разрыве зазор, то есть пока трещина раскрывается медленнее, чем растут кристаллы. На месте первоначального разрыва зерна растет фаден – шлейф залеченных шрамов. Зазор трещины заполнен разно ориентированными фаденами и кристаллами сопутствующих минералов. Рост фаденов следует за раскрытием трещины.  

Когда скорость раскрытия трещины становится больше скорости роста кристаллов, процесс регенерации не успевает перекрыть очередной разрыв фадена, и обе его части переходят во вторую стадию. Фаден оказывается в роли затравки, окруженной питающим раствором, и обе его части спокойно обрастают телом кристалла. 

В ходе второй стадии фаден транслирует нарастающему на него кристаллу кристаллографическую ориентировку исходного зерна – направления кристаллографических осей. В данном случае важнейшей является ось c, указывающая направление преобладающего роста. Поскольку залечивание каждого разрыва идет преимущественно в этом направлении, фаден приобретает уплощенную форму, которая наследуется нарастающим кристаллом. 

Итак, имеются две версии образования фаден-кварца, между которыми много общего. Обе они связывают механизм формирования фаден-кварца с процессом раскрытия трещины, вначале медленного, затем более быстрого. Вместе с тем версия Рикарта – Ричардса существенно отличается от версии Леммлейна. Вместо дорастания обнажившихся в трещине зерен кварца предполагаются циклы разрыв – залечивание. Правда, первоначальный разрыв зерен трещиной, как нетрудно видеть, вовсе не является обязательным условием предполагаемого механизма: вполне можно допустить, вместо него или вместе с ним, дорастание обнажившихся в трещине индивидов, как в версии Леммлейна. Этап геометрического отбора отсутствует: на первой стадии зазор трещины заполняется не агрегатом, а отдельными индивидами, а значит, нет и обязательного удлинения всех фаденов по оси a. Фадены удлинены по оси a лишь там, где так ориентированы зерна кварца, оказавшиеся на пути трещины. Повторяющиеся разрывы и залечивания, вызывающие, по версии Леммлейна, всего лишь замутнение фадена, в версии Рикарта – Ричардса составляют главный ритмический механизм, обусловливающий не только дискретное строение фадена, но и само его возникновение.  

Фото 4.

Облик кристалла фаден-кварца зависит от направления фадена относительно оси c. На фото 4 показаны характерные искажения кварца с «белой полосой»; ориентировка фадена отмечена серой линией, оси c – двухконечной стрелкой. 

Фото 5.

На форму фадена влияет характер перемещения стенок трещины при формировании жил альпийского типа, особенно сдвиг вдоль трещины (фото 5) и поворот вокруг «дверной петли» в конце трещины (фото 6). На фото 7 – пример фаден-кварца с зигзагообразным изгибом фадена, возникающим при возвратно-поступательных сдвигах и порождающим своеобразный агрегат кристаллов. 

           Фото 6.                                                                                                 Фото 7.

Следует отметить, что хотя с 1946 г. и до настоящего времени кварц с «белой полосой» много раз упоминался в печати, рассмотренные выше работы Г.Г. Леммлейна, Р. Рикарта и Р.П. Ричардса остаются по существу единственными научными исследованиями за весь почти 70-летний период. Между тем, проблему фаден-кварца отнюдь нельзя считать исчерпанной. Даже простейшие наблюдения выявляют факты, необъяснимые существующими гипотезами его образования. 

Так, на многих пакистанских образцах заметен шип, выступающий из одного конца кристалла и видимый как продолжение фадена. К сожалению, почти все кристаллы представляют собой «флоутеры» («поплавки»), не имеющие следов прикрепления в матрице. Дж. Лоуэлл (J. Lowell, Colorado Gem and Mineral Co; устное сообщение) предположил, что фаден некоторое время продолжал самостоятельный рост под влиянием пьезоэлектрического заряда, накопленного в серии механических воздействий, которым он подвергался в процессе формирования. Идея заслуживает внимательного рассмотрения, хотя на первый взгляд вроде бы перечеркивается электропроводностью окружающей среды. 

При изучении десятков пакистанских образцов нами отмечены и другие особенности морфологии фаден-кварца, выходящие за рамки рассмотренных выше генетических гипотез. 

Фото 8.

Так, из пары широких граней m наиболее подвержена паркетированию та, что расположена ближе к фадену. При этом граница блоков проходит вдоль фадена (фото 8). Этот факт наводит на предположение, что присутствие фадена способствует возникновению дислокаций в нарастающем на него кристалле. 

Как правило, в максимальной близости к фадену располагается и кристалл, наросший на одну из широких граней призмы фаден-кварца и не имеющий собственного фадена (фото 9).

Фото 9.

Подобные срастания весьма распространены. Характерно, что наросший кристалл вытянут вдоль фадена «хозяина» и уплощен по паре граней m, то есть так же, как и сам фаден-кварц, образуя что-то вроде его «ребра жесткости». Ось c наросшего кристалла никогда не пересекает направление фадена «хозяина», но во взаимной кристаллографической ориентировке обоих кристаллов не видно какой-либо закономерности. Индукционные поверхности не обнаруживаются, то есть на момент нарастания «ребра» рост самого фаден-кварца уже завершился. 

Еще Г.Г. Леммлейн заметил, что от фадена «в стороны часто ответвляются короткие полоски, придающие основной полосе несколько “мохнатый” вид» (Леммлейн, 1946, 1973). Подобные примеры встречались и среди изученных нами пакистанских образцов. Иногда фаден фактически неразличим на фоне этого оперения. С другой стороны, известны кристаллы фаден-кварца, где имеется оперение, но сам фаден прерван или частично не просматривается (фото 10).

Фото 10.

При ближайшем рассмотрении оказывается, что оперение состоит из пучков волокон, а под бинокуляром уже при 56-кратном увеличении видно, что каждое волокно представляет собой цепочку пузырьков различной величины (предположительно сотые доли мм), несколько растянутых вдоль цепочки. 

Изложенные факты наводят на требующее профессиональной проверки предположение, что фаден обладает неким индуцирующим влиянием как на собственный, так и на соседние кристаллы кварца. 

Кроме кварца, некоторые другие минералы альпийских жил также образуют фаден-кристаллы. Известны случаи кристаллизации по этому механизму апатита, эпидота, адуляра, клиноцоизита (фото 11),

Фото 11.

некоторых других минералов. Своеобразные «косички» гематита из Актаса (Казахстан), по-видимому, также являются фаден-кристаллами (фото 12). 

Фото 12.

Полный текст статьи будет опубликован в Минералогическом Альманахе, том 18 номер 3, который увидит свет в сентябре 2013 года.

Фотографии и образцы автора, если не указано особо.