Агатовая литофиза

На фото — агатовая литофиза (в разрезе), найденная в пустыне Блэк-Рок, штат Невада, США.

Литофизы (от греч. λίθος «камень» и φυσα «пузырь») — это сферолитоподобные образования размером с теннисный мяч (иногда до одного метра в диаметре), встречающиеся в кислых (богатых кремнекислотой) вулканических породах — риолитах и обсидианах. В англоязычной литературе эти образования часто называют thundereggs («громовые яйца»). Название это связано с легендой североамериканских индейцев штата Орегон, на территории которого впервые были найдены литофизы. Согласно легенде, эти камни представляют собой яйца громовых птиц, которые духи грома швыряли друг в друга во время ссоры. В отечественной литературе иногда встречаются названия «драконовы» или «чертовы яйца».

Так выглядят нераспиленные «громовые яйца». Фото © Gayle Beveridge с сайта weekendnotes.com

Внутри литофиз часто встречаются полости, в которых находят агаты — полосчатые агрегаты скрытокристаллического халцедона. Однако эти агаты образовались не совсем так, как более известные концентрические агаты из замкнутых полостей (миндалин или жеод) в андезитах и базальтах — вулканических породах среднего и основного состава.

Агатовые миндалины в андезитах и базальтах — это и правда минерализованные газовые пузыри, которые образовались при снижении растворимости газа в излившемся магматическом расплаве (вследствие падения давления), а затем были заполнены осаждающимся из постмагматических гидротермальных растворов кремнезёмом в виде кварца (кристаллическая разновидность диоксида кремния SiO₂), халцедона (скрытокристаллическая разновидность SiO₂) или опала (аморфный кремнезем, гидрат диоксида кремния SiO₂·nH₂O). При медленном осаждении скрытокристаллического кремнезема в пустотах образуются красивые концентрически-полосчатые агаты, в которых слагающие их слои халцедона отличаются между собой по оттенку, прозрачности и толщине. В случае, когда остаточная порция раствора оказывается закупоренной внутри замкнутой полости, во внутренней части этой полости происходит рост кристаллов кварца и образуется классическая жеода.

Агатовые образования в литофизах кислых вулканитов имеют принципиально другую форму. Для них характерны структуры «раздвижения», заполнения трещин и сферических отслоений, образования звездчатой формы.

Отличие агатовой литофизы (А) от классического миндалевидного агата (Б). Фото © RhyoR (А) и © Karel (Б) с сайта flickr.com

К тому же если миндалевидные агаты заполняют всю полость целиком, то в литофизах полость составляет лишь небольшую часть всего объема. Оставшуюся часть занимает плотная окремненная вмещающая порода. Примечательно, что чем более радиальное расположение имеют остроконечные полости (лучи) внутри литофизы, тем ближе эта литофиза по форме к правильной сфере.

Снаружи литофизы выглядят как более плотные и твердые желваки внутри лав и пепловых слоев, напоминающие конкреции в осадочных породах (подробнее о процессе формирования конкреций см. Даже самые большие сферические конкреции вырастают всего за несколько десятилетий, «Элементы», 23.05.2018). В противоположность жеодам, в которых образуются классические миндалевидные агаты и которые заполняются кремнеземом от периферии к центру, образование литофиз начинается от центра к периферии. Центры кристаллизации возникают еще на стадии расплава при сегрегации кремнезёма и выделении из расплава оксида кремния в виде скоплений кристаллического кристобалита (высокотемпературная модификация кварца). Для расплавов типа вулканического стекла (обсидианов) процесс образования в аморфной основной массе сферических структур, состоящих из мелких кристаллов кристобалита, получил название расстекловывания, или девитрификации. Так образуются первичные «затравки» литофиз.

Рост литофиз происходит за счет радиальной кристаллизации вокруг затравки агрегата микрокристаллов кристобалита и криптопертита (микрокристаллического натриевого и калиевого полевого шпата). При этом переходе аморфной фазы в кристаллическую высвобождается вода, так как первичный риолитовый расплав содержит в небольшом количестве воду, а кристаллы кристобалита и криптопертита — нет. Высвободившаяся вода скапливается в межкристаллическом пространстве в виде водяного пара. Затем, в процессе коалесценции пузырьки газа собираются в верхней части литофизы в виде полусферической линзы. Продолжающийся радиальный рост кристобалита приводит к увеличению диаметра литофизы и поступлению дополнительного газа в полусферическую линзу. В какой-то момент давление газа в линзе превышает литостатическое (давление окружающих пород) и происходит разрыв литофизы изнутри. В последующем образовавшиеся пустоты заполняются осаждающейся из поздних гидротермальных растворов кремнекислотой.

Этапы образования агатовых литофиз. Фото © RhyoR с сайта flickr.com

Кремнекислота, заполняющая пустоты в литофизах, может быть представлена скрытокристаллическим кремнеземом в форме полосчатого халцедона (агата), кристаллическим кварцем (если образовавшиеся пустоты достаточно большие) или даже яшмой.

Различные варианты заполнения пустот в литофизах: 1 — агат; 2 — агат и кварц; 3 — натечный халцедон; 4 — яшма. Фото © RhyoR с сайта flickr.com

Агатовые литофизы встречаются в кислых вулканических породах самого разного возраста и в самых разных местах земного шара. Наиболее известными местами находок агатовых литофиз являются штат Орегон и национальный парк Рокхаунд (Rockhound State Park) в штате Нью-Мексико (США), а также месторождения Санкт-Эгидиен и Гельберг в Германии. Агатовые литофизы находят также в Австралии, Польше, Румынии, Турции, Мексике, Аргентине, Канаде, Франции и других странах.

Отложения риолитов, содержащие литофизы. Mount Hay Gemstone Tourist Park, Рокгемптон, Восточная Австралия. Фото © Gayle Beveridge с сайта weekendnotes.com

Фото © RhyoR с сайта flickr.com.

Владислав Стрекопытов