Vestnik of the Far East Branch of the Russian Academy of SciencesVestnik of the Far East Branch of the Russian Academy of SciencesВестник Дальневосточного отделения Российской академии наук0869-7698The Russian Academy of Sciences68598110.31857/S0869769824050074HPLQCJEarth and Environment SciencesНауки о Земле и окружающей средеResearch ArticleSpherical forms of matter in mineral complexes of PrimoryeСферические формы вещества в минеральных комплексах Приморьяhttps://orcid.org/0009-0001-2034-0833SafronovPetr P.СафроновПетр Петрович
Russian Federation

Candidate of Sciences in Physics and Mathematics, Senior Researcher

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник

psafronov@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7705-8524MaksimovSergey O.МаксимовСергей Олегович
Russian Federation

Candidate of Sciences in Geology and Mineralogy, Senior Researcher

кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник

hangar7@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0319-8759ChekryzhovIgor Yu.ЧекрыжовИгорь Юрьевич
Russian Federation

Researcher

научный сотрудник

chekr2004@mail.ruFar East Geological Institute, FEB RASДальневосточный геологический институт ДВО РАН30102024510312326062025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0869-7698/article/view/685981

The results of studying various mineral systems of spherical and globular morphology using analytical scanning electron microscopy are presented. Their microstructure and chemical composition have been studied. Several genetic types of spheroids have been established: cosmogenic iron-oxide microspherules from the fall sites of the Sikhote-Alin meteorite; similar in composition, but nickel-free iron-oxide spherules from the Late Permian mafic rocks of Popov Island and from the Late Oligocene acidic explosive deposits of Southern Primorye; spheroid formations from continental Fe-Mn microcrusts – spherical aluminosilicate and ferro-manganese condensate globulites on the surface of gas channels and cavities in basalts, silica microspheroids in segregation centers of acidic volcanic glass; nanosphere formations in the structure of noble opal from the Raduzhnoe deposit (Primorye). The composition of the spheroids, presumably of meteorite origin, is predominantly magnetite with Ni impurities. Only a few of them have a wüstite composition (FeO). Spheroids from pyroclastic rocks are also characterized by a similar composition, but they lack nickel. Spheroids identified in rhyolite glasses have a quartz composition and consist of a core and a shell. Spheroids found in ore crusts are characterized by hydroaluminosilicate and Fe-Mn compositions. The latter often contain high concentrations of Co, Ba, Ce, and sometimes Pb, which are typical elements of oceanic ore genesis. Monocerianite (CeO2) and phosphate-rare earth spherical formations are also common. The ideal beads in noble opal are composed of pure silica and water molecules. With all the variety of conditions and environments for the formation of spherical forms of matter, the controlling mechanisms are surface tension forces (in conditions of liquid heterogeneous media), the gravitational factor and condensation phenomena in closed chambers. The cooperativity of the process determines the unified state of the substance and its morphology.

Приводятся результаты изучения методами аналитической растровой электронной и оптической микроскопии разнообразных вещественных систем сферической, глобулярной морфологии. Исследованы их микроструктура и химический состав. Установлено несколько генетических типов сфероидов: космогенные железо-оксидные микросферулы из мест падения Сихотэ-Алинского метеорита; близкие по составу, но безникелевые железо-оксидные сферулы из позднепермских базитов о-ва Попова и из позднеолигоценовых кислых эксплозивных отложений Южного Приморья; сфероидные образования из континентальных Fe–Mn микрокорок; сферические алюмосиликатные и железо-марганцевые конденсатные глобулиты на поверхности газовых каналов и полостей в базальтах; микросфероиды кремнезема в ликвационных центрах кислого вулканического стекла; шаровидные конкреции-фрамбоиды пирита из углеродсодержащих осадков; наносферические образования в структуре благородного опала из месторождения Радужное (Приморье). Состав сфероидов предположительно метеоритного генезиса преимущественно магнетитовый с примесями Ni. Лишь некоторые из них имеют вюститовый (FeO) состав. Близким составом характеризуются и сфероиды из пирокластических пород, но в них отсутствует никель. Сфероиды, выявленные в риолитовых стеклах, имеют кварцевый состав и состоят из ядра и оболочки. Сфероиды, обнаруженные в рудных корках, характеризуются гидроалюмосиликатным и Fe–Mn составами. Последние часто содержат высокие концентрации Co, Ba, Ce, иногда Pb – типовых элементов океанического рудогенеза. Распространены также моноцерианитовые (СeO2) и фосфатно-редкоземельные сферические образования. Идеальные шарики в благородном опале состоят из чистого кремнезема и молекул воды. При всем разнообразии условий и сред образования сферических форм вещества управляющими механизмами являются силы поверхностного натяжения (в условиях жидких гетерогенных сред), фактор гравитации и конденсатные явления в условиях закрытых камер. Кооперативность процесса определяет единое состояние вещества и его морфологию.

spheroidal formationsturbulencesurface tensionsynergeticsself-organizationenergy benefitсфероидальные образованиятурбулентностьповерхностное натяжениесинергетикасамоорганизацияэнергетическая выгодностьGrebennikov A. V. Ehndogennye sferuly mel-paleogenovykh ignimbritovykh kompleksov Yakutinskoi vulkano-tektonicheskoi struktury (Primor’e). Zapiski RMO. 2011;(3):56–68. (In Russ.).Гребенников А. В. Эндогенные сферулы мел-палеогеновых игнимбритовых комплексов Якутинской вулкано-тектонической структуры (Приморье) // Записки РМО. 2011. Т. 140, № 3. С. 56–68.Grebennikov A. V., Shcheka S. A., Karabtsov A. A. Silikatno metallicheskie sferuly i problema mekhanizma ignimbritovykh izverzhenii (na primere Yakutinskoi vulkano-tektonicheskoi struktury). Vulkanologiya i Seismologiya. 2012;(4):3–22. (In Russ.).Гребенников А. В., Щека С. А., Карабцов А. А. Силикатно-металлические сферулы и проблема механизма игнимбритовых извержений (на примере Якутинской вулкано-тектонической структуры) // Вулканология и сейсмология. 2012. № 4. С. 3–22.Berdnikov N. V., Nevstruev V. G., Kepezhinskas P. K. i dr. Silikatnye, zhelezo-okisnye i zoloto-med’-serebryanye mikrosferuly v rudakh i piroklastike Kosten’ginskogo zhelezorudnogo mestorozhdeniya (Dal’nii Vostok Rossii). Tikhookeanskaya Geologiya. 2021;40(3):67–84. (In Russ.).Бердников Н. В., Невструев В. Г., Кепежинскас П. К. и др. Силикатные, железо-окисные и золото-медь-серебряные микросферулы в рудах и пирокластике Костеньгинского железорудного месторождения (Дальний Восток России) // Тихоокеанская геология. 2021. Т. 40, № 3. С. 67–84.Konovalova N. S., Berdnikov N. V., Nevstruev V. G. Mikrosferuly v rudakh i piroklastike Kosten’ginskogo zhelezorudnogo mestorozhdeniya (Malyi Khingan, Dal’nii Vostok Rossii) // Geologicheskie protsessy v obstanovkakh subduktsii, kollizii i skol’zheniya litosfernykh plit. VI Vserossiiskaya nauchnaya konferentsiya s mezhdunarodnym uchastiem (Vladivostok, 19–22 sentyabrya 2023g., Materialy konferentsii). Vladivostok: Izd-vo DVFU; 2023. S. 264–267. (In Russ.). ISBN 978-5-7444-5547-7.Коновалова Н. С., Бердников Н. В., Невструев В. Г. Микросферулы в рудах и пирокластике Костеньгинского железорудного месторождения (Малый Хинган, Дальний Восток России) // Геологические процессы в обстановках субдукции, коллизии и скольжения литосферных плит: материалы VI Всероссийской научной конференции с международным участием (Владивосток, 19–22 сентября 2023 г.). Владивосток: Изд-во ДВФУ, 2023. С. 264–267. ISBN978-5-7444-5547-7.Nystrom J. O., Henriquez F., Naranjo J. A. et al. Magnetite spherules in pyroclastic iron ore at El Laco, Chile. American Mineralogist. 2016;101:587–595.Nystrom J. O., Henriquez F., Naranjo J. A. et al. Magnetite spherules in pyroclastic iron ore at El Laco, Chile // American Mineralogist. 2016. Vol. 101. P. 587–595.Sandimirova E. I., Glavatskikh S. F., Rychagov S. N. Magnitnye sferuly iz vulkanogennykh porod Kuril’skikh ostrovov i Yuzhnoi Kamchatki. Vestnik KRAUNTs. 2003;(1):135–140. (In Russ.).Сандимирова Е. И., Главатских С. Ф., Рычагов С. Н. Магнитные сферулы из вулканогенных пород Курильских островов и Южной Камчатки // Вестник КРАУНЦ. 2003. № 1. С. 135–140.Sandimirova E. I. Sfericheskie mineral’nye obrazovaniya vulkanicheskikh porod Kuril’skikh ostrovov i Kamchatki: Avtoreferat dissertacii … k.g.-m.n. Vladivostok; 2008. 25 s. (In Russ.).Сандимирова Е. И. Сферические минеральные образования вулканических пород Курильских островов и Камчатки: автореф. дис. … к.г.- м.н. Владивосток, 2008. 25 с.Glavatskikh S. F., Generalov M. E. Kogenit iz mineral’nykh assotsiatsii, svyazannyi s vysokotemperaturnymi gazovymi struyami BTTI (Kamchatka). Doklady AN. 1996;346(6):796–799. (In Russ.).Главатских С. Ф., Генералов М. Е. Когенит из минеральных ассоциаций, связанный с высокотемпературными газовыми струями БТТИ (Камчатка) // Доклады АН. 1996. Т. 346, № 6. С. 796–799.Cornen G., Bandet Y., Giresse P. et al. The nature and chronostratigraphy of Quarternary pyroclastic accumulations from Lake Barombi Mbo (West-Cameroon). J. of Volsanology and Geothermal Research. 1992;(51):357–374.Cornen G., Bandet Y., Giresse P. et al. The nature and chronostratigraphy of Quarternary pyroclastic accumulations from Lake Barombi Mbo (West-Cameroon) // J. of Volсanology and Geothermal Research. 1992. № 51. P. 357–374.Bazhenov A. I., Poluehktova T. I., Novoselov K. L. Ferrotitanistye oksidnye globuli iz granitoidov Ehlekmonarskogo massiva. Geologiya i Geofizika. 1991;(12):50–57. (In Russ.).Баженов А. И., Полуэктова Т. И., Новоселов К. Л. Ферротитанистые оксидные глобули из гранитоидов Элекмонарского массива // Геология и геофизика. 1991. № 12. С. 50–57.Filimonova L. G., Arapova G. A., Boyarskaya R. V. i dr. O tipomorfnykh osobennostyakh magnitnykh sferul orogennykh vulkanitov Yuzhnogo Sikhoteh-Alinya. Tikhookeanskaya Geologiya. 1989;(4):78–84. (In Russ.).Филимонова Л. Г., Арапова Г. А., Боярская Р. В. и др. О типоморфных особенностях магнитных сферул орогенных вулканитов Южного Сихотэ-Алиня // Тихоокеанская геология. 1989. № 4. С. 78–84.Rudashevskii N. S., Mochalov A. G., Dmitrenko G. G. i dr. Samorodnye metally i karbidy v al’pinotipnykh ul’tramafitakh Koryakskogo nagor’ya. Mineralogicheskii Zhurnal. 1987;9(4):71–82. (In Russ.).Рудашевский Н. С., Мочалов А. Г., Дмитренко Г. Г. и др. Самородные металлы и карбиды в альпинотипных ультрамафитах Корякского нагорья // Минералогический журнал. 1987. Т. 9, № 4. С. 71–82.Tsymbal S. N., Tatarintsev V. I., Garanin V. K. i dr. Zakalennye chastitsy iz ehruptivnoi brekchii zony sochleneniya Priazovskogo massiva s Donbassom. Zapiski VMO. 1985;114(2):224–228. (In Russ.).Цымбал С. Н., Татаринцев В. И., Гаранин В. К. и др. Закаленные частицы из эруптивной брекчии зоны сочленения Приазовского массива с Донбассом // Записки ВМО. 1985. Т. 114, вып. 2, С. 224–228.Prigozhin I., Stengers I. Poryadok iz khaosa. Novyi dialog cheloveka s prirodoi. M.: Progress; 1986. 432 s. (In Russ.).Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой. М.: Прогресс, 1986. 432 с.Safronov P. P., Sakhno V. G. Rezul’taty ehlektronno-mikroskopicheskogo izucheniya mikrostruktury i sostava Fe-oksidnykh sferoidov meteoritnogo proiskhozhdeniya. XXIV Rossiiskaya konferentsiya po ehlektronnoi mikroskopii (RKEHM-12). Tezisy dokladov (Chernogolovka, 29 maya – 1 iyunya, 2012). S. 375–376. (In Russ.). ISBN 978-5-89589-060-8.Сафронов П. П., Сахно В. Г. Результаты электронно-микроскопического изучения микроструктуры и состава Fe-оксидных сфероидов метеоритного происхождения // XXIV Российская конференция по электронной микроскопии (РКЭМ-12): тезисы докладов (Черноголовка, 29 мая – 1 июня, 2012 г.). С. 375–376. ISBN 978-5-89589-060-8.Safronov P. P., Gavrilov A. A., Maksimov S. O. Mikrostruktury poverkhnosti Fe-oksidnykh sferoidov iz bazitovykh kompleksov ostrova Popova (Primor’e). Materialy XVI Rossiiskogo Simpoziuma po rastrovoi ehlektronnoi mikroskopii i analiticheskim metodam issledovaniya tverdykh tel (Chernogolovka, 29 maya – 2 iyunya 2009). M.; 2009. S. 206. (In Russ.).Сафронов П. П., Гаврилов А. А., Максимов С. О. Микроструктуры поверхности Fe-оксидных сфероидов из базитовых комплексов острова Попова (Приморье): материалы XVI Российского симпозиума по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел (Черноголовка, 29 мая – 2 июня 2009 г.). М., 2009. С. 206.Maksimov S. O., Safronov P. P., Chekryzhov I.Yu., Kuz’mina T.V. Flyuidnaya priroda uglerodizatsii i ob”emnoi argillizatsii na Gusevskom mestorozhdenii farforovykh kamnei (Yuzhnoe Primor’e). Doklady AN. 2012;444(4):434–439.(In Russ.).Максимов С. О., Сафронов П. П., Чекрыжов И. Ю., Кузьмина Т. В. Флюидная природа углеродизации и объемной аргиллизации на Гусевском месторождении фарфоровых камней (Южное Приморье) // Доклады АН. 2012. Т. 444, № 4. С. 434–439.Maksimov S. O., Safronov P. P. Obrazovanie kobal’tonosnykh zhelezomargantsevykh korok pri flyuidnoi destruktsii silikatnogo veshchestva. Doklady AN. 2016;466(4):467–472. (In Russ.).Максимов С. О., Сафронов П. П. Образование кобальтоносных железомарганцевых корок при флюидной деструкции силикатного вещества // Доклады АН. 2016. Т. 466, № 4. С. 467–472.Maksimov S. O., Safronov P. P. Geokhimicheskie osobennosti i genezis kontinental’nykh kobal’tonosnykh zhelezomargantsevykh obrazovanii. Geologiya i Geofizika. 2018;59(7):931–950. (In Russ.).Максимов С. О., Сафронов П. П. Геохимические особенности и генезис континентальных кобальтоносных железомарганцевых образований // Геология и геофизика. 2018. Т. 59, № 7. С. 931–950.Savel’eva O.L., Savel’ev D.P., Chubarov V. M. Framboidy pirita v uglerodistykh porodakh Smaginskoi assotsiatsii p-ova Kamchatskii mys. Vestnik KRAUNTs. Nauki o Zemle. 2013;22(2);144–151. (In Russ).Савельева О. Л., Савельев Д. П., Чубаров В. М. Фрамбоиды пирита в углеродистых породах Смагинской ассоциации п-ова Камчатский мыс // Вестник КРАУНЦ. Науки о земле. 2013. № 2. С. 144–151.Ivlev A. A. Obrazovanie tolshch, bogatykh organicheskim veshchestvom, v svete novoi modeli global’nogo tsikla ugleroda. Geologiya Nefti i Gaza. 2019;(5):83–90. (In Russ.). DOI: 10.31087/0016-7894-2019-5-83-90.Ивлев А. А. Образование толщ, богатых органическим веществом, в свете новой модели глобального цикла углерода // Геология нефти и газа. 2019. № 5. С. 83–90. DOI: 10.31087/0016-7894-2019-5-83-90.Vysotskii S. V., Karabtsov A. A., Kuryavyi V. G., Safronov P. P. Blagorodnye opaly mestorozhdeniya Raduzhnoe (severnoe Primor’e, Rossiya): problema stroeniya i genezisa. Perspektivnye napravleniya razvitiya nanotekhnologii v DVO RAN. Vladivostok; 2007. S. 140–154. (In Russ.).Высоцкий С. В., Карабцов А. А., Курявый В. Г., Сафронов П. П. Благородные опалы месторождения Радужное (северное Приморье, Россия): проблема строения и генезиса // Перспективные направления развития нанотехнологий в ДВО РАН. Владивосток, 2007. С. 140–154.Vysotskii S. V., Barkar A. V., Kuryavyi V. G., Chusovitin E. A., Karabtsov A. A., Safronov P. P. Gidrotermal’nye blagorodnye opaly: problemy stroeniya i genezisa. Zapiski RMO. 2009;(6):62–70. (In Russ.).Высоцкий С. В., Баркар А. В., Курявый В. Г., Чусовитин Е. А., Карабцов А. А., Сафронов П. П. Гидротермальные благородные опалы: проблемы строения и генезиса // Записки РМО. 2009. № 6. С. 62–70.Letnikov F. A. Sinergetika geologicheskikh sistem. Novosibirsk: Nauka; 1992. 230 s. (In Russ.).Летников Ф. А. Синергетика геологических систем. Новосибирск: Наука, 1992. 230 с.Haken H. The Science of Structure: Sinergetics. New York: Van Nostrand Reinhold; 1984. 255 p. ISBN 10 0442237030. OCLC9644102Haken H. The Science of Structure: Synergetics. New York: Van Nostrand Reinhold, 1984. 255 p. ISBN 100442237030. OCLC9644102.Khaken G. Sinergetika. M.: Progress; 1986. (In Russ.).Хакен Г. Синергетика. М.: Прогресс, 1986.Khaken G. Informatsiya i samoorganizatsiya. M.; 1991. (In Russ.).Хакен Г. Информация и самоорганизация. М., 1991.Nikolis G., Prigozhin I. Samoorganizatsiya v neravnovesnykh sistemakh: ot dissipativnykh struktur k uporyadochennosti cherez fluktuatsii. M.: Mir; 1979. 512 s. (In Russ.).Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах: от диссипативных структур к упорядоченности через флуктуации. М.: Мир, 1979. 512 с.Reynolds O. An experimental investigation of the circumstances which determine whether the motion of water shall be direct or sinuous, and of the law of resistance in parallel channels. Phil. Trans. Roy. Soc., London. 1883;174.Reynolds O. An experimental investigation of the circumstances which determine whether the motion of water shall be direct or sinuous, and of the law of resistance in parallel channels // Phil. Trans. Roy. Soc. London. 1883. Vol.174.Brehdshou P. Vvedenie v turbulentnost‘ i ee izmerenie. M.: Mir; 1974. (In Russ.).Брэдшоу П. Введение в турбулентность и ее измерение / пер. с англ. В.Ф. Алымова, В.В. Альтова, В.С. Войтешонка, А.М. Дуюбинского, А.М. Кудина; под ред. Г.С. Глушко. М.: Мир, 1974.Obukhov A. M. Turbulentnost’ i dinamika atmosfery. Leningrad: Gidrometeoizdat; 1988. 414 s. (In Russ.). ISBN 5-286-00059-2.Обухов А. М. Турбулентность и динамика атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 414 с. ISBN 5-286-00059-2.Adzhemyan L.Ts., Nalimov M.Yu. Printsip maksimal’noi khaotichnosti v statisticheskoi teorii razvitoi turbulentnosti. 1. Odnorodnaya izotropnaya turbulentnost’. Teoreticheskaya i Matematicheskaya Fizika. 1992;91(2):294–308. (In Russ.).Аджемян Л. Ц., Налимов М. Ю. Принцип максимальной хаотичности в статистической теории развитой турбулентности. 1. Однородная изотропная турбулентность // Теоретическая и математическая физика. 1992. Т. 91, № 2. С. 294–308.Frik P. G. Turbulentnost’: podkhody i modeli. Izd. 2-e, ispr. i dop. Moskva; Izhevsk: Regulyarnaya i khaoticheskaya dinamika; 2010. 332 s. (In Russ.).Фрик П. Г. Турбулентность: подходы и модели. Изд. 2-е, испр. и доп. М.; Ижевск: Регулярная и хаотическая динамика, 2010. 332 с.Sachenko A. V. Ablyatsiya. In: Fizika tverdogo tela: Ehntsiklopedicheskii slovar’. Kiev: Naukova Dumka; 1996. T. 1. 656 s. (In Russ.). ISBN 5-12-003771-2.Саченко А. В. Абляция // Физика твердого тела: энциклопедический словарь / гл. ред. В.Г. Барьяхтар. Киев: Наукова думка, 1996. Т. 1. 656 с. ISBN 5-12-003771-2.Novgorodova M. I., Gamyanin G. N., Zhdanov Yu.Ya, Agakhanov A. A., Dikaya T. V. Mikrosferuly alyumosilikatnykh stekol v zolotykh rudakh. Geokhimiya. 2003;(1):83–93. (In Russ.).Новгородова М. И., Гамянин Г. Н., Жданов Ю.Я, Агаханов А. А., Дикая Т. В. Микросферулы алюмосиликатных стекол в золотых рудах // Геохимия. 2003. № 1. С. 83–93.Genshaft Yu.S., Tsel’movich V.A., Gapeev A. K. Kristallizatsiya Fe-Ti oksidnykh mineralov v sisteme “bazal’t–il’menit” pri vysokikh davleniyakh i temperaturakh. Fizika Zemli. 1999;(2):25–34. (In Russ.)Геншафт Ю. С., Цельмович В. А., Гапеев А. К. Кристаллизация Fe-Ti оксидных минералов в системе «базальт–ильменит» при высоких давлениях и температурах // Физика Земли. 1999. № 2. С. 25–34.