INKLUZJE czyli o tym co w krysztale zamknięte

Inkluzje (inaczej wrostki) są to wszelkie ciała stałe, ciecze i gazy zamknięte wewnątrz minerału. Inkluzje mogą zostać uwięzione w przestrzeni krystalicznej w trakcie trwania krystalizacji, bądź dostają się do jej wnętrza już po jej ustaniu. Pojawienie się nieciągłości w minerale (spękań) umożliwia wniknięcie do jego wnętrza substancji.

Po lewej: Rutyl w kwarcu, po prawej: dumortieryt w kwarcu
Kolekcja i fotografia: B. Kajdas

Inkluzje mogą być zarówno dostrzegalne gołym okiem (widoczne makroskopowo), bądź bywają tak drobne, że odróżniamy je wyłącznie przy pomocy badań mikroskopowych. W takich przypadkach mogą mieć wyraźny wpływ na cechy minerału „gospodarza” (np. różowe zabarwienie w kwarcu różowym spowodowane przez mikrowłókna dididumortierytu). Przyjmuje się, że żaden surowiec powstały w naturalnych warunkach nie jest wolny od inkluzji, a te potrafią znacząco wpływać na barwę i stopień przezroczystości minerału. W ten sposób ich obecność w minerale – „gospodarzu” może odbić się na jego jakości i wartości (np. kamieni szlachetnych, okazów kolekcjonerskich). Co więcej, w ich wyniku może również dochodzić do powstawania różnorodnych efektów optycznych. Dobrym przykładem jest tutaj zjawisko asteryzmu (efekt świetlny widoczny na powierzchni niektórych minerałów, przypominający swoim kształtem gwiazdę) spowodowane przez drobne inkluzje minerałów o pokroju włókien, igieł czy pręcików.

Kaboszon wykonany z almandynu wykazującego asteryzm w postaci sześcioramiennej gwiazdy. Zjawisko to spowodowane jest mikro wrostkami włóknistych kryształów rutylu Okaz pochodzi ze stanu Minas Gerais w Brazylii. Wielkość 22 mm. Kolekcja i fotografia: G. Słowik

Podział inkluzji obejmuje takie kryteria jak:
(1) stan skupienia, rodzaj i charakter,
(2) geneza, (3) stan fazowy układu.

Podział inkluzji ze względu na stan skupienia, rodzaj i charakter:

Najliczniejszą grupą inkluzji obecnych w kryształach są ciała stałe. Te spotykane są w postaci krystalicznej – minerałów, często o ciekawym wykształceniu (np. skupienia pręcikowe czy igiełkowe), bądź jako zanieczyszczenia i pył różnej frakcji. Inkluzjami stałymi mogą być nazywane wrostki tego samego minerału co „gospodarz” lub minerału obcego, a także szkliwa naturalne oraz substancje stałe, takie jak np. bituminy.

Grubokrystaliczny hematyt wraz z igiełkowym rutylem w kwarcu
Poch.: Novo Horizonite w stanie Bahia, Brazylia. Wielkość: 40 mm
Kolekcja i fotografia: G. Słowik

Inkluzje stałe występujące w kryształach mają najczęściej charakter przypadkowy i pozbawiony wyraźnego szyku. Zdarzają się jednak minerały, w których układają się one w sposób prawidłowy, wedle znanego zjawiska (Tschermak 1900). Mimo tego, że wrostki stanowią indywidualną cechę danego minerału, to znane są typowe ułożenia inkluzji, które można przyporządkować określonym minerałom.

Rys. 1. kryształ augitu z wrostkami skupionymi wewnątrz kryształu.
Rys. 2. uporządkowane rozmieszczenie wrostków szkliwa w krysztale leucytu.
Rys. 3. kryształ leucytu o warstwowym układzie mikrolitów (Tschermak 1900).

Obecność inkluzji ma wysokie znaczenie w badaniach odtwarzania warunków krystalizacji minerałów. Dzięki nim możliwe bywa ustalenie temperatury, ciśnienia, bądź składu roztworów lub stopów w których dochodziło do krystalizacji badanych minerałów, a także samego środowiska powstania inkluzji i czasu jej zamknięcia w przestrzeni krystalicznej.

.
Inkluzje gazowe stanowią pory i pustki wypełnione przez gazy znajdujące się wewnątrz kryształów. Na pozór puste, widoczne makroskopowo pory w kryształach nie są w rzeczywistości próżniami, a wypełnione są przez gazy. Dobrym przykładem tutaj jest znana z Kopalni soli w Wieliczce tzw. „sól trzaskająca” czyli halit z porami wypełnionymi przez dwutlenek węgla bądź lotne węglowodory. Z wydawałoby się pustych przestrzeni wewnątrz soli, po uderzeniu w nią (bądź jej ługowaniu) wydostają się na zewnątrz gazy z charakterystycznym trzaskiem przypominającym wyładowania elektrostatyczne.

Do fazy gazowej zalicza się parę wodną, dwutlenek węgla, azot, etan (etan, propan i in.), wodór, tlen, siarkowodór, hel, argon i inne gazy szlachetne oraz związki chlorowodorowe (Sobczak 2002).

Kwarc (1 cm) z inkluzjami fluidalnymi wewnątrz kryształu
Poch.: Łętowe. Kolekcja i fotografia: P. Zając
Fotografia wykonana w bliskim ultrafiolecie.

Podobnie jak w przypadku inkluzji gazowych, pustki i pory w kryształach często bywają wypełnione przez ciecze. Są to inkluzje fluidalne. Te reprezentowane są przez wodne roztwory różnych soli (NaCl, KCl, CaCl₂, NaHCO₃, MgCl₂ i in.), skroplone (ciekłe) gazy (CO₂, CH₄, H₂S i in.) oraz ciekłe bituminy. Czasami zdarza się również, że w kryształach obecne są pory częściowo wypełnione cieczą, częściowo wypełnione gazem w formie „ruchomego” pęcherzyka (w gemmologii znane jako „libelle”). Takie „naturalne poziomice” spotykane m.in. w kryształach kwarcu i halitu są bardzo cenione przez kolekcjonerów. W takim obracanym krysztale pęcherzyk gazowy zawsze kieruje się ku górze, przy równoczesnym opadaniu cieczy na dno.

Inkluzje ciekło-gazowe ropy w kwarcu. Kolekcja i fotografia: G. Słowik

Inkluzje na granicy ametyst-negatyw po kalcycie w okazie z Suszyny. Inkluzje najprawdopodobniej gazowe wypełnione goethytem. Wymiary: ~10 x 7 mm. Kolekcja i fotografia: T. Kalbarczyk

Do inkluzji zaliczamy także wszelkie defekty sieci krystalicznej, np. spękania czy szczeliny, które często widoczne są wewnątrz kryształów jako zmieniające swoją barwę (iryzujące) płaszczyzny. Takie inkluzje mogą przybierać rozmaite kształty (hieroglificzne, siatkowe itp.), tworząc tzw. „pióra”, „flagi” czy „skrzydła” (Sobczak 2002).
.
Również wewnętrzne linie wzrostu, linie zbliźniaczeń i strefowości oraz strefy wzrostu są uznawane za inkluzje. Strefowość może być widoczna jako różnica stopnia nasycenia barwą lub jako warstwy małych, pierwotnych, ksenogenicznych kryształów. Wewnętrzne linie wzrostu w okazach naturalnych są zwykle wzajemnie równoległe, natomiast strefy wzrostu przebiegają równolegle do płaszczyzny dwuścianu podstawowego i słupa heksagonalnego (Sobczak 2002).

.
Podział inkluzji ze ze względu na genezę:

• pierwotne (protogenetyczne), tworzące się przed wykrystalizowaniem kryształu podstawowego, zamknięte podczas wzrostu kryształu;
• wtórne (epigenetyczne), powstające po wykształceniu się kryształu podstawowego. Doszło w nim do powstania spękania, które z kolei zostało zabliźnione w wyniku utworzenia inkluzji;
• pierwotne syngenetyczne (pseudowtórne), formujące się równocześnie z kryształem podstawowym, zamknięte przed zakończeniem wzrostu kryształu.

Inkluzja anatazu (1 mm) w krysztale kwarcu. Okaz poch. z kop. łupków kwarcytowych w Jegłowej. Kolekcja i fotografia: P. Zając

Podział inkluzji ze względu na stan fazowy układu:

• jednofazowe, którymi są wrostki stałe, ciekłe lub gazowe (np. roztwory pokrystalizacyjne lub dwutlenek węgla);
• wielofazowe (zwykle dwufazowe lub trójfazowe), w których fazy wypełnienia powstały w czasie stygnięcia cieczy stanowiącej zawartość inkluzji; obecność fazy stałej (np. anhydrytu, halitu, sylwinu i in.) jest wynikiem przesycenia roztworu.

Pasikonik w bursztynie. Kol. Muzeum bursztynu w Jarosławcu

Szczególnym rodzajem inkluzji są inkluzje organiczne w bursztynach, czyli zachowane w żywicy kopalnej wymarłe organizmy, ich szczątki oraz ślady bytowania (np. pajęcze nici, kokony, domki itp.). Największą grupę organizmów znajdywanych w bursztynach reprezentują bezkręgowce, przy czym szacuje się, że same owady to około 90% identyfikowanych inkluzji. Te licznie występują m.in. w bursztynie bałtyckim stanowiącym jedną z młodszych żywic kopalnych (eocen). Najstarsze znane inkluzje w bursztynie – roztocza w bursztynie z włoskich dolomitów są wieku triasowego (230 mln lat)(Seyfullah, Schmidt 2015).

Muchówka w bursztynie bałtyckim
Kolekcja i fotografia: M. Kaczmarczyk

Należy podkreślić, że w odniesieniu do organizmów w bursztynach pojęcie inkluzji zostało wykorzystane w sposób uogólniony i tak też funkcjonuje w środowiskach naukowych i kolekcjonerskich. Nie można tutaj mówić o uwięzieniu w krysztale; bursztyn nie jest minerałem, a mineraloidem pochodzenia organicznego.

Poniżej galerie tematyczne (opisy po kliknięciu w wybraną fotografię):

Przykłady inkluzji. Kolekcja oraz fotografie: Grzegorz Słowik:

Przykłady inkluzji. Kolekcja oraz fotografie: Tomasz Zyguła:

Przykłady inkluzji. Kolekcja oraz fotografie: Bartłomiej Kajdas:

Przykłady inkluzji. Kolekcja oraz fotografie: Aleksander Błasiak:

Przykłady inkluzji. Kolekcja, fotografie oraz film: Tymon Kalbarczyk:

Tekst: Piotr Zając
Fotografie: Grzegorz Słowik, Bartłomiej Kajdas, Tomasz Zyguła, Marcin Kaczmarczyk, Tymon Kalbarczyk, Aleksander Błasiak, Piotr Zając 
realgarblog.com

• Żaba J., 2010: Ilustrowana encyklopedia skał i minerałów. Videograf II, Chorzów.
• Sobczak T., 2002: Inkluzje w szmaragdach naturalnych. Polski
  Jubiler Nr 1 (15), s. 46-49.
• Tschermak G., 1900: Podręcznik mineralogii. Biblioteka przyrodnicza „Wszechświata”, Warszawa.
• Seyfullah L., Schmidt A., 2015: Fossil Focus: Stuck in time — life trapped in amber. Palaeontology Online, Volume 5, Article 12, 1-11.
  

#inkluzja #wrostki