Kinetics of spherulitic crystallization

Abstract

Spherulites are mostly recognized as small rounded bodies in vitrous volcanic rocks like obsidian, pitchstone and rhyolite. But they differ from nodules and concretions due to their internal structure. Often we find them as millimeter sized spheres; somewhere they also found as metric bodies. They have a duller lustre than the surrounding glassy matrix of the rock and show greenish, reddish and black colors. Under the microscope the spherulites show circular outline with radiate fibrous structure and polarization colors help to differ them from the volcanic glass which is black. Between crossed nicols when the microscope stage is turned a black cross appears in every spherulite. Its axes lie parallel to the crossed wires of ocular. The spherulitic aggregate is too fine grained to be determined directly of what minerals it is composed. Bigger spherulites have a much more complicated inner structure. The alkali feldspar is crystallized in conical shapes radiating from core and quartz is intergrown. Here, we mention that spherulitic occurrence is not a special structure of volcanic rocks, but they also occur in glass ware, in some ceramic bodies and in organic polymers as radiating structures in a circular shapes. So these kinds of crystallizations kinetics (nucleation, diffusion, crystal growth, viscosity, volatile composition) will be mentioned. Coarse rounded and elongated spherulites are found in Biga (Çanakkale) where we could practize the internal structure and mineral composition tests. Sometimes they compose the whole mass; more usually they are surrounded by a glassy lava and occur in different flow horizons. At their center a mineral grain make the nucleii. We do not found every spherulite as rounded bodies; they also have irregular outlines. The branching ones like cervicorn shapes are called as axiolites grow in long, elliptical or band-like spherulites. Bigger spherulites could be separated from their volcanic lava rocks and recognized the eutectic crystallization of alkali feldspars and quartz.

Özet

Sferülitler daha çok silis oranı yüksek obsidiyan, pekştayn gibi camsı volkanik kayaçlarda rastlanılan küresel bir görünümdür. Fakat iç yapısına bakıldığında hemen nodul ve konkresyonlardan ayrılmaktadır. Sferülitler daha çok riyolitler içinde sık sık milimetrik boyda bulunurlar; daha büyük boyutlu olanlara da rastlanılmıştır. Ana kayaca göre daha donuk cila gösterip yeşil, kırmızımsı ve siyah renklerde gözlenen Sferülitler mikroskopta ışınsal düzende oluşmuş lif şeklinde kristallerden oluşur ve polarizasyon renkleri ile hemen camdan ayrılırlar. Çift nikolde, mikroskop masası döndürüldüğünde her birinin içinde bir siyah haç şeklinin belirmesi en tipik görünüşleridir. Ufak boyda olan sferülitlerde minerallerin mikroskopta tanınması da güç olmaktadır. Metre boyutunda olan sferülitlerin iç yapısı daha karmaşıktır. Alkali feldspatlar merkezden çepere doğru külah şeklinde kristallenmişler, aralarında kuvars bulunmaktadır. Burada sferülit oluşumunun yalnız volkanik kayaçlarda görülmediği cam sanayii ürünlerinde, seramik malzemelerinde daha çok olarak polimer yapısındaki organik ürünlerde de gözlendiği örneklerden ve doğal-yapay ortamlardaki kristalizasyon evriminden (nüveleşme, difüzyon, kristal büyümesi, viskozite, uçucu madde içeriğinden) söz edilecektir. Biga (Çanakkale) bölgesi riyolitlerinden alınan Sferülitler birkaç cm boyuna ulaşmakta ve iç yapıları kolaylıkla incelenebilmektedir. Sahada felsitik dokulu volkanik cam kayası içinde önemli hacımda oldukları gibi yer yer bazı akma seviyelerini de oluştururlar. Bazen ortalarında bir mineral tanesi bulunabilir. Sferülitler her zaman kürecikler şeklinde olmayabilir; lavın akma yüzüne uygun uzamış, dallanmış, geyik boynuzu şeklinde ilerleyen sferülitlere aksiyolit denmektedir. İri Sferülitler volkanik camdan ayrılıp analiz edildiğinde kuvars ve alkali feldspat bileşiminde oldukları yani ötektik kristalizasyon ürünü oldukları ortaya çıkmaktadır.