Бетехтин А. Г. Курс минералогии
жүктеу/скачать 4,45 Mb. Pdf көрінісі
|
Глава 2. Конституция и свойства минералов 61 ма, многие из которых получили объяснение в рамках энергетической кри сталлохимии. Так, выяснено, что весьма существенным фактором изомор фных замещений является близость электронных характеристик замеща ющих друг друга атомов, наиболее просто выражаемая через такие их параметры, как электроотрицательность. Помимо размерного фактора, учи тываемого правилом Гольдшмидта об отличии в радиусах ионов не более 15 %, для обеспечения изоморфной смесимости требуется и близость ве личин их электроотрицательности. Кроме того, для сложных по составу соединений, в которых влияние геометрических параметров замещающих друг друга атомов, благодаря малости доли занимаемого ими общего объе ма в структуре, слабо сказывается на параметрах решетки, требования не более 15 % различия радиусов могут быть существенно смягчены. Установ лен также характер влияния повышенного давления на изоморфизм: пре делы изоморфной смесимости в целом сужаются, однако энергетически выгодным может являться вхождение катиона в структуру минерала, если оно приведет к увеличению координационного числа атомов примеси. Этот эффект иллюстрируется высокой глиноземистостью пироксенов и амфи болов глубоко метаморфизованных пород за счет повышенных содержа ний четырехкоординированного алюминия. Среди природных соединений переменного состава с генетической и кристаллохимической точки зрения важно различать два типа: 1) ис тинные твердые растворы; 2) микронеоднородные минералы (в том чис ле твердые псевдорастворы, многие из которых представляют собой про дукты распада твердых растворов). Истинные твердые растворы, или, как их иначе называют, изоморф ные смеси, представляют собой совершенно однородные по кристалли ческой структуре смеси в любых пропорциях двух или нескольких ве ществ, не образующих химических соединений промежуточного состава. Примерами могут служить твердые растворы золота и серебра, оливины, закаленные плагиоклазы вулканического происхождения и т. д. Физические и химические свойства твердых растворов являются ад дитивными (от лат. addo — прибавляю), т. е. постепенно и закономерно изменяющимися при увеличении содержания второго компонента. Та ковы, например, изменения температуры плавления, удельного веса, по казателей преломления, отражательной способности, электропроводно сти и т. д. Изменения всех этих свойств на диаграммах выражаются в виде практически прямых линий (для удельных весов и параметров решетки) или плавно изгибающихся кривых (температур плавления, оптических свойств и др.). Эти кривые для изоморфных рядов настолько характер ны, что по совокупности изученных свойств какоголибо минерального вида переменного состава по ним можно определить состав конкретного индивида, измерив значения его свойств и не прибегая к химическому анализу. Например, нетрудно определить таким путем по специальным Общая часть 62 диаграммам состав оливина, изучив его оптические свойства в шлифах под микроскопом. В химических формулах твердых растворов изоморфные атомы или ионы ставят в круглые скобки, отделяя друг от друга запятыми и распо лагая в убывающем порядке содержания: (Au,Ag), (Zn,Fe)S, (Zn,Fe)CO 3 , (Fe,Mn)WO 4 и т. д. Если в двойной соли один из компонентов содержит изоморфные примеси, то формула изображается в следующем виде: Ca(Mg,Fe)[CO 3 ] 2 . Приведенные выше формулы твердых растворов, выражающие химизм минералов переменного состава в обобщенном виде, содержат информацию о соотношении изоморфных атомов лишь в порядковой форме (больше — меньше). Химический состав конкретных минеральных индивидов, оцени ваемый по результатам их химического анализа, выражается в так называе мых эмпирических формулах, например, состав одного из клинопироксенов Хибинского массива описывается следующей эмпирической формулой: (Na 0,88 Ca 0,10 K 0,02 ) 1,00 (Fe 3+ 0,88 Mg 0,05 Al 0,03 Fe 2+ 0,02 Ti 4+ 0,02 ) 1,00 [(Si 1,95 Al 0,05 ) 2,00 O 6 ]. Микронеоднородными минералами считаются такие минеральные ин дивиды, неоднородность которых устанавливается лишь при микроско пических исследованиях. Внешне кристаллы подобных минералов могут казаться однородными, однако при микроскопических, а иногда — лишь при электронномикроскопических исследованиях такие минералы об наруживают неоднородное строение. Неоднородности могут быть пред ставлены как минеральными включениями различного масштаба, так и многофазными включениями, представляющими фрагменты минерало образующей среды (расплавные, газовожидкие включения). Во многих случаях неоднородность минералов является первичной, формируясь непосредственно в процессе их образования в результате за хвата посторонних минеральных частиц и отдельных порций минерало образующей среды через поверхность растущего кристалла. В целом ряде случаев минеральные микровключения занимают ориентированное по ложение относительно кристаллахозяина. Иногда такие включения воз никают при захвате ориентированно наросших (эпитаксических) микро индивидов других минералов (например, тончайшие пластины ильменита или слюды, ориентированные параллельно граням базопинакоида крис таллов корунда). Если ориентированно наросшие минералы впоследствии оказываются заключенными внутри кристаллахозяина, образующиеся вростки называются эндотаксическими. Нередко микроиндивиды посто роннего минерала, имеющие закономерную ориентировку относительно кристаллахозяина, росли одновременно с ним (топотаксия). Интересный пример неоднородности представляют синтаксические срастания структурно родственных минералов, образующих отдельные блоки, представленные в различных объемных отношениях. Подобное явление на ультрамикроскопическом уровне наблюдается в минералах, |