Бетехтин А. Г. Курс минералогии
жүктеу/скачать 4,45 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Явления разрушения кристаллических структур.
Глава 2. Конституция и свойства минералов 51 Так как различные политипы одного вещества построены из одинако вых слоев, координационные числа атомов в них не отличаются, что при водит обычно к ничтожным различиям по энергии связи между различ ными политипами. Благодаря такой близости различных политипов по энергии для них невозможно, за малыми исключениями, выделить инди видуальные поля устойчивости на P–Tдиаграммах, следовательно, при одних и тех же условиях могут сосуществовать несколько политипных модификаций. Таким образом, в отличие от полиморфизма в обычных его проявлениях, вариации температуры и давления не могут быть при знаны главными факторами, определяющими устойчивость различных политипных модификаций. Причины образования тех или иных поли типов остаются пока до конца не выясненными. Считается, что на это влияют микропримеси и динамические особенности роста кристаллов. Такой индифферентизм политипных модификаций по отношению к из менению главных термодинамических параметров требует рассматривать политипы особняком от прочих полиморфов, для которых поля устойчи вости вполне определенны. Лишь кубические модификации для большин ства политипных веществ, являясь наиболее высокосимметричными, тя готеют к максимальным температурам, сменяя все прочие политипы, так что область стабильного существования первых можно указать, хотя и трудно четко ограничить со стороны низких температур. Явления разрушения кристаллических структур. Главнейшими осо бенностями кристаллических структур минералов являются закономерное расположение и строго уравновешенное состояние слагающих их струк турных единиц. Однако достаточно создать такие условия, при которых внутренние связи структурных единиц будут поколеблены, как из крис таллического вещества с упорядоченной пространственной структурой мы получим аморфную массу, не обладающую кристаллическим строением. Прекрасным примером в этом отношении является разновидность ми нерала брусита — ферробрусит: (Mg,Fe) [OH] 2 , содержащий в виде изоморф ной примеси до 36 % (по весу) закиси железа. В свежем состоянии этот ми нерал, будучи извлечен из глубоких горизонтов шахт, совершенно бесцветен, прозрачен и обладает стеклянным блеском. В течение нескольких дней его кристаллики на воздухе постепенно меняют свой цвет, становясь золотисто желтыми, затеям бурыми и, наконец, непрозрачными темнокоричневыми, сохраняя внешнюю кристаллическую форму 1 . Химический анализ показы вает, что почти все двухвалентное железо при этом переходит в трехвалент ное (т. е. происходит окисление), а рентгенометрическое исследование не устанавливает признаков кристаллического строения. Очевидно, окисление железа нарушило внутренние связи в кристаллической структуре, что и при вело к дезорганизации строения вещества. 1 Брусит, не содержащий железа, в аналогичных условиях вполне устойчив. Общая часть 52 То, что происходит с ферробруситом в окислительной обстановке при комнатной температуре и атмосферном давлении, для других минералов может иметь место при повышенных температурах и давлениях, как это уже установлено для ряда случаев. Весьма интересные явления изучены в минералах, содержащих ред коземельные и радиоактивные элементы (ортит, фергюсонит, эшинит и др.). В них также очень часто, но не всегда, устанавливается превращение кристаллического вещества в аморфное, которое, как предполагают, обя зано действию αлучей при радиоактивном распаде 1 . Эти измененные стеклообразные минералы, не относящиеся к кубической сингонии, оп тически изотропны и не обнаруживают дифракции рентгеновских лучей, т. е. ведут себя как аморфные тела. При этом происходит частичная гид ратация вещества. Такие тела Бреггер назвал метамиктными. В подтверждение явлений распада кристаллических сред можно привести и ряд других аналогичных примеров, иллюстрирующих об разование аморфных или коллоидных масс. Однако нельзя думать, что эти новообразования являются устойчивой формой существования ве щества. Известно немало примеров вторичной перегруппировки ве щества с образованием новых кристаллических тел, устойчивых при изменившихся условиях. Так, известны «кристаллы ильменита» (Fe .. TiO 3 ), которые при микроскопическом изучении оказываются со стоящими из смеси двух минералов: гематита (Fe 2 O 3 ) и рутила (TiO 2 ). Повидимому, после момента образования ильменита в какойто пе риод жизни минерала, под влиянием изменившегося режима кисло рода, создались резко окислительные условия, приведшие к переходу Fe 2+ в Fe 3+ с одновременным распадом кристаллической структуры, а затем к постепенной перегруппировке вещества с образованием смеси устойчивых минералов. Точно так же, например, наблюдались случаи образования на месте тиллита (PbSnS 2 ), галенита (PbS) и касситерита 1 По В. М. Гольдшмидту, для достижения аморфного состояния в этих случаях не достаточно одной радиоактивности минерала, а необходимы также следующие два условия: 1) первоначально возникающее кристаллическое вещество должно обладать слабой существенно ионной структурой, допускающей перегруппировку или гидролиз; такие решетки образуются преимущественно при соединении слабых оснований со слабыми ангидридами; 2) структура должна содержать один или несколько сортов ионов, способных легко перезаряжаться (например, ионы редких земель) или даже превращаться в нейтральные атомы (например, образование атомарного фтора в флюорите под влиянием радиоак тивного излучения со стороны). Сам процесс распада В. М. Гольдшмидт представляет как перегруппировку вещества. Например, соединение YNbO 4 превращается в тонкодисперсную смесь (твердый псев дораствор) окислов: Y 2 O 3 и Nb 2 О 5 . При такой концепции понятно, почему не наблюда ется превращений в аморфное вещество простых соединений, так ThO 2 (торианит), или солей сильных кислот со слабыми основаниями, например (Се, La, ...)PO 4 (монацит). |