Бетехтин А. Г. Курс минералогии
жүктеу/скачать 4,45 Mb. Pdf көрінісі
|
Betehtin 2008.compressed
Глава 2. Конституция и свойства минералов 63 представленных монокристаллами, в строении которых участвуют раз личные по составу и строению, но хорошо сочетающиеся между собой регулярно расположенные структурные блоки, присутствующие в крат ных отношениях. Минералы, построенные таким образом, называются полисомами и образуют дискретные ряды — полисоматические серии, например, минералы серии бастнезитпаризит. Если полисоматические структуры сложены плоскими блоками (подобно политипам — слоями, но различными по составу), возникают так называемые смешаннослой ные образования, к которым, как показали электронномикроскопические исследования, относятся многие глинистые минералы, ранее считавшие ся однородными. Всевозможные примеси и дефекты в кристаллах минералов, обладая сами по себе микроскопическими размерами, могут неравномерно рас пределяться в минералах, делая их неоднородными и для невооруженно го взгляда. Как изоморфные, так и механические примеси нередко в раз личных количествах захватываются растущим кристаллом на различных этапах его роста, что приводит к зональному распределению окраски; по добные зоны могут наблюдаться и макроскопически, формируя ритмич нополосчатую зональность. Если примеси неодинаковым образом посту пают в минеральный индивид через различные элементы огранения растущего кристалла (вершины, ребра, различные грани), распределение примесей может иметь секториальный характер. Весьма распространены в реальных минеральных индивидах и слу чаи вторичной неоднородности, по большей части возникающей в про цессе низкотемпературной эволюции минералов, представлявших при своем возникновении истинные твердые растворы. Так как большинство минеральных индивидов после своего образования претерпевают охлаж дение, пределы изоморфной смесимости сужаются, и твердый раствор начинает испытывать превращения, сводящиеся часто к распаду (экссо люции) с выделением избыточных компонентов в виде новых минераль ных фаз. Например, в экспериментально изученной системе NaCl — KСl эти соединения при высоких температурах образуют непрерывный ряд твердых растворов. Однако при постепенном охлаждении до комнатной температуры в закристаллизовавшейся массе возникают мельчайшие за кономерно сросшиеся тельца NaCl и KСl. Количественные их соотноше ния зависят от исходного состава твердого раствора. Теоретический состав минеральных фаз, которые должны образовать ся при распаде твердого раствора, определяется на диаграмме «состав — температура» (рис. 9) положением кривой равновесного сольвуса (бино дали). В большинстве случаев образующиеся фазы зарождаются при более низких температурах, чем те, которые задаются равновесным сольву сом. Зарождение индивидов новой фазы в твердом теле требует дополни тельной энергии на преодоление упругих деформаций при согласовании Общая часть 64 Рис. 9. Эволюция охлаждающегося твердого раствора состава (A 0,5 B 0,5 ) на субсолидус ной диаграмме «состав — температура» двухкомпонентной системы A–B. При темпера туре T = T 1 твердый раствор стабилен. После пересечения кривой равновесного сольвуса твердый раствор находится в метастабильном состоянии (T = T 2 ). Далее зародившиеся при пересечении когерентного сольвуса микровростки, обогащенные компонентом A, достигают при T = T 3 состава (A 0,75 B 0,25 ) и находятся в преобладающей по объему матри це состава (B 0,6 A 0,4 ). При дальнейшем охлаждении когерентность нарушается и при T = T 3 фазы в срастании характеризуются составами (A 0,9 B 0,1 ) и (B 0,8 A 0,2 ) с небольшим преобладанием последней поверхностей выделяющейся фазы и кристалламатрицы, что достигает ся переохлаждением по сравнению с температурой теоретического «на сыщения»; реальный состав выделяющейся фазы и кристалламатрицы определяется линией когерентного сольвуса. При длительном глубоком переохлаждении структура распада делается более грубой и когерентность может нарушиться, после чего состав сосуществующих фаз достигает ве личин, задаваемых равновесным сольвусом (см. рис. 9). Кроме распадового «сценария» поведения твердого раствора, на фоне снижения температуры возможны процессы упорядочения структуры, при которых изоморфные атомы разных элементов, имевшие в структуре твер дого раствора статистическое (случайное) распределение в позициях од ного типа, начинают перераспределяться в этих позициях, избегая сосед ства с себе подобными. Перераспределение изоморфных атомов, осуществляемое путем диффузии на малые расстояния, приводит к об разованию закономерных конфигураций, так что ранее симметрически эквивалентные позиции, занимавшиеся ионами разных элементов в слу чайном порядке, становятся неравноценными и как бы расщепляются на два или более типов (рис. 10). Процессы упорядочения представляют со бой весьма специфичные непрерывные полиморфные переходы (обычно второго рода), практически всегда приводящие к понижению симметрии |