Полевые шпаты (минералы, как определить)

Полевые шпаты это минералы, сложные неорганические вещества, в состав которого в зависимости от минералов входят: основные элементы натрий Na, калий К, кальций Са, алюминий Al и кремний Si.

Химическая формула полевых шпатов R[Al₂Si₂О₈], применяются в различных сферах в зависимости от минерала например лабрадор используется как облицовочный камень.

Что такое минералы полевые шпаты

Полевые шпаты являются одной из важнейших групп минералов. Это главные породообразующие минералы большинства изверженных, многих метаморфических и некоторых осадочных пород.

Происхождение названия связано с присутствием брусочков (швед, spath) полевых шпатов на пашнях (швед, feldt), расположенных на гранитных массивах.

На долю полевых шпатов приходится около 50% всей массы земной коры. По химическому составу полевые шпаты представляют собой алюмосиликаты Na, К, Са.

В очень малых количествах присутствуют Li, Rb и Cs (в качестве изоморфной примеси к щелочам), а также Sr, замещающий Са, и Ва, замещающий К.

Особенностью полевых шпатов является их способность образовывать изоморфные, главным образом бинарные ряды.

Изучению химической структуры и условий образования полевых шпатов посвящены работы Г. Чермака, В. Ю. Тарасенко, А. Н. Заварицкого и других исследователей.

Основным элементом структуры полевых шпатов являются цепочки, которые тянутся параллельно и состоят из кольцевых звеньев, образованных четырьмя тетраэдрами.

Причем в каждом звене два тетраэдра повернуты вершинами вверх, а два — вниз.

Одна четвертая (в щелочных полевых шпатах) или половина (в анортите) ионов кремния в тетраэдрах замещена ионами алюминия.

В каркасе, между цепочками из кремне алюмокислородных тетраэдров, существуют большие пустоты, в которых помещаются ионы Na⁺, К⁺ и Са²⁺.

Свойства полевых шпатов очень близки, на описании их мы остановимся немного позже. Искусственно полевые шпаты получены путем раскристаллизации сплавов соответствующего состава при длительной поддержке температуры раскристаллизованной массы, близкой к температуре затвердения.

Большинство полевых шпатов с химической точки зрения входит в тройную систему Na[AlSi₃О₈] — KlAlSi₃О₈] — Ca[Al₂Si₂О₈].

Это натриевый, калиевый и известковый полевые шпаты. Минералы, промежуточные по составу между Na[AlSi₃О₈] и Ca[Al₂Si₂О₈], называются плагиоклазами.

А минералы, промежуточные между Na[AlSi₃О₈] и K[AlSi₃О₈], — щелочными полевыми шпатами. Кроме того, в этой группе мы рассмотрим цельзиан.

Плагиоклазы представляют собой минеральный вид переменного состава — (Na, Ca)[Al(Si, Al)Si₂О₈] от крайнего натриевого члена альбита (Ab)—Na[AlSi₃О₈] до крайнего кальциевого члена анортита (An)—Ca[Al2Si₂О₈].

Чистый натриевый полевой шпат в зависимости от степени упорядоченности называется низким или высоким альбитом (низкотемпературная и высокотемпературная разности).

Плагиоклазы

Плагиоклазы — наиболее распространенные полевые шпаты. Название их происходит от греч. слов плягиос — косой, клясис — расщепление: по граням (001) и (010) в плагиоклазах проходит совершенная спайность, а угол между гранями колеблется от 86°24′ до 86°50′ (у других полевых шпатов угол между гранями близок к 90°).

В плагиоклазах раньше выделяли 6 минералов — альбит, олигоклаз, андезин. Лабрадор, битовнит, анортит. Е. С.

Рис. Основные звенья и габитусные цепочки в структуре полевых шпатов: а — цепочка и кольца в разреженной модели, б — цепочки в полиэдрах).

Федоровым предложена другая, теперь общепринятая, классификация.

Каждый член изоморфного ряда Е. С. Федоров условно обозначает номером, соответствующим процентному содержанию в плагиоклазе анортитового компонента (табл.).

Название альбита происходит от лат. слова альбус — белый; олиго-клаза — от греч. слов олигос — незначительный и клясис — расщепление (спайность этого минерала немного хуже, чем у других полевых шпатов).

Андезин получил название от гор Анд, где впервые был описан, лабрадор и битовнит — по месту нахождения (п-ов Лабрадор и месторождение Байтаун в Канаде).

Название анортита происходит от греч. слова анортос — косой (имеется в виду кристаллизация этого минерала в триклинной сингоний).

По мере уменьшения содержания анортита в плагиоклазе увеличивается процентное содержание SiО₂, вследствие чего весь ряд плагиоклазов разбивают на три группы: кислые плагиоклазы (№ 0—30), средние (№ 30—60) и основные (№ 60—100).

Почти всегда в составе плагиоклазов имеются примеси К₂О (до нескольких процентов), а также BaO, SrO, FeO, Fe₂O₃.

Двойники плагиоклазов: а — альбитовый, б — манебахский, в — бавенский, г — положение одиночных кристаллов перед образованием перйклинового двойника, д — ромбическое сечение альбита» е— перикдашовый двойник ж — положение одиночных кристаллов перед образованием карлебадского двойника, з — карлсбадский двойник

Пространственная группа —С¹_i. P1 .

Сингония — триклинная, вид симметрии — пинакоидальный — С¹_i — Р1 (С).

Высокотемпературные альбиты могут быть моноклинными.

Агрегаты и габитус

Плагиоклазы встречаются в виде зернистых агрегатов во многих изверженных породах (некоторые из этих пород почти полностью состоят из плагиоклазов, например лабрадориты).

В пустотах плагиоклазы часто образуют друзы. Хорошие кристаллы встречаются сравнительно редко и имеют таблитчатый и таблитчато-призматический облик (рис.1 Габитус кристаллов плагиоклазов).

Очень распространены двойники по нескольким законам (табл. и рис. Двойники плагиоклазов), особенно полисинтетические, четко различимые в шлифах под микроскопом при скрещенных николях.

Часто встречаются зональные кристаллы (рис. Зональный плагиоклаз под микроскопом).

Зональное строение возникает вследствие последовательного чередования зон разного химического состава. Оно особенно характерно для плагиоклазов эффузивных горных пород.

Зональность возникает, в частности, в результате быстрого охлаждения магматического расплава, когда образованные кристаллы плагиоклаза одного состава находятся в расплаве другого состава.

Как правило, зональность выражается в обогащении плагиоклаза от центра к периферии альбитовым компонентом (центральные части являются основными, а внешние — более кислыми).

Физические свойства

Физические свойства плагиоклазов подчиняются закону аддитивности, т. е. свойства промежуточных членов имеют промежуточные значения по отношению к свойствам крайних членов и (изменяются в зависимости от изменения состава.

Цвет плагиоклазов белый, серовато-белый, иногда с зеленоватым, синеватым или красноватым оттенком.

Твердость, плотность и оптические свойства плагиоклазов приведены ниже , из которой видно, что плотность и показатель преломления повышаются при переходе от альбита к анортиту.

Физические свойства плагиоклазов

Альбит — твердость 6—6,5, плотность 2,624, оптические свойства ng 1,539, nm 1,528, np 1,532.

Олигоклаз — твердость 6—6,5, плотность 2,64, оптические свойства ng 1,546, nm 1,539, np 1,549.

Андезин — твердость 6—6,5, плотность 2,67, оптические свойства ng 1,557, nm 1,549, np 1,553.

Лабрадор — твердость 6—6,5, плотность 2,69, оптические свойства ng 1,563, nm 1,559, np 1,558.

Битовнит — твердость 6—6,5, плотность 2,72, оптические свойства ng 1,573, nm 1,564, np 1,569.

Анортит — твердость 6—6,5, плотность 2,758, оптические свойства ng 1,589, nm 1,576, np 1,584.

Среди плагиоклазов выделяют такие разности:

1) лунный камень — кислый плагиоклаз (чаще щелочкой полевой шпат), для которого характерна своеобразная игра цветов (синевато-белые и зеленовато-белые оттенки этой разности напоминают лунный свет);

2) солнечный камень (иногда называется авантюрином) — кислый плагиоклаз (также щелочной полевой шпат) с красивым золотистым отливом благодаря тонкому прорастанию чешуек железного блеска.

У некоторых плагиоклазов, например у Лабрадора, на плоскостях (100), (010) и (201) наблюдается игра цветов — иризация.

Причины иризации еще окончательно не установлены. Считают, что она вызвана интерференцией в тонких пластинках или связана с закономерно размещенными тонкими включениями.

Как определить

Диагностические признаки плагиоклазов — только микроскопические и рентгенометрические характеристики.

В кислотах плагиоклазы ведут себя по-разному. Растворимость их увеличивается от альбита, почти нерастворимого в кислотах, до анортита, который сравнительно легко в них растворяется.

Применение паяльной трубки: с трудом сплавляются в стекло.

Образование

Плагиоклазы образуются эндогенным путем. В большинстве изверженных горных пород они являются главными породообразующими минералами.

Высокотемпературные плагиоклазы входят в состав некоторых эффузивных пород, а низкотемпературные — встречаются в большинстве интрузивных породу.

Химический состав пород определяет состав самих плагиоклазов. Для основных пород характерны основные плагиоклазы, а для кислых — кислые.

В пегматитовых образованиях номер плагиоклазов обычно не поднимается выше 30.

При метаморфизме плагиоклазы претерпевают ряд изменений,причём особенно следует отметить явление альбитизации и эпидотизации.

Альбитизация

Альбитизация или деанортизация, состоит в превращении основных плагиоклазов в более кислые.

Под влиянием гидротермальных растворов плагиоклазы разрушаются, анортит легко преобразуется в ряд силикатов (эпидот, серицит, цоизит).

Тогда как альбит оказывается устойчивым и ос тается на месте или просачивается с растворами через горные породы, вызывая в них альбитизацию в узком понимании.

Весь этот процесс известен в геологии под названием зеленокаменного перерождения, потому что горные породы благодаря образованию эпидота приобретают зеленую окраску.

В общем виде этот процесс может быть изображен так:

6Na[AlSi₃О₈].4Ca[Al₂Si₂О₈] + K2SiО₃.H₂O+2H₂О + 2CO₂+ О =6Na[AlSi₃O₈]+2KAl₂(OH)₂[AlSi₃O₁₀] + Ca₂Al₃(OH)О[Si₂О₇][SiО₄] + 2Са[СО₃].

Зеленокаменное перерождение обычно происходит в последние гидротермальные стадии метаморфизма и связано с привносом калия, железа и других элементов.

Месторождения

Месторождения плагиоклазов многочисленны. Крупнейшие месторождения Лабрадора находятся на Украине, в Житомирской области.

Лунный камень известен в пегматитовых жилах Шайтанки и Липовки на Среднем Урале, вместе с солнечным камнем он встречается в Ильменских горах на Южном Урале.

Разрушение. На земной поверхности плагиоклазы неустойчивы и под влиянием процессов выветривания полностью разлагаются.

При этом из них совсем выносятся щелочи и щелочноземельные металлы. В некоторых случаях наблюдается образование за счет плагиоклазов каолиновых залежей.

Применение

Серые лабрадориты (от светлосерых до черных), красиво переливающиеся синим цветом и состоящие почти из одного Лабрадора, используются как облицовочный камень. 

Статья на тему Полевые шпаты