Минералы группы полевых шпатов

Полевые шпаты – одни из самых распространенных минералов земной коры, более 50 % которой сложено минералами этой группы. Полевые шпаты встречаются в породах любого генезиса – магматических, метаморфических и осадочных. Полевые шпаты – это группа минералов, которая может образоваться в очень разных физико-химических условиях, при разном давлении и температуре. При этом происходит некоторое изменение химического состава полевых шпатов, тогда как структура остается неизменной, т. е. минерал остается полевым шпатом. Присутствие или отсутствие полевых шпатов, их соотношение между собой, особенности химического состава – все это лежит в основе минералогической классификации горных пород. По составу полевого шпата можно многое сказать о составе горной породе и ее генезисе. Поэтому определение состава полевых шпатов, в частности плагиоклазов, является очень важной задачей при изучении пород.

По химическому составу и структуре полевые шпаты это каркасные алюмосиликаты Na, Ca, K, в редких случаях – Ва. Каркасная структура алюмосиликатов – это постройка, в которой кремнекислородные и алюмокислородные тетраэдры соединены между собой кислородами таким образом, что у каждого тетраэдра нет иона кислорода, принадлежащего только ему. Каждая вершина любого тетраэдра является общей с другим тетраэдром, расположенным рядом.

Анионом в полевых шпатах служит группа [AlSi₃O₈]^1–, в случае, если присутствуют однозарядные катионы K или Na – в этом случае один алюмокислородный тетраэдр становится в структуре на место одного кремнекислородного. Если же в двух тетраэдрах на место кремния станет алюминий, та анион приобретет вид [Al₂Si₂O₈]^2– – тогда в структуру полевых шпатов войдут двухвалентные катионы – Са или Ва.

В полевых шпатах очень развито явление изоморфизма. Ионные радиусы Na (0,98) и Са (1,01) близки, поэтому в плагиоклазах наблюдается их полная взаимозаменяемость, что выражается в существовании изоморфного Na–Ca ряда плагиоклазов с полной смесимостью двух крайних членов альбита и анортита. Здесь имеет место гетеровалентный изоморфизм. Между К и Na изоморфизм затруднен, т. к. ион К имеет большие размеры (1,33) и может осуществляться только при высоких температурах.

Среди полевых шпатов выделяют три подгруппы по особенностям структуры, химического состава и типу изоморфизма.

1. Подгруппа Na–Ca полевых шпатов – плагиоклазов.

2. Подгруппа Na–К полевых шпатов (КПШ).

3. Подгруппа К–Ва полевых шпатов – гиалофанов, очень редко встречающихся контактово-метасоматических минералов.

Главную роль в строении земной коры играют первые две подгруппы полевых шпатов.

Минералы из группы полевых шпатов образуют правую ветвь реакционного ряда Боуэна. В начале салического ряда поставлены основные плагиоклазы, как наиболее ранние минералы, кристаллизующиеся в магматических породах при более высокой температуре сравнительно с кпш.

Лекция 4.Плагиоклазы

Они развиты почти во всех магматических и метаморфических породах, за исключением тех, которые состоят из оливина и пироксена, или только из амфибола. Плагиоклазы представляют изоморфный ряд минералов с полной смесимостью двух крайних членов альбита и анортита. Плагиоклазы разделяются по химическому составу (по количеству анортитовой составляющей) на 100 номеров (0–100). По количеству анортитовой составляющей плагиоклазы делятся на шесть разновидностей, которые имеют собственные названия:

Название % Аn____________

Альбит 0–10 кислые

Олигоклаз 10–30 ___________

Андезин 30–50 средние__

Лабрадор 50–70

Битовит 70–90 основные

Анортит 90–100____________

Деление плагиоклазов на кислые, средние и основные близко совпадает с делением магматических горных пород по содержанию кремнезема. И, обычно, состав плагиоклаза распределяется по соответственным группам пород: в кислых породах (гранитоидах) присутствует кислый плагиоклаз, в средних (диоритах) – средний (андезин), в основных – основной (лабрадор – анортит).

Промежуточные члены ряда называются промежуточными терминами, например, № 50 – андезин-лабрадор, № 30 – андезин-олигоклаз и т. д.

Основные плагиоклазы более высокотемпературные минералы, чем кислые. Анортит кристаллизуется при 1550º, а альбит при 1100º.

Все плагиоклазы имеют триклинную сингонию. Образуют таблитчатые таблитчато-призматические или неправильные зерна. В шлифах разрезы плагиоклазов имеют часто характерную прямоугольную форму. Чем более основной плагиоклаз, тем, как правило, он более идиоморфен. Плагиоклазы глубинных пород имеют форму коротких прямоугольников, а гипабиссальные – длинных прямоугольников. В основной массе эффузивных пород микролиты плагиоклазов часто имеют длинно-призматическую, игольчатую форму.

Спайность плагиоклазов совершенная по двум направлениям: по граням второго (001) и третьего (010) пинакоида, трещины спайности пересекаются почти под прямым углом (87º).

Положение оптической индикатрисы в плагиоклазах закономерно изменяется с изменением состава. Оптические свойства также постепенно изменяются, как и состав изоморфных смесей. Эта постепенность позволяет по оптическим свойствам определять состав плагиоклазов.

Из кристаллографических свойств плагиоклазов очень важно наличие двойников, по которым эти минералы сразу узнаются под микроскопом. Кристаллизуясь в триклинной сингонии, плагиоклазы обладают косым погасанием. Только у одного из членов ряда, олигоклаза, наблюдается совпадение оси в с Ng. У этого минерала угол между совершенной спайностью по (001) и направлением пинакоида (010) прямой, за что олигоклаз и получил свое название «иначе колющиеся».

Оптические свойства. Двупреломление у плагиоклазов изменяется от 0,011 у альбита до 0,008 у олигоклаза и андезина, а далее снова возрастает, достигая 0,013 у анортита.

Показатель преломления также изменяется постепенно возрастая от альбита n_g = 1,539, n_p =1,529, до анортита n_g = 1,589, n_p =1,576. По отношению к канадскому бальзаму можно приблизительно определить, какой плагиоклаз в породе. Однако более точное определение номера плагиоклаза производится по углам погасания двойников.

Оптические свойства плагиоклазов зависят не только от их состава, но также от внутреннего строения, которое определяется условиями образования. В соответствии с внутренним строением различаются упорядоченные и неупорядоченные плагиоклазы. В высокотемпературных плагиоклазах с неупорядоченной структурой кремнекислородные и алюмокислородные тетраэдры располагаются без определенного порядка, в то время, как в низкотемпературных плагиоклазах они чередуются в строго определенном порядке. Между плагиоклазами с упорядоченной и неупорядоченной структурой могут быть промежуточные члены с разной степенью упорядоченности.

Неупорядоченные плагиоклазы являются высокотемпературными, упорядоченные – низкотемпературными. Высокотемпературные плагиоклазы – минералы эффузивных пород, быстро застывшие, закаленные. Низкотемпературные плагиоклазы – минералы интрузивных пород, образовавшиеся при медленном охлаждении. Плагиоклазы пегматитов и метаморфических пород также относятся к минералам с упорядоченной структурой.