Группа полевых шпатов

Полевые шпаты — наиболее распространенные минералы зем­ной коры, составляющие около 60% всей ее массы и являющиеся

84

главными компонентами большинства магматических, метамор­фических и некоторых осадочных пород.

По химическому составу полевые шпаты представляют собой алюмосиликаты Na, К, Са, имеют каркасную структуру и обра­зуют изоморфные ряды. Макроскопически минералы этой группы мало отличаются друг от друга. Все они преимущественно свет­лоокрашенные— белые, розовые, красноватые, серые. Иногда встречаются темно-серые разности. Габитус кристаллов коротко-призматический или таблитчатый. Легко узнаются по окраске, наличию совершенной спайности в двух направлениях по (010) и (001) под углом, близким к 90°, сильному стеклянному блеску на плоскостях спайности и высокой твердости, равной 6—6,5. Плот­ность полевых шпатов колеблется в пределах 2,5—2,7.

В соответствии с особенностями химического состава полевые шпаты образуют три изоморфных ряда: натриево-кальциевые полевые шпаты, или плагиоклазы, иатриево-калиевые полевые шпаты и калиево-бариевые полевые шпаты. Последняя группа минералов не имеет существенного петрогенетического значения и поэтому здесь не рассматривается

Плагиоклазы

Плагиоклазы кристаллизуются в триклинной сингонии Пред­ставляют собой непрерывный ряд твердых растворов двух компо­нентов— альбита Na[AlSi₃Os] и анортита Ca[Al₂Si₂08]. В зависи­мости от процентного содержания анортита все плагиоклазы разделяются по номерам на следующие минеральные виды: альбит № 0—10, олигоклаз № 10—30, андезин № 30—50, Лабра­дор № 50—70, битовнит № 70—90, анортит № 90—100. Таким образом, плагиоклаз, содержащий в своем составе 55% анорти-товой составляющей, будет иметь номер 55 и называться Лабра­дором.

По количеству Si0₂ плагиоклазы делятся на кислые № 0—30, средние № 30—50 и основные № 50—100.

Крайние члены изоморфного ряда плагиоклазов характери­зуются следующими оптическими константами:

Альбит: n_g= 1,538; /г,_п= 1,531; п_р= 1,527; % — я_р = 0,010. 2 1/-+75°.

Анортит: n_g= 1,590; п_т= 1,585; /г_р= 1,577; n_g — я_р = 0,013. 2 1/=— 77°.

В прямой зависимости от состава находится температура кристаллизации плагиоклазов: для альбита она равна 1100° С; для анортита—1550° С, Установлена зависимость ориентировки оптической индикатрисы от химического состава плагиоклазов, что наглядно видно из рис. 46.

В последние годы выявлена закономерная зависимость опти­ческих свойств плагиоклазов (особенно ориентировки оптической индикатрисы) от степени упорядоченности распределения ионов

85

А1 и Si в алюмокислородных тетраэдрических каркасных струк­турах этих минералов, которая в свою очередь зависит от усло­вий их формирования. Так, плагиоклазы эффузивных пород, образующиеся при условии высоких температур и быстрой кристаллизации, характеризуются неупорядоченной внутренней структурой; плагиоклазы интрузивных пород, кристаллизующиеся

Лабрадор

6ито8нит

, Анортит

Рис 46. Изменение ориентировки оптической индикатрисы с изменением состава плагиоклазов. В альбите плоскость оптических осей почти перпен­дикулярна к оси с, в анортите — почти параллельна оси с, в плагиокла­зах промежуточного состава занимает промежуточное положение.

при более низких температурах и медленном охлаждении, отли­чаются более высокой степенью упорядоченности структуры. Между полностью неупорядоченными и упорядоченными плагио­клазами существуют все переходы.

В шлифе наиболее характерны для плагиоклазов прямоуголь­ные, иногда резко удлиненные сечения, однако встречаются также неправильные зерна. Спайность совершенная и прояв­ляется в виде тонких трещин в одном или двух направлениях, 86

что зависит от разреза минерала, наблюдаемого в плоскости шлифа. Показатели преломления плагиоклазов близки к пока­зателю преломления бальзама: кислые плагиоклазы относятся к III группе, средние и основные — к IV группе. Двупреломление низкое и соответственно цьета интерференции не выше белого или желтоватого цвета первого порядка. Очень типичны поли­синтетические двойники, четко выделяющиеся в скрещенных николях в виде параллельных полосок, закономерно, через одну, гасн\щих при повороте столика микроскопа.

В эффузивных и гипабиссальных породах, затвердевающих в условиях быстрого спада температур, часто образуются кристал­лы с зональным строением (см. рис. 33). Внутренние зоны таких кристаллов, как правило, имеют состав, отвечающий более основ­ным высокотемпературным разностям: внешние — более кислым, низкотемпературным. Условия образования зональных плагио­клазов рассматриваются в главе IV данного раздела.

В качестве продуктов вторичных изменений по кислым и сред­ним плагиоклазам развивается серицит, по основным — тонкозер­нистый агрегат альбита и цоизита с примесью кальцита и сери­цита, известный под названием соссюрита.

Плагиоклазы в отличие от натриево-калиевых полевых шпа­тов имеют обычно правильные кристаллографические очертания, выше показатели преломления, четкие параллельные полисин­тетические двойники и в качестве продуктов вторичных изме­нений — серицит, который по калиевым полевым шпатам, как правило, не развивается. От кварца несдвойникованный пла­гиоклаз отличается правильными очертаниями, наличием спай­ности, присутствием продуктов вторичных изменений и дву-осностью.

Плагиоклазы широко распространены и в магматических и в метаморфических породах. Альбит характерен для щелочных магматических пород. Плагиоклазы, бедные анортитовой состав­ляющей, присутствуют в кислых магматических породах — грано-диоритах, гранитах, средние плагиоклазы являются существенной составной частью диоритов и сиенитов; основные плагиоклазы типичны для габбро-базальтов. Таким образом, различные по составу плагиоклазы свойственны различным группам магмати­ческих пород, что определяет их важное классификационное зна­чение и вызывает необходимость определять их номер.

Определение состава плагиоклазов по углам погасания (010) п_р в разрезах, перпендикулярных (010). Зависимость ориенти­ровки оптической индикатрисы от химического состава плагио­клазов легла в основу определения их номера. Несколько отли­чающаяся ориентировка индикатрисы в неупорядоченных (высо­котемпературных) и упорядоченных (низкотемпературных) плагиоклазах позволила построить для каждого генетического типа плагиоклазов самостоятельные кривые, что в значительной мере способствовало увеличению степени точности определения

87

состава этих минералов. Порядок определения по обеим кривым однотипен. Замеры производятся в зернах, представляющих собой серии полисинтетических альбитовых двойников,, в каж­дой соседней паре которых индикатриса ориентирована симмет­рично относительно плоскости срастания (010). Симметричное расположение индикатрис в соседних сростках явствует из самой сущности двойника, который, как известно из предыдущего, пред­ставляет собой закономерное срастание двух или нескольких кристаллических индивидов, повернутых друг относительно друга на 180° (рис. 47).

Рис. 47. Схема ориентировки индикатрисы в альбито-вом двойнике.

Состав плагиоклазов определяется по максимальным \глам симметричного погасания оси п' с линией двойникового шва, которая представляет собой след пересечения плоскости сраста­ния двойника (010) с плоскостью шлифа, в положении, когда плоскость (010) перпендикулярна к плоскости шлифа. Подобные разрезы характеризуются тонкими четкими следами плоскости срастания между двойниковыми пластинками.

Порядок работы при определении состава плагиоклазов:

1. Находят в шлифе полисинтетически сдвойникованное зерно с возможно более тонкими следами двойниковых швов. Ставят зерно на крест нитей и поворотом столика микроскопа совмещают двойниковый шов с вертикальной нитью окулярного креста. Если плоскость срастания двойника имеет символ (010) и располагается перпендикулярно к плоскости шлифа, то в положении, когда след плоскости (010) параллелен вертикаль­ной нити, все двойники будут иметь одинаковые белые или светло-серые цвета интерференции.

2. Поворачивают столик микроскопа против часовой стрелки на 45°. Двойниковые швы исчезают. Зерно выглядит как моно­кристалл.

3. Вставляют в прорезь тубуса микроскопа компенсатор-пластинку. Если компенсатор дает повышение окраски минерала (синие, желто-зеленые цвета) для всего зерна, то, следовательно, острый угол с двойниковым швом образует ось п и плоскость

88

срастания имеет символ (010). Такое зерно пригодно для заме­ра, так как оно сдвойниковано по альбитовому закону.

Особенно благоприятны для замеров разрезы, одновременно перпендикулярные к (010) и (001). В этом случае след плоскос­ти (001) обнаруживается в виде системы тонких прерывистых трещинок, образующих со следом плоскости (010) угол 86° (рис. 48).

30°\ 1_1 1_J I, 1 I I Ы I I I , 1 I LJ

0 10 го J0 40 50 ВО 70 S0 90 100 АпьОа-п [ Олигониаз \ Андедцн | Лабрадор \ битоднит | Анортит

Рис. 48. Диаграмма для определения состава плагиоклазов.

4. Вынимают компенсатор и снова совмещают двойниковый шов с вертикальной нитью окулярного креста.

5. Определяют угол погасания сначала для одной системы двойников, затем для другой. Если разрез полисинтетически сдвоиникованного плагиоклаза ориентирован правильно, то углы погасания для обоих систем двойников должны быть равны, логасание будет симметричным: a = ai.

89

Необходимо сделать 5—6 замеров в различных зернах » взять наибольшее из полученных значений. Для разреза, перпен­дикулярного одновременно плоскостям (010) и (001), можно ограничиться одним замером. Определения рекомендуется сопро­вождать зарисовками.

6. По диаграмме, представленной на рис. 48, определяют состав плагиоклаза, используя кривую, соответствующую генети­ческому типу исследуемой породы. Если угол симметричного погасания оказался меньше 20^е, то сначала следует определить показатель преломления минерала относительно бальзама и только после этого обращаться к диаграмме. Для плагиоклазов, показатель преломления которых меньше, чем у бальзама, состав определяют по углам погасания, отмеченным ниже нуле­вой линии на диаграмме: для плагиоклазов с показателем пре­ломления выше, чем у бальзама, состав определяют по углам погасания, отмеченным выше нулевой линии. Например, при угле погасания, равном 10°, для первого случая состав плагиоклаза будет отвечать альбиту № 10, а для второго — олигоклазу № 29.

Натриево-калиевые полевые шпаты

В группе натриево-калиевых полевых шпатов выделяется не­сколько минеральных видов, среди которых широкое распростра­нение имеют санидин и ортоклаз моноклинной сингонии и микро­клин триклинной сингонии (табл. 6). По химическому составу эти минералы отвечают формуле KfAlSisOe], но, как правило, содержат примесь Na.

Таблица 6

Оптические константы натриево-калиевых полевых шпатов

(по В. Трегеру)

Минералы	пе	пт	%	ns~nP	2V
Санидин: бедный Na богатый Na Ортоклаз: бедный Na богатый Na Микроклин	1,526 1,531 1,524 1,535 1,521—1,530	1,525 1,530 1,522 1,533 1,518—1,526	1,519 1,525 1,518 1,528 1,514—1,523	0,007 0,006 0,006 0,007 0,007	—20° —50° От —70° до —84° От —70° до —84°

Для минералов этой группы наиболее типична розовая окраска. В шлифе они бесцветны (как и все полевые шпаты), их показатели преломления ниже канадского бальзама (II группы), цвета интерференции низкие, серые.

Санидин встречается только в неизмененных эффузивных породах — риолитах, трахитах и фонолитах, где он образует

хорошо оформленные водяно-прозрачные кристаллы. Санидин отличается от остальных минералов группы меньшим углом опти­ческих осей и отсутствием продуктов вторичных изменений. Часто образует простые двойники.

Ортоклаз и микроклин характеризуются общими для натрие-во-калиевых полевых шпатов свойствами. В отличие от санидина оба минерала нередко образуют закономерные срастания с аль­битом, который выделяется в виде тонких прожилковидных, вере­тенообразных, пятнистых и других включений, гаснущих одно­временно при повороте столика микроскопа (см. рис. 67). Такие срастания называются «пертитовыми» и образуются либо как продукты распада высокотемпературного твердого раствора двух

Рис. 49. Двойниковая структура в микроклине. Увел. 20, николи +.

компонентов, либо в результате замещения калиевого полевого шпата альбитом. Для ортоклаза обычны простые двойники, микроклин нередко сдвойникован полисинтетически, причем одновременно по двум законам, что обусловливает его специфи­ческое решетчатое строение, видимое в скрещенных николях {рис. 49). Если микроклин не сдвойникован, его нельзя отличить от ортоклаза без точного определения ориентировки оптической индикатрисы методом Е. С. Федорова.

Наиболее характерным процессом вторичных изменений орто-. клаза и микроклина является «пелитизация» — замещение мине-

91

рала глинистым веществом, которое при наблюдении без анали­затора имеет вид буроватой пыли. Пелитизированные натриево-калиевые полевые шпаты легко отличаются от плагиоклазов. Следует еще раз подчеркнуть, что серицит по натриево-калиевым полевым шпатам не развивается, за исключением особых случаев интенсивного высокотемпературного гидротермального метамор­физма, называемого «грейзенизацией» (см. раздел IV). От пла­гиоклазов натриево-калиевые полевые шпаты отличаются также показателем преломления, более низкими серыми цветами интер­ференции, характером двойникования, появлением иногда перти-товых вростков альбита и обычно неправильными очертаниями зерен.

С кварцем натриево-калиевый полевой шпат спутать трудно, так как кварц имеет показатель преломления отчетливо выше бальзама, не имеет спайности, двойников, продуктов вторичных изменений и оптически одноосен.

Ортоклаз и микроклин находятся в ассоциации с комплексом минералов кислых и щелочных магматических пород, а также встречаются в некоторых породах метаморфического и осадоч­ного генезиса.

При изучении физико-механических свойств горных пород следует иметь в виду, что основные плагиоклазы легче под­даются процессам выветривания, чем кислые плагиоклазы и натриево-калиевые полевые шпаты.