книги из ГПНТБ / Даминова А.М. Породообразующие минералы учеб. пособие

лизации плагиоклазов можно представить термической диаграммой по типу кристаллизации твердых растворов (рис. 33). На диаграмме две кривые: верхняя — кривая точек плавления или начала кристаллизации, называе­

кристаллизации. При кристаллизации плагиоклазов вы­ падающие кристаллы будут содержать больше анортита, чем расплав. Состав этих кристаллов будет определяться точкой С, которая лежит на пересечении изотермы ВС е солидусом. Выделение кристаллов, обогащенных анорти­ том, приведет к изменению состава расплава: в нем бу­ дет больше альбита, чем в исходном расплаве. При по­ нижении температуры этот расплав начнет реагировать с выделившимися кристаллами, постепенно изменяя их состав в С' и в то же время изменяя свой состав по кри­

приобретут состав, соответствующий составу исходного расплава, а последние капли расплава будут иметь со­ став, соответствующий В2.

При медленном охлаждении расплава происходит по­ степенное и полное изменение состава кристаллов и в ко­

60

нечном счете получаются плагиоклазы, в которых не остается никаких следов от реакций, предшествовавших их образованию. Если охлаждение происходит быстро и реакция взаимодействия между кристаллами и распла­ вом не завершается, истинное равновесие не наступает, новый слой отлагается на предыдущем еще до того, как последний полностью изменит свой состав. В результате образуются плагиоклазы с зональным строением

Рис. 34. Зональность в плагиоклазах: А — прямая, Б — обратная, В — повторяющаяся

(рис. 34). Как правило, внутренние зоны в таких кри­ сталлах бывают более основными (более богатыми анор­ титом). Такая зональность называется нормальной или прямой зональностью. Однако плагиоклазы некоторых пород, особенно эффузивных, обнаруживают также зо­ нальность обратную и повторяющуюся. Обратная зональ­ ность характеризуется тем, что в центре зерен находится более кислый плагиоклаз, чем в наружных зонах, повто­ ряющаяся — чередованием кислых и основных зон. Появ­ ление обратной и повторяющейся зональности объясняет­ ся явлениями переохлаждения, колебаниями давления, поступлением новых порций расплава или растворением в магме пород, повышающих в ней содержание кальция. Обратная зональность, но слабо проявляющаяся, наблю­ дается также в плагиоклазах метаморфических пород.

Особое строение плагиоклазов было описано Д. А. Ван­ сом под названием «пятнистой зональности». Суть его в том, что в ядре зонального плагиоклаза находятся похо­ жие на заплаты включения более кислого плагиоклаза, соответствующие по составу и оптической ориентировке одной из внешних зон кристалла (рис. 35).

61

Количество и размер включений бывают различными: встречаются единичные и мелкие, а также такие, которые почти нацело заполняют ядро. Обычно включения имеют гомогенный состав, но изредка в них наблюдается слабо

Рис. 35. Пятнистая зональность в плагиоклазе:

вядре — плагиоклаз № 57—46, во внешней зо­ не и пятнах — № 38—31 (Д. А. Ванс, 1965)

проявленная зональность. В некоторых плагиоклазах от­ мечены включения двух и более генераций, причем со­ ставы таких включений также соответствуют составам каких-либо внешних зон. Иногда можно видеть, как включения соединены с внешними зонами узкими кана­ лами. Нередко плагиоклазы с пятнистой зональностью содержат также пойкилитовые включения других мине­

ралов и стекла.

Образование пятнистой зональности объясняется про­ явлением двух фаз кристаллизации плагиоклаза, разде­ ленных резорбцией. Первая фаза кристаллизации проис­

62

ходит на глубине в условиях высокого давления. При продвижении магмы к земной поверхности давление па­ дает. Это приводит к частичной резорбции выделивших­ ся кристаллов. Затем, в условиях более низкого давле­ ния и температуры, кристаллизуется плагиоклаз в пусто­ тах, образовавшихся в результате резорбции, а также в краевых зонах кристаллов. Магмы, из которых могли об­ разоваться такие плагиоклазы, были не перегретыми, так как содержали кристаллы плагиоклаза и, очевидно, были бедны летучими компонентами; в противном случае па­ дение давления привело бы не к резорбции ранее выде­ лившихся кристаллов, а способствовало бы быстрой кри­ сталлизации расплава.

Все плагиоклазы кристаллизуются в триклинной сингонии. Они образуют таблитчатые или таблитчато-приз­ матические кристаллы, а также встречаются в виде не­ правильных зерен. В шлифах разрезы плагиоклазов нередко имеют прямоугольную форму. Плагиоклазы глу­ бинных пород характеризуются обычно малоудлиненными формами, а гипабиссальных — узкими и длинными фор­ мами прямоугольников. В основной массе излившихся пород плагиоклазы образуют микролиты, имеющие в про­ дольных разрезах игольчатую форму, а в поперечных — квадратную.

Спайность в плагиоклазах совершенная по грани вто­

№ 1—5 и олигоклазами № 21—25, в некоторых случаях представляют собой тонкое прорастание натриевых и кальциевых фаз; такие кристаллы иризируют. Плагио­ клазы, имеющие состав лабрадора, также нередко ири­ зируют, хотя состоят из одной фазы. Л. И. Пазюк уста­ новил, что иризация лабрадоров обусловлена интер­ ференцией света при перпендикулярном падении его на тонко полисинтетически сдвойникованные крис­ таллы.

Самое характерное свойство плагиоклазов — наличие

63

ния, а также состава плагиоклаза используется универ­ сальный столик Е. С. Федорова, позволяющий сделать точное измерение углов между двойниковой осью и ося­ ми оптической индикатрисы.

Положение оптической индикатрисы в плагиоклазах закономерно изменяется с изменением их состава и внут­ ренней структуры — степени упорядоченности (рис. 37).

Рис. 37. Ориентировка оптической индикатрисы в плагиоклазах раз­ ного состава (В. Е. Трегер, 1958)

В плагиоклазах от № 0 до № 70 большая ось оптиче­ ской индикатрисы Ng расположена бл'нзко ко второй кри­ сталлографической оси Ь, и поэтому в таких плагиокла­ зах можно отличить альбитовый закон двойникования от периклинового на простом столике микроскопа, без при­ менения федоровского метода.

В плагиоклазах № 0—70, сдвойникованных по альбитовому закону, в направлении плоскости срастания (010) будет лежать ось Ntn, а перпендикулярно к ней ось Ng,

т. е. вдоль двойниковых полосок будет определяться ко­ роткая ось индикатрисы — Np'. В двойниках по периклиновому закону, где плоскостью срастания является ром­ бическое сечение, проходящее через вторую кристалло­ графическую ось Ь, в направлении двойниковых полосок будет лежать большая ось индикатрисы — N g'. Иначе говоря, если в полисинтетическом двойнике знак удлине­ ния будет отрицательным, плоскостью срастания служит (010) и двойник, вероятно, альбитовый; если знак удли­ нения положительный — плоскость срастания близка к

(001) и двойник, вероятно, переклиновый (рис. 38). Ука­

странение в горных породах, правило определения зако­ на двойникования по характеру удлинения почти всегда применимо. Для определения закона двойникования в битовнитах и анортитах необходимо пользоваться федо­ ровским методом.

Оптические свойства плагиоклазов, как отмечено вы­ ше, зависят от их состава и внутреннего строения, кото­ рое определяется условиями образования. В соответствии

66

пород, быстро застывшие, закаленные; низкотемператур­ ные плагиоклазы — минералы интрузивных пород, обра­ зовавшиеся при медленном охлаждении. Плагиоклазы пегматитов, метаморфических и осадочных пород отно­ сятся к минералам с упорядоченной структурой.

Главный структурный элемент в плагиоклазах, как известно, каркас из кремнекислородных и алюмокислородных тетраэдров. В высокотемпературных плагиокла­ зах е неупорядоченной структурой замещающие друг дру­ га кремнекислородные и алюмокислородные тетраэдры располагаются без определенного порядка, в низкотемпе­ ратурных плагиоклазах они чередуются в строго опреде­ ленном порядке. Так как ионы кремния отличаются по размерам от ионов алюминия (радиусы ионов Si=0,41 А, А1 = 0,5 А), можно представить, что упорядоченное или неупорядоченное расположение ионов Si и А1 создает разные условия для прохождения света и поэтому опти­ ческие свойства тех и других плагиоклазов различные.

Между плагиоклазами с неупорядоченной и упорядо­ ченной структурой могут быть промежуточные члены с разной степенью упорядоченности. Неупорядоченные пла­ гиоклазы при повторном нагревании могут приобрести упорядоченное состояние, а упорядоченные плагиоклазы при расплавлении и новой быстрой кристаллизации мо­ гут стать неупорядоченными.

Изменение состава вызывает более резкое изменение оптических свойств в плагиоклазах, чем структурные пре­ вращения. Именно поэтому зависимость свойств от соста­ ва была выявлена раньше и подтверждена химическими исследованиями полевых шпатов. О том, что свойства по­ левых шпатов (смесей альбита, анортита и ортоклаза) зависят от преобладания того или иного компонента в их составе, писал еще в прошлом веке знаменитый чешский минералог и петрограф Г. Чермак.

Зависимость оптических свойств от структурных пре­ вращений в полевых пшатах выявлена недавно.

Первое указание на существование высокотемператур­ ных и низкотемпературных плагиоклазов было сделано в 1941 г. А. Кёлером. Достаточно определенные сведения об этом появились лишь в 50-е годы текущего столетия. Фактические данные были получены на основании рент­ геноструктурных исследований, проведенных С. Чао и В. Тейлором, Ф. Лавссом и Ю. Гольдсмитом, Н. Боуэном и О. Таттлом и др.

Новейшие рентгеноструктурные исследования, прове­ денные в 60-х годах, показали, что члены низкотемпера­ турной серии плагиоклазов не образуют непрерывного ряда твердых растворов, а распадаются на шесть струк­ турных групп.

Структурные превращения в полевых шпатах отража­ ются главным образом на изменении ориентировки опти­ ческой индикатрисы и в меньшей степени влияют на дру­ гие оптические константы.

Показатели преломления плагиоклазов так же, как плотность их, закономерно возрастают при переходе от альбита к анортиту. Альбит имеет % = 1,538, пт= 1,532 п =1,528; анортит — ng —1,589, Пт= 1,583 и ир= 1,576.

Показатели преломления неупорядоченных высокотемпе­ ратурных плагиоклазов несколько ниже, чем плагиокла­ зов низкотемпературных. Так, для высокотемпературно­ го альбита % = 1,534, пт= 1,532 и пр—1,527. В соответст­ вии с показателями преломления кислые и средние плагиоклазы в шлифах отличаются слабым рельефом и отсутствием шагреневой поверхности, и только в основ­ ных плагиоклазах рельеф является более резким, чем у кварца.

Двупреломление плагиоклазов невысокое — от 0,007 до 0,013, что определяет появление серых и белых цветов интерференции. Наибольшее двупреломление имеет анор­ тит, наименьшее — средние члены ряда плагиоклазов, двупреломление альбита ng—пр=0,010.

Угол оптических осей колеблется в широких пределах: от —75 до +75° в низкотемпературных разностях и в еще большем диапазоне в высокотемпературных разностях. В низкотемпературных разностях знак угла оптических осей положительный в плагиоклазах от № 0 до № 16 и от № 36 до № 70, отрицательный — в плагиоклазах от № 16 до № 36 и от № 70 до № 100. В высокотемпературных разностях угол оптических осей отрицательный от № 0 до № 38 и от № 70 до № 100, положительный — от № 38

до № 70 (рис. 39).

Состав плагиоклазов устанавливают на основании оп­ ределения показателей преломления или положения опти­ ческой индикатрисы относительно кристаллографических направлений. Точное определение положения индикатри­ сы возможно при исследовании плагиоклазов на федо­ ровском столике. На обычном столике микроскопа опре­ деляют характерные углы погасания плагиоклазов на

68

ориентированных разрезах, для которых построены кри­ вые, показывающие изменение углов погасания с изме­ нением состава. Так как положение индикатрисы для пла­ гиоклазов одного и того же состава, но с разной степенью упорядоченности, различно, кривые для определения вы­ сокотемпературных и низкотемпературных плагиоклазов отличаются друг от друга.

Рис. 39. Колебания угла оптических осей плагиоклазов с из­ менением состава и степени упорядоченности (В. Е. Трегер, 1958)

В качестве ориентированных разрезов используют це­ лый ряд сечений, причем методы определения плагиокла­ зов с их помощью названы именами тех ученых, которые впервые составили кривые углов погасания для этих се­ чений. Так, имеются метод Шустера (Шустер предложил определять углы погасания плагиоклазов на плоскостях спайности Р и М), метод Бекке и Беккера (ученые пред­ ложили использовать для этой цели разрезы, перпендику­ лярные к плоскостям спайности Р и М), метод Фуке (Фу­ ке рассчитал углы погасания для разрезов, перпендику­ лярных к биссектрисам Ng и Np) и др. Наиболее удобны среди этих методов те, в которых используются разрезы, легко диагностируемые в шлифах. К таким относятся ме­ тод Бекке и Беккера и метод Мишель-Леви, известный также под названием метода определения плагиоклазов по углу максимального симметричного погасания.

Метод определения плагиоклазов на разрезах, пер­ пендикулярных (010) и (001) (метод Бекке и Беккера).

69