Природные закономерности
Чтобы выявить закономерности
перераспределения изоморфных элементов между
сосуществующими минералами в зависимости от Т и
Р, рассмотрим Fe-Mg силикаты и алюмосиликаты.
Прежде всего разделим их на две большие группы:
водосодержащие и безводные. При таком делении
сразу же обнаруживается четкая закономерность: с
возрастанием температуры более электроположительный
металл, т.е. тот атом, у ядра которого меньше сродство к электрону на внешней орбите
(в данном случае Mg) перераспределяется из
водосодержащих минералов в безводные, а менее
электроположительный металл (в данном случае Fe)
перераспределяется в противоположном
направлении. Отсюда вытекают три очень
интересных следствия:
температура благоприятствует упрочению связи
магния с кислородом в безводном минерале и
ослаблению связи Fe с кислородом в
водосодержащем;
температура способствует стабилизации менее
электроположительного металла (Fe) с менее
сильной кремнекислотой
в одном минерале, и более электроположительного
металла (Mg) с более сильной кремнекислотой - в
другом;
при одинаковом кремнекислотном радикале с
ростом температуры Mg перераспределяется из
минералов с низкой степенью симметрии (сингонии)
в минерал с более высокой степенью симметрии. Эти
закономерности иллюстрирует табл. 1. Она
составлена на основе трех признаков: (1)
водосодержащий минерал или безводный, (2) сила
кремнекислотного радикала и (3) степень симметрии
кристаллической решетки минерала (сингонии).
По первому признаку минералы в таблице
1 разбиты на две большие группы - водные и
безводные; в пределах каждой группы они
систематизированы по кристаллохимическим
подклассам - от каркасных силикатов
до ортосиликатов. Слева направо в
таблице 1 возрастает степень симметрии
заключенных в ней минералов. В зависимости от
места минерала в таблице 1, каждому из них
присвоен условный порядковый номер. Но при
наличии одной или нескольких полиморфных
разновидностей, обусловленых фазовыми
переходами первого рода, номер минерала
сопровождается соответствующим числом штрихов.
Если два минерала принадлежат одной сингонии и
одному подклассу, последовательность их
расположения в таблице 1 определяется категорией
симметрии полиморфных разновидностей. Например, хлорит и биотит - водные
слоистые диметасиликаты, оба моноклинные. Но у
хлорита имеется триклинная
полиморфная разновидность, тогда как
разновидности биотита более симметричны (вплоть
до гексагональных). То же относится к
водосодержащим ортосиликатам - хлоритоиду
и ставролиту.
Характерно, что закономерное изменение
физических свойств Fe-Mg силикатов соответствует
их положению в таблице 1. Так, плотность
минералов изменяется не только от низших
сингоний (категорий симметрии) к высшим, но и в
пределах каждой из них с возрастанием номера
силиката в каждой колонке. Систематизировав
таким образом Fe-Mg силикаты, можно перейти к
выяснению влияния температуры на их обменные
равновесия. И как только мы "включим" этот
переменный параметр, таблица 1
"оживет": с ростом температуры Mg начнет
перераспределяться из любого минерала с меньшим
условным номером в любой сосуществующий с ним
минерал с большим условным номером; Fe же
синхронно будет перераспределяться в обратном
направлении.
Можно привести множество таких примеров.
Особенно много их появилось благодаря внедрению
в петрологические исследования локального рентгеноспектрального анализа. Он
позволяет за несколько минут определить
химический состав минерала фазы на площади около
5 квадратных микрон.
Наметившиеся природные закономерности в
перераспределении изоморфных компонентов между
сосуществующими минералами были обобщены и
выражены в виде принципа фазового соответствия.
Этот принцип позволяет точно предсказать
соотношения составов минералов при изменении
температуры в процессе формирования и эволюции
кристаллических горных пород.
Следующая страница| Назад
| 
