Полевые шпаты (минер.). — По своей роли в строении и жизни земной коры, по распространенности своей П. шпаты принадлежать к числу важнейших. По химическому составу они — силикаты глинозема и щелочей, щелочных земель или тех и других вместе. Вследствие этого их делят на следующие главные группы: 1) калиевый полевой шпат; состав его может быть выражен формулой К2O∙Al2О3∙6SiOз или KAlSi3O8, что отвечает 16,9% кали, 18,4% глинозема и 61,7% кремнезема. 2) Натровый полевой шпат; химическая формула его подобна предыдущей, только вместо кали здесь находится натр: Na2O∙Al2O3∙6SiO2 или NaAlSi3O8, соответственно чему процентное содержание указанных частей будет: натра 11,8%, глинозема 19,6% и кремнезема 68,6%. 3) Известковый полевой шпат, формула которого уклоняется от двух предыдущих и может быть представлена в таком виде: CaO∙Al2О3∙2SiO2, что отвечает 20,1% извести, 36,9% глинозема и 43,0% кремнезема. 4) Смешанные натрово-калиевые полевые шпаты; 5) смешанные известково-натровые полевые шпаты [1]. В них относительные количества натра и кали, натра и извести колеблются в самых широких границах. Смешанные полевые шпаты могут быть рассматриваемы как изоморфные смеси указанных выше простых полевых шпатов. Для некоторых из подобных смесей, колеблющихся в известных границах, присвоены особенные названия, напр.: олигоклаз, лабрадор (или лабрадорит) и пр. (см. ниже). Несмотря на разнообразие в своем составе, полевые шпаты представляют большое сходство между собою в отношении различных физических и кристаллографических свойств; так, хотя их кристаллы относятся к двум системам — одноклиномерной и трехклиномерной, но представляют большое сходство в своем внешнем виде (вследствие господства соответствующих форм); у всех них наблюдается совершенная спайность, идущая по двум пинакоидам — второму [010] и третьему [001]: далее, твердость их колеблется от 6 до 6,5; точно так же они имеют близкие удельные веса — от 2,5 до 2,7. В чистом виде бесцветны или белого цвета. Кислоты действуют слабо; впрочем, П. шпаты, содержащие кальций, разлагаются гораздо легче, нежели чистые щелочные. В кристаллографическом отношении П. шпаты делят обыкновенно на две группы: А) ортоклазы, относящиеся к одноклиномерной системе и характеризующиеся двумя направлениями спайности, пересекающимися под прямым углом [2], и В) плагиоклазы, принадлежащие к трехклиномерной системе; они характеризуются косым углом спайности (от 85° 50′ до 86° 50′). Это деление отчасти совпадает с различием в химическом составе. Так, известковистый и известково-натровые П. шпаты кристаллизуются в трехклиномерной системе, точно так же и чисто натровый П. шпат, или альбит. Калиевый же и калиево-натровые П. шпаты известны и в одноклиномерной (ортоклаз, санидин), и трехклиномерной (микроклин). К одноклиномерным П. шпатам относятся следующие главные представители: 1) ортоклаз — калиевый П. шпат KAlSi3О8. Весьма часто образует отличные кристаллы, которые всегда имеют столбчатый (призматический) вид или вследствие развития призмы 3-го рода (110), или же 2-го (010) и 3-го (001) пинакоидов. Типичные формы изображены на фиг. 1 и 2, где Р = [001] основной, или 3-й, пинакоид;
М = [010] клинопинакоид, или 2-й пинакоид; l = [110] призма 3-го рода; x = [101] пинакоид 2-го рода (или гемиортодома); у = [201] другой пинакоид 2-го рода; n = [021] призма 1-го рода (или клинодома); o = [111] призма 4-го рода (или гемипирамида). Указанные формы образуют между собою углы:
| l: l = 61° 12′ | Отношение кристаллических осей а:b:с = 0,6586:1:0,5558; угол между осями a и с (β) = 116°7′. |
| l : M = 59° 24′ | |
| P:у = 80° 23′ | |
| Р:М = 90° |
Нередки также двойники, образованные по трем законам: манебахскому, бавенскому и карлсбадскому. Первый закон выражается в том, что двойниковой плоскостью и плоскостью срастания служит 3-й пинакоид (основной пинакоид). Неделимые обыкновенно бывают вытянуты по оси α (клинооси). По второму закону двойниковой плоскостью и плоскостью срастания является плоскость призмы первого рода [021] (или клинодомы). И в этом случае неделимые бывают вытянуты по оси а и имеют вид квадратных призм. Подобный двойник изображен на фиг. 3 (значение букв то же самое, что и на приведенных выше фиг.). Третий, карлсбадский закон состоит в том, что двойниковой осью служит вертикальная ось с, а срастаются неделимые плоскостями 2-го пинакоида, или правого (010), или левого (010); подобный двойник представлен на фиг. 4; здесь неделимые срослись своими правыми пинакоидами (010).
Спайность ортоклаза очень совершенная по плоскостям второго (010) и третьего (001) пинакоидов; кроме того, несовершенная спайность наблюдается по плоскостям призмы 3-го рода [110]. Излом ортоклаза раковистый; тв. = 6, уд. в. 2,58—2,60. Оптически отрицателен. На пластинках, выбитых по спайности [010], направление затемнения для красного цвета делает с ребром РМ угол 5° 18′, а с ребром lM 69° 11′. На пластинках же, параллельных [001], затемнение прямое относительно ребра РМ. Плоскость оптических осей большею частью перпендикулярна к плоскости [010] и образует с плоскостью |001] около 5°. Острая биссектриса (первая средняя линия) лежит в плоскости, параллельной (010); вторая же средняя линия совпадает с осью симметрии (ось b); таким образом, дисперсия будет горизонтальною. Угол оптических осей 2Е = 120° 12′. При нагревании ортоклаза угол оптических осей уменьшается; при некоторой температуре делается равным 0, а при дальнейшем повышении оси снова расходятся, но уже в другом направлении, перпендикулярном первоначальному; при этом изменяется характер дисперсии биссектрис: дисперсия делается наклонною. Если нагревание было не очень сильно, то при охлаждении оптические оси снова принимают первоначальное положение, в противном же случае новое положение оптических осей сохраняется и по охлаждении. В природе иногда встречаются подобного рода П. шпаты (в вулканических породах), которые, как надо полагать, подвергались когда-нибудь действию высокой температуры. Ортоклаз то бесцветен и водяно-прозрачен, то окрашен в красноватый, желтоватый, зеленоватый и др. цвета. Окраска происходит от посторонних примесей, напр. железа, марганца или посторонних включений. Кислоты на ортоклаз действуют весьма слабо. В настоящее время кристаллы ортоклаза искусственно воспроизведены многими исследователями и притом различными путями: а) мокрым путем, подвергая смесь силикатов калия и алюминия с водою действию краснокалильного жара в течение 36 часов в плотно закрытой железной трубке, в которую вставлена платиновая трубка (Фридель и Сарасэн). Здесь, очевидно, большую роль играет высокое давление водяных паров, образовавшихся в накаленной закрытой трубке. b) Сплавлением составных частей ортоклаза — кремнезема (SiO2), глинозема (Al2O3) с фосфорнокислым кали в присутствии фтористых соединений (Готфейль). с) Возгонкой, очевидно, получаются те кристаллы ортоклаза, которые были находимы в доменных печах. Все эти наблюдения показывают, что и в природе кристаллы ортоклаза могли образоваться различными путями. Между ортоклазами различают несколько разновидностей: 1) адуляр — чистейшая разность ортоклаза (см.). 2) Обыкновенный ортоклаз (ортоклаз в собственном смысле слова); непрозрачен; белый, желтоватый, голубоватый, мясо-красный и пр. Имеет огромное распространение, входя в состав гранитов, гнейсов, сиенитов, порфиров и др. пород. Он также находится в виде хорошо образованных кристаллов в трещинах и пустотах названных пород, причем кристаллы достигают значительных размеров. Сплошной П. шпат гранитов, гнейсов и сиенитов называется иногда пегматолитом. Некоторые ортоклазы представляют правильное срастание с альбитом, в таком случае их называют пертитом. Хорошими кристаллами ортоклаза славятся дер. Алабашка и Липовая на Урале, о-ва Эльба и Бавено, а также Саксония, Силезия и др. 3) Санидин — ортоклаз новейших вулканических пород. Всегда содержит большее или меньшее количество натрия, иногда превышающее содержание калия. Он рассматривается, как изоморфная смесь калиевого ортоклаза с натровым, который в самостоятельном виде не найден. Главными местами нахождения служат трахиты и фонолиты (Драхенфельс, Эйфель, Везувий, Кавказ, Камчатка и др.).
Под влиянием атмосферных деятелей ортоклаз легко изменяется; теряет щелочи и часть кремнезема, а к оставшейся группе глинозема и кремнезема присоединяется вода, и получается водный кремнекислый глинозем, или каолинит. Кроме этого всюду распространенного процесса, существует также превращение ортоклаза в слюду, иногда в эпидот и некот. другие. При действии паров сернистой кислоты, а также в присутствии разлагающегося пирита из ортоклаза образуются сернокислые соединения щелочей и глинозема, например алунит, квасцы и друг. Некоторые разновидности (лунный камень) идут на украшения; обыкновенный же ортоклаз идет в большом количестве на фарфоровое производство и для приготовления эмали и глазури. Вследствие содержания кали может служить хорошим удобрительным средством.
В) Плагиоклазы, или трехклиномерные П. шпаты: 1) микроклин калиевый плагиоклаз по форме кристаллов подобен ортоклазу, однако кристаллы его несомненно имеют миметический характер и состоят из множества неделимых трехклиномерной системы, сросшихся в двойниковом положении по плоскости 2-го пинакоида (010). Угол спайности в отдельных пластинках уклоняется от прямого на несколько минут (89° 40′) Такой же несимметрический характер представляет спайность по плоскостям вертикальной призмы [110]. Оптические свойства иные, нежели у ортоклаза; как у всех плагиоклазов, прямого затемнения на плоскостях (001) не наблюдается; косое затемнение составляет здесь с ребром Ρ и M угол +15°, а на плоскостях (010) +5° с тем же ребром. К микроклину относится амазонский камень, зеленого цвета; хорошие и крупные кристаллы его находят в Пенсильвании, Колорадо, Ильменских горах и др. 2) Натровый плагиоклаз, или альбит NaAlSi3O8. В кристаллах альбита наиболее развитою плоскостью является плоскость 2-го пинакоида (010), отчего они принимают таблитчатый габитус. Двойниковое срастание чрезвычайно распространено и по различным законам. Кроме тех, которые наблюдаются у ортоклазов, здесь встречаются двойники (самые обыкновенные) по плоскости (010). Этот закон срастания называется альбитовым. Реже срастание происходит по некоторой плоскости, делающей небольшой угол с вертикальной осью и имеющей форму ромба (так назыв. ромбическое сечение). Такое срастание наблюдается у кристаллов альбита, вытянутых по оси b. Подобные альбиты называют периклинами, а отсюда и закон двойникового срастания носит название периклинового. Нередки двойники (или правильнее — тройники, четверники и т. д.), образованные по нескольким законам одновременно. Кроме кристаллов, альбит встречается в сплошном виде в зернистых и лучистых агрегатах или в виде вкраплений. Удельный вес 2,62—2,65. Цвет различный, большей частью белый. В оптическом отношении характеризуется следующими признаками: на пластинках, выбитых по 001, угол затемнения составляет с ребром РМ 4° 30′, на плоскости же M 19°. Перед паяльной трубкой плавится трудно. Кислоты действуют весьма слабо. Кристаллы альбита получены также и искусственно. Как существенная составная часть диоритов, диоритовых порфиров, а также в гранитах, сиенитах, сланцах является очень распространенным. Хорошими же кристаллами славятся разные местности Швейцарии, Тироля, Урала (Киребинский рудник, Алабашка). В известняках и доломитах встречаются кристаллы альбита, образованные с обоих концов (Савойя, Пиринеи). 3) Анортит — чистый известковый плагиоклаз (или только с малым содержанием натрового плагиоклаза); химический состав: CaAl2Si2О8 (43% SiO2, 36,9 Al2O2 и 20,1 CaO). В кристаллографическом отношении представляет большое сходство с альбитом. Кроме кристаллов, встречается в виде зерен и различных агрегатов. Направление затемнения на плоскостях (001) (P) и (010) (М) совершенно иное, нежели у альбита; на первой плоскости оно составляет с ребром РМ — 37°, а на второй с тем же ребром — 36°. Уд. вес 2,75; с увеличением содержания натра несколько уменьшается. Соляная кислота разлагает анортит совершенно с выделением иловатого кремнезема. Вообще анортит легко подвергается выветриванию. Находится в вулканических бомбах Монте-Соммы, в лавах Исландии, Явы, в шаровом диорите Корсики и др. 4) Известково-натровые плагиоклазы по всем своим свойствам представляют целый ряд переходов от альбита к анортиту, вследствие чего и рассматриваются обыкновенно как изоморфные смеси двух указанных сейчас силикатов, несмотря на отсутствие полной аналогии в химическом составе (впрочем, эту аналогию в составе можно представить себе, если принять во внимание не характер, а число атомов в частице; это число окажется одинаковым в альбите и анортите: NaAlSi2O3 = 13 атом., CaAl2Si2O3 = 13 атом.; точно так же и эквивалентность того и другого одинакова). 5) Между известково-натровыми П. шпатами различают несколько представителей: а) олигоклаз, в состав которого входит главным образом натровый П. шпат (альбит = Ab), к которому примешивается известковый П. шпат (анортит = An), от почти чистого Ab до Ab,An. Уд. вес от 2,62 до 2,659. Угол затемнения на P = +1° 4′; на Μ = +4° 36′. Как составная часть, находится во многих гранитах, гнейсах, диоритах, порфирах, трахитах и др. породах. Разности сплошного олигоклаза, проросшего листочками железного блеска, называются солнечным камнем. 6) Андезин, состав колеблется от Ab2An, до Ab1An1. Уд. вес от 2,65 до 2,69. Угол затемнения на P = —5° 10′ на M = —16°. Распространен менее, нежели олигоклаз; встречается в некоторых гранитах, сиенитах и изверженных породах (порфире, андезите). Лабрадорит или лабрадор; химический состав от Ab1An1 до Ab1An3. Уд. вес от 2,69 до 2,72. Направление затемнения с ребром РМ на P = —17° 40′; на М = —29° 38′. Цвет лабрадора главным образом серый и буроватый; реже бесцветен. На плоскостях 1-го пинакоида (M), а также пинакоида 3-го рода (призма) [110] иногда обнаруживает весьма красивую игру цветов — голубого, красного, зеленого, золотистого, стально-серого и др. Такие лабрадоры употребляются на различные украшения. Лучшие образцы добываются на берегах Лабрадора, в Канаде. В России известностью пользуется Городище (Черкасский у. Киевской губ.). Кроме того, лабрадор известен в Радомысльском у. той же губернии, в Финляндии. В виде валунов он попадается в окрестностях С.-Петербурга. Обыкновенный же лабрадор находится во многих местах. Как составная часть входит в габбро, нориты, долериты, базальты и др. Следующая таблица наглядно представляет тесную связь между химическим составом плагиоклазов с одной стороны, оптическими свойствами и уд. весом с другой:
| Угол затемнения на плоскостях | |||
|---|---|---|---|
| Уд. вес | Р. | М. | |
| Ab | 2,624 | + 4°30′ | +19°0′ |
| Ab3An1 | 2,659 | + 1°4′ | + 4°46′ |
| Ab1An1 | 2,694 | -5°10′ | -16°0′ |
| Ab1An3 | 2,728 | -17°40′ | -9°38′ |
| Au | 2,758 | -37°0′ | -36°0′[3] |
Литература о П. шпатах весьма обстоятельно указана в книге С. Hintze, «Handbuch der Mineralogie» (IX—XII вып. 1897). Ср. Н. Кокшаров, «Материалы по минералогии России» (4 и 5 кн.); G. v. Rath, «Ann. der Phys. und Chemie» (135 Bd.) и «Monatsberichte d. Berliner Akademie» (1876); «Pogg. Annalen» (138 и 147 Bd.); Bischof, «Chem. und pnys. Geologie» (l Bd.); Tschermak, «Sizb. Akad. Wien.» (L Bd.) и «Mineral. Mittheilungen» L Bd.); G. Rose, «Gilbert’s Ann.» 1892; «Pogg. Ann.» 125, 129); Descloizeaux, «Manuel de Minéralogie»; M. Schuster, «Miner. und petrogr. Mittheil.» (III и V Bd.). Многочисленные статьи в «Zeitschrift für Krystallographie».
Примечания
[править]- ↑ Найден также смешанный баритово-калиевый полевой шпат (BaO∙Al2O3∙2SiO2)(Na2O∙Al2О3∙6SiO2).
- ↑ В последнее время некоторые ученые склонны считать одноклиномерные полевые шпаты за миметические, кристаллы которых образовались на многих неделимых, относящихся к трехклиномерной системе
- ↑ + обозначают направление поворота пластинки плагиоклазов (для maximum затемнения при перекрещенных николях микроскопа) по движению часовой стрелки в направлении обратном. Исходным пунктом служит положение на данной плоскости длиннейшей оси светового эллипсоида.