Минералы

Драгоценные разности полевого шпата

Полевой шпат - самый распространенный минерал. Подсчитано, что он составляет 57% всей земной коры. Первая половина названия этого минерала вполне понятна. На полях среди мелкого камня зачастую находили его кристаллики, хотя, конечно, сюда он попал из разных разрушающихся пород. Вторая часть менее ясна. Шпатом еще в старину именовали группу минералов, которые обладают способностью раскалываться на почти прямоугольные обломки с ровными гранями (плоскостями спайности).

Дальнейшее изучение полевых шпатов позволило выявить среди них ряд отдельных минералов. Сначала все полевые шпаты подразделялись на "ортоклазы" - прямоколющиеся и "плагиоклазы" - косоколющиеся, позже был выделен "микроклин" - немного наклонный. Как видим, в основу этих терминов лег угол между двумя направлениями спайности - плоскостями ровного откола. Когда же научились делать точные химические анализы, оказалось, что и составы полевых шпатов различны. Плагиоклазы, кроме кремния и глинозема, содержат окислы натрия и кальция, а ортоклаз и микроклин - окись калия. Еще одно наблюдение было сделано чешским минералогом Г. Чермаком в конце прошлого столетия. Он установил, что химический состав плагиоклазов меняется вполне закономерно и постепенно - от чисто натровых плагиоклазов (альбита) до чисто кальциевых (анортита). Русский минералог Е. С. Федоров предложил принцип десятичного деления полевых шпатов, основывавшийся на содержании кальциевого полевого шпата (анортита); к крайним членам была отнесена 10%-ная примесь, а к промежуточным - 20%-ная. В результате получилась следующая классификация:

Эта схема легла в основу не только разделения плагиоклазов, но и магматических горных пород, где главнейшим породообразующим минералом является плагиоклаз.

Гораздо сложнее положение с ортоклазом и микроклином. Прежде всего оказалось, что среди прямоколющихся полевых шпатов удалось выделить два минерала: санидин и собственно ортоклаз. Однако понять причину различия калиевых полевых шпатов долгое время не удавалось. Лишь в самые последние годы, когда рентгеновские методы приобрели большую точность и позволили судить не только об общей структуре минералов, но и о положении в ней отдельных ионов, причина этих различий стала ясна. Формула калиевого полевого шпата - KAlSi₃O₈, т. е. на каждый ион алюминия приходится три иона кремния. Причем ранее считалось, что алюминий и кремний расположены совершенно одинаково по отношению к кислороду - вместо любого иона кремния можно поставить ион алюминия, и ничего при этом не изменится; важно только, чтобы число ионов кремния было втрое больше, чем алюминия. Такие неупорядоченные соотношения характерны только для санидина.

У других калиевых полевых шпатов - ортоклаза и микроклина - в распределении кремния и алюминия наблюдается порядок. В микроклине один ион алюминия занимает строго определенное положение и обязательно отделяется от другого тремя ионами кремния. Поэтому микроклин следует рассматривать как полностью упорядоченный минерал. Ортоклаз занимает промежуточное место, у него значительная часть ионов уже заняла свое наиболее устойчивое упорядоченное положение, но часть еще неупорядочена.

Поскольку размеры ионов кремния и алюминия различны, то упорядочение их ведет к уплотнению решетки кристалла, отсюда изменение угла между плоскостями спайности, появление наклона (микроклин) и некоторое изменение свойств. Грубо говоря, упорядочение можно сравнить с встряхиванием насыпанной в чашку гречневой крупы. Первоначально, когда зерна только что высыпаны, они ложатся хаотично, но если чашку встряхнуть, зерна повернутся удобнее и лягут плотнее.

Упорядочение очень сильно сказывается на свойствах и облике полевого шпата. В дальнейшем на это явление придется неоднократно ссылаться. Теперь, когда читатель познакомился с полевыми шпатами, можно перейти и к их драгоценным разностям, которых несколько.