Полевые шпаты

ПОЛЕВЫЕ ШПАТЫ, группа наиб. распространенных породообразующих минералов; составляют ок. 50% массы земной коры. Представляют собой изоморфные смеси алюмосиликатов К, Na и Ca; общая ф-ла M (Si, Al)₄O₈, где M-преим. K⁺, Na⁺, Ca²⁺, реже Ba²⁺, , иногда (в следовых кол-вах) Rb⁺, Cs⁺, Sr^{2 +} , Pb²⁺, Fe^{2 +} , РЗЭ. Отношение Al : Si составляет 1:3 или 2:2, если M-соотв. одно-или двухвалентный катион.

Состав большинства полевых шпатов определяется соотношением компонентов тройной системы NaAlSi₃O₈-KAlSi₃O₈--CaAl₂Si₂O₈. Выделяют две серии минералов: 1) щелочные-изоморфные смеси KAlSi₃O₈ и NaAlSi₃O₈; 2) плагиоклазы-изоморфные смеси NaAlSi₃O₈ и CaAl₂Si₂O₈.

При высоких т-рах существуют непрерывные ряды твердых р-ров в пределах каждой серии (см. рис.). Среди плагиоклазов различают (в скобках указано содержание CaAl₂Si₂O₈ в мол. %): альбит (0-10), олигоклаз (10-30), андезин (30-50), Лабрадор (50-70), битовнит (70-90) и анортит (90-100). Среди щелочных полевых шпатов выделяют (в скобках указано содержание NaAlSi₃O₈ в мол. %): санидин (0-63), ортоклаз (O), микроклин (О), представляющие собой полиморфные модификации KAlSi₃O₈, и анортоклаз (63-90).

При низких т-рах твердые р-ры щелочных полевых шпатов распадаются на натриевую и калиевую фазы, а в системе NaAlSi₃O₈-CaAl₂Si₂O₈ получаются плагиоклазы сложной доменной структуры с содержанием NaAlSi₃O₈ 2-16, 48-58 и 70-90 мол. %. При распаде этих плагиоклазов образуются т. наз. прорастания-специфич. весьма сложные структуры, что в случае олигоклаза и Лабрадора приводит к иризации (т.е. появлению радужной игры цветов на гранях и плоскостях спайности при прохождении через них света).

Основа кристаллич. структуры полевых шпатов-трехмерный каркас, построенный из тетраэдров SiO₄ и AlO₄, связанных между собой вершинами. Тетраэдры в каркасе сочленяются таким образом, что образуют четырехчленные кольца, к-рые в свою очередь объединяются в коленчато-зигзагообразные цепочки, вытянутые параллельно кристаллографич. оси а. Между соседними цепочками имеются крупные полости, в к-рых располагаются катионы щелочных или щелочно-зе-мельных металлов, координированные в зависимости от их размера с девятью (в случае К) или шестью-семью (Na, Ca) ионами кислорода.

Симметрия структуры с катионами Na⁺ и Ca²⁺ триклин-ная. Калиевые полевые шпаты могут быть как триклинными (микроклин), так и моноклинными (санидин, ортоклаз). В зависимости от расположения атомов Al и Si по возможным тетраэдрич. позициям калиевые полевые шпаты бывают упорядоченными (определенные позиции заняты только атомами Al), разупорядоченными (атомы Al и Si распределены статистически) и с промежут. степенью упорядоченности. Разупоря-доченные полевые шпаты, как правило, высокотемпературные, упорядоченные - низкотемпературные.

Т-ра плавления чистого KAlSi₃O₈ при атм. давлении 1150⁰C. Чистые альбит NaAlSi₃O₈ и анортит CaAl₂Si₃O₈ при давлении 10⁵ Па плавятся при 1118 и 1550⁰C соответственно. В присутствии H₂O при повышении давления т-ра плавления полевых шпатов понижается, и при 5-10⁸ Па альбит, напр., плавится при 750⁰C, анортит-при 1225⁰C. Кристаллизующийся плагиоклаз всегда содержит больше ионов Ca^{2 +} , чем жидкость, с к-рой он находится в равновесии.

Твердость полевых шпатов по минералогич. шкале 6-6,5; плотн. 2500-2800 кг/м³. Полевые шпаты бесцветны, однако мельчайшие включения оксидов железа и др. в-в придают им разл. окраску.

Известны две полиморфные модификации бариевого полевого шпата BaAl₂Si₂O₈-цельзиан и парацельзиан, а также полевого шпата состава NH₄AlSi₃O₈ (бадингтонит) и NaBSi₃O₈ (рид-мерджнерит).

Синтезированы искусств. аналоги полевых шпатов, напр. KFeSi₃O₈, RbAlSi₃O₈, NaGaSi₃O₈, CaGaSi₂O₈, KAlGe₃O₈, KGaGeO₈.

Наиб. пром. интерес представляют калиевые полевые шпаты, к-рые используют в произ-ве фарфора. Самые богатые калием полевые шпаты применяют для получения электрокерамики, особо чистые сорта идут на изготовление фарфоровых зубов и спец. опалесцирующих стекол. В произ-ве глазури, эмалей, опалесцирующих стекол используют плагиоклазы с высоким содержанием Na. Окрашенные и иризирующие разновидности полевых шпатов-поделочные камни. Порода, богатая Лабрадором (лабрадорит), применяется в качестве облицовочного материала.

Лит.: Дир У. А., Хауи P. А., Зусман Дж., Породообразующие минералы, пер. с англ., т. 4, M., 1966; Августиник А. И., Керамика, 2 изд., Л., 1975; Каменцев И. E., Сметанникова О. Г., в кн.: Рентгенография основных типов породообразующих минералов (слоистые и каркасные силикаты), Л., 1983, с. 245; Патнис А., Мак-Коннел Дж., Основные черты поведения минералов, пер. с англ., M., 1983; Донней Дж., в кн.: Минералогическая энциклопедия, под ред. К. Фрея, пер. с англ., Л., 1985, с. 259-62. Г. К. Кривоконева.