» » Классификация и номенклатура минералов группы глауконита. Основные различия минералов

Классификация и номенклатура минералов группы глауконита. Основные различия минералов

05.08.2016

Важнейшей задачей классификации в минералогии является выделение минерального вида. В.С. Соболев считает видом минеральные индивиды, обладающие однотипной структурой и составом, изменяющимися в определенном пределе, образующиеся в определенных интервалах температуры и давлении. Д.П. Григорьев, давая близкое определение минерального вида, опускает такой признак вида, как физикохимические условия его образования. А.С. Поваренных, отмечая специфику современного этапа развития минералогии, считает, что основным критерием выделения минерального вида является тождество химического состава и внутреннего строения минералов. Химические границы минерального вида должны намечаться как разрыв непрерывности изменения состава минералов, определяемого изоморфными замещениями элементов. Структурной границей минеральных видов одного состава является тип структуры (структурная группа). Как и В.С. Соболев, А.С. Поваренных признает, что минеральный вид характеризуется «равновесным существованием в определенных термодинамических условиях земной коры».
Г.Б. Бокий отмечает, что в настоящее время нет определения, которое признавалось бы большинством исследователей. В протоколе Комиссии по новым минералам и названиям минералов Международной минералогической ассоциации от 22. VIII. 1972 г. сказано, что «этот вопрос остается, потому что у нас нет надежды точно решить его, так как он является весьма общим. Все предлагаемые определения, без исключения, приводили к непреодолимым трудностям, когда они рассматривали все частные случаи. Чтобы их разрешить, надо рассмотреть один за другим все разнообразие минералов, собрать их в ряды и в ограниченные группы».
Практическую доработку классификации минералов Г.Б. Бокий видит в более четком, чем существует в настоящее время, отборе индивидов, принадлежащих к определенному множеству, т. е. виду, а не в изменении определения вида. Для каждого вида необходимо знать химические, физико-химические и физические свойства минералов, а также физико-химические условия их появления, существования, изменения и исчезновения. Г.Б. Бокий предлагает называть видами химические соединения постоянного состава; фактически такое соединение реально существует в фазе, так как все природные (и искусственные) химические соединения не являются идеально чистыми, все они содержат примеси, но один (хотя бы) компонент должен резко преобладать. Особенностью минерального царства являются непрерывные переходы между объектами классификации, находящимися на одном уровне. Поэтому граница между минеральными видами проводится условно. Непрерывный переход одного минерального вида в другой позволяет, как справедливо отмечает Г.Б. Бокий, выделять «междувидовую разновидность», за которую в двухкомпонентной системе можно принять содержание элемента 75 и 25%, т. е. когда отношение компонентов меньше, чем 3:1, для трехкомпонентной системы — 60 и 20%, для четырехкомпонентной — 15 и 16,6%. При сходстве состава, структуры и других физических свойств различаются внутривидовые разновидности на основе различий по некоторым физическим свойствам — цвету, форме кристаллов и т. п.
Рассмотренные Г.Б. Бокием определения и схемы выделения вида и разновидности отличаются широтой подхода, строгостью логических выводов и конкретностью. Они указывают конкретные пути улучшения классификации минералов как на разных уровнях организации (семейство, род, вид), так и на одном уровне (виды и его границы) на основе существующих определений понятия о минеральном виде. С данных позиций рассмотрим конкретный материал по минералам группы глауконита.
Природные минералы, соответствующие составу конечных членов, т. е. преимущественно однокомпонентные в октаэдрическом и тетраэдрическом слоях, в настоящее время фактически неизвестны. Попытка синтезировать их при нормальных температурах и давлениях не привели к успеху. Одна из причин неудачи — синтез проводился из расчета состава не конечных членов изоморфных рядов, а случайных промежуточных членов, расшифровка условий образования которых чрезвычайно сложна и, вероятно, не может быть однозначной.
Согласно общим схемам изоморфизма, установленным па основании корреляционных соотношений элементен в глауконитах, можно наметить предельное количество главных разновидностей высококремнистых слюд неповторяющегося состава в системе двух тетраэдрических (Si→R3+) к двух (трех и т. д.) октаэдрических катионов. Принцип выделения разновидностей может быть основан на ведущем катионе, содержание которого удовлетворяет нескольким условиям. Ведущий двухвалентный катион должен составлять 1,5 ф. е. хотя бы потому, что это содержание является предельно высоким для низкокремнистого низкокалиевого конечного члена, октаэдрический заряд которого достигает + 6,0; таким образом, число это определяется возможностью структуры диоктаэдрического типа. При таком содержании двухвалентный катион всегда будет превышать содержание любого другого. В высококремнистых высококалиевых минералах ведущий трехвалентный катион должен составлять более 1,0 ф. е., в низкокремнистых низкокалиевых — более 1,2 ф. е.; для первых можно принять 1,1 ф. е., для вторых — 1,3 ф. е. (табл. 1.14). Эти содержания ведущих катионов являются оптимальными для установления видов и однозначного отнесения индивида к определенному конечному члену изоморфного ряда. Границы состава выделенных конечных членов и главных разновидностей могут быть приняты по серединам наметившихся интервалов, соответствующих области недостоверности. С учетом принятых условий классификации можно получить 41 разновидность рассматриваемых слюд — предельно возможное количество на основе установленных главных схем изоморфизма с учетом возможностей диоктаэдрической структуры.
Классификация и номенклатура минералов группы глауконита. Основные различия минералов

В табл. 1.14 включены минералы, установленные на основании реальных корреляционных связей в минералах группы глауконита, а также разновидности (отмечены звездочками), которые могут быть встречены среди других высококремнистых слюд, например, иллитов, железистых иллитов, фенгитов и т. п. Минералы осадочного глауконита, согласно главным схемам изоморфизма, тяготеют к первому и четвертому секторам, т. е. Si4R1,7в3 и Si3,4R0,6в3+R1,5в2+R1,0в3+; гидротермальные и магматогенные — ко второму и третьему. Таким образом, сходство минералов разного генезиса более всего проявляется в соотношениях трехвалентных катионов между собой и соотношениях двух- и трехвалентных катионов; они различаются по соотношению SiK с двух- и трехвалентными катионами, а также двухвалентных катионов (Mg, F2+) между собой.
При меньших содержаниях ведущего катиона принцип его как такового не будет соблюдаться, поскольку численно, например, ведущий трехвалентный катион будет уступать двухвалентному уже при R3+ = 1,0 (когда R2+ в низкокремнистых минералах будет равен 1,05 ф. е., т. е. уже выше, чем содержание ведущего катиона). Однако принадлежность минерала к определенному конечному члену не вызывает сомнений до тех пор, пока R3+ не снизится до половины содержания конечного члена, т. е. R3+ = 0,85 ф. е., a R2+ соответственно до 1,25 ф. е.; при этих содержаниях минералы рядов R2+ и R3+ не различаются,а число разновидностей высококремнистого высококалиевого конечного члена сократится до 8 вместо 20. Если в низкокремнистом низкокалиевом конечном члене принять R3+ = R2+ = 1,2 ф. е., то число разновидностей сократится с 14 до 8, так как часть из них перейдет в пограничное поле — поле недостоверности. Если перейти к средним содержаниям кремния (Si = 3,7 ф. е.) и калия (К = 0,75 ф. е.), то в интервале содержаний R3+ = 1,09 и R2+ = 1,09 мы вместо 41 получим минимальное число разновидностей минералов, равное 8:
Классификация и номенклатура минералов группы глауконита. Основные различия минералов

Это будет поле минимальной достоверности принадлежности минерала к тому или иному концу изоморфных рядов. В последнем случае большую помощь может оказать корреляционный анализ, который является надежной основой в установлении состава конечных членов изоморфных рядов, тогда как расчеты средних содержаний без выявления соотношений катионов затушевывают принципиальные различия минералов. Достаточно сказать, что сумма октаэдрических катионов по среднему составу глауконита равна 2,02 ф. е., т. е. близка идеально диоктаэдрической, тогда как сумма катионов, рассчитанная по соотношению катионов, варьирует от 1,7 до 2,5 ф. е.
Подводя итог анализу схемы классификации, можно сказать, что минералы, ранее относимые отдельно как к глаукониту (осадочные), так и к селадониту (гидротермальные), по генетическому принципу действительно несут общие, очевидно, генетические, признаки, но вместе с тем совершенно очевидно, что ни глауконит, ни селадонит во всем разнообразии описанных под этими названиями минералов не могут считаться минеральными видами: оба термина отвечают целой группе минеральных видов: 3 среди осадочных (Al, Fe3+ и Mg*Fe2+) и 4 среди магматогенных и гидротермальных (Al, Fe3+, Fe2+, Mg). Для названия минералов группы глауконита нами были взяты уже известные термины, которые используются разными исследователями в совершенно разных смыслах: одними — для минералов разного генезиса, другими — для разного состава. Автор вслед за Е.К. Лазаренко, Е.П. Соколовой, К. Смуликовским принимает второе понимание этих терминов. Конечному Al члену близок сколит, Fe3+ члену — глауконит, Mg2+ конечный член может быть назван собственно селадонитом; без названия остаются Fe2+ и (MgFe2+) конечные члены. Последний обнаружен автором, предлагаем для него название булайнит (по названию булайской свиты, где этот минерал был впервые установлен). Железный Fe2+ минерал остается пока без собственного названия.
Здесь не рассматриваются минералы, промежуточные по соотношению кремния и калия: высококремнистые низкокалиевые и низкокремнистые высококалиевые. К ним, по-видимому, могут быть отнесены фолидоиды, железистые иллиты, фенгиты, иллиты, серициты. Во всех минералах преобладает октаэдрический алюминий. Слюды отличаются не только составом, но и парагенезисами минералов и, следовательно, условиями образования. Подробнее на их характеристике здесь не останавливаемся; можно лишь высказать предположение, что корреляционный анализ поможет выявить общие кристаллохимические и генетические (групповые) особенности этих минералов.
Основные отличия рассмотренной классификации высококремнистых слюд от предложенных ранее заключаются в следующем:
1. По-новому вычленен объект исследования. Объектом исследования являются высококремнистые слюды с содержанием кремния 4,0—3,4 ф. е. Интервал содержаний кремния 3,4—3,2 ф. е. является пограничной областью, или областью недостоверного различия высоко- и низкокремнистых слюд. К последним относятся мусковит, биотит, флогопит и другие хорошо известные минералы, нижний предел содержания кремния в которых, судя по биотитам, опускается до 2,45 ф. е., а не до 3,00, как принимается многими в настоящее время. Высококремнистые слюды — минералы группы глауконита рассматриваются как самостоятельные минералы, имеющие не только специфические генетические особенности, но и диагностические признаки, позволяющие отличать эти минералы от гидратированных разновидностей низкокремнистых слюд.
2. Виды минералов и границы их составов устанавливаются по принципу конечных членов и ведущих катионов на основании главных схем изоморфизма, выявленных корреляционным анализом. Средние содержания не пригодны для классификации, средние составы оказываются близкими пограничной области конечных членов, т. е. они попадают фактически в о§ласть недостоверного различия конечных членов изоморфного ряда. В таком случае границы состава минералов задаются произвольно и они оказываются весьма далекими от фактически существующих. Предложенная классификация показывает, что высококремнистые слюды могут быть диоктаэдрическими или дтриоктаэдрическими с максимальным числом октаэдрических катионов 2,5 ф. е. Близкие триоктаэдрическим минералы (с суммой октаэдрических катионов более 2,5 ф. е.) можно ожидать только вблизи нижнего предела содержаний кремния (Si ≤ 3,4 ф. е.), т. е. в области недостоверного различия высоко- и низкокремнистых слюд, и потому неясно, следует ли их рассматривать как «хвосты» низкокремнистых слюд или как аналоги высококремнистых слюд. Вопрос требует доработки.
3. Предложенная классификация позволяет различать более четко, чем это делалось до сих пор, как формальные — минералогические, так и генетические — специфические черты состава рассматриваемых минералов, тогда как на существующих в настоящее время классификациях гидрослюд такую задачу решить не удавалось.
4. Средний теоретический состав МГГ определяется точкой схождения состава основных разновидностей, являющейся точкой пересечения границ изоморфных рядов.
5. Конкретные химические анализы минералов группы глауконита показывают, что природные индивиды соответствуют обычно разновидностям в нашей схеме классификации, поскольку ведущий катион октаэдрического слоя составляет 1,0—1,1 ф. е., редко более. Можно отметить лишь присутствие железистого вида. Алюминиевому виду (конечному члену изоморфного ряда) в природе ближе всего иллит, однако без выяснения общей тенденции изоморфных отношений элементов в иллитах отнесение последних к рассматриваемой группе было бы преждевременным. Следует подчеркнуть, что к минералам группы глауконита не следует относить тонкодисперсные глинистые минералы на основании частных химических анализов, так как генетическая трактовка такиx минералов не является однозначной, а кристаллохимически они практически не исследованы.
6. Несмотря на разные условия (по крайней мере температурные) образования осадочных и гидротермальных минералов, сходство в их химическом составе значительное, а различия нередко оказываются несущественными и вполне допустимыми в пределах одного вида предлагаемой классификации (например, железистого или алюминиевого). Очевидно, генезис (осадочный или гидротермальный) не может рассматриваться как обязательный признак минерального вида, а лишь его разновидности. Причина этого имеет глубокие корни: границы качественного перехода разных свойств минерала не должны совпадать, допустимо и расхождение химического состава, структуры, характера взаимодействия атомов, выявляемые спектрами ПК, ЯМР, ЭПР и т. д., а также параметров среды минералообразования. Иначе говоря, можно различать химический, структурный и т. п. виды, химическую, структурную, генетическую и другие разновидности минералов. Отсюда следует и обратный вывод: не всегда однозначно можно делать вывод о генезисе минерала, зная лишь основной его химический состав или структуру; столь же осторожно следует быть с выводами, если состав индивида близок границам вида или разновидностей, что особенно характерно для природных минералов рассматриваемой группы.