» » Сумма октаэдрических катионов и «степень диоктаэдричности» минералов группы глауконита

Сумма октаэдрических катионов и «степень диоктаэдричности» минералов группы глауконита

05.08.2016

Сумма октаэдрических катионов в глауконитах варьирует от 1,6 до 2,4 ф. е., т. е. значительно отклоняется от теоретической суммы октаэдрических катионов (2,00 ± 0,02 ф. е.), характерной для строго диоктаэдрических слюд типа мусковита, но близко совпадает с расчетами крайних членов по схемам изоморфизма. Намечаются определенные соотношения суммы октаэдрических катионов и основных ионов кристалло-химической формулы для минералов группы глауконита в целом: всегда сильная прямо пропорциональная зависимость ее от магния и несколько менее четкая — от числа ионов двухвалентного железа (или их суммы) и калия и всегда четко обратно пропорциональная числу ионов кремния. Алюминий и трехвалентное железо коррелируются с суммой октаэдрических катионов противоположными по знаку коэффициентами: если железо положительно, то алюминий — отрицательно, и наоборот. Прямая зависимость суммы октаэдрических катионов от калия (включая глаукониты с максимальным значением этой суммы, см. табл. 1.15, выборки 19 и 35) показывает, что анализируемые глаукониты не содержат механической примеси триоктаэдрических бескалиевых минералов (например, хлоритов). Нет необходимости также считать, что значительная часть двухвалентных ионов (в частности, как считала М. Фостер, магния) находится в межслоевом пространстве в обменной форме, поскольку при максимально высоком для глауконитов содержании калия (0,7—0,9 ф. е. на элементарную полуячейку) число ионов магния в обменной форме могло бы составлять сотые, максимум 0,1—0,2 ф. е.; фактически же число ионов магния достигает 1,0—1,1 ф. е., что допустимо лишь для катионов октаэдрической координации.
Сумма октаэдрических катионов и «степень диоктаэдричности» минералов группы глауконита
Сумма октаэдрических катионов и «степень диоктаэдричности» минералов группы глауконита

Кроме того, минералы магнезиального ряда имеют ИК-спектры, типичные для триоктаэдрической слюды (см. рис. 2.1), хотя межплоскостные расстояния 060 остаются в пределах 1,517—1,520, т. е. в типичных для глауконитов пределах, а сумма октаэдрических катионов 2,4 (среднее содержание для выборки 19, табл. 1.15). Таким образом, вблизи пограничных значений суммы октаэдрических катионов ди- и триоктаэдрических слюд минералы обладают двойственными чертами структуры — ди-и триоктаэдрического типов. Можно сказать, что это область недостоверного различия ди- и триоктаэдрических структур. По природе своей они должны быть дефектными структурами внедрения. Увеличение суммы октаэдрических катионов вполне определенно свидетельствует в пользу гетеровалентного замещения по схеме 2R3+ → 3R2+, за счет чего и проявляется сильная положительная связь суммы октаэдрических катионов с двухвалентными катионами (особенно с магнием). При заметном влиянии замещения второго типа (SiR2+ → 2R3+) сумма октаэдрических катионов становится прямо пропорциональной трехвалеитному катиону; таким катионом в осадочных минералах чаще всего является трехвалентное железо, в гидротермальных — алюминий и железо (см. табл. 1.15, выборки 18 и 19). Для среднего состава глауконита (см. рис. 1.11), в котором количество кремния равно 3,6 ф. е., среднее число октаэдрических катионов для алюможелезистого ряда составит 2,07 ф. е., а для магнезиального — 2,36 ф. е. Максимальные суммы октаэдрических катионов при содержании кремния 3,4 ф. е. для магнезиального ряда составят 2,53 ф. е., для алюможелезистого — 2,25 ф. е. Минимальные значения примет сумма катионов в высококремнистых глауконитах (Si = 4,0 ф. е.): 1,68 ф. е. для алюможелезистого и 2,02 ф. е. для магнезиального рядов. Такие отклонения суммы октаэдрических катионов от теоретического числа (2,00 ± 0,02) строго диоктаэдрических слюд показывают вполне определенно, что минералы группы глауконита не могут считаться строго диоктаэдрическими. Минералы группы глауконита являются дефектными диоктаэдрическими слюдами: сумма октаэдрических катионов меньше 2,00 (до 1,7 ф. е.) допускает дефектные структуры вычитания; сумма октаэдрических катионов, превышающая 2,00 (до 2,50 ф. е.), допускает дефектные структуры внедрения с элементами перехода от ди- к триоктаэдрическому типу. Строгая диоктаэдричность при сумме октаэдрических катионов, равной 2,00 ф. е., является лишь частным случаем для осадочных глауконитов.
Гидротермальные минералы (рис. 1.9—1.11, точка 18; рис. 1.13) достаточно четко индивидуализируются среди осадочных, занимая как бы промежуточное положение между представителями алюможелезистого и магнезиального рядов.
Сумма октаэдрических катионов и «степень диоктаэдричности» минералов группы глауконита

В отличие от осадочных известные в природе гидротермальные и маг-матогенные минералы являются представителями высококремнистой разновидности; максимальное число атомов кремния, близкое 4,0 ф. е., достигается при сумме октаэдрических катионов, равной 1,92 ф. е. (сравните с 1,68 ф. е. для осадочных минералов алюможелезистого и 2,02 ф. е.— магнезиального ряда). Теоретически вполне допустимо присутствие среди них высококремнистых конечных членов с суммой октаэдрических двухвалентных катионов, равной 2,5; такой же предел суммы октаэдрических катионов характерен для осадочных минералов железомагнезиального ряда. Высококремнистые гидротермальные минералы нередко близки строго диоктаэдрическим слюдам (сумма октаэдрических катионов приближается к 2,0). Однако строгая диоктаэдричность гидротермальных минералов, как и в случае осадочных, может рассматриваться лишь как частный случай. Структуре первых должны быть свойственны те же дефекты, ii что структуре вторых.
За константу минерала, в частности слюдяной структуры, при расчете кристаллохимической формулы следует принимать суммарный заряд элементарной полуячейки. Расчеты показывают, что сумма катионов в МГГ алюможелезистого ряда часто не достигает числа 7,0, характерного для строго диоктаэдрических слюд, тогда как для минералов железомагнезиального ряда обычно превышает это число. Минимальный суммарный (тетраэдрический плюс октаэдрический) заряд для МГГ алюможелезистого ряда составляет (+21,1); максимальный — для минералов железомагнезиального ряда — (+21,4). Эти значения выше, чем для трехкремниевых слюд (обычно не превышают 21,0). Следовательно, содержание межслоевого калия в МГГ не может быть равным 1,0, как это имеет место в мусковитах, биотитах, флогопитах и других трехкремниевых слюдах. Теоретическое число ионов межслоевого калия в высококремнистых дефектных слюдах может составлять 0,9—0,6 ф. е. Значительных колебаний может достигать октаэдрический заряд (от 0 почти до —1), поскольку суммарная валентность октаэдрических катионов колеблется от 6,0, характерной также и для низкокремнистых слюд, и значительно ниже этого числа, вплоть до 5,0—высокодефектный по заряду октаэдрический слой у слюд высококремнистых (Si = 4,00). При совершенном изоморфизме 2R3+ → 3R2+- в октаэдрах и столь значительных колебаниях октаэдрического заряда сумма октаэдрических катионов не может быть константой, что в действительности имеет место. В таких высокодефектных слюдах константой может быть только суммарный заряд элементарной ячейки, что необходимо учитывать при расчетах кристаллохимической формулы.