Амфиболы [от греч. «амфиболос» — двусмысленный, неясный (из-за сложного, переменного состава)], или роговые обманки, относятся к ленточным метасиликатам, т. е. являются солями гипотетической метакремниевой кислоты H16Si8O24. Общая химическая формула амфиболов A1-0 X2Y 3-5 Y'2-0 Z8O22(OH, F, О, Сl)2, где А = Na(K), H3O+; X Ca, Na, Mg, Fe2+, Li; Y = MgFe2+, Mn; Y' = AlIV, Fe3+, Ti(?); Z = SiAlIV, Ti (?).
Амфиболам свойственны как извилистые, так и гетеровалентные изоморфные замещения.
Среди гетеровалентных замещений более важными являются следующие:
Полагают, что в процессе кристаллизации условного перидотитового расплава при понижающейся температуре железистость роговых обманок должна возрастать. Связь показателей преломления с магнезиалбностью в ряду чермакит — феррочермакит выражается следующими приближенными уравнениями:
В ряду гастингсит (паргасит) — феррогастингсит уравнения имеют гораздо более сложный вид. Для Ng и Np значения XMg Gas соответственно выразятся:
Рис, 36 иллюстрирует зависимость оптических свойств и плотности от химического состава в амфиболах серии паргасит — феррогастингсит.
Для всех породообразующих обыкновенных роговых обманок связь между составом и показателями преломления выражают следующими уравнениями:
Установлена закономерность изменения состава роговых обманок от щелочных габбро до гранитов и диоритов. В ряду щелочное габбро—диорит—гранит снижаются глиноземистость и титанистость роговых обманок, а также относительная щелочность (Na + К); (Na + К + Ca).
Влияние давления воды и щелочности на стабильность роговых обманок выражается в следующем. С повышением давления воды дегидратация амфиболов повышается. Их содержание в базальтах габбро и перидотитах указывает на высокое парциальное давление воды в магматическом флюиде. Гетерогенный изоморфизм роговых обманок нередко сопряжен с изменением щелочности в магме. Примером могут служить миаскиты Ильменогорского массива, в которых при одинаковом минеральном парагенезисе (Am + Ne + Fsp + Pl8-31 + Cal) сильно меняется состав роговых обманок, с преобладанием натрогастингситов. Сопряжение меняется также в магнезиальности, глиноземистости и соотношении Na/K.
Амфиболы, особенно гидроксил- и фторсодержащие, выделяются из магмы позже пироксена, а в метаморфитах раньше некоторых минералов. Экспериментально установлена устойчивость различных амфиболов до 700—1000°C, выше которых они распадаются с выделением H2O. При этом возникают пироксены и обособляется свободный кремнезем.
Среди амфиболов метаморфических пород особую группу составляют водные разновидности высокой кремнекислотности, в частности, тремолит, ферротремолит, антофиллит, куммингтонит и др. На рис. 37, 38 приводятся диаграммы зависимости оптических свойств антофиллита жедрита и куммингтонита — грюнерита от химического состава.
Изоморфные замещения в группе амфиболов сложны и многообразны. Экспериментально изучен переход магнезиального паргасита Н2NaCa2Mg4Al3Si6O24 (наиболее высокотемпературный амфибол) в глаукофан H4Na2Mg3Al2Si8O24. Здесь схема гетеровалентного изоморфизма выражается в следующем виде: (2Са + Mg + Al) ⇔ (Na + 2Si). При полном замещении по этой схеме происходит снижение температуры примерно на 200° С, при Рs = РH2O + 10в8 Па (1000 атм). Важным является повышение кремнекислотности амфибола, сопровождающееся переходом высокотемпературных роговых обманок в среднетемпературные амфиболы группы тремолита:
Аналогичная схема предлагается в изоморфной серии жедрит — антофиллит:
Феррофильность амфиболов в убывающей последовательности такова: глаукофан жедрит, антофиллит—куммингтонит, роговая обманка актинолит. В наиболее высокотемпературных ассоциациях железистость роговой обманки и глаукофана является близкой.
Соотношение магнезиальности Mg : (Mg + Fe) выражается следующими цифрами: 0,79—0,73; 0,79—0,74; 0,76—0,52; 0,69—0,55; 0,69—0,58; 0,62—0,52. В этих парах первая цифра относится к актинолиту, вторая — к роговой обманке. Данная минеральная ассоциация (эпидот + олигоклаз или альбит + кварц ± хлорит, кальцит, сфен) типична для метаморфитов эпидот-амфиболитовой фации. При натриевом метаморфизме к перечисленным минералам добавляются глаукофан, иногда эгирин, лавсонит, мусковит, пумпеллиит, пренит, рутил и др.
В типичных глаукофанах в большом количестве содержатся алюминий и натрий: Al2O3 9—13%, Na2O 5—7%. При замещении алюминия трехвалентным железом образуются рибекиты (практически безалюминиевые) через кросситы, родуситы и др., содержащие алюминий в небольших количествах. На рис. 39 приводится график зависимости показателей преломления в амфиболах серии глаукофан—кроссит и магнезиорибекит—рибекит от химических составов.
Глаукофан сравнительно с другими амфиболами характеризуется высокой феррофильностью, хотя следует отметить, что в глаукофановых сланцах вместе с альмандином содержится магнезиальный глаукофан, что объясняется относительно низкотемпературными условиями их образования.
Бескальциевые магнезиально-железистые амфиболы ромбической сингонии образуют ряд антофиллит H2(Mg, Fe)7Si8О24— жедрит H2(Mg, Fe)5Al4Si6О24 по изоморфной схеме: (Mg, Fe) SiO3 → Al2O3.
В метаморфизованных магнезиальных известняках и доломитах содержится тремолит, иногда рихтерит и паргасит. По осадочным породам, богатым железосодержащими минералами, какими являются карбонаты, хлориты, гидроокислы и окислы, образуется актинолит, по породам, богатым магнием, - даннеморит и баркевикит. С увеличением степени метаморфизма возрастает содержание Na и К в позиции А (вакантной) и увеличивается отношение (Na К) : (Na + К + Ca), возрастает рибекитовый и уменьшается глаукофановый миналы. При метаморфизме повышение температуры приводит к разупорядочению, а повышение давления — к упорядочению структуры амфиболов, т. е. к перераспределению катионов.
При пегматитообразовании иногда создаются условия для возникновения рибекита, а в контактах литиевых пегматитов — холмквистита и клинохолмквистита. Для скарнов характерными являются паргасит и роговая обманка, иногда дашкесанит.
Под воздействием послемагматических гидротермальных процессов амфиболы могут преобразоваться в биотит, хлорит, серпентин, эпидот, карбонат, в том числе кальцит. В приповерхностных и поверхностных условиях под воздействием гидротерм амфиболы переходят в нонтронит, монтмориллонит, галлуазит, карбонаты, лимонит с опалом и др.
Синий и голубоватый оттенки амфиболов обусловлены повышенным содержанием железистых компонентов; по некоторым данным эти Оттенки связаны с их щелочностью или с обоими указанными факторами. Сине-зеленая роговая обманка обычно встречается в метаморфитах эпидот-амфиболитовой фации. В парагенезисе с ней присутствуют эпидот, плагиоклаз (Pl0-43), кварц, биотит, гранат, кальцит и сфен. На Северном Кавказе она наблюдается в метаморфитах основного и среднего состава; возможен ее переход в низкотемпературную часть амфиболитовой фации. Сине-зеленая роговая обманка в парагенезисе с хлоритом и актинолитом не фиксируется. По исчезновению хлорита и актинолита и появлению сине-зеленой роговой обманки определяется нижняя температурная граница эпидот-амфиболитовой фации. Парагенезис высокотемпературной части этой фации — Hb +Fp + Pl15-30, парагенезис Hb (Bl—Gr) + Рl>30, в котором эпидот и диопсид неустойчивы, показывает переход к амфиболитовой фации.
На Северном Кавказе в структурных зонах Передового и Главного хребтов в палеозойских диафторитах установлен «запрещенный» парагенезис — Hb + Мu,
В сосуществующих с мусковитом амфиболах значительно больше Mg и Si и меньше Al, чем в сине-зеленой роговой обманке, что свидетельствует о вытеснении кремнием тетраэдрического алюминия, а магнием—железа при замещении сине-зеленой роговой обманки маложелезистой разновидностью, устойчивой в ассоциации с мусковитом. На рис. 40 приводится микрофотография инертного контакта мусковита с роговой обманкой.
Н.Ф. Татришвили изучила кристаллохимические особенности амфиболов в амфиболитах амфиболитовой и эпидот-амфиболитовой фаций андалузитового типа метаморфизма, развитых в тектонических зонах Главного и Передового хребтов и Бечасынской Большого Кавказа.
При построении диаграммы аSi—aVI3+ аCa—аVI3+ (рис. 41, 42) выяснилось, что амфиболы амфиболитовой фации хорошо укладываются в поле «гастикгсит—чермакит—актинолит», и их состав можно выразить с помощью этих трех миналов. Что касается амфиболов эпидот-амфиболитовой фации, то часть их, как и амфиболы амфиболитовой фации, укладывается в поле «гастингсит—чермакит—актинолит». Все они в основном сине-зеленые. Что касается части сине-зеленых амфиболов эпидот-амфиболитовой фации, то они обогащены глаукофановым компонентом, и их состав изображается с помощью четырех миналов гастингсит—чермакит—актинолит—глаукофан (табл. 14),
Сине-зеленые и голубовато-зеленые роговые обманки Большого Кавказа обычно образуются в условиях регрессивного метаморфизма за счет клинопироксенов и зеленых роговых обманок. Сопоставление содержания окислов в этих роговых обманках показывает, что существенного изменения в составе этих минералов не наблюдается, за исключением содержания натрия и отчасти железа (табл. 15).
Голубовато-зеленые или сине-зеленые роговые обманки амфиболизированных эклоги-тов и их диафторитов зоны Передового хребта Большого Кавказа также размещаются в поле «гастингсит—чермакит— актинолит» вместе с зелеными роговыми обманками амфиболитовой фации: сине-зеленые роговые обманки умеренных давлений и эпидот-амфиболитовой фации обогащены глаукофановой составляющей, и их состав изображается с помощью следующих миналов: гастингсит—чермакит—актинолит—глаукофан.
В породах амфиболитовой фации Северного Кавказа общее количество алюминия повышено, особенно это видно в гранатсодержащих породах. Это повышение происходит в основном за счет AlIV. Особенностью амфиболов из амфиболитов амфиболитовой фации является повышенное содержание щелочей, в основном натрия, что характерно для амфиболов из диафторизованных эклогитов. В более высокотемпературных разновидностях фиксируется возрастание количества титана и, наоборот, понижение железистости (в гранатсодержащих амфиболитах). Железистость амфиболов в амфиболитах амфиболитовой фации ниже железистости амфиболов эпидот-амфиболитовой фации, т. е. с понижением температуры в основном повышается железистость амфиболов. Повышение железистости происходит за счет Fe2+ (см. рис. 42).
Амфиболы андалузитового типа метаморфизма не всегда обнаруживают четкие закономерные колебания состава с изменением степени метаморфизма.
В.В. Закруткин, изучавший эволюцию амфиболов в различных метаморфитах, делает заключение о повышении количества титана в амфиболах параллельно с повышением степени метаморфизма и о приспособлении амфиболов по титану на прогрессивном и регрессивном этапах метаморфизма различно.