книги из ГПНТБ / Кумеев, С. С. Структурная дифрактометрия полевых шпатов

Q Q Н Ы М Е Е В

!р в Й т ? 0 Ш !Ы Я ,Г

СТРУНТУРИАЯ

„ДНФРАКТОМЕТРЦР

f e % .

ПОЛЕВЫХ

Э Л И С Т А • 1 3 7 3

к а л м ы ц к и й г о с у д а р с т в е н н ы й у н и в е р с и т е т

С . С . К у м е е в

СТРУКТУРНАЯ

ДИФРАКТОМЕТРИЯ

ПОЛЕВЫХ

ШПАТОВ

Калмыцкое книжное издательство, 1973

УДК 549 .651 : 539 . 26

Книга посвящена методике структурной интерпрета­ ции полевых шпатов магматических горных пород по результатам рентгеновской дифрактометрической съем­ ки. В данном труде уточняется номенклатура полевых шпатов, приводится обзор новейших 'способов обработ­ ки результатов съемки. В книге описывается программа расчета параметров элементарных ячеек триклинных и моноклинных полевых шпатов. Работа иллюстрируется данными по особенностям структур плагиоклазов и калишпатов из гранитов различных регионов. В книге об­ суждаются возможности применения результатов струк­ турных исследований в проблеме происхождения грани­ тов.

Калмыцкое книжное издательство. 1973 г.

0292 — 03

ВВЕДЕНИЕ

Наиболее распространенные минералы магматических горных пород — полевые шпаты — всегда были объектом пристального изучения петрографов. Природное разнообра­ зие этих минералов столь велико, что они лежат в основе ми­ нералогических классификаций магматических пород, в свя­ зи с чем исследование истории формирования полевых шпа­ тов во многом способствует выяснению генезиса конкретной горной породы и ее связи с окружающими. Поэтому важней­ шей задачей изучения полевых шпатов является не только создание чисто физических моделей структур этой группы минералов на основе экспериментальных данных, в какой-то мере воспроизводящих естественные условия, но и исследова­ ние полевых шпатов пород, возникших при определенных геологических процессах. Минералогические особенности по­ левых шпатов, основанные на единой системе интерпретации, и рассмотренные в процессе магматического, метаморфиче­ ского, гидротермального, осадочного породообразовашпл, позволяют выявить столь необходимые в настоящее время объективные критерии генетических особенностей горных по­ род, в первую очередь магматических и метаморфических.

Уже сейчас достаточно .данных для рассмотрения класси­ фикации полевых шпатов на их структурных особенностях, которые обусловлены спецификой элементарной ячейки и си­ стемой связи атомов, слагающих эти ячейки. Эта объектив­ ная физическая основа продолжает усовершенствоваться по мере накопления и обработки сведений по структурному анализу, повышение достоверности которого основывается на привлечении новых физических методов исследования (элект­ ронный парамагнитный резонанс, ядерный магнитный и квадрупольный резонанс, электронография и т. п.). Вместе с тем требуют дальнейшего усовершенсдвования оптические методы исследования, традиционно сильные в работах отечествен-

3

ных петрографов. В этой области представляется необходи­ мым объяснение наблюдаемых световых эффектов с точки зрения структурного состояния полевых шпатов, разработка качественных и количественных критериев зависимости их

На современном этапе изучения полевых шпатов широкое развитие получили рентгеновские методы, дающие возмож­ ность быстро и с малым количеством образца производить высокоточные фазовые и структурные исследования. Систе­ матизация сведений последних лет по интерпретации резуль­ татов дифрактометрической рентгеновской съемки полевых шпатов и рассмотрение методов этой интерпретации на при­ мерах конкретного материала из различных складчатых ре­ гионов Советского Союза и явились целью настоящей работы.

Работа состоит из четырех разделов. В первом освещают­ ся вопросы общей номенклатуры полевых шпатов с рассмот­ рением вопросов упорядочения в физическом аспекте. Во втором охарактеризованы общетеоретические вопросы диф­ ракции рентгеновских лучей и приведены методы первичной обработки дифрактограмм. В третьем разделе даны приме­ ры структурной интерпретации полевых шпатов и описание программы для расчета структурных параметров триклинных и моноклинных полевых шпатов. Четвертый раздел посвящен конкретным примерам структурного изучения калишпатов и плагиоклазов из магматических пород различных регионов.

Исследование полевых шпатов магматических пород было начато автором в 1960 г. в Красноярском геологическом уп­ равлении и продолжено в 1970 г. в Калмыцком государствен­ ном университете. Все данные по структурам, приводимые в настоящей работе, получены в рентгеноструктурной лабора­ тории Калмыцкого университета. Автор благодарен сотрудни­ кам университета С. Д. Павлову, С. Б. Бадмаеву, В. П. Тену, B. А. Очирову, А. Б. Омшанову.за постоявшую помощь при проведении экспериментальных работ, В. В. Витязеву — за разработку машинной программы, Л. Я. Цвету — за перево­ ды ряда статей.

Автор приносит искреннюю благодарность профессору

4

F. Н О М Е Н К Л А Т У Р А

Щелочные полевые шпаты

Современные исследования потребовали изменения ранее существовавшей и ставшей в определенной мере традицион­ ной классификации полевых шпатов. Новая структурная клас­ сификация имеет, по сути дела, два основных направления. Первое касается непосредственно минералогических свойств всей группы полевых шпатов — их структурных и фазовых особенностей и взаимоотношений. На этом принципе основа­

этом субрей ггеновски сдвойннкованный микроклин называет­

ным и низким альбитом. Кроме тоговыделяются химические разновидности (железистый санидин, гиалофан и др.), мор­ фологические (адуляровый ортоклаз), разновидности по цве­ ту (амазонит) и т. п. Субмикроскопически и субрентгеновски сдвойникованные К— и Na— полевые шпаты называются пертитами или антипертитами.

В основу этой классификации положены состав и степень упорядоченности, причем предполагается, аналогично‘Пред­

6

дней степени порядка А1 и Si атомов. В связи с этим тож­ дество градаций санидина* и микроклина (низкий — высокий,

кий» микроклин также не приводит к однозначной интерпре­ тации, поскольку «промежуточный» характеризует среднее состояние между высоко- и низкотемпературными и между моноклинными и триклинными формами].

В резюмирующей работе У. А. Дира, Р. А. Хауи и Дж. Зус-

полевых шпатов не дается, но проводится достаточное опи­ сание геометрии решеток традиционно выделяемых разно­ видностей — санидина, ортоклаза, промежуточного и макси­ мального микроклина, высоко- и низкотемпературного альбита. Работами последних лет уточнены параметры ячеек некоторых щелочных разностей. В таблице 1 приводятся дан­ ные по Р. Фергусоау для альбитов (сб. «Физика минералов». 1964), по И. Кармайклу и В. Мак-Кензи (Carmichael, МаеKenzie, 1964) для анортоклазов; остальные параметры из ра­ боты И. Борга и Д. Смита (Borg, Smith, 1969). Указанная классификация в основном структурная, и в меньшей мере — по составу. Процессы упорядоченности в ней отражены лишь косвенно, без четкого указания на характер взаимопереходов

входе стабилизации структур.

Вкакой-то мере этот пробел может быть восполнен диаграммой Т. Барта (Barth, 1965, 1967), где указаны об­

ласти существования различных щелочных полевых шпатов в зависимости от температуры, состава и кристаллографиче­ ской сингонии (рис. 1).

В строгом смысле, структурная классификация должна, по-видимому, исходить из динамики упорядоченности, являю­ щейся функцией состава и температуры, но критерии этой связи в настоящее время не полностью однозначны и до­ пускают различные, порой противоречивые толкования.

Несомненным достоинством структурной классификации является доказательство существования структурного типа ортоклаза. Но при этом указывается на двойственное поло­ жение ортоклаза. С одной стороны, он рассматривается как

<

9

Ри с . 1. Тройная система калиевого полевого шпата с моделью рас­ пределения алюминия (Barth, 1965).

интерпретация ортоклаза как субрентгеновски сдвойникованного микроклина (Laves, 1952, Марфунин, 1962) не может быть принята в качестве окончательной достоверной модели.

Отмеченное выше второе направление в классификации щелочных полевых шпатов по сути является петрографичес­

10