О том, что такое полевой шпат — минерал или горная порода — знают немногие. Полевой шпат (ПШ) — это минерал, который кристализируется из магматического расплава, относится к силикатам с каркасной кристаллической структурой. Представляет собой изоморфный ряд с формулой Na (Al, Si3O8) — K (Al, Si3O8). Этот минерал нашёл широкое распространение в природе и является породообразующим камнем для многих пород.
Полевой шпат
Несмотря на изоморфный ряд, все ПШ имеют похожие свойства. Полевой шпат выглядит как минерал от белого до красноватого или синеватого цвета. Имеет стеклянный блеск. В тонком срезе камни просвечиваются либо полностью прозрачны. Твёрдость — 6,5 по шкале Мооса. Спайность совершенная в двух направлениях. Плотность около 2,55−2,75 г/см3. Относится к моноклинной и триклинной сингонии в зависимости от разновидности.
Разновидности и происхождение
Полевые шпаты разделяются на плагиоклазы (Pl) и калиевый полевой шпат (КПШ). Плагиоклаз — продукт магматических и метаморфических процессов. В магматическом расплаве вначале кристаллизуется более основный тип, а потом более кислый. Известны породы, которые почти полностью состоят из плагиоклазов. Также Pl могут образовываться во время пегматитовых процессов.
Разрушаются плагиоклазы во время экзогенных процессов, переходя либо в каолинит, либо в серицит. Плагиоклазы также составляют изоморфный ряд с формулой (Ca, Na)(Al, Si) AlSi2O8. Типы плагиоклазов:
- Альбит — формула NaAlSi3O8. Кислый.
- Олигоклаз. Кислый.
- Андезин. Средний.
- Лабрадор. Основный.
- Битовнит. Основный.
- Анортит. Основный.
КПШ имеют формулу KAlSi3O8. Разные типы КПШ отличаются строением кристаллической решётки при одинаковом химическом составе. Выделяют:
- Санидин.
- Адуляр.
- Ортоклаз.
- Микроклин.
КПШ также образовываются при магматических, метаморфических процессах и являются основным породообразующим минералом в породах с кислым составом. КПШ более устойчивы к экзогенным разрушениям, чем плагиоклазы. Во время гидротермальных процессов КПШ раскладывается в каолиновую группу.
Области применения
Основное использование ПШ заключается в керамической промышленности. Также используют минерал при сварке в металлургии. Из-за содержания алюминия используется в стекольной промышленности. Полевые шпаты являются сырьём для добывания рубидия, а также используются в виде абразивов.
Подробные свойства
Различия между разными ПШ бывают достаточно велики, как и их условия образования и способы применения. Даже внутри групп плагиоклаза и КПШ имеются различия. Характеристики полевых шпатов следует рассмотреть подробнее.
Описание плагиоклазов
Состав плагиоклаза зависит от состава породы, в которой он образуется. Альбит встречается в изверженных породах и сменных пород как кислого, так и основного состава, где присутствует в виде вторичного минерала. Кристаллизируется в низкотемпературных сланцах, в пегматитах, метасоматозах и гидротермальных жилах. Олигоклаз — обычный минерал изверженных и метаморфических пород, богатых на натрий и кремнекислоту.
Андезин — типичный минерал средних магматических пород, обычно содержится в высокометаморфизированных гнейсах и кристаллических сланцах. Лабрадорит и битовнит встречаются исключительно в породах основного состава и почти не кристаллизуются в породах метаморфического происхождения, за исключением контактовых пород. Анортит — редкий минерал, который встречается в основных глубинных породах, а также продуктах контактового метаморфизма.
Плагиоклазы, за исключением некоторых олигоклазов, хорошо распознаются в шлифах благодаря характерным полисинтетическим двойникам. В олигоклазах из-за маленького угла угасания относительно плоскости двойникования двойники плохо выражены. Для плагиоклазов характерна чёткая зависимость роста продления кристалла от быстрой кристаллизации, форма зёрен в плутоничных породах и вкраплениях вулканических пород — табличастая или брусчатая, а форма плагиоклазов основной массы вулканитов — микролитовая или лейстоподобная.
Показатель преломления и сила двойного светопреломления закономерно увеличиваются от альбита до анортита, что помогает отличить плагиоклазы разного состава. Для альбита характерный показатель преломления ниже, чем у канадского бальзама. Показатель преломления олигоклаза больше канадского бальзама, но меньше или равняется кварцу, с которым олигоклаз часто соседствует. Зерна андезина часто имеют зональное строение, чёткий рельеф, хорошо выражены двойники.
Ядерные частички зональных кристаллов в случае вторичных изменений бывают частично или полностью заполнены соссюритом, эпидотом или серицитом, что тоже можно использовать для диагностики плагиоклазов.
Основные Pl, в первую очередь лабрадорит, так как анортит и битовнит менее распространены, благодаря довольно высоким для светлоцветных минералов показателя преломления имеют хорошо выраженный рельеф и спайность, что позволяет отличить их от других более кислых Pl. Кроме этого, присутствие в породах нормальной лужности основных плагиоклазов, как правило, гарантирует отсутствие других саличных минералов. Более достоверно состав плагиоклазов можно определить на столике Фёдорова, а на обычном столике — методом симметричного угасания.
От других светлых минералов плагиоклазы легко отличаются благодаря характерному полисинтетическому двойникованию и двуосности. Последнее свойство особенно важно при определении средних и кислых плагиоклазов кристаллических сланцев, где плагиоклазовое двойникование и зональность часто не совсем проявлены, а потому Pl часто можно перепутать с кварцем. Двуосный характер, а также двойное угасание Pl отличают их от очень похожих КПШ показателем преломления немного большим, чем у канадского бальзама.
Характерные вторичные изменения плагиоклазов — это альбитизация и серицитизация для кислых Pl и сосюритизация для средних и основных. Иногда, некоторые Pl могут быть подданы процессам скаполитизации и хлоритизации.
Свойства и виды КПШ
Включают ортоклаз, адуляр, санидин и микроклин. Сингония моноклинная для высокотемпературных санидина и ортоклаза, триклинная для микроклина.
КПШ — один из распространенных породообразующих минералов для сиенитов, кислых пород, часто встречаются в метаморфических породах, гидротермальных жилах и пегматитах. Могут образовываться при эпигенезе осадочных пород за счёт преобразования глинистых и слюдяных минералов.
Все калиевые полевые шпаты имеют показатель преломления меньше, чем у канадского бальзама (n=1,518−1,530), что отличает их от большинства других бесцветных минералов. Форма зёрен обычно неправильная, у фенокристаллов — табличастая.
В кислых магматических породах при одновременной кристаллизации калиевых полевых шпатов с кварцем образуются зерна с внутренней пегматитовой или микрографической структурой. При микроскопичных размерах взаимнопрорастающих минералов образуются гранофиры, а при дальнейшем уменьшении зёрен, чаще всего в вулканических породах, когда сформированные агрегаты почти не действуют на поляризованный свет — микрофельзит с характерной точечной поляризацией.
В шлифах КПШ бесцветен, но в большинстве случаев из-за вторичных изменений — мутноватый, чем хорошо отличается от кварца и плагиоклазов. Спайность идеальная в виде чуть заметных тонких трещин, которые идут в двух почти перпендикулярных направлениях. Имеют низкую силу двупреломления (0,006−0,007) и серовато-белый интерференционный цвет, что чуть ниже, чем у кварца.
Характерным признаком ортоклазов и особенно микроклинов является обычное присутствие прожилко- или ниткоподобных включений альбита — пертитов, которые одновременно угасают при повороте столика микроскопа. Характерны простые, а для микроклина также полисинтетические двойники в двух направлениях, которые называются микроклиновой решёткой.
Пертитовые вростки и микроклиновая решётка помогают отличить ортоклаз и микроклин от нефелина в нефелиновых сиенитах, олигоклаза и кварца в гранитах. Относительное количество пертитовых вростков, их форма и размеры могут быть разными, но их присутствие всегда создаёт некую неоднородность зёрен КПШ. Эта неоднородность становится более явной в процессе пелитизации, поскольку пертиты значительно хуже пелитизируются, чем сами калишпаты.
В отличие от ортоклаза и микроклина санидин не имеет ни пертитовых отростков, ни двойниковой микроклиновой решётки. Часто благодаря водно-прозрачному виду кристалла их можно спутать с кварцем. Но, как и другие КПШ, санидин отличается от похожих кварцев и нефелина низким показателем преломления, табличастой формой и двуосностью, а от альбита и олигоклаза — характером двойникования, габитусом и меньшим показателем преломления.
Достаточно хорошо диагностируются калишпаты благодаря характерным вторичным изменениям, в том числе благодаря распространенному процессу пелитизации. Присутствие пелитовых частичек создаёт впечатление присутствия ненастоящей сероватой или буроватой шагреневой поверхности, которой КПШ вообще не имеют.
