Полевой шпат
| Полевой шпат | |
|---|---|
 Кристалл полевого шпата 18 см × 21 см × 8,5 см (7,1 × 8,3 × 3,3 дюйма) из долины Жекитинхонья , Минас-Жерайс , юго-восток Бразилии. | |
| Общий | |
| Категория | Тектосиликат |
| Формула (повторяющаяся единица) | К Аль Си 33О 8 – НаАлСи 33О 8 – Ка Ал 2 Да 22О 8 |
| Имеет символ IMA. | Фсп [ 1 ] |
| Кристаллическая система | Триклиническая или моноклиническая |
| Идентификация | |
| Цвет | розовый, белый, серый, коричневый, синий |
| Расщепление | два или три |
| Перелом | по плоскостям спайности |
| шкала Мооса твердость | 6.0–6.5 |
| Блеск | стекловидное тело |
| Полоса | белый |
| прозрачность | непрозрачный |
| Удельный вес | 2.55–2.76 |
| Плотность | 2.56 |
| Показатель преломления | 1.518–1.526 |
| Двойное лучепреломление | первый заказ |
| Плеохроизм | никто |
| Другие характеристики | расслоение пластинок обычное |
| Ссылки | [ 2 ] |
Полевой шпат ( / ˈ f ɛ l ( d ) ˌ s p ɑːr / FEL(D) -spar ; иногда пишется полевой шпат ) — группа породообразующих алюминиевых тектосиликатных минералов , также содержащих другие катионы , такие как натрий, кальций, калий или барий. [ 3 ] Наиболее распространенными представителями группы полевых шпатов являются плагиоклазовые (натриево-кальциевые) полевые шпаты и щелочные (калиево-натриевые) полевые шпаты. [ 4 ] Полевые шпаты составляют около 60% земной коры. [ 3 ] Земли и 41% континентальной коры по весу. [ 5 ] [ 6 ]
Полевые шпаты кристаллизуются из магмы в виде интрузивных и экструзивных магматических пород. [ 7 ] а также присутствуют во многих типах метаморфических пород . [ 8 ] Порода, почти полностью состоящая из кальциевого полевого шпата плагиоклаза , известна как анортозит . [ 9 ] Полевые шпаты также встречаются во многих типах осадочных пород . [ 10 ]
Композиции
[ редактировать ]Группа минералов полевого шпата состоит из тектосиликатов , силикатных минералов, в которых ионы кремния связаны общими ионами кислорода, образуя трехмерную сеть. Составы основных элементов в обычных полевых шпатах можно выразить через три конечных члена :
- калиевого полевого шпата (K-шпат) Конечный элемент K Al Si 3 O 8 [ 11 ]
- альбитовый крайний элемент из 3OAlSi3O8 [ 11 ]
- анортитовый концевик Ca Al 2 Si 2 O 8 [ 11 ]
Твердые растворы калиевого полевого шпата и альбита называются щелочным полевым шпатом. [ 11 ] Твердые растворы альбита и анортита называются плагиоклазом . [ 11 ] или, точнее, плагиоклазовый полевой шпат. Между калишпатом и анортитом встречается только ограниченный твердый раствор, а в двух других твердых растворах несмешиваемость возникает при температурах, обычных для земной коры. Альбит считается одновременно плагиоклазом и щелочным полевым шпатом.
Соотношение щелочного полевого шпата и плагиоклазового полевого шпата вместе с долей кварца является основой QAPF . классификации магматических пород [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] Богатый кальцием плагиоклаз является первым полевым шпатом, кристаллизующимся из остывающей магмы, но по мере продолжения кристаллизации плагиоклаз становится все более обогащенным натрием. Это определяет непрерывный ряд реакций Боуэна . К-полевой шпат — последний полевой шпат, кристаллизующийся из магмы. [ 15 ] [ 16 ]
Щелочные полевые шпаты
[ редактировать ]Щелочные полевые шпаты делятся на два типа: содержащие калий в сочетании с натрием, алюминием или кремнием; и те, где калий заменен барием. К первым из них относятся:
- ортоклаз ( моноклинный ) [ 17 ] KAlSi3OКАлСи3О8
- санидин (моноклинный) [ 18 ] (K,Na)AlSi 3 O 8
- микроклин ( триклинный ) [ 19 ] KAlSi3OКАлСи3О8
- анортоклаз (триклинный) (Na,K)AlSi 3 O 8
Калиевые и натриевые полевые шпаты не полностью смешиваются в расплаве при низких температурах, поэтому промежуточные составы щелочных полевых шпатов встречаются только в средах с более высокими температурами. [ 20 ] Санидин стабилен при самых высоких температурах, а микроклин — при самых низких. [ 17 ] [ 18 ] Пертит представляет собой типичную текстуру щелочного полевого шпата, возникающую из-за растворения контрастных составов щелочного полевого шпата при охлаждении промежуточного состава. Пертитовые текстуры щелочных полевых шпатов многих гранитов можно увидеть невооруженным глазом. [ 21 ] Микропертитовые текстуры в кристаллах видны в световой микроскоп, тогда как криптопертитовые текстуры можно увидеть только в электронный микроскоп.
Аммонийный полевой шпат
[ редактировать ]Буддингтонит представляет собой аммониевый полевой шпат с химической формулой: NH 4 AlSi 3 O 8 . [ 22 ] Это минерал, связанный с гидротермальными изменениями первичных минералов полевого шпата.
Бариевые полевые шпаты
[ редактировать ]Бариевые полевые шпаты образуются в результате замены калия барием в минеральной структуре. Бариевые полевые шпаты иногда выделяют в отдельную группу полевых шпатов. [ 4 ] а иногда их относят к подгруппе щелочных полевых шпатов. [ 23 ]
Бариевые полевые шпаты моноклинны и включают в себя следующее:
Плагиоклазовые полевые шпаты
[ редактировать ]Плагиоклазовые полевые шпаты триклинны . Далее следует ряд плагиоклаза (в скобках указан процент анортита ):
- альбит (от 0 до 10) НаАлСи 3 О 8
- олигоклаз (от 10 до 30) (Na,Ca)(Al,Si)AlSi 2 O 8
- андезин (от 30 до 50) NaAlSi
33О
8 – КаАл
2 Да
22О
8 - лабрадорит (от 50 до 70) (Ca,Na)Al(Al,Si)Si 2 O 8
- битовнит (от 70 до 90) (NaSi,CaAl)AlSi 2 O 8
- анортит (от 90 до 100) CaAl 2 Si 2 O 8
Промежуточные составы распадаются на два полевых шпата контрастного состава во время охлаждения, но диффузия происходит намного медленнее, чем в щелочном полевом шпате, и образующиеся сростки двух полевых шпатов обычно слишком мелкозернистые, чтобы их можно было увидеть в оптические микроскопы. Разрывы несмешиваемости в твердых растворах плагиоклаза сложны по сравнению с разрывами в щелочных полевых шпатах. Игра цветов, видимая в некоторых полевых шпатах состава лабрадорита, обусловлена очень мелкозернистыми пластинками распада, известными как срастание Беггильда. Удельный вес в ряду плагиоклаза увеличивается от альбита (2,62) к анортиту (2,72–2,75).
Структура
[ редактировать ]Структура кристалла полевого шпата основана на алюмосиликатных тетраэдрах. Каждый тетраэдр состоит из иона алюминия или кремния, окруженного четырьмя ионами кислорода. Каждый ион кислорода, в свою очередь, является общим для соседнего тетраэдра, образуя трехмерную сеть. Структуру можно представить как длинные цепочки алюмосиликатных тетраэдров, иногда называемые цепочками коленчатого вала, поскольку их форма изогнута. Каждая цепь коленчатого вала связана с соседними цепями коленчатого вала, образуя трехмерную сеть сросшихся четырехчленных колец. Структура достаточно открыта для того, чтобы катионы (обычно натрий, калий или кальций) могли вписаться в структуру и обеспечить баланс зарядов. [ 26 ]
-
Схема, показывающая часть цепи коленчатого вала из полевого шпата. -
Кристаллическая структура полевого шпата, вид вдоль оси c. -
Кристаллическая структура полевого шпата, вид вдоль оси -
Кристаллическая структура полевого шпата, вид вдоль оси b
Этимология
[ редактировать ]Название полевого шпата происходит от немецкого Feldspat , соединения слов Feld («поле») и Spat («хлопья»). Слово «спат» долгое время использовалось как слово, обозначающее « камень, легко раскалываемый на хлопья»; Фельдшпат был введен в XVIII веке как более конкретный термин, возможно, связанный с его частым появлением в горных породах, найденных на полях (Урбан Брюкманн, 1783 г.), или с его появлением в виде «полей» внутри гранита и других минералов (Рене-Жюст Гаюи, 1804 г.). ). [ 27 ] На изменение с Spat на -spar повлияло английское слово spar , [ 28 ] это означает непрозрачный минерал с хорошим спайностью. [ 29 ] Полевой шпат относится к материалам, содержащим полевой шпат. Альтернативное написание, felspar , вышло из употребления. Термин «фельсит», означающий светлые минералы, такие как кварц и полевые шпаты, представляет собой аббревиатуру, полученную от слов «полевой шпат» и «кремнезем », не связанную с устаревшим написанием «полевой шпат».
Выветривание
[ редактировать ]Химическое выветривание полевых шпатов происходит путем гидролиза и приводит к образованию глинистых минералов , включая иллит , смектит и каолинит . Гидролиз полевых шпатов начинается с растворения полевого шпата в воде, которое лучше всего происходит в кислых или основных растворах и хуже в нейтральных. [ 30 ] Скорость выветривания полевых шпатов зависит от того, насколько быстро они растворяются. [ 30 ] Растворенный полевой шпат реагирует с H + или ОН − ионы и осаждают глины. В результате реакции также образуются новые ионы в растворе, причем разнообразие ионов зависит от типа реагирующего полевого шпата.
Обилие полевых шпатов в земной коре означает, что глины являются очень распространенным продуктом выветривания. [ 31 ] Около 40% минералов в осадочных породах составляют глины, а глины являются доминирующими минералами в наиболее распространенных осадочных породах — глинистых породах . [ 32 ] Они также являются важным компонентом почв . [ 32 ] Полевой шпат, замененный глиной, выглядит меловым по сравнению с более кристаллическими и стекловидными невыветрившимися зернами полевого шпата. [ 33 ]
Полевые шпаты, особенно плагиоклазовые полевые шпаты, не очень стабильны на поверхности Земли из-за высокой температуры их образования. [ 32 ] Именно из-за отсутствия стабильности полевые шпаты легко превращаются в глину. Из-за склонности к выветриванию полевые шпаты обычно не распространены в осадочных породах. Осадочные породы, содержащие большое количество полевого шпата, указывают на то, что осадки не подвергались сильному химическому выветриванию перед захоронением. Это означает, что он, вероятно, был перенесен на небольшое расстояние в холодных и/или сухих условиях, не способствующих выветриванию, и что он был быстро погребен под другими отложениями. [ 34 ] Песчаники с большим количеством полевого шпата называются аркозами . [ 34 ]
Приложения
[ редактировать ]Полевой шпат является распространенным сырьем, используемым в производстве стекла, керамики и, в некоторой степени, в качестве наполнителя и наполнителя в красках, пластмассах и резине. В США около 66% полевого шпата потребляется при производстве стекла, включая стеклотару и стекловолокно. Остальная часть приходится на керамику (включая электроизоляторы, сантехнику, столовую посуду и плитку) и другие виды применения, такие как наполнители. [ 35 ]
Стекло : Полевой шпат содержит как K 2 O, так и Na 2 O для флюса, а также Al 2 O 3 и CaO в качестве стабилизаторов. Полевой шпат является важным источником Al 2 O 3 для производства стекла и ценится за его низкое содержание железа и содержание тугоплавких минералов, низкая стоимость единицы Al 2 O 3 , отсутствие летучих веществ и отходов. [ 36 ]
Керамика : полевые шпаты используются в керамической промышленности в качестве флюса для образования стекловидной фазы в телах во время обжига и, таким образом, способствуют остекловыванию. Они также используются в качестве источника щелочей и глинозема в глазури. [ 36 ] Состав полевого шпата, используемого в различных рецептурах керамики, варьируется в зависимости от различных факторов, включая свойства отдельной марки, другого сырья и требований к готовой продукции. Однако типичные добавки включают: столовую посуду с содержанием полевого шпата от 15% до 30%; электротехнический фарфор высокого напряжения - от 25% до 35%; сантехника – 25%; настенная плитка – от 0% до 10%; и стоматологический фарфор с содержанием полевого шпата до 80%. [ 37 ]
Науки о Земле : В науках о Земле и археологии полевые шпаты используются для датирования калием-аргоном , датирования аргона-аргона и датирования по люминесценции .
Незначительное использование : в некоторых бытовых чистящих средствах (таких как Bar Keepers Friend и Bon Ami ) используется полевой шпат, обеспечивающий мягкое абразивное действие. [ 38 ]
Производство
[ редактировать ], По оценкам Геологической службы США мировое производство полевого шпата в 2020 году составит 26 миллионов тонн, при этом четырьмя крупнейшими странами-производителями являются: Китай — 2 миллиона тонн; Индия 5 миллионов тонн; Италия 4 миллиона; Турция 7,6 млн тонн. [ 39 ]
Коммерческие сорта
[ редактировать ]Типичные минералогические и химические анализы трех коммерческих марок, используемых в керамике: [ 40 ]
| Название продукта | Норфлот К | Форшаммар | ФФФ К6 |
|---|---|---|---|
| Страна | Норвегия | Швеция | Финляндия |
| Продюсерская компания | Нордкап | Сибелко | Сибелко |
| Альбит, % | 23 | 40 | 41 |
| Микроклин, % | 71 | 23 | 37 |
| Анортит, % | 3 | - | 4 |
| Кварц, % | 3 | 33 | 8 |
| SiO 2 , % | 65.9 | 75.7 | 67.9 |
| Al2O3 2% , | 18.6 | 14.1 | 18.3 |
| Fe2O3 2% , | 0.07 | 0.15 | 0.11 |
| ТиО 2 , % | - | 0.02 | 0.01 |
| Высокий, % | 0.40 | 0.30 | 0.70 |
| MgO, % | - | 0.10 | 0.01 |
| К 2 О, % | 11.8 | 3.8 | 6.4 |
| Na2O , % | 2.9 | 5.0 | 5.5 |
| ЗАКОН, % | 0.2 | 0.5 | 0.2 |
Инопланетянин
[ редактировать ]В октябре 2012 года Curiosity марсоход обнаружил высокое содержание полевого шпата в марсианской породе. [ 41 ]
Изображения
[ редактировать ]-
Образец редкого свинцового полевого шпата . -
вертикальным кристаллом аквамарина диаметром 4 см. Кристаллизованный белый полевой шпат с расположенным на нем -
Полевой шпат и лунный камень из Соноры, Мексика. -
Скопление идиоморфных кристаллов полевого шпата с кристаллом шерла. -
![Первый рентгеновский снимок марсианской почвы: обнаружены полевые шпаты, пироксены, оливин (марсоход Curiosity в «Рокнесте», 17 октября 2012 г.)[42]](//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/10/PIA16217-MarsCuriosityRover-1stXRayView-20121017.jpg/126px-PIA16217-MarsCuriosityRover-1stXRayView-20121017.jpg)
Первый рентгеновский снимок марсианской почвы полевые шпаты, пироксены , оливин — обнаружены ( марсоход Curiosity на « Рокнесте », 17 октября 2012 г.) [ 42 ] -
Лунный железистый анортозит № 60025 ( плагиоклазовый полевой шпат). Собран Аполлоном-16 с Лунного нагорья возле кратера Декарта . Этот образец в настоящее время выставлен в Национальном музее естественной истории в Вашингтоне, округ Колумбия.
![Первый рентгеновский снимок марсианской почвы: обнаружены полевые шпаты, пироксены, оливин (марсоход Curiosity в «Рокнесте», 17 октября 2012 г.)[42]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/10/PIA16217-MarsCuriosityRover-1stXRayView-20121017.jpg/126px-PIA16217-MarsCuriosityRover-1stXRayView-20121017.jpg)
См. также
[ редактировать ]- Список минералов - Список минералов со статьями в Википедии.
- Список стран по производству полевого шпата
- Радужный решётчатый солнечный камень
Ссылки
[ редактировать ]
В этой статье использованы общедоступные материалы из Полевой шпат и нефелиновый сиенит (PDF) . Геологическая служба США .
- ^ Уорр, Л.Н. (2021). «Утвержденные IMA–CNMNC символы минералов» . Минералогический журнал . 85 (3): 291–320. Бибкод : 2021MinM...85..291W . дои : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID 235729616 .
- ^ «Полевой шпат» . Геммология онлайн . Проверено 8 ноября 2012 г.
- ^ Jump up to: а б Нойендорф, ККЕ; Мель, Дж. П. младший; Джексон, Дж.А., ред. (2005). Глоссарий геологии (5-е изд.). Александрия, Вирджиния: Американский геологический институт. п. 232. ИСБН 978-0922152896 .
- ^ Jump up to: а б Дир, Вашингтон; Хауи, РА; Зуссман, Дж. (2001). Породообразующие минералы (2-е издание) Том 4А . Лондон: Лондонское геологическое общество. п. 2. ISBN 1-86239-081-9 .
- ^ Андерсон, Роберт С.; Андерсон, Сюзанна П. (2010). Геоморфология: механика и химия ландшафтов . Издательство Кембриджского университета. п. 187. ИСБН 9781139788700 .
- ^ Рудник, РЛ; Гао, С. (2003). «Состав континентальной коры». В Голландии, HD; Турекян, К.К. (ред.). Трактат по геохимии . Том. 3. Нью-Йорк: Elsevier Science. стр. 1–64. Бибкод : 2003TrGeo...3....1R . дои : 10.1016/B0-08-043751-6/03016-4 . ISBN 978-0-08-043751-4 .
- ^ ТРОЛЛЬ, VR (1 февраля 2002 г.). «Смешивание магмы и переработка коры, зафиксированные в тройном полевом шпате из зонального по составу перщелочного игнимбрита А', Гран-Канария, Канарские острова» . Журнал петрологии . 43 (2): 243–270. Бибкод : 2002JPet...43..243T . дои : 10.1093/petrology/43.2.243 . ISSN 1460-2415 .
- ^ «Метаморфические породы». Информация о метаморфических породах , заархивированная 1 июля 2007 г. в Wayback Machine . Проверено 18 июля 2007 г.
- ^ Блатт, Харви и Трейси, Роберт Дж. (1996) Петрология, Фриман, 2-е изд., стр. 206–210. ISBN 0-7167-2438-3
- ^ «Выветривание и осадочные породы». Геология. Архивировано 3 июля 2007 г. в Wayback Machine . Проверено 18 июля 2007 г.
- ^ Jump up to: а б с д и Полевой шпат. Что такое полевой шпат? Ассоциация промышленных минералов. Проверено 18 июля 2007 г.
- ^ Ле Бас, MJ; Стрекайзен, Ал. (1991). «Систематика магматических пород МСГС». Журнал Геологического общества . 148 (5): 825–833. Бибкод : 1991JGSoc.148..825L . CiteSeerX 10.1.1.692.4446 . дои : 10.1144/gsjgs.148.5.0825 . S2CID 28548230 .
- ^ «Схема классификации горных пород - Том 1 - Магматические породы» (PDF) . Британская геологическая служба: Схема классификации горных пород . 1 :1–52. 1999. Архивировано (PDF) из оригинала 9 октября 2022 г.
- ^ Филпоттс, Энтони Р.; Аг, Джей Дж. (2009). Основы магматической и метаморфической петрологии (2-е изд.). Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета. стр. 139–143. ISBN 9780521880060 .
- ^ Боуэн, Нидерланды (1956). Эволюция магматических пород . Канада: Дувр. стр. 60–62.
- ^ Кляйн, Корнелис; Херлбат, Корнелиус С. младший (1993). Руководство по минералогии: (по Джеймсу Д. Дане) (21-е изд.). Нью-Йорк: Уайли. п. 559. ИСБН 047157452X .
- ^ Jump up to: а б «Минерал ортоклаз» . Feldspar Amethyst Galleries, Inc. Получено 8 февраля 2008 г.
- ^ Jump up to: а б «Санидин полевой шпат» . Feldspar Amethyst Galleries, Inc. Получено 8 февраля 2008 г.
- ^ "Микроклин Полевой Шпат" . Feldspar Amethyst Galleries, Inc. Получено 8 февраля 2008 г.
- ^ Кляйн и Херлбат 1993 , стр. 532–536.
- ^ Ральф, Джолион и Чоу, Ида. «Пертит». Профиль пертита на сайте Mindat.org . Проверено 8 февраля 2008 г.
- ^ «Буддингтонит» .
- ^ «Фельдшпат Групп» . Mindat.org . Проверено 4 июля 2021 г.
- ^ Серия Цельсиан-ортоклаз на Mindat.org .
- ^ Серия Цельсиан-гиалофан на Mindat.org .
- ^ Кляйн и Херлбат 1993 , стр. 533–534.
- ^ Ганс Люшен (1979), Имена камней. Минеральное царство, отраженное в языке (2-е изд.), Thun: Ott Verlag, p. 215, ISBN 3-7225-6265-1
- ^ Харпер, Дуглас. «полевой шпат» . Интернет-словарь этимологии . Проверено 8 февраля 2008 г.
- ^ «лонжерон» . Оксфордский словарь английского языка . Оксфордские словари. Архивировано из оригинала 26 сентября 2016 года . Проверено 13 января 2018 г.
- ^ Jump up to: а б Блюм, Алекс Э. (1994), Парсонс, Ян (редактор), «Полевые шпаты в выветривании» , Полевые шпаты и их реакции , Серия NATO ASI, Дордрехт: Springer Нидерланды, стр. 595–630, doi : 10.1007/978-94 -011-1106-5_15 , ISBN 978-94-011-1106-5 , получено 18 ноября 2020 г.
- ^ Хефферан, Кевин; О'Брайен, Джон (2010). Материалы Земли . Уайли-Блэквелл. стр. 336–337. ISBN 978-1-4443-3460-9 .
- ^ Jump up to: а б с Нельсон, Стивен А. (осень 2008 г.). «Выветривание и глинистые минералы» . Конспект лекций профессора (ЭЕНС 211, Минералогия) . Тулейнский университет . Проверено 13 ноября 2008 г.
- ^ Эрл, Стивен (сентябрь 2015 г.). «5.2 Химическое выветривание». Физическая геология . Кампус BC.
- ^ Jump up to: а б «Аркосе» . www.mindat.org . Проверено 18 ноября 2020 г.
- ^ Аподака, Лори Э. Полевой шпат и нефелиновый сиенит , Ежегодник минералов Геологической службы США, 2008 г.
- ^ Jump up to: а б «Промышленные минералы и горные породы – товары, рынки и использование» Дж. Э. Когель. Общество горной промышленности, металлургии и геологоразведки, 2006. Стр. 458
- ^ «Промышленная керамика» Ф.Зингер, SSSinger. Чепмен и Холл, 1971 г.
- ^ Нойфельд, Роб (4 августа 2019 г.). «В гостях у нашего прошлого: добыча полевого шпата и расовая напряженность» . Эшвилл Ситизен Таймс . Проверено 4 августа 2019 г.
- ^ Полевой шпат и нефелиновый сиенит. Геологическая служба США, Обзоры минерального сырья, январь 2020 г.
- ^ «Факты о полевом шпате» А. Сагден. Обзор керамики, выпуск 207, май/июнь 2004 г.
- ↑ Марсоход НАСА Curiosity обнаружил «необычный камень» . (12 октября 2012 г.) BBC News .
- ^ Браун, Дуэйн (30 октября 2012 г.). «Первые исследования почвы марсоходом НАСА помогли отследить марсианские минералы» . НАСА . Архивировано из оригинала 3 июня 2016 года . Проверено 31 октября 2012 г.
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Боневиц, Рональд Луи (2005). Рок и драгоценный камень . Нью-Йорк: Издательство DK. ISBN 978-0-7566-3342-4 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
СМИ, связанные с полевым шпатом, на Викискладе? - Чисхолм, Хью , изд. (1911). . Британская энциклопедия . Том. 10 (11-е изд.). Издательство Кембриджского университета. п. 245.
