О природе минералов 1 Введение

Рис. 2.13
Соотношения физических свойств в различ-
ных полиморфных модификациях кремнезема
* Представляет собой китит, синтезированный при
380 — 585
0
C и 0,35-1,26 кбар, относится к тетрагональной
системе, плотность 2,50г/см
3
, см А А Годовиков
Минералогия, с 226, 1983 —
 Прим. ред
довательно, мы в состоянии выявить условия, при
которых каждая форма (или полиморфная моди-
фикация) находится в стабильном состоянии. Да-
же если это оказывается невозможным, мы можем
использовать данную форму полиморфного соеди-
нения для сравнения одной минеральной ассоциа-
ции и соответствующих условий минералообразо-
вания (т. е.
 минеральных парагенезисов) с
другой.
Некоторые распространенные в природе поли-
морфные разновидности известны давно, напри-
мер, для углерода (графит и алмаз), кремнезема
SiO
2
(низко- и высокотемпературный кварц, три-
димит, кристобалит), СаСО
3
(кальцит, арагонит)
и Al
2
SiO
5
(андалузит, силлиманит, кианит). Од-
нако широкие масштабы возможного развития по-
лиморфизма стали еще более понятны благодаря
экспериментам при высоких давлениях, выполнен-

---

Таблица 2.2
Физические и оптические свойства полиморфных модификаций кремнезема
Минерал
Лешательерит
Кварц
(низкотем-
пературный)
Кристал-
лографи-
ческая
система
Стекло
Тригональная
Размеры
ячейки, HM
α 0,4913
с
0,5405
Объем
ячейки,
HM
3
0,1305
Количество
SiO
2
в
ячейке
3
Объем на
единицу
SiO
2
, нм
3
0,0435
Плотность,
г/см
3
2,19
2,65
Показатели
преломления
n
1,46
п
е
1,553
n
o
1,544
Высокотемпературные модификации
Тридимит
Кристобалит
Гексагональная
Кубическая
α 0,5046
с
0,8253
о 0,7138
0,1820
0,3637
4
8
0,0455
0,0455
2,27*
2,33*
n
р
1,471*
n
g
1,483*
п
е
1,484*
n
o
1,487*
Высокобарические модификации
Коэсит
Стишовит
Моноклинная
(псевдогекса-
гональная)
Тетрагональная
α
0,714
Ъ
1,237
с
0,714
α 0,4179
с
0,2665
0,6306
0,0465
16
2
0,0394
0,0233
2,92
4,3
n
р
1,594
n
g
1,599
п
е
1,845
п
o
1,800
* Эти значения относятся к низкотемпературным модификациям: моноклинному тридимиту и тетрагональному
(?) кристобалиту.
Рис. 2.14 Фазовая диаграмма, показывающая поля
устойчивости полиморфных модификаций кремнезе-
ма.
ных П.У. Бриджменом (1882-1961; Нобелевская
премия по физике за 1946 г.). В настоящее вре-
мя представляется вероятным, что почти все кри-
сталлические вещества способны к такого рода ин-
версиям. Минералогия высоких температур и да-
влений является сегодня одним из наиболее пер-
спективных направлений лабораторных исследо-
ваний в области наук о Земле.
Прекрасным примером полиморфизма может
служить хорошо изученная система кремнезе-
ма SiCO
2
. Некоторые полиморфные модифика-
ции SiCO
2
и их физические свойства приведены
в табл. 2.2. Взаимоотношения между ними иллю-
стрирует рис. 2.13. Во всех этих минералах, за ис-
ключением стишовита, ион Si
4+
окружен ионами
O
2-
в тетраэдрической координации. На рис. 2.14
представлены области температур и давлений, в
пределах которых каждая из рассматриваемых
полиморфных модификаций является устойчивой.
2.3.1 Полиморфные переходы со
смещением
Рассмотрим вначале переход от низкотемператур-
ного кварца к высокотемпературному (рис. 2.14),
который происходит в условиях нормального да-
вления при 573
o
C. Однако если давление хоть не-
много повышается, то температура перехода ра-
стет. Пространственное расположение тетраэдров
Si-O в высокотемпературном кварце показано на
рис. 2.15,а. Тетраэдры соединяются вершинами с
образованием взаимосвязанных спиралей, выхо-
дящих за пределы страницы. На рис. 2.15, б по-

---