Оксиды и гидроксиды

Минералы кремнезема

Минералы кремнезема (SiO_z) являются наиболее распространеными в природе, особенно кварц, с его весьма широким РТ-полем стабильности от условии осадконакопления до температур кислых магм, от атмосферных давлений до мантийных, приблизительно 25 кбар, где он сменяется более плотной модификацией кремнезема коэситом. Существует большое количество модификаций Si0₂, из которых кроме кварца и коэсита, в природе встречаются также тридимит, криапобалит и ститовит, первые из которых высокотемпературны или возникают метастабильно щжраскристаилпащп! коллоидного кремнезема и не представляют петрологического интереса, а стишовит — сверхплотный кремнезем — образуется при давлениях нижней мантии порядка 160 кбар и во время мощных импактныхвзрывов. Его можно обнаружить в соответствующих породах в сверхмалых количествах при особо тонких минералогических исследованиях. Здесь мы ограничимся описанием более распространенных MHiiq) ajioB — низкотемпературного а-кварца и высокобарного коэсита. Название «кварц» древнее, возможно, происходит от видоизмененного саксонского обозначения секущих руды жил. Коэсит назван в чесгь экспериментатора Коэса (Coes), получившего его искусственно.

KBapn (Qtz) Si0₂. Структура а-кварца сложена кремнекилорощплми тетраэдрами тригональной симметрии с винтовыми осями третьего порядка. Химический состав весьма близок к теоретическому. Примеси в анализах составляютменее 1 мас.%и, в основном, являются механическими, либо включениями. Структурные примеси не превышают нескольких тысячных мас.%. Минерал кристаллизуется в тригональной сингонии, од ноосный, оптически положительный. п₀-1,544, п= 1,553,71,-л_д=0,009, плотность 2,65 г/см³. Двойники по ромбоэдрам в шлифах наблюдаются крайнеред ко, а обычные д войники с двойниковой осью с в шлифах нс видны. Спайность в шлифах не видна, но макроскопически в кристаллах иногда обнаруживается по отражению спайных плоскостей ромбоэдра на солнце.

В шлифах кварц (и другие минералы кремнезема) бесцветны.

Минерал развивается в самых разнообразных формах открисгаллов (короткоили длиннопризматических) в друзах и щетках до неправильных зерен и зернистых aipcraroB, скрьгюкристшсшчсских поперечных пли радиально волокнистых масс в халцедоне, агате, яшме. В кристаллах кварца иногда бывает mhoi о вю’почс! nrii орие* пировав шых или беспорядочных, волосовидных (i шпример, ругала) или изометричныхи пластинчатых (хлориты, слюды и др.) Кваргi при повышенной температуре (>200°С) довольно легко деформируется подденствием стресса, а потому в магматических и метаморфических породах обычно имеет «облачное» погасание (разные нечеткие участки зерен гаснут с небольшим опережением или отставанием от других). Это свойство очень характерно для кварца. Кварц отличается также очень низким, но положительным рельефом, низкими серыми до белой, при нормальной толщине шлифа, интерференционными окрасками. Его можно спутать с нссдвонш1кованш"1М альбитом икорд иеритом, но эти минералы не одноосны. Очег п> редкий минерал осумитоп (близкий к корддерту), также опгачески одноосный положительный, имеет несколько б о лее низкий рельеф и нс имеет облачного погасания. При температуре 573 °C низкотемператуный а-кварцлегко и обратимо переходить высокотемпературную (|юрму, р-квар11, кристаллизующийся в гексагональной синто! отI. При близко! к этой температуре кварц легко подвержен пластическому течению и перекристаллизации, да ко образуя тела тектонически перемеща шых (аллохтонных) кварцитов. В магматических породах кристаллизуется p-кварц, по онлепсо, не сохраняясь, переходите низкотемпературную форму при остывании. Лишь очень ред ко в особых условиях сохраняются парам ор<1юзы f в пкотемператур! юго квар! ia по 1 eKcaroi iajn, i юму р-ю japi iy.

Парагенезисы кварца обширны. Значительно легче обозначить парагенезисы, в которых кварц «запрещен». Он отсутствуств недосьпцешплх Si0₂ породах, т. е. богатых щелочами и щелочными землями. К запрещенным относятся его парагенезисы с фельдптатоидами и другими высокощелочными минералами (аналыщм, лейцит, гаюин, канкринит); с форстеритом и яркими магнезиальными и кальциевыми ортосиликатами, с кальциевыми силикатами, с большим, чем у волласготгга и гроссуляра отношением Ca/Si (спуррит_ураикииит_у тиллеит, мелилит); с магнезиальной шпинелью; с эндогенными кальциевыми и магниевыми боратами. С простыми карбонатами — кальщггом, доломитом имагнезцгом кварц может давай, парагенезисы при низких температурах и/илн очень высоких летучестях С0₂ вне поля ст абильности кальциевых и магниевых силикатов. Наблюдаемая иногда ассоциация кварца с корундом во вторшшых кварцитах, по-видим ом у, метастабильна. Кварц может находился в основных магматических породах, при отсугствии магнезиального оливина или магнезиальной (бедной цинком) шпинели.

Коэснг, плотный Si0₂, в последнее десятилетие часто обнаруживается в эклогитах, жадан овых кварцитах и других породах эклоптювых поясов в виде включении в гранаты, омфащгг, жадеит и некоторые другие минералы, которые защищают, «бронируют» коэсит от регрессивного перехода в кварц. Коэсит встречается также в импактных породах. Минерал кристаллизуется в моноклинной сингонии, образуя шестиугольные таблитчатые кристаллы. В минерале-«хозяине» коэсит всегда окаймлен кварцем или полностью замещен им, сохраняя таблитчатую форму таких псевдоморфоз. Благодаря резкому увеличению объема при образовании кварца по коэситу в минерале-«хозяине» вокруг включения развиваются радиальные трещинки (сходные с трещинками вокруг включений минералов, подвергающихся метамиктному распаду с увеличением объема). Второй отличительной особенностью коэситовых включений является мелкая мозаичность, беспорядочная поли-крисгаличность в каемках и псевдоморфозах кварца. Реликтовый коэсит имеет значительно более высокий рельеф (рис. 86). Показатели преломления коэсита заметно выше, чем у кварца: п_р= 1,590, п_п=1,593, /?_g=1,604, ^-/^=0,014, (+)2V=54°. Плотность 3,01 (мольный объем на 13,6% меньше, чем у кварца).

Рис. 86. Включение коэсита (со средним рельефом), окаймленного кварцем (низкий рельеф), в омфаци гс с характерными радиальными трещинами. Эклогиты Дабешаня (Китай). Увел. 70'. Слева — без анализатора, справа — николи +.

Парагенезисы коэсита заметно беднее кварцевых, поскольку он стабилен лишь в высокобарных условиях. Но в силу большей плотности коэсит чаще появляется в эклогитах, чем кварц в габбро и базальтах аналогичного состава. Коэсит встречен в пара генезисах с алмазом, диопсидовым и омфацитовым клинопирокссном, пироп-гроссуляр-альмандиновым гранатом, щелочным магнезиальным амфиболом нибёитом, рутилом, высокоглиноземистым титанитом, эпидотом, доломитом. Он встречается также в импактных породах.