Полевой шпат — группа минералов¶
Полевой шпат — обобщающее название группы распространённых калиевых, натриевых, кальциевых и бариевых алюмосиликатных минералов, составляющих основную часть земной коры (около 50–60 % по объёму). Название происходит от немецкого Feldspat — «полевой шпат», поскольку минерал часто встречается в полевых условиях в виде крупных зерен в горных породах. Полевые шпаты являются главными породообразующими минералами магматических, метаморфических и осадочных пород.
¶Состав и кристаллическая структура
Полевые шпаты относят к классу силикатов, подклассу каркасных (тектосиликатных) соединений. Их общая формула выражается как KAlSi₃O₈ — NaAlSi₃O₈ — CaAl₂Si₂O₈ (или с учётом бария — BaAl₂Si₂O₈). Кристаллическая решётка построена из тетраэдров SiO₄ и AlO₄, связанных в трёхмерный каркас; ионы калия, натрия и кальция располагаются в полостях каркаса и уравновешивают его заряд.
По химическому составу выделяют три основных минерала:
| Минерал | Формула | Сингония | Цвет |
|---|---|---|---|
| Калиевый шпат (ортоклаз) | KAlSi₃O₈ | Моноклинная | Белый, розовый, серый |
| Натриевый шпат (альбит) | NaAlSi₃O₈ | Триклинная | Белый, желтоватый |
| Плагиоклаз (лабрадор, олигоклаз, анортит и др.) | (Na,Ca)Al(Si,Al)₃O₈ | Триклинная | Белый до тёмно-серого |
Плагиоклазы образуют непрерывный изоморфный ряд от альбита (Na-конец) до анортита (Ca-конец), в котором различают промежуточные разности: олигоклаз, андезин, лабрадор, битовнит, байтит.
¶Разновидности и полиморфизм
Калиевый шпат имеет несколько полиморфных модификаций: ортоклаз (моноклинный), санидин (высокотемпературный моноклинный), микроклин (триклинный). При постепенном остывании магмы санидин переходит в ортоклаз, а затем — в микроклин. Характерной разновидностью микроклина является пертит — интерgrowth (переслоение) калиевого шпата с альбитом, возникающее в результате распада твёрдого раствора при охлаждении.
Среди разновидностей калиевого шпата выделяют также амазонит — зелёную разновидность микроклина, окрашенную следовыми количествами свинца и воды.
¶Физические свойства
Полевые шпаты имеют твёрдость по шкале Мооса 6—6,5, что выше, чем у кварца (7), однако при выветривании они разрушаются легче, поскольку содержат щелочные и щёлочноземельные элементы. Плотность составляет 2,55—2,76 г/см³. Характерны две направления спайности: у полевых шпатов триклинной сингонии — под прямыми углами, у моноклинных — под углом около 90°. Цвет варьирует от белого и прозрачного до розового, зелёного (амазонит), серого и тёмно-серого. Блеск стеклянный, на плоскостях спайности — перламутровый.
¶Образование и распространение
Полевые шпаты кристаллизуются из магмы при температурах от 700 до 1200 °C. Калиевые шпаты преобладают в кислых магматических породах (граниты, гнейсы), плагиоклазы — в основных и средних (диориты, базальты, андезиты, габбро). В осадочных породах полевые шпаты встречаются в аркозах — песчаниках, содержащих более 25 % полевого шпата. В метаморфических породах (гнейсах, амфиболитах) образуют крупные зёрна, формируя характерную полосчатую текстуру.
Минералы этой группы распространены повсеместно. Крупнейшие месторождения калиевого шпата разрабатываются в Карелии, на Урале, в Прибайкалье, а также в Индии, Бразилии, США, Норвегии.
¶Применение
Полевые шпаты являются важнейшим сырьём для производства керамики, фарфора и стекла. В керамическом производстве они выступают как плавень, снижающий температуру спекания, и образуют стеклофазу, придающую изделиям прочность и прозрачность. Крупные кристаллы ортоклаза и альбита используются в ювелирном деле; лабрадор с характерным синим переливом (лабрадоресценцией) применяется в качестве поделочного камня.
В строительной индустрии полевой шпат применяется как наполнитель в лакокрасочных материалах (микронизированный шпат) и как компонент эмалей. В стекольном производстве шпатовое сырьё заменяет часть поташа и соды, снижая расход щелочей.
¶История изучения
Термин «полевой шпат» ввёл в обиход немецкий минералог Георг Агрикола в XVI веке. Первое научное описание ортоклаза дал в 1823 году шведский минералог Йёнс Якоб Берцелиус. Плагиоклазовая группа была выделена в 1868 году французским минералогом Огюстом Деблюа, предложившим термин «плагиоклаз» (от греч. plagios — косой и klasis — разлом) из-за характерного скошенного угла спайности.
¶Интересные факты
Лабрадоресценция лабрадора — явление интерференции света в тонких пластинчатых переслоениях альбита и анортита — впервые была описана в 1770 году на Лабрадорском полуострове в Канаде, где местные инуиты использовали камень в декоративных целях. Амазонит был известен в Древнем Египте: из него изготавливали украшения и декоративные вазы, в том числе из месторождений на востоке пустыни Восточная пустыня.
Источники:
- «Минералогия» под ред. А. Г. Жеребина, — М.: Недра, 1992.
- Ферсман А. Е. «Избранные труды», т. 2 — М.: Изд-во АН СССР, 1952.
- Геологический словарь / под ред. К. Н. Паффенгольца. — М.: Недра, 1978.
- Deer W. A., Howie R. A., Zussman J. Rock-Forming Minerals. Vol. 4. Framework Silicates. — London: Geological Society, 1997.