Плагиоклазы промежуточного состава

Ни одна книга о поведении минералов не была бы полной без попытки обрисовать сложное поведение плагиоклазов промежуточного состава, и в этом последнем разделе мы опишем некоторые из важнейших особенностей этой системы. C самого начала важно заметить, что, несмотря на огромное количество исследований, сделанных по плагиоклазам, детали их поведения все еще недостаточно понятны. Действительно, довольно простая картина этой системы, обрисованная нами здесь, дает неправильное представление о некоторых сложностях, а местами к тому же и спорна. Поэтому наш подход будет состоять в том, чтобы исследовать возможные варианты стабильного и метастабильного поведения и предложить возможную интерпретацию наблюдаемых микроструктур и других особенностей в рамках общих законов.
Особенности химизма и структуры полевых шпатов, регулирующие поведение плагиоклазов, довольно хорошо изучены и уже были охарактеризованы при обсуждении структуры полевых шпатов и поведения альбитового и анортитового конечных членов при охлаждении. Подчеркивалось, что пути достижения низкотемпературного упорядоченного состояния конечными числами совершенно различны и что упорядоченное расположение Si и Al в каждой фазе уникально. Вследствие электростатических связей между Ca и Al, с одной стороны, и Na и Si, с другой, образование гомогенного упорядоченного плагиоклаза в составах Аn0-2 и Аn95-100 невозможно. Другими словами, некоторая добавка анортитового компонента к упорядоченному альбиту неизбежно вызывает некоторую разупорядоченность по Si и Al в схеме упорядоченности низкого альбита; аналогично добавление альбитового компонента к упорядоченному анортиту также должно внести некоторую разупорядоченность. Единственным типом упорядоченной структуры в промежуточных составах должен быть тот, в котором участки альбитового и анортитового типов отделяются друг от друга какой-либо границей.
По этой причине наше обсуждение промежуточных плагиоклазов основано на представлении, что при низких температурах наиболее стабильными образованиями являются низкий альбит и низкий анортит и что в равновесных условиях все промежуточные составы в конце концов распадаются на срастания этих конечных членов.
Мы можем суммировать это представление с помощью схематической равновесной фазовой диаграммы (рис. 9.7), на которой показаны полиморфные превращения конечных членов с интервалами инверсии, пересекающими простой сольвус. Такой сольвус неизбежно должен быть асимметричным благодаря гораздо более высоким температурам упорядочения в анортитовой части твердого раствора высокого альбита. Более того, замещение альбитового компонента упорядоченным альбитом, несмотря на привнесение некоторого беспорядка в распределение Al и Si, возможно в гораздо большей степени, чем замещение анортитового компонента упорядоченным альбитом. Последнее сопровождается образованием связей Al—О—Al, противоречащих принципу разобщения алюминия. Альбитовая схема упорядочения, следовательно, ограничена составами, близкими к чистому альбиту, тогда как анортитовая схема упорядочения допускает гораздо больший диапазон отношений Al:Si.
Здесь мы примем, что при условии достаточного времени для установления равновесия поведение всех плагиоклазов может быть сведено к равновесной диаграмме типа изображенной на рис. 9.7. Однако мы знаем, что плагиоклазы если когда-нибудь и ведут себя подобным образом, то очень редко. Это связано с тем, что процессы, происходящие в этой твердофазовой системе, чрезвычайно замедлены вследствие высокой свободной энергии активации для диффузии Si и Al. Даже при геологически медленном охлаждении равновесие не поддерживается, и вместо образования срастаний альбита и анортита метастабильно сохраняются промежуточные составы, а при охлаждении развиваются характерные микроструктуры, зависящие как от состава, так и от скорости охлаждения. Другими словами, процессы, происходящие в этих плагиоклазах, представляют собой мета-стабильную альтернативу истинно равновесному поведению. При таких условиях важно иметь в виду, что поведение плагиоклазов не обязательно будет следовать равновесной фазовой диаграмме, а будет регулироваться кинетикой.
Если невозможен равновесный распад твердого раствора, следует искать другие процессы снижения промежуточными составами всей свободной энергии. Прежде чем обсуждать различные типы срастаний, наблюдаемые в плагиоклазах, мы кратко коснемся вопроса, поставленного ранее: каков может быть результат тенденций катионного упорядочения в промежуточных составах?