Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер




15.09.2020


15.09.2020


15.09.2020


04.09.2020


03.09.2020


03.09.2020


21.08.2020


05.08.2020


05.08.2020


05.08.2020





Яндекс.Метрика
         » » Полимерные превращения в анортите CaAl2Si2O8

Полимерные превращения в анортите CaAl2Si2O8

25.10.2017

Анортит отличается от конечных членов серии щелочных полевых шпатов несколькими важными особенностями. Несмотря на близость основной каркасной структуры, распределение Al и Si определяется присутствием в каркасе двухвалентного Ca2+ и, следовательно, отношением Al:Si, равным 1:1, что обусловливает сохранение баланса заряда. В результате этого анортит имеет гораздо более сильную тенденцию к упорядоченному распределению Al и Si, чем щелочные полевые шпаты, и можно считать, что чистый анортит, An100, остается полностью упорядоченным практически вплоть до точки плавления.
а. Упорядочение Al и Si в анортите. Как схематически показано на рис. 3.34, чередующиеся атомы Al и Si вызывают необходимость удвоения элементарной ячейки по оси с по сравнению с высоким альбитом. Эта ячейка триклинна. Такое упорядочение Al и Si мы будем называть анортитовой схемой упорядочения. Полностью упорядоченная структура возможна лишь в чистом анортите; добавление альбитового компонента вызывает парное замещение:
Na+ + Si4+ <-> Ca2+ + Al34,
что неизбежно вносит некоторую разупорядоченность. При высоких температурах это приводит к образованию разупорядоченного твердого раствора с триклинным конечным членом - высоким альбитом. Поле этого разупорядоченного твердого раствора в направлении к анортиту выклинивается в связи с удвоением ячейки вследствие сильной тенденции к упорядочению по анортитовой схеме.
В плагиоклазах состава приблизительно от An70 до An90 при охлаждении происходит переход от разупорядоченного твердого раствора высокого альбита к структуре анортита. Поскольку это сопровождается удвоением размера ячейки, имеется возможность образования трансляционных вариантов анортитовой структуры, как это описывалось ранее и схематически показано на рис. 7.9. Границы между этими участками представляют собой антифазные домены. Под электронным микроскопом эти домены можно наблюдать, формируя темнопольное изображение и используя дополнительные пятна, появляющиеся на картине электронной дифракции при удваивании элементарной ячейки. Такое изображение приведено на рис. 7.10, а.
Изучение таких доменов в богатых Ca плагиоклазах, образовавшихся в различных геологических условиях, приводит к предположению, что их размеры и морфология зависят как от состава, так и от термической истории. Следовательно, они могут быть потенциально полезны для определения геологических скоростей остывания. Зависимость от состава выражается в том, что температура перехода к анортитовой схеме упорядочения понижается по мере повышения содержания альбита. Вот почему увеличение содержания альбита неизбежно понижает возможную степень упорядочения по Al и Si и позволяет переходу от упорядоченного к разупорядоченному состоянию происходить при более низкой температуре. Следовательно, при данной скорости охлаждения в более богатых Ca плагиоклазах будут возникать более крупные домены, которые испытывают превращение при более высоких температурах, когда диффузия Al и Si ускоряется.
Форма антифазных доменов, по-видимому, также зависит от скорости охлаждения. Можно ожидать, что одни ориентировки границ будут энергетически более благоприятными, чем другие, и поэтому в медленно остывающем образце должна происходить миграция границ к плоскостям низких энергий.
Качественное определение скоростей охлаждения по микроструктурам антифазных доменов требует знания кинетических параметров образования и последующего роста домена. В настоящее время мы не располагаем ни этими данными, ни оценкой роли различных факторов, которые могут влиять на эти процессы. Следует также отметить, что не все основные плагиоклазы содержат такие домены, вероятно, потому, что они кристаллизовались ниже температуры перехода. Существует также вероятность того, что домены могут образоваться в обстановке, еще более осложняющей интерпретацию с позиций термической истории.
б. Домены упорядоченности Ca. В чистом анортите выше приблизительно 240°С относительно маленький атом Ca способен "болтаться")] в упорядоченном алюмосиликатном каркасе и в этом смысле оставаться неупорядоченным. Ниже этой температуры каркас скручивается и сжимается вокруг катиона, который в результате смещается одним из двух возможных путей. Это изменение можно рассматривать как переход от ближнего к дальнему порядку атомов Ca. Такое превращение снижает трансляционную симметрию триклинной структуры, и, таким образом, снова появляется возможность образования структуры антифазных доменов. Ее можно отличить от структуры, образовавшейся при упорядочении Al и Si, так как она дает другие пятна при электронной дифракции. HaT рис. 7.10,6 изображена эта доменная структура в том же зерне, что и на рис. 7.10, а; видно, что имеет место как упорядочение Al и Si, так и позиционное упорядочение Ca.
Размер этих доменов зависит от скорости охлаждения, но с добавлением альбитового компонента и, следовательно, увеличением разупорядоченности по Al и Si положение осложняется. Как и в отношении многих других сторон минералогии плагиоклазов, интерпретация природы и происхождения этих доменов спорна. В литературных ссылках приведены источники, которые могут быть использованы для более детального знакомства с данным вопросом.