Геохимическое землеведение: учебное пособие

В итоге существует трехмерная структура, состав которой отвечает формуле: К[АlSi₃0₈]. Величина радиуса иона калия составляет 0,133 нм. Его место в структуре может занять только катион с близкой величиной радиуса. Таковым является двухвалентный катион бария, радиус которого равен 0,134 нм. Барий значительно менее распространен, чем калий. Обычно он присутствует в виде незначительной примеси в полевых шпатах. Только в особых случаях создается его значительная концентрация и образуется редкий минерал цельзиан (бариевый полевой шпат), имеющий формулу Ba[Al₂Si₂0₈]. Подчеркнем, что главное условие вхождения бария в структуру полевых шпатов – величина ионного: радиуса, а не валентность.

Аналогичным образом в распространенных минералах и горных породах избирательно задерживаются химические элементы, концентрация которых не так велика, чтобы они могли образовывать самостоятельные минералы. Взаимное замещение ионов в кристаллической структуре благодаря близости их радиусов называется изоморфизмом. Это явление было установлено еще в начале прошлого века, но его значение для глобальной дифференциации рассеянных химических элементов получило оценку только в текущем столетии.

Различные химические свойства элементов с низкими кларками, неодинаковая их способность к образованию минералов и непостоянное содержание позволяют заключить, что в земной коре имеются различные формы нахождения рассеянных элементов.

Относительно грубодисперсные проявления рассеяния характеризуются микрообразованиями химических соединений рассеянных элементов. К ним относятся мельчайшие включения акцессорных минералов, содержащиеся в таком незначительном количестве, что не оказывают влияния ни на состав, ни на свойства горных пород. В такой форме часто присутствуют циркон Zr[Si0₄], рутил ТiO₂, апатит Са₅[РО₄]₃F хромит Fe[Cr₂0₄], присутствие которых обусловливает примесь соответственно циркония, титана, фосфора, фтора, хрома. В некоторых минералах находятся соединения, обособившиеся от основной массы при понижении температуры (так называемые структуры распада твердого раствора). Примером служит эмульсионная вкрапленность халькопирита (CuFeS₂) и станнина (Cu₂FeSnS₄) в сфалерите (ZnS), мелкие выделения минералов серебра в галените (PbS). Часть элементов-примесей содержится в маточных растворах, сохранившихся в микропустотах минералов.

Проявление рассеяния на наиболее высокодисперсном, атомарном уровне фиксируется в виде перераспределения изолированных атомов и ионов. Если величина их радиусов соответствует параметрам кристаллохимической структуры породообразующих минералов, то атомы могут войти в структуры по законам изоморфизма, как это рассмотрено выше. Наряду с этим в минералах постоянно присутствуют элементы-примеси, не имеющие никакой связи с изоморфизмом. Установлено, что в кварце постоянно присутствуют свинец, цинк, некоторые другие металлы. Невозможно предполагать их изоморфное вхождение в структуру кварца, образованную комбинацией ионов кремния и кислорода. В этом случае элементы-примеси частично сорбированы на поверхности ультрамикроскопических трещин и других дефектов реальных кристаллов. Содержание этой формы довольно значительно и достигает 10–20 % общего количества рассеянных металлов, находящихся в породообразующих силикатах. Наконец, небольшое количество атомов беспорядочно рассеяно в кристаллических структурах минералов.

В итоге проведенного обзора можно констатировать следующие формы нахождения рассеянных элементов в кристаллическом веществе земной коры.

Микроминералогические формы – элементы:

• входящие в акцессорные минералы;

• содержащиеся в микроскопических выделениях в результате распада твердых растворов;

• находящиеся во включениях остаточных растворов.

Конец бесплатного ознакомительного фрагмента.