Изоморфные минералы

ЭкоЦентр "Экосистема" разработал более 140 методических материалов по изучению природы:


Полевые определители для смартфонов и планшетов в магазинах RuStore, RuMarket, Google Play и App Store

Определители растений и животных для PC Windows

Определители
для PC

Сборники MP3 записей голосов птиц в природе

Голоса
птиц

Методики полевых экологических исследований

Методики
исследований

Учебные
видеофильмы

Определительные
таблицы

Карманные
определители

Всё это можно приобрести в нашем некоммерческом Интернет-магазине

ГЛАВНАЯ >>> ПРИРОДА РОССИИ и СССР >>> МИНЕРАЛЫ И ГОРНЫЕ ПОРОДЫ

Главная
English
Биологический кружок ВООП
Гостю кружка
Планы кружка
Экспедиции и выезды
Исследовательская работа
Программа "Parus"
История кружка
Контакты кружка
Полевой центр
Фотогалерея
Летопись биостанции
Статьи о биостанции
Исследовательские работы
Учебные программы
Полевые практикумы
Методические семинары
Вебинары
Исследовательская работа
Проектная деятельность
Экспедиции и лагеря
Экологические тропы
Экологические игры
Публикации (статьи)
Методические материалы
Наглядные определители
Карманные определители
Определительные таблицы
Энциклопедии природы России
Компьютерные определители
Мобильные определители
Учебные фильмы
Методические пособия
Полевой практикум
Природа России
Минералы и горные породы
Почвы
Грибы
Лишайники
Водоросли
Мохообразные
Травянистые растения
Деревья и кустарники
Ягоды и сочные плоды
Насекомые-вредители
Водные беспозвоночные
Дневные бабочки
Рыбы
Амфибии
Рептилии
Птицы, гнезда и голоса
Млекопитающие и следы
Фото растений и животных
Систематический каталог
Алфавитный каталог
Географический каталог
Поиск по названию
Галерея
Природные ландшафты мира
Физическая география России
Физическая география мира
Европа
Азия
Африка
Северная Америка
Южная Америка
Австралия и Новая Зеландия
Антарктика
Рефераты о природе
География
Геология и почвоведение
Микология
Ботаника
Культурные растения
Зоология беспозвоночных
Зоология позвоночных
Водная экология
Цитология, анатомия, медицина
Общая экология
Охрана природы
Заповедники России
Экологическое образование
Экологический словарь
Географический словарь
Художественная литература
Международные программы
Общая информация
Полевые центры (Великобритания)
Международные экспедиции (США)
Курс полевого образования (США)
Международные контакты
Интернет-магазин
Карманные определители
Цветные таблицы
Компьютерные определители
Энциклопедии природы
Методические пособия
Учебные фильмы
Комплекты материалов
Контакты
Гостевая книга
Ссылки
Партнеры
Наши баннеры
Карта сайта

Видео-360 по экологии на нашем Youtube канале

Если Вам понравился и пригодился наш сайт - кликните по иконке "своей" социальной сети:

Объявления:

Международные дни наблюдений за птицами!
Союз охраны птиц России приглашает российских любителей птиц принять участие в акции и загрузить результаты своих наблюдений на www.biodat.ru Подробнее >>>

Здесь может быть бесплатно размещено Ваше объявление о проводимом Всероссийском конкурсе, Слёте, Олимпиаде, любом другом важном мероприятии, связанном с экологическим образованием детей или охраной и изучением природы. Подробнее >>>

Мы публикуем на нашем сайте авторские образовательные программы, статьи по экологическому образованию детей в природе, детские исследовательские работы (проекты), основанные на полевом изучении природы. Подробнее >>>

[ sp ] : ml об : { lf }

Пожалуйста, ставьте гиперссылку на сайт www.ecosystema.ru если Вы копируете материалы с этой страницы! Во избежание недоразумений ознакомьтесь с правилами использования и копирования материалов с сайта www.есоsystеmа.ru
Пригодилась эта страница? Поделитесь ею в своих социальных сетях:

Минералы и горные породы России и СССР

<<< Синетические минералы | Содержание | Метамиктные минералы >>>

Часть 1. Минералы. Что такое минералы

Изоморфные минералы

Ранее уже неоднократно упоминалось широкое распространение среди минералов изоморфных рядов и серий. Изоморфизм (от греческого "изос" — равный, одинаковый; "морфэ" — форма), бесспорно, играет весьма важную роль в минеральном мире, оказывая существенное влияние на химический состав очень многих минералов.

Явление изоморфизма заключается в способности одних атомов, ионов или радикалов замещать другие, сходные с ними по размерам, в кристаллических решетках минералов, что ведет к образованию смешанных кристаллов (изоморфных смесей, твердых растворов замещения).

Проявление изоморфизма возможно только при геометрическом подобии атомов (ионов), радиусы которых не должны различаться в среднем более чем на 15%.

Если при этом одинаковы и заряды ионов — говорят об изовалентном изоморфизме (например, Mg²⁺ = Fe²⁺ в оливине). Но более широко проявляется в мире минералов гетеровалентный изоморфизм, когда взаимозамещающие ионы имеют разные по величине заряды, однако это различие компенсируется одновременным замещением в решетке другой пары изоморфных ионов, тоже с разными зарядами: например, в ряду кальциево-натриевых полевых шпатов — плагиоклазов — проявлен изоморфизм по схеме Na⁺Si⁴⁺ = Са²⁺Al³⁺, обеспечивающий сохранение электронейтральности в каждой точке кристаллической структуры.

Следует сказать, что при изоморфизме вхождение в структуру мелких ионов с высоким зарядом, создающих сильное кристаллическое поле, энергетически выгодно, так как укрепляет кристаллическую решетку минерала; поэтому кристаллы в процессе своего образования весьма "охотно" захватывают подобные изоморфные примеси.

Обратный эффект производит вхождение крупных низкозаряженных ионов, которые поэтому обычно проникают в минералы в конце процесса их кристаллизации, когда концентрация таких ионов в минералообразующей среде повысится достаточно для того, чтобы закон действующих масс (известный нам из школьного курса химии) смог "загнать" их в состав образующихся твердых фаз. Соответственно, подобными ионами обычно бывают обогащены наружные зоны кристаллов минералов, а также их поздние генерации.

Наряду с твердыми растворами замещения (изоморфными смесями) в мире минералов широко распространены также твердые растворы внедрения (когда слишком крупные или, наоборот, чересчур мелкие атомы или ионы, не имеющие в структуре кристалла близких по величине аналогов, входят в междуузлия решетки, узлы которой заняты другими частицами) и твердые растворы вычитания (в которых вхождение в структуру катионов или анионов с более высоким зарядом компенсируется возникновением соответственно катионных или анионных вакансий, т.е. незаполненных структурных позиций, — что проявляется в отклонении состава реальных минералов от стехиометрических, т.е. отвечающих идеальной химической формуле, соотношений).

Нестехиометричность состава особенно характерна для минералов — соединений тяжелых металлов с серой, мышьяком, сурьмой и т.п., а также для минералов, содержащих летучие компоненты, такие, как фтор, хлор, гидроксил и др. Она может быть обусловлена и частичным окислением ионов переменной валентности, например, железа.

По существу практически любой минеральный индивид содержит, хотя бы в очень незначительной концентрации, изоморфные примеси, т.е. представляет собой твердый раствор замещения, внедрения или вычитания, ограниченный весьма узкими пределами смесимости. Подобный ограниченный изоморфизм лежит, в частности, в основе возникновения в минералах центров окраски и центров люминесценции, связанных с вхождением в кристаллическую структуру минералов малых количеств примесных ионов — хромофоров и люминофоров, изоморфно замещающих ионы видообразующих элементов и "ответственных" за цвет или свечение очень многих минералов.

Наряду с такими широко распространенными проявлениями ограниченного изоморфизма среди минералов известны, как уже отмечалось выше, многочисленные примеры неограниченного изоморфизма с образованием непрерывных или почти непрерывных (особенно при высоких температурах) двойных (бинарных) изоморфных рядов, а также тройных и более сложных изоморфных серий. Правда, сплошь и рядом такие ряды (серии) твердых растворов, непрерывные при своем образовании (в высокотемпературных условиях), в дальнейшем, по мере понижения температуры, могут становиться прерывистыми, т.е. в некоторых интервалах составов твердые растворы претерпевают распад — вначале на микроскопическом или даже субмикроскопическом уровне, а затем это иногда становится заметным и макроскопически — хотя бы косвенно, по сопровождающим распад оптическим эффектам, таким как иризация (цветовой отлив) полевых шпатов — лабрадорита и олигоклазового лунного камня (перистерита).

Новейшими высокоразрешающими методами минералогических исследований подобные разрывы смесимости обнаружены во многих изоморфных рядах, ранее считавшихся непрерывными (плагиоклазы, пироксены, вольфрамит, колумбит-танталит и др.).

Вообще применение этих методов показало, что при всей важности изоморфизма для минераол, его роль в минеральном мире сильно преувеличивалась. В очень и очень многих случаях элементы-примеси в минералах, долго считавшиеся изоморфными, оказались связанными с мельчайшими (субмикроскопическими), часто равномерно распределенными в объеме матрицы минерала механическими включениями других минеральных фаз или же с газово-жидкими и многофазными включениями (представленными солевыми растворами и/или продуктами их — либо расплавов — последующей раскристаллизации).

Такие включения (в том числе мельчайшие пузырьки, заполненные крошечными фрагментами минералообразующей среды, и дисперсные частицы посторонних минералов) могли быть захвачены матрицей кристаллизующегося минерального индивида в процессе его роста, попасть в нее в ходе совместной кристаллизации или впоследствии, по тончайшим трещинкам и канальцам (порам).

В отдельных случаях включения, возможно, представляют собой законсервированные остатки тех соединений, в форме которых химические элементы, слагающие матрицу минерала, переносились (или, как принято говорить, транспортировались) минералообразующими растворами; в других случаях, весьма многочисленных и достоверно документированных, твердофазные включения, закономерно ориентированные в матрице и образующие специфические узоры, возникли как продукты распада высокотемпературных твердых растворов.

Включения могут быть представлены и реликтами первичных минералов во вторичных, сохранившимися вследствие неполного замещения, либо, наоборот, мелкими зернышками вторичных минералов или продуктов окисления, проникшими в матрицу первичных минералов на начальной стадии их изменения. Это могут быть, наконец, дисперсные фазы, появившиеся при переходе минералов в метамиктное состояние.

Между механическими микровключениями и изоморфными примесями нередко существуют закономерные связи, подчас весьма сложные, непрямые и к тому же сильно затушеванные на протяжении длительной истории существования минерального индивида. Изначально возникшие изоморфные смеси (смешанные кристаллы, твердые растворы) распадаются с образованием микровключений, обусловливающих специфическое внутреннее строение минералов и их микронеоднородность; наоборот, первоначально сорбированные кристаллом примеси .

Как бы то ни было, проявлениям изоморфизма в реальных минералах приписывалось слишком многое. Но лишь в последние годы минералоги получили в свои руки высокоразрешающие приборы и методы, которые позволяют надежно отличать изоморфные примеси от механических микровключений и тем самым, наконец, избавиться от всевозможных спекуляций, связанных с проблемой изоморфизма, а самое главное — от ошибок при интерпретации химических анализов, ранее казавшихся неизбежными.

Ведь результаты таких анализов, даже микрохимических, обычно фиксируют валовой состав минеральных систем, и для уточнения состава самой матрицы минерала следовало бы вычесть из данных анализов все, что в них приходится на долю микровключений.

<<< Синетические минералы | Содержание | Метамиктные минералы >>>

Познакомиться с изображениями и описаниями других объектов природы России и сопредельных стран - минералов и горных пород, почв, грибов, водорослей, лишайников, листостебельных мхов, деревьев, кустарников, кустарничков и лиан, травянистых растений (цветов), ягод и других дикорастущих сочных плодов, водных беспозвоночных животных, насекомых-вредителей леса, дневных бабочек, пресноводных и проходных рыб, земноводных (амфибий), пресмыкающихся (рептилий), птиц, птичьих гнезд, их яиц и голосов, а также млекопитающих (зверей), - можно в разделе Природа России нашего сайта.

В разделе Природа в фотографиях размещены также тысячи научных фотографий грибов, лишайников, растений и животных России и стран бывшего СССР, а в разделе Природные ландшафты мира - фотографии природы Европы, Азии, Северной и Южной Америки, Африки, Австралии и Новой Зеландии и Антарктики.

В разделе Методические материалы Вы также можете познакомиться с описаниями разработанных экологическим центром "Экосистема" печатных определителей растений средней полосы, карманных определителей объектов природы средней полосы, определительных таблиц "Грибы, растения и животные России", компьютерных (электронных) определителей природных объектов, полевых определителей для смартфонов и планшетов, методических пособий по организации проектной деятельности школьников и полевых экологических исследований (включая книгу для педагогов "Как организовать полевой экологический практикум"), а также учебно-методических фильмов по организации проектной исследовательской деятельности школьников в природе. Приобрести все эти материалы можно в нашем некоммерческом Интернет-магазине. Там же можно приобрести mp3-диски Голоса птиц средней полосы России и Голоса птиц России, ч.1: Европейская часть, Урал, Сибирь.

Панорамный фильм по экологии (VR-360) на нашем Youtube канале

Поделиться/Share:

: ml :

Порекомендуйте нас в "своих" социальных сетях:

- share this page with your friends!

Панорамный фильм по экологии (VR-360) на нашем Youtube канале