Стабильность минералов: теоретические и прочие соображения » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Стабильность минералов: теоретические и прочие соображения

31.07.2021

Предпринимались неоднократные попытки рассчитать или предугадать стабильность минералов и пород и подвести теоретическую основу под эмпирически установленные ряды стабильности. Райхе, например, предложил рассчитывать для минерала или породы индекс потенциала выветривания, используя обычные химические анализы. Этот индекс определяется как процентное отношение суммы молей щелочных и щелочноземельных металлов минус число молей связанной воды к общему числу всех молей, исключая воду, или
Стабильность минералов: теоретические и прочие соображения

Это отношение грубо выражает процентное содержание четырех окислов, эмпирически признанных наиболее подвижными. В случае содержания в породе свободного кремнезема (как, например, в граните) его количество исключается из расчета. В тех случаях, когда количество свободного кремнезема не поддается точному учету, как, например, в глинистых сланцах, принимается во внимание общее содержание кремнезема, однако полученные при этом результаты в известной степени могут ввести в заблуждение. Минералы или породы, обладающие низкой стабильностью, имеют высокий индекс; минералы с высокой стабильностью — низкий, а в некоторых случаях даже отрицательный индекс (за счет вычитания молей H2O). Значение потенциала выветривания для некоторых наиболее распространенных минералов приводится в табл. 13-9.

Ряд стабильности наиболее распространенных породообразующих минералов, выведенный на основе потенциала выветривания, очень хорошо согласуется с рядом, эмпирически установленным Гольдихом, Главные отличия этих рядов касаются кварца (индекс которого равен нулю) и относительной стабильности группы полевых шпатов в целом по сравнению с мафическим набором.

По Ферсману, стабильность минералов подчиняется определенным термодинамическим принципам: «чем больше количество энергии, выделяемой ионом в процессе его перехода в кристаллическое состояние, тем стабильнее полученный кристалл, тем труднее его перевести в дисперсное состояние, растворить и расплавить, или снова разделить атомы решетки на свободные ионы; чем стабильнее такая минеральная система, тем выше ее способность к накоплению в ходе естественных процессов и тем менее она подвержена деструкции, расплаву, растворению...». Более того, согласно Батурину, исследования в области кристаллохимии показали, что решетки, характеризующиеся промежуточным координационным числом средней симметрии и меньшим радиусом иона, обнаруживают наибольшую стабильность.

Были предприняты и другие попытки связать стабильность минерала с кристаллической структурой. Фэйрбэйрн, например, сделал попытку установить корреляцию скорости изменений или готовности к изменениям с индексом упаковки. Этот индекс определяется как отношение объема иона к объему элементарной ячейки. Внутри определенной группы минералов наличие некоторой корреляционной связи между этими двумя параметрами очевидно. Из двух минералов одинакового химического состава более стабильный тот, у которого выше индекс упаковки. Связь между кристаллической структурой и стабильностью минералов была рассмотрена также Муаром. Попытка расположить силикатные минералы в порядке их стабильности была сделана также Грюнером. Ряд Грюнера был основан на «индексе энергии», рассчитанном исходя из электроотрицательности составляющих элементов и коэффициентов координации. В общем, ряд Грюнера согласуется с рядом Гольдиха и другими эмпирически установленными рядами стабильности.

В нашем обзоре стабильности минералов мы как бы приняли допущение, что стабильность есть некоторая независимая характеристика — свойство минерала, — не изменяемая и не связанная с окружающей средой. Однако это не так. Минерал может быть стабильным в одних условиях и нестабильным в других. Апатит, например, стабилен в некоторых песчаниках, но нестабилен в почве. Как отмечалось Босвелом, стабильность — функция химических свойств поровых флюидов, содержащихся в осадке, температуры и pH, а также структуры самого минерала. Босвел привлек внимание к корродированному ставролиту в песчаниках Бунтер в Англии, для которых характерны жесткие сульфатные воды, и к свежему ставролиту в песках нижнего Гринсэнда, поровая вода которых мягкая. Аналогичным образом гранат в песчаниках Бунтер окатан и неизменен, но характеризуется серповидными и неправильными формами в нижнеюрских отложениях. Следовательно, все попытки оценить стабильность минералов, основанные как на эмпирическом изучении осадочных образований, так и на теоретических рассуждениях, приводят в лучшем случае к установлению некоей «средней» стабильности. Многие разногласия в опубликованных результатах исследований стабильности возникают от того, что объектами наблюдений были минералы, находящиеся в различных природных условиях.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: