 ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение Как определить диапазон голоса - ваш вокал Игровые автоматы с быстрым выводом Как самому избавиться от обидчивости Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком" Натюрморт и его изобразительные возможности Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д. Как научиться брать на себя ответственность Зачем нужны границы в отношениях с детьми? Световозвращающие элементы на детской одежде Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ) Глава 3. Завет мужчины с женщиной
Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.
| Ионную связь можно рассматривать как предельный случай полярной ковалентной связи.
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» Институт природных ресурсов Направление подготовки (специальность) 130101 «Прикладная геология» Кафедра геологии и разведки полезных ископаемых
Общая геохимия Контрольная работа
Вариант №24
Выполнил студент гр. З-213В _________________ Перевозчиков И.А. (Подпись)
Проверил доцент Новоселов К.Л. (Степень, звание, должность) (Ф.И.О.)
Дата проверки __________ 2016г.
Оценка ___________
Подпись ___________
Томск 2016 1.Типы химической связи. Электроотрицательность. Нам известно, что атомы могут соединяться друг с другом с образованием как простых, так и сложных веществ. При этом образуются различного типа химические связи: ионная, ковалентная (неполярная и полярная), металлическая и водородная. Одно из наиболее существенных свойств атомов элементов, определяющих, какая связь образуется между ними – ионная или ковалентная, - это электроотрицательность, т.е. способность атомов в соединении притягивать к себе электроны. Ионная связь. Ионная связь образуется при взаимодействии атомов, которые резко отличаются друг от друга по электроотрицательности.Например, типичные металлы литий(Li), натрий(Na), калий(K), кальций (Ca), стронций(Sr), барий(Ba) образуют ионную связь с типичными неметаллами, в основном с галогенами. Кроме галогенидов щелочных металлов, ионная связь также образуется в таких соединениях, как щелочи и соли. Например, в гидроксиде натрия(NaOH) и сульфате натрия(Na2SO4) ионные связи существуют только между атомами натрия и кислорода (остальные связи – ковалентные полярные). Ковалентная неполярная связь. При взаимодействии атомов с одинаковой электроотрицательностью образуются молекулы с ковалентной неполярной связью. Такая связь существует в молекулах следующих простых веществ: H2, F2, Cl2, O2, N2. Химические связи в этих газах образованы посредством общих электронных пар, т.е. при перекрывании соответствующих электронных облаков, обусловленном электронно-ядерным взаимодей-ствием, которые осуществляет при сближении атомов.Составляя электронные формулы веществ, следует помнить, что каждая общая электронная пара – это условное изображение повышенной электронной плотности, возникающей в результате перекрывания соответствующих электронных облаков. Ковалентная полярная связь. При взаимодействии атомов, значение электроотрецательностейкоторых отличаются, но не резко, происходит смещение общей электронной пары к более электроотрицательному атому. Это наиболее распространенный тип химической связи, которой встречается как в неорганических, так и органических соединениях. Металлическая связь. Связь, которая образуется в результате взаимодействия относительно свободных электронов с ионами металлов, называются металлической связью. Этот тип связи характерен для простых веществ- металлов.
Когда между собой связываются разные атомы, поделенная пара химической связи всегда смещена к одному из атомов. К какому? Разумеется, к тому атому, который проявляет более сильные акцепторные свойства. Допустим, при образовании двухатомной молекулы АБ электроны связи смещаются в сторону атома Б. В этом случае атом Б считается более электроотрицательным, чем атом А. С помощью формул Льюиса можно изобразить смещение пары электронов следующим образом:
Под электроотрицательностью (ЭО) понимают относительную способность атомов притягивать электроны при связывании с другими атомами. Электроотрицательность характеризует способность атома к поляризации химических связей. Молекулы многих соединений состоят из атомов разного вида и поэтому содержат полярные ковалентные связи. Например, полярные ковалентные связи присутствуют в соединениях:
Для примера рассмотрим диоксид серы SO2. Кислород и сера имеют похожие валентные оболочки (...2s2 2p4) и (...3s2 3p4), но внешние электроны серы находятся дальше от ядра и притягиваются к ядру слабее, чем у кислорода. Из-за этого поделенные электронные пары в молекуле SO2 смещены вдоль химических связей в сторону атомов кислорода, которые приобретают частичный отрицательный заряд. Такой частичный заряд обозначают греческой буквой "дельта". Атом серы приобретает частичный положительный заряд, а атомы кислорода – частичный отрицательный заряд.
Электроотрицательность зависит не только от расстояния между ядром и валентными электронами, но и от того, насколько валентная оболочка близка к завершенной. Атом с 7 электронами на внешней оболочке будет проявлять гораздо большую электроотрицательность, чем атом с 1 электроном. Фтор является "чемпионом" электроотрицательности по двум причинам. Во-первых, он имеет на валентной оболочке 7 электронов (до октета недостает всего одного электрона) и, во-вторых, эта валентная оболочка (...2s2 2p5) расположена близко к ядру. Например, в соединении NaF поделенная электронная пара оттянута к атому фтора так сильно, что можно, почти не погрешив против истины, приписать фтору целый отрицательный, а натрию – целый положительный заряд: Na+F– Если вспомнить раздел 3.2, то такую связь уже лучше назвать ионной. Впрочем, запись формулы в ионном виде является условной. Она лишь означает, что поляризация ковалентной связи велика. Запись структуры с помощью формулы Na–F тоже правильна, потому что поляризация связи может быть близка к 100%, но никогда не достигает этой величины. Например, в NaF поляризация связи составляет около 80%. Таким образом: Ионную связь можно рассматривать как предельный случай полярной ковалентной связи. Внешне соединения с ионными и ковалентными связями могут довольно сильно отличаться друг от друга. Ионные соединения – обычно твердые и хрупкие вещества, плавящиеся при высоких температурах. Растворы ионных соединений проводят электрический ток, потому что при растворении они распадаются на заряженные ионы. Типичное ионное соединение – поваренная соль NaCl. Соединения с ковалентными и полярными ковалентными связями в обычных условиях часто являются газами или жидкостями. Если это твердые вещества, то плавятся они достаточно легко, хотя есть и исключения, которые мы обсудим в §3.8. Растворы таких веществ далеко не всегда проводят электрический ток, потому что при растворении они могут и не распадаться на ионы. Типичные соединения с полярными ковалентными связями: хлороводород HCl, углекислый газ СО2, вода Н2О, песок SiO2, многочисленные органические соединения. На примере родственных соединений HCl и NaCl можно видеть, как увеличение полярности связи может в итоге приводить к качественным изменениям в свойствах веществ при одинаковых условиях .
Хлороводород HCl (содержит полярную ковалентную связь) при комнатной температуре – газообразное вещество. В этих же условиях поваренная соль NaCl (ионная связь между атомами) – твердое кристаллическое вещество. Иногда встречается утверждение, что ионная связь – это химическая связь, возникающая в результате кулоновского притяжения противоположно заряженных ионов. Действительно, электростатическое притяжение противоположных зарядов в ионных соединениях вносит заметный вклад в энергию связи. Но в то же время ковалентная составляющая химической связи никогда не выключается полностью даже в наиболее ионных соединениях. Таким образом, граница между полярными ковалентными и ионными соединениями достаточно условна. Например, чистая вода (полярное ковалентное соединение) все-таки обладает электропроводностью (правда, очень низкой), а если поваренную соль (ионное соединение) расплавить и нагреть до кипения в вакууме, то в парах будут присутствовать молекулы Na–Cl, а не отдельные ионы Na+ и Cl–. Можно ли измерить степень полярности ковалентной связи? Где кончается полярная ковалентная связь и начинается ионная? Электроотрицательность можно выразить количественно и выстроить элементы в ряд по ее возрастанию. Наиболее часто используют шкалу электроотрицательностей, предложенную американским химиком Л. Полингом. Электроотрицательность (X) измеряется в относительных величинах.
Таблица Электроотрицательности (X) некоторых элементов.
Электроотрицательнось по Полингу – это свойство атомов, связанных химическими связями, т.е. находящихся в составе химических соединений. Соединения таких благородных элементов, как гелий, неон и аргон до сих пор не получены, поэтому не определена и ЭО этих элементов. Однако в полной таблице в приложении VII уже можно найти значения для ксенона (Xe), соединения которого с фтором и кислородом известны с 60-х годов ХХ века. Для фтора во многих книгах приводится значение X = 4,0 и в этом нет ошибки. Просто в таблице 3-3 приведены уточненные данные и, кроме того, значение 3,98 вполне может быть округлено до 4,0. Менее всего электроотрицательны атомы щелочных и щелочноземельных металлов Li, Na, Mg и т.д. И это понятно – ведь их внешние электронные оболочки далеки от завершения и для них выгоднее сдвинуть свои валентные электроны к чужому атому, чем "добирать" электроны у соседей. Обратите внимание на необычно высокую электроотрицательность атома водорода (X = 2,20) – она значительно выше значений для щелочных металлов. В этом нет ничего удивительного: атом водорода лишь формально является электронным аналогом атомов щелочных металлов – на самом деле ему не хватает только одного электрона для полного завершения своей валентной оболочки (как и атомам галогенов с их высокими значениями X). Поэтому электроноакцепторные свойства атома водорода выражены сильнее, чем у щелочных металлов. Допустим, между двумя какими то элементами образовалась химическая связь. Теперь разность электроотрицательностей этих элементов (ΔX) позволит нам судить о том, насколько эта связь отличается от чисто ковалентной. Какие бы два атома не были связаны между собой, для вычисления ΔX нужно из большей электроотрицательности вычесть меньшую. Для чисто ковалентной связи такая разница всегда равна нулю, например: При разности электроотрицательностей от 0,4 до 2,0 связь называют полярной ковалентной, например: (полярная ковалентная связь); (полярная ковалентная связь). Чем больше разность электроотрицательностей, тем больше доля ионности связи. Условно принято, что связи с разностью электроотрицательностей больше 2,0 считаются ионными. Например: Таким образом, при возникновении химической связи происходит не только обобществление электронов, но и в ряде случаев передача электронов от одного атома другому. Эта передача может быть частичной или почти полной. Электроны всегда передаются от атома с меньшей электроотрицательностью атому с большей электроотрицательностью.
Изоморфизм и его типы.
Изоморфизм - свойство атомов (или ионов) одних веществ заменять в структуре атомы (или ионы) других. Явления изоморфизма очень широко распространены в минералах. Так, химический состав минерала вольфрамита отображается формулой (Fe, Mn) [WO4]. Он представляет собой изоморфную смесь, где атомы марганца замещают в структуре атомы железа, и наоборот, формально это может быть выражено формулой n Fe[WO4] X (100-n) X Mn[WO4]. Крайние члены этого ряда носят название ферберита Fe[WO4] и гюбнерита Mn[WO4]. Минерал оливин (Mg, Fe)2[SiO4] также представляет собой изоморфную смесь, где атомы магния в структуре замещаются атомами железа. Формально это может быть выражено формулой nMg2[SiO4]X(100-n) Fe2[SiO4]. Конечные члены этого непрерывного ряда носят названия форстерита и фаялита. Наряду с простыми случаями может происходить сложное изоморфное замещение целых комплексов в кристаллических структурах. Классическим примером такого сложного замещения являются минералы из группы полевых шпатов - плагиоклазы. Плагиоклазы представляют собой непрерывный ряд минералов, где пара Ca2+ и Al3+ замещаются на пару Na+ и Si4+(CaAl«NaSi). Крайние члены этого ряда называются анортитом Ca[Al2Si2O8] и альбитом Na[AlSi3O8]. В соответствии с изменением состава изменяются и физические свойства плагиоклазов, например оптические свойства, плотность и др.Таким образом, различаются два главных вида изоморфизма: более простой, когда взаимозамещаются ионы, имеющие одинаковую валентность, - он называется изовалентным изоморфизмом, и сложный, когда происходит замещение ионов разных валентностей, гетеровалентный изоморфизм. По степени совершенства изоморфных замещений можно выделить два случая. В первом случае замещение одного элемента другим может быть в пределах до 100% - это совершенный, или полный, изоморфизм. Во втором случае замещение может быть частичным от сотых долей, до нескольких процентов - это несовершенный, или ограниченный, изоморфизм. Многие изоморфные примеси не отражаются формулой минерала, ибо количество их невелико. Так, в цинковых обманках ZnS обычно присутствует в виде изоморфной примеси Fe, а иногда Cd и In. Если происходит изоморфное замещение одних элементов (или комплексов) другими, то они берутся в скобки и отделяются друг от друга запятой, причём порядок написания зависит от количества этих элементов (или компонентов).В чём же причина изоморфизма? В. М. Гольдшмит указал, что элементы могут замещать друг друга в структурах в том случае, когда радиусы ионов (или атомов) являются близкими и разница их не превышает 15%. Однако, если величины радиусов ионов близки, это ещё не предопределяет их изоморфного замещения. Понятие о ионных шарах, как несжимаемых шарах, верно лишь в первом приближении. Напряжение электрического поля, заряд и типы ионов приводят к такому взаимодействию между ними, когда правильная шарообразная форма иона искажается, происходит поляризация (деформация) электронной оболочки иона. Поэтому, кроме близости ионных радиусов, поляризационные свойства ионов тоже должны быть близкими. Если степень поляризации ионов различна, то даже при очень близких радиусах изоморфизма между ионами не будет (например, нет изоморфизма между Na+ и Cu+). Полиморфизм. В переводе с греческого слово "полиморфизм" означает многоформность. Это явление до известной степени противоположно изоморфизму и заключается в том, что одинаковые по химическому составу вещества образуют различные структуры. Полиморфными могут быть элементы и сложные соединения. Происхождение различных полиморфных модификаций (разновидностей) связано с различием в условиях их образования. Каждая из модификаций имеет свою структуру, а отсюда и свои специфические свойства. Хорошим примером полиморфизма углерода являются минералы алмаз и графит. Свойства их совершенно различны: алмаз самый твёрдый из минералов, графит имеет твёрдость 1. Плотность алмаза 3.5, графита 2.2. Алмаз кристаллизуется в кубической сингонии, графит в гексагональной. Причина в столь различных свойств указанных минералов объясняется их структурой, т.е. расположением атомов углерода. Связь атомов углерода в графите менее прочная, чем в алмазе, структура графита листовая, в виде плоских гексагональных сеток. Значительные расстояния между этими сетками и определяют его свойства: лёгкую расщепляемость, меньшую плотность и др. Несколько полиморфных модификаций имеет и сера; в природных условиях устойчивой является лишь сера ромбической сингонии. Различают два вида полиморфизма. Первый вид - энантиотропия - характеризуется обратимостью (переходом) полиморфных модификаций из одной в другую при определённых температурах и давлениях. Примером энантиотропии могут служить переходы кварца в высокотемпературную разновидность Sio2 - тридимит, а также переходы алмаза в графит. Второй вид - монотропия - одна полиморфная модификация (нестабильная) может переходить в другую (стабильную), но обратный переход невозможен. Примером монотропии является переход марказита в пирит. Химический состав и формулы минералов. Для выяснения химического состава минерала производят его химический анализ. В результате пересчёта данных анализа определяют химическую формулу минерала. Формулы могут быть эмпирическими, показывающими только химический состав, и структурными, дающими представление о пространственном расположении атомов в минерале и их связь между собой. Для некоторых минералов структурные формулы ещё не установлены. Но благодаря рентгеновским методам исследования во многих случаях удалось определить взаимоотношения атомов в кристаллических структурах минералов. Этими вопросами связи химизма со строением вещества и его свойствами занимается кристаллохимия. В минералах важно выявить катионы и анионные комплексы, характеризующие типы кристаллических структур. При написании формул минералов анионные комплексы отделяют от катионов квадратными скобками, например, сидерит Fe[CO3]. Следует иметь в виду, что эмпирические формулы минералов не отображают особенностей их внутреннего строения и в минералогии они в настоящее время заменены структурными формулами. Так, эмпирическая формула минерала мусковита H2KAl3Si3O12, а структурная KAl2[AlSi3O10](OH, F)2. Последняя показывает, что в структуре мусковита имеется сложный анионный комплекс и что вода в мусковите находится не в виде H2O, а в виде гидроксила (OH)-, причём этот гидроксил может быть в свою очередь замещён F-. В минералогии нередко различают безводные и водные минералы(сульфаты, фосфаты, карбонаты и др.). К водным относятся те минералы, которые имеют в своём составе электрически нейтральные молекулы воды. Вода в составе минералов может быть связанной и свободной. Связанная, или кристаллизационная, вод Типы изоморфизма различаются между собой по характеру сохранения электронейтральности кристаллической решетки (по типу компенсации валентностей), по числу атомов, участвующих в изоморфном обмене, по структурному положению изоморфных примесей, по степени совершенства. Классификация по характеру компенсации валентностей: а) изовалентный изоморфизм, когда валентность ионов одинаковая, например замена ]У^2+ <— Ре2+ в магнезите; б) гетеровалентный изоморфизм, когда валентность ионов разная. Имеются три его разновидности. В качестве примера первой разновидности рассмотрим сфалерит 2пБ с химической примесью индия (1п3+). Места 2п2+ (радиус 0,082 нм) в трех узлах кристаллической решетки "уступают" место двум ионам 1п3+ (радиус 0,093 нм) и одной вакансии по схеме ЗХп2+ 4- 21п3+П. Структура минерала становится дефектной. Мы будем называть это явление гетеровалентным изоморфизмом с появлением дырочных вакансий. В физической химии вещества с такими изоморфными примесями именуются твердыми растворами вычитания. Еще одну разновидность гетеровалентного изоморфизма можно проиллюстрировать на примере кварца. В фиолетовом кварце (аметист) устанавливается ничтожная (0,01%) примесь железа и щелочей. Считается, что железо в кристаллической решетке аметиста занимает позиции кремния, заменяя его по схеме Б14+ «- Ре3+ (радиус 814+0,039 нм, радиус Ре 0,067 нм). Для компенсации валентностей в межузельные пространства (структура кварца неплотная, в ней много "свободных полостей" сложной конфигурации) внедряются катионы щелочей г1+. Это явление мы будем называть гетеровалентным изоморфизмом с внедрением дополнительных атомов в межузельное пространство. В физической химии вещества с такими изоморфными примесями именуются твердыми растворами внедрения. В нашем примере изоморфизм происходит в очень ограниченных пределах из-за большой разницы в размерах радиусов кремния и железа, их явно разных свойств. Наконец, третья разновидность гетеровалентного изоморфизма проявлена, например, в плагиоклазах. Плагиоклазы — это кальциево-натриевые полевые шпаты, имеющие переменный состав. Установлены все промежуточные разновидности между минералами состава ^(А^зОв) (альбит) и Са(АЬ81208) (анортит). Изоморфизм происходит по схеме Ыа+814+ «— Са2+А13+, при этом количество атомов остается неизменным и сохраняется электронейтральность кристаллической решетки. Эту схему впервые предложил химик и минералог Г. Чермак. В дальнейшем на основе рентгеновского анализа структуры плагиоклазов было доказано, что действительно атомы № и Са располагаются в одних и тех же узлах пространственной решетки, кремний и алюминий также занимают структурно-однозначные позиции. В физической химии вещества с такими изоморфными примесями относят к твердым растворам замещения. Такой изоморфизм среди явлений гетеровалентного изоморфизма главный. В нашем примере размеры радиусов ионов (в нм) Ка+ (0,098) и Са2+ (0,106) близки, но 814+ (0,039) и А13+ (0,057) заметно различаются. Эта схема изоморфизма осуществляется в плагиоклазах не при любых условиях. Во всех трех разновидностях гетеровалентного изоморфизма должно соблюдаться правило соразмерности ионов. Д. И. Менделеев ввел понятие о диагональных рядах изоморфизма периодической системы элементов (табл. 2). В них атомы и ионы имеют почти один и тот же размер. 2. Классификация по числу атомов: а) двухатомный изоморфизм, когда в замене участвуют два химических элемента, например замена алюминия хромом в рубине (А13+ «- Сг3+), размер радиусов ионов А13+ 0,057 нм, ионов Сг3+ 0,064 нм; б) многоатомный изоморфизм, когда в замене участвуют три-четыре и более химических элементов. Таков, например, изоморфизм в ряду плагиоклазов (Ка+814+ <— Са2+А13+). 3. Классификация по структурному положению изоморфных примесей: а) твердые растворы замещения, в которых изоморфная примесь занимает узлы кристаллической решетки, высвобождаемые при изоморфизме. Таков изоморфизм между магнием и железом в магнезите, между хромом и алюминием в корунде (рубине), а также в плагиоклазах; б) твердые растворы вычитания характеризуются изоморфизмом с появлением дырочных вакансий, примером может служить сфалерит с примесью индия; в) твердые растворы внедрения являются следствием изоморфизма с появлением межузельных частиц, например вхождения щелочей 11+ в кварц при замене атомов кремния атомами алюминия (814+П «— А13+г1+) в морионе. 4. Классификация по степени совершенства: а) неограниченный (или совершенный) изоморфизм, когда возможна полная замена одних атомов другими, т.е. могут существовать два крайних и все промежуточные по составу минералы, как в ряду магнезит—сидерит; Таблица 2. Диагональные ряды изоморфизма в периодической системе Д. И. Менделеева б) ограниченный (или несовершенный) изоморфизм, когда количество изоморфной примеси не может превышать какого-то предела, неоднозначного для разных минералов и примесей (например, содержание хрома в корунде не превышает 1,5—2,0% Сг20з); в) направленный изоморфизм, когда, например, медь входит в состав золота в количестве до 20%, но содержание изоморфной примеси золота в меди не превышает 2 — 3%. Точно так же барий и свинец лучше входят в минералы калия, чем калий — в минералы бария и свинца, магний охотнее занимает позиции кальция, но не наоборот. А. Е.Ферсман называл такие направленные замещения полярным изоморфизмом, связывая его с энергетикой явления. 3. Геохимия пегматитового процесса. При раскристаллизации магмы часть легколетучих компонентов не имеет возможности уйти из расплава и постепенно отжимается в незакристаллизовавшуюся часть расплава и насыщает его обычно в конце процесса. Такой расплав, перенасыщенный летучими компонентами, называется остаточным, а сам процесс – пегматитовым. Кристаллизация такого расплава протекает иначе. Геохимические исследования пегматитов были начаты А. Е. Ферсманом (1942). Пегматитовый процесс он разделил на пять110 этапов и одиннадцать геофаз. Завершающее место этого процесса по- казано в общем процессе эволюции магматизма: ● B (800–700 °C) – в контактной зоне с породой удерживает гра нит или магнетит; ● C (700–600 °C) – пегматитовая зона с прорастанием кварца и полевого шпата; ● D–E (600–500 °C) – образование породы с пегматитовыми жи- лами, удерживает шерл, мусковит, берилл; ● F–G (500–400 °C) – флюидно-гидротермальные условия, образующие пневматолитовые минералы – зеленые слюды, альбит, литиевые соединения и др. ● H–I–K–L (400– 50 °C) – гидротермальные процессы с образовинием зеленых слюд (жильбертит, кукеит), сульфидов, карбонатов, цеолитов. В пегматитах химические элементы распределены контрастно с перемешиванием легких и тяжелых. Ведущие элементы пегматитов: H, Li, Be, O, Si, Al, Na, K, Rb,Cs, Tr; главные: B, F, Sc, P, Sn; запре- щенные: Ne, Co, Ni, As, Se, Br, Kr, Ru, Rh, Pd, In, Os, Ir, Pt, Hg, Xe. Другие элементы относятся к случайным. Таким образом, пегматиты обогащены редкими, преимущественно литофильными и летучими компонентами. Преобладают элементы нечетных порядковых номеров с нечетной валентностью, особенно одно- и трехвалентные. Наиболее распространены гранитные пегматиты как источники Ta, Li, Cs, оптического флюорита, ювелирных камней, полевого шпата, слюды, пьезокварца и другого ценного сырья. Пегматиты щелочной магмы содержат руды Nb и TR. Менее распространены пегматиты основных и ультраосновных пород. Все они формируются на глубинах от 2 до 15 км и более. Элементы гранитных пегматитов, как правило, образуют ионы, аналогичные природным газам и представляют собой системы низ- кого энергетического уровня с малыми величинами энергии решеток минералов. Пегматиты более характерны для докембрийских гранитов, их меньше – в палеозойских и мезозойских. Известны их образования как на щитах, так и в складчатых поясах. Зональность замкнутого пегматитового тела (И. Т. Бакуменко и др., 2001): 1 – зародыш; 2 – кварцевое ядро; 3 – блоковая (полевошпатовая) зона; 4 – пегматоидная зона;5 – графическая зона; 6 – аплитовая зона. 1. Расплав с обилием летучих компонентов менее вязкий и снижает температуру кристаллизации. Состав расплава становится эвтектическим (котектическим), когда идет совместная кристаллизация двух или более минералов из гранитного остаточного расплава, например, полевой шпат и кварц (при обычной кристаллизации поле- вой шпат образуется раньше кварца). Это приводит к образованию закономерных [«графических» (письменных)] срастаний минералов, которые первоначально получили название пегматит. 2.По мере снижения температуры эвтектическая кристаллизация «графических» агрегатов сменяется образованием крупных индивидов полевого шпата и кварца. Эти агрегаты называются пегматоидными. 3. Дальнейшее остывание остаточного расплава приводит к пегматоидной кристаллизации на образование блоковых агрегатов, иногда по несколько тонн весом, либо с образованием чисто полево-шпатовой зоны. Кристаллы другого минерала вытесняются. 4. После исчерпания материала для кристаллизации блокового полевого шпата остающийся в избытке кварц завершает кристаллиза- цию, образуя кварцевое ядро с участием постмагматического процес- са. Если этот процесс протекает в замкнутой полости внутри гранита, то в пегматитовом теле возникает зональность. Если же остаточный расплав переместился по тектоническому нарушению во вмещающие гранитный массив породы, то может возникнуть жильное тело пегматита с той же зональностью и дополнительным формированием внешней зоны – аплитовой. Она обычно сложена мелкозернистым кварц-полево-шпатовым агрегатом, который кристаллизуется вдоль стенок трещины с более низкой температурой. В жильных телах «кварцевое ядро» называют кварцевой осью жилы. 5. К зоне кварцевого ядра (кварцевой оси) бывают приурочены полости (зародыши), стенки которых усажены кристаллами дымчатого кварца, топаза, берилла, турмалина. 6. Летучие компоненты удерживаются в остаточном расплаве наиболее долго и принимают участие в формировании слюды (мусковита), топаза, турмалина, флюорита, апатита. 7. Постмагматические растворы могут взаимодействовать с минералами, образовавшимися на предшествующих этапах, выщелачивать, изменять их, вызывая метасоматические замещения, и усложнять состав пегматитового тела [образование слюды, берилла, сподумена (Li), танталит-колумбита (Ta – Nb), касситерита (Sn)]. 8. Пегматиты как продукт кристаллизации остаточного расплава могут реже образовываться при кристаллизации любых пород: габбро- пегматитов, дунит-пегматитов, сиенит-пегматитов, пегматитов нефелиновых сиенитов. 9. Образование пегматитов происходит на разных, но небольших глубинах: 1,5 – 3,5 км – камерные (хрусталеносные и флюоритоносные); 3,5 – 7 – редкометалльные; 7 – 11 – мусковитовые; более 11 км – редкометалльные и керамические. 10.С гранитными пегматитами связаны промышленные месторождения Li, Be, Nb, Ta, Sn, U, Th, Cs, Rb, редких земель (TR), слюд и керамического сырья. Пегматиты нефелиновых сиенитов и сиенит- пегматиты концентрируют Zr, Hf, U, Th, Nb, Ta, TR, Ti. Пегматитовые зародыши дают драгоценные камни: берилл, турмалин, топаз, хризо-берилл, а также пьезокварц, оптический флюорит и турмалин. |
