Парное замещение - Coupled substitution

Пример внизу, где альбит (Na Al Si3О8) меняется на анортит (Ca Al2Si2О8), Al3+
 заменяет Si4+
 и Ca2+
 за Na+

Парное замещение это геологический процесс, посредством которого два элементы одновременная замена в кристалл, чтобы поддерживать общую электрическую нейтральность и поддерживать постоянный заряд.[1] При образовании серии твердых растворов ионный размер важнее, чем ионный заряд, так как это можно компенсировать в другом месте конструкции.[2]

Ионный размер

Чтобы создать геометрически стабильную структуру в минерале, атомы должны соответствовать друг другу как по размеру, так и по заряду. Атомы должны соответствовать друг другу, чтобы их электронные оболочки могли взаимодействовать друг с другом, и они также должны образовывать нейтральную молекулу. По этим причинам размеры и структура электронной оболочки атомов определяют возможные комбинации элементов и геометрическую форму, которую принимают различные минералы. Поскольку электроны передаются и принимаются, это ионный радиус элемента, который контролирует размер и определяет, как атомы соединяются вместе в минералах. [3]

Примеры

Например, когда плагиоклаз полевой шпат Твердый раствор формы серий, альбит (Na Al Si3О8) может измениться на анортит (Ca Al2Si2О8) имея Al3+
 заменять Si4+
. Однако при этом остается отрицательный заряд, который должен быть уравновешен (связанной) заменой Ca2+
 за Na+
.[2]

  • Возможная замена (Al3+)2 к Fe2+Ti4+ в Корунд.[1]
  • NiO и TiO
    2     в Гематит[6]
  • Ca2+
    Mg2+
     → Na+
    Al3+
     Диопсид (MgCaSi2О6) → Жадеит: (NaAlSi2О6 или же Na (Al, Fe3+
    ) Si
    2    О
    6    )    [4]
    Диопсид можно превратить в
    Жадеит парным замещением
  • Mg2+
     2Al3+
     → 2Fe2+
     Ti4+
     Как в Группы шпинелей[4]
  • Сайт, заполняемый для поддержания заряда, не должен быть заменой. Это также может включать заполнение сайта, который обычно свободен, для достижения баланса расходов. Например, в амфибол минеральная Тремолит - (Ca2(Мг5.0-4.5Fe2+0.0-0.5) Si8О22(ОЙ)2), Al3+
     заменяет Si4+
     тогда Na+
     может зайти на сайт, который обычно пуст, для поддержания баланса. Тогда этот новый минерал будет эденит (NaCa
    2    Mg
    5    (Si
    7    Al) O
    22    (ОЙ)
    2     разнообразие роговая обманка.[4]
  • Основная статья: Битит
    Битит Структура состоит из парной замены, которую он демонстрирует между листами многогранников; сопряженное замещение бериллия на алюминий в тетраэдрических узлах допускает однократное замещение вакансии литием без каких-либо дополнительных октаэдрических замещений.[7] Перенос завершается созданием тетраэдрической листовой композиции Si.2BeAl.[8] Совместное замещение вакансии на литий и тетраэдрический алюминий на бериллий поддерживает баланс всех зарядов; тем самым, в результате трехоктаэдрический конечный член для маргарит подгруппа филлосиликат группа.[8]
  • Основная статья: Феррогедрит
    Феррогедрит относится к антофиллит амфибол и жедрит за счет сопряженного замещения (Al, Fe3+) для (Mg, Fe2+, Mn) и Al для Si.[9]:12–78

Рекомендации

  1. ^ а б «Парное замещение - из книги Эрика Вайсштейна« Мир химии »». В архиве из оригинала на 2019-03-25. Получено 2019-03-26.
  2. ^ а б Аллаби, Майкл (04.07.2013). Словарь геологии и наук о Земле. ISBN  9780199653065.
  3. ^ Ленгмюр, Чарльз Герберт; Брокер, Уоллес С. (2012). Как построить пригодную для жизни планету: история Земли от Большого взрыва до человечества. ISBN  9780691140063.
  4. ^ а б c d "Курс Тулейна". В архиве из оригинала на 2017-07-09. Получено 2019-03-26.
  5. ^ Fleet, M.E .; Мумин, А. Хамид (1997). «Золотосодержащий арсьяновый пирит, марказит и арсенопирит из месторождений золота Carlin Trend и лабораторный синтез» (PDF). Американский минералог. 82 (1–2): 182–193. Bibcode:1997AmMin..82..182F. Дои:10.2138 / am-1997-1-220. S2CID  55899431. В архиве (PDF) с оригинала на 2017-08-10. Получено 2019-03-27.
  6. ^ Park, B. -H .; Суито, Х. (1993). «Совместное замещение NiO и TiO2 в гематите». Журнал материаловедения. 28 (1): 52–56. Bibcode:1993JMatS..28 ... 52P. Дои:10.1007 / BF00349032. S2CID  97048742.
  7. ^ Линь, Дж.С. и Guggenheim, S. (1983) Кристаллическая структура хрупкой слюды, богатой Li, Be: диоктаэдрический-триоктаэдрический промежуточный продукт. Американский минералог, 68, 130–142.
  8. ^ а б Гуггенхайм, С. (1984) Хрупкие слюды. Обзоры в Минералогии, 13, 61-104.
  9. ^ Дир, Уильям Александр, Роберт Эндрю Хауи и Джек Зуссман. Породообразующие минералы. 2Б. Двухцепочечные силикаты. Vol. 2. Геологическое общество, 1997.