Фелдспат

Фелдспат — група на карпести алуминиумски тектосиликатни минерали кои исто така содржат и други катјони како што се натриум, калциум, калиум или бариум. Најчестите членови на групата фелдспат се плагиокласни (натриум-калциум) фелдспати и ''алкалните'' (калиум-натриум) фелдспати. Фелдспатите сочинуваат околу 60% од Земјината кора и 41% од континенталната кора на Земјата по тежина.
Фелдспатите кристализираат од магма како интрузивни и екструзивни магматски карпи и се присутни и во многу видови метаморфни карпи. Карпата формирана речиси целосно од калцичен плагиоклазен фелдспат е позната како анортозит. Фелдспатите се наоѓаат и во многу видови седиментни карпи.
1 Етимологија
Името ''фелдспат'' потекнува од германскиот збор de, сложенка од зборовите ''de'' („поле“) и de („лушпа“). Спад долго време се користел како збор за „карпа што лесно се расцепува на снегулки“; фелдспат бил воведен во 18 век како поспецифичен термин, можеби упатувајќи на неговата честа појава во карпите пронајдени во полињата (Урбан Брукман, 1783) или на неговата појава како „полиња“ во гранит и други минерали (Рене-Жист Ауј, 1804). Промената од спат во зборот ''-спар'' е под влијание на англискиот збор <i>spar, што значи непроѕирен минерал со добро расцепување.''Фелдспатскиот збор'' се однесува на материјали што содржат фелдспат. Алтернативниот правопис, ''фелдспат'', е надвор од употреба. Терминот „фелсичен“, што значи светло обоени минерали како што се кварц и фелдспат, е акронимски збор изведен од ''fel'' dspar и ''si'' lica, неповрзан со застарениот правопис „felspar“.
2 Композиции
Групата минерали на фелдспат се состои од тектосиликати, силикатни минерали во кои силициумските јони се поврзани со заеднички кислородни јони за да формираат тридимензионална мрежа. Составите на главните елементи кај вообичаените фелдспати може да се изразат преку три крајни елементи:
* ортоклас KAlSiO
* албит NaAlSiO
* анортит CaAlSiO
Цврстите раствори помеѓу ортоклас и албит се нарекуваат алкален фелдспат. Цврстите раствори помеѓу албит и анортит се нарекуваат плагиоклас, или, поточно, плагиоклазен фелдспат. Единствено ограничен цврст раствор се јавува помеѓу K-фелдспат и анортит, а во другите два цврсти раствори, немешливоста се јавува на температури вообичаени во кората на Земјата. Албитот се смета и за плагиоклас и за алкален фелдспат.
Односот на алкален фелдспат кон плагиокласниот фелдспат, заедно со процентот на кварц, е основа за QAPF класификацијата на магматските карпи. Плагиокласот богат со калциум е првиот фелдспат што кристализира од ладена магма, а потоа плагиокласот станува сè побогат со натриум како што продолжува кристализацијата. Ова ја дефинира континуираната Боуенова реакциска серија. K-фелдспат е последниот фелдспат што кристализира од магмата.
2.1 Алкални фелдспати
Алкалните фелдспати се групирани во два видови: оние кои содржат калиум во комбинација со натриум, алуминиум или силициум; и оние каде што калиумот е заменет со бариум. Првиот од нив вклучува:
* ортоклаза (моноклински)
* санидин (моноклински)
* микроклина (триклински)
* анортоклаза (триклински)
Калиумовите и натриумовите фелдспати не се совршено мешавини во стопената состојба на ниски температури, затоа средните состави на алкалните фелдспати се јавуваат единствено во средини со повисока температура. Санидинот е стабилен на највисоките температури, а микроклинот на најниските. Пертитот е типична текстура кај алкалниот фелдспат, поради екслозија на контрастни состави на алкален фелдспат за време на ладењето на средниот состав. Пертитните текстури кај алкалните фелдспати на многу гранити може да се видат со голо око. Микропертитните текстури во кристалите се видливи со помош на светлосен микроскоп, додека криптопертитните текстури може да се видат единствено преку електронски микроскоп.
2.2 Амониумски фелдспат
Будингтонитот е амониумски фелдспат со хемиска формула: NH<sub>4</sub>AlSi<sub>3</sub>O<sub>8</sub><sub>.</sub> Тоа е минерал поврзан со хидротермална промена на примарните минерали на фелдспат.
2.3 Бариумски фелдспати
Бариумските фелдспати се формираат како резултат на замена на бариум со калиум во минералната структура. Бариумските фелдспати понекогаш се класифицираат како посебна група на фелдспати, а понекогаш се класифицираат како подгрупа на алкални фелдспати.
Бариумските фелдспати се моноклински и вклучуваат следново:
* целзијан
* хијалофан
2.4 Плагиокласни фелдспати
Плагиокласните фелдспати се триклински. Следува серијата плагиокласи (со процент на анортит во загради):
* албит (0 до 10)
* олигоклаза (10 до30)
* андесин (30 до 50)
* лабрадорит (50 до 70)
* битовнит (70 до 90)
* анортит (90 до 100)
Средните композиции се добиваат до два фелдспати со контрастен состав за време на ладењето, но расејувањето е многу побавно отколку кај алкалниот фелдспат, а добиените меѓурастенија на два фелдспати обично се премногу ситнозрнести за да бидат видливи со оптички микроскопи. Празнините на немешаливост во цврстите раствори на плагиоклази се посложени од оние кај алкалните фелдспати. Играта на бои видлива кај некои фелдспати со лабрадоритен состав се должи на многу ситнозрнести екссолуциски ламели познати како меѓурастенија на Богилд. Специфичната тежина во серијата плагиоклази се зголемува од албит (2,62) до анортит (2,72–2,75).
3 Структура
Структурата на кристалот од фелдспат се основа на алумосиликатни тетраедри. Секој тетраедар се состои од алуминиумски или силициумски јон опкружен со четири кислородни јони. Секој кислороден јон, пак, е споделен со соседен тетраедар за да формира тридимензионална мрежа. Структурата може да се прикаже како долги синџири од алумосиликатни тетраедри, понекогаш опишани како синџири на радалица бидејќи нивната форма е извиткана. Секој синџир на коленесто вратило се поврзува со соседните синџири на коленесто вратило за да формира тридимензионална мрежа од споени прстени од четири члена. Структурата е доволно отворена за катјони, обично натриум, калиум или калциум, да се вклопат во неа и да обезбедат рамнотежа на полнежот.
4 Влијание врз временските услови
Хемиското распаѓање на фелдспатите се случува преку хидролиза и произведува глинести минерали, вклучувајќи илит, смектит и каолинит. Хидролизата на фелдспатите започнува со растворање на фелдспатот во вода, што се случува најдобро во кисели или базни раствори, а помалку добро во неутрални. Брзината со која фелдспатите се распаѓаат е контролирана од тоа колку брзо се раствораат. Растворениот фелдспат реагира со H<sup>+</sup> или OH<sup>−</sup> јони и таложи глини. Реакцијата, исто така, произведува нови јони во раствор, при што разновидноста на јони е контролирана од типот на фелдспат што реагира.
Изобилството на фелдспати во Земјината кора значи дека глините се многу богато застапени производи на распаѓање. Околу 40% од минералите во седиментните карпи се глини, а глините се доминантни минерали во најчестите седиментни карпи, калливите карпи. Тие се исто така важна компонента на почвите. Фелдспатот што е заменет со глина изгледа кредаст во споредба со покристалните и стаклени зрна на фелдспат.
Фелдспатите, особено плагиокласните фелдспати, не се многу стабилни на површината на Земјата поради нивната висока температура на образување. Овој недостаток на стабилност е причината зошто фелдспатите лесно се распаѓаат во глини. Поради оваа склонетост лесно да се распаѓаат, фелдспатите обично не се распространети во седиментните карпи. Седиментните карпи кои содржат големи количини на фелдспат укажуваат дека седиментот не претрпел многу хемиско распаѓање пред да биде закопан. Ова значи дека веројатно бил пренесен на кратко растојание во ладни и/или суви услови што не го поттикнувале распаѓањето и дека брзо бил закопан од друг седимент. Песочниците со големи количини на фелдспат се нарекуваат аркози.
5 Употреба
Фелдспатот е вообичаена суровина што се употребува во производството на стакло, керамика, а до одреден степен и како полнач и проширувач во бои, пластика и гума. Во САД, околу 66% од фелдспатот се троши во производството на стакло, вклучувајќи стаклени садови и стаклени влакна. Керамиката (вклучувајќи електрични изолатори, санитарија, прибор за јадење и плочки) и други намени, како што се полнила, го сочинуваат остатокот.
Стакло: Фелдспатот обезбедува и K<sub>2</sub>O и Na<sub>2</sub>O за флуксирање, а Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> и CaO како стабилизатори. Како важен извор на <sub>Al2O3</sub> за производство на стакло, фелдспатот е ценет поради неговата ниска содржина на железо и огноотпорни минерали, ниската цена по единица Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, без испарливи материи и без отпад.
Керамика: Фелдспатите се употребуваат во керамичката индустрија како флукс за формирање стаклена фаза во телата за време на печењето, и на тој начин ја поттикнуваат витрификацијата. Тие се употребуваат и како извор на алкалии и алумина во глазурите. Составот на фелдспат што се употребува во различни керамички формулации варира во зависност од различни фактори, вклучувајќи ги својствата на поединечниот степен, другите суровини и барањата на готовите производи. Сепак, типичните додатоци вклучуваат: прибор за јадење, 15% до 30% фелдспат; високонапонски електрични порцелани, 25% до 35%; санитарија, 25%; ѕидни плочки, 0% до 10%; и стоматолошки порцелан до 80% фелдспат.
Науки за Земјата: Во науките за Земјата и археологијата, фелдспатите се употебуваат за калиум-аргонско датирање, аргон-аргонско датирање и датирање со луминисценција.
Мална употреба: Некои средства за чистење во домаќинството (како што се Bar Keepers Friend и Bon Ami) употребуваат фелдспат за да дадат благо абразивно дејство.
6 Продукција
Геолошкиот топографски институт на САД го проценил глобалното производство на фелдспат во 2020 година на 26 милиони тони, при што четирите најголеми земји производители се: Кина 2 милиони тони; Индија 5 милиони тони; Италија 4 милиони; Турција 7,6 милиони тони.
6.1 Комерцијални оценки
Типични минералошки и хемиски анализи на три комерцијални класи што се користат во керамиката се:
Име на производот, Норфлоат К, Форшамар, ФФФ К6
Земја, Норвешка, Шведска, Финска
Продуцентска компанија, Северен рт, Сибелко, Сибелко
Албите, %, 23, 40, 41
Микроклин, %, 71, 23, 37
Анортит, %, 3, —, 4
Кварц, %, 3, 33, 8
<sub>SiO2</sub> , %, 65,9, 75,7, 67,9
<sub>Al2O3</sub><sub>,</sub> %, 18,6, 14.1, 18.3
<sub>Fe2O3</sub><sub>,</sub> %, 0,07, 0,15, 0,11
<sub>TiO2</sub> , %, —, 0,02, 0,01
CaO, %, 0,40, 0,30, 0,70
MgO, %, —, 0,10, 0,01
<sub>K2O</sub> , %, 11,8, 3.8, 6.4
<sub>Na2O</sub> , %, 2.9, 5.0, 5,5
ЛОИ, %, 0,2, 0,5, 0,2
7 Вонземски
Во октомври 2012 година, роверот <i>„Кјуриосити“ пронашол висока содржина на фелдспат во карпа од Марс.
8 Галерија