Структурная плотность некоторых кристаллических модификаций минералов в сопоставлении с их плотностью
| Формула | Название модификации | γ | v, % | ρ, г/см3 |
| SiO2 | Коэсит | 0,37 | 19,4 | 2,9 |
| " | a-Кварц | 0,33 | 17,3 | 2,65 |
| " | b-Кварц | 0,32 | 16,8 | 2,53 |
| " | Кристобалит | 0,29 | 15,1 | 2,3 |
| " | Тридимит | 0,275 | 14,4 | 2,2 |
| " | Меланофлогит | 0,25 | 13,1 | 2,0 |
| TiO2 | Рутил | 0,72 | 37,7 | 4,3 |
| " | Брукит | 0,70 | 36,7 | 4,1 |
| " | Анатаз | 0,65 | 34,1 | 3,9 |
| As2O3 | Клодетит | 0,38 | 19,9 | 4,2 |
| " | Арсенолит | 0,345 | 18,1 | 3,9 |
| Sb2O3 | Валентинит | 0,48 | 25,2 | 5,8 |
| " | Сенармонтит | 0,46 | 24,1 | 5,6 |
| FeS2 | Пирит | 0,87 | 45,6 | 5,0 |
| " | Марказит | 0,84 | 44,0 | 4,9 |
| ZnS | Сфалерит | 0,65 | 34,1 | 4,1 |
| " | Вюртцит | 0,64 | 33,5 | 4,0 |
| Cu2S | Халькозин гекс. | 0,845 | 44,3 | 6,0 |
| " | Халькозин ромб. | 0,81 | 42,4 | 5,8 |
| FeS | Троилит | 1,00 | 52,4 | 4,8 |
| Fe0.88S | Пирротин гекс. | 0,95 | 49,8 | 4,65 |
| Fe0.82S | Пирротин монокл. | 0,94 | 49,3 | 4,64 |
| α-FeOOH | Гетит | 0,76 | 39,8 | 4,3 |
| γ-FeOOH | Лепидокрокит | 0,72 | 37,7 | 4,1 |
| Mg2SiO4 | Тип K2NiF4 | 1,1 | 57,6 | 4,1 |
| γ-Mg2SiO4 | Рингвудит | 0,81 | 42,2 | 3,5 |
| α-Mg2SiO4 | Форстерит | 0,77 | 40,3 | 3,2 |
Таблица 1.6
Рост параметров структурной плотности и плотности в кристаллах в зависимости от увеличенияКЧкатионов
| Кристаллическая фаза с указанием КЧ катионов и структурного типа | γ | v, % | ρ, г/см3 |
| Mg[6]Si[4]O3 (типа пироксена) | 0,68 | 35,6 | 3,2 |
| Mg[6]Si[6]O3 (типа ильменита) | 0,83 | 43,5 | 3,8 |
| Mg[7.5]Si[4.5]O3 (типа граната) | 0,88 | 46,1 | 3,7 |
| Mg[8]Si[6]O3 (типа перовскита) | 1,09 | 57,1 | 4,1 |
Таблица 1.7
Структурная, гравитационная и энергетическая плотности ряда модификаций SiO2 в сопоставлении с твердостью
| Модификации SiO2 | γ | ρ, г/см3 | Ev, кДж/см3 | НМ |
| Кварц | 0,33 | 2,65 | ||
| Коэсит | 0,37 | 2,93 | 7,5 | |
| Стишовит | 0,72 | 4,34 | 8,5 | |
| SiO2 типа пирита | 0,87 | 4,6 | 9,5 | |
| SiO2 типа флюорита | 1,00 | 4,8 | 10,9 | |
| SiO2 типа котунита | 1,15 | 5,1 | - | - |
Следует обратить внимание на то, что параметры γ не всегда дают корректные результаты в смысле предсказания стабильности структуры в зависимости от давления, определяемого глубиной образования. Так, по параметрам γ ряд глубинности соединений состава MgSiO3 (таблица 1.6) таков: пироксеновый тип → ильменитовый тип → гранатовый тип → перовскитовый тип, в то время как соответствующий экспериментальный ряд с указанием давлений переходов согласно данным работы (Ohtani, Kagawa, Fujino, 1991) отличается перестановкой мест ильменитового и гранатового типов фаз состава MgSiO3:
| 17 ГПа 22,5 ГПа 23 ГПа | ||||||
| Пироксеновый тип | → | Гранатовый тип | → | Ильменитовый тип | → | Перовскитовый тип |
Эти экспериментальные данные лучше интерпретируются с позиций использования параметров энергоплотности рассматриваемых кристаллических соединений состава MgSiO3 (Зуев, 1995).
Тем не менее, представляется вполне вероятным, что параметры структурной плотности кристаллических решеток минералов могут найти применение в качестве критериев глубинности минералообразования. Некоторые соответствующие данные по этому вопросу приведены в таблице 1.8, где типичные гипогенные (глубинные) и гипергенные (поверхностные) минералы весьма четко различаются по параметру γ: средняя величина γ для первых близка к 0,9, для вторых равна 0,45.
Таким образом, средние параметры γ типичных глубинных и поверхностных минералов различаются почти в два раза, а их соответствующие средние плотности (ρ) - в 1,3 раза. Это означает, что параметр γ более чувствителен, а потому и более информативен как критерий глубинности минералообразования по сравнению с параметром ρ. Как известно, типичная глубинная порода - кимберлит имеет в своем составе оливин, флогопит, пироп, циркон, диопсид (хром-диопсид), ильменит, перовскит и апатит. Все указанные минералы характеризуются довольно высокими параметрами γ (таблица 1.8).
Таблица 1.8
Сопоставление структурной и гравитационной плотностей для ряда глубинных и поверхностных минералов
| Гипогенные минералы | γ | ρ, г/см3 | Гипергенные минералы | γ | ρ, г/см3 |
| Алмаз | 0,65 | 3,5 | Лед | 0,24 | 0,92 |
| Стишовит | 0,72 | 4,3 | Опал | 0,25 | 2,2 |
| Циркон | 0,74 | 4,7 | Кварц | 0,33 | 2,65 |
| Оливин | 0,77 | 3,6 | Куприт | 0,49 | 6,1 |
| Жадеит | 0,80 | 3,3 | Сера | 0,34 | 2,1 |
| Ильменит | 0,82 | 4,8 | Арсенолит | 0,35 | 3,9 |
| Диопсид | 0,83 | 3,3 | Каолинит | 0,46 | 2,6 |
| Флогопит | 0,84 | 3,0 | Гиббсит | 0,53 | 2,4 |
| Пироп | 0,89 | 3,55 | Кальцит | 0,65 | 2,7 |
| Апатит | 0,93 | 3,2 | Гидрогетит | <0,70 | 4,0 |
| Троилит | 1,00 | 4,8 | Гипс | 0,57 | 2,3 |
| Периклаз | 1,00 | 3,6 | Аурипигмент | 0,49 | 3,5 |
| Перовскит | 1,31 | 4,0 | Реальгар | 0,50 | 3,6 |
| Рингвудит | 0,81 | 3,5 | Азурит | 0,45 | 3,8 |
| Средние параметры | <0,87> | <3,8> | Средние параметры | <0,45> | <3,0> |
Интересно с позиций структурной плотности рассмотреть ряд глубинности минералов по И. В. Матяшу (Матяш, 1991), который связывает увеличение глубинности образования минералов с ростом их ионности (эффективных зарядов атомов кислорода) и плотности. Рост ионности, по И. В. Матяшу, приводит к образованию все более плотноупакованных, компактных структур. Значит, в этом случае вполне правомочно использование параметра структурной плотности γ соответствующих кристаллических решеток минералов.
Таблица 1.9