Проблемы с предыдущей классификацией амфиболов

Было много проблем с этой стадией предыдущей классификации амфиболов; некоторые из этих вопросов обсуждаются далее.

(1) Роль ^BLi. Нет достаточных кристаллохимических или химических причин для включения амфиболов Li в группу магниево-железо-марганцево-литиевых IMA1997. Литий является щелочным металлом, формально одновалентен и показывает полный твердый раствор с Na в позиции M(4) в моноклинных амфиболах, например, лейкеит - ферри-педризит: NaNa2(Mg2Fe^{3 +}2Li) Si8O22(OH)2 - NaLi2(Mg2Fe³⁺2 Li) Si8O22(OH)2, Oberti et al. (2003); магнезио-рибекит - клино-ферри-холмквистит: Na2(Mg3Fe ^{3 +} 2) Si8O22 (OH) 2 - Li2 (Mg3Fe ^{3 +} 2) Si8O22 (OH) 2, Oberti et al. (2004).

Эти обстоятельства указывают на то, что амфиболы с преобладанием лития в М(4) не должны включаться в подгруппу магниево-железо-марганцевых. Существует два возможных способа выделения таких амфиболов: (1) признать отдельную подгруппу амфиболов с Li в качестве доминирующего B-катиона (аналогично таковому с доминантным ^BNa), или (2) включить ^BLi с ^BNa в качестве основного компонента щелочно-амфибольной подгруппы. Однако у амфиболов ^BLi есть некоторые особенности, которые не характерны для амфиболов ^BNa; например, ^BLi-амфиболы могут иметь орторомбическую симметрию Pnma (холмквистит), а также ожидается, что они могут иметь моноклинную симметрию P21/m («клино-холмквистит»). Следовательно, более простым решением является определение отдельной подгруппы амфиболов ^BLi. Переходные составы между ^BLi и ^BΣM^{2 +} амфиболами попадают в литиевую (магний-железо-марганцевую) подгруппу и приводят к образованию корневых составов, аналогичных составам натрий-кальциевых амфиболов (аналогичным литиево-кальциевым амфиболам).

(2) Имена основных подгрупп. Признав отдельную подгруппу с Li в качестве доминирующего B-катиона, очевидно, что термин «литиевый», в соответствии с «кальциевый» и «натриевый», не подходит для этой подгруппы. Кроме того, названия текущих пяти подгрупп (IMA2003) являются довольно неоднородными, и включают как существительные (например, магний), так и символы элементов (например, Mg) или прилагательные (например, кальциевый, натриевый). Здесь мы будем использовать существительные для именования подгрупп. Другой неоднородностью в отношении названий этих подгрупп является использование символов элементов: подгруппа магниево-железо-марганцевая часто упоминается как подгруппа Mg-Fe-Mn (действительно, это сделано в IMA1997), тогда как кальциевая подгруппа не упоминается как подгруппа Ca. При использовании названий этих подгрупп требуется некоторая согласованность; могут быть использованы имена элементов или символы, но авторы должны поддерживать последовательность использования в одной публикации.

Новая классификация

(1) Роль подгруппы натрий-кальций, литий-кальций, натрий (магний-железо-марганец) и литий- (магний-железо-марганец). Существенной сложностью в классификации амфиболов является распознавание промежуточных подгрупп: амфиболы натрия-кальция, лития-кальция, натрия (магния-железа-марганца) и лития (магния-железа-марганца). Рассмотрим причину появления этих промежуточных подгрупп, рассматривая натриево-кальциевую подгруппу в качестве примера. Подгруппа натрия-кальция была определена IMA1978 и переопределена IMA1997, но ее использование не было оправдано с точки зрения номенклатуры. Как отмечалось выше, процедуры IMA, включающие определение отдельных минералов, фокусируются на преобладающих катионах в позиции. Если использовать этот критерий, то промежуточная натриево-кальциевая подгруппа амфиболов не будет распознана: амфиболы с 2,00> Ca ≥ 1,00 apfu будут принадлежать к кальциевой подгруппе, а амфиболы с 2,00> Na> 1,00 apfu будут принадлежать к натриевой подгруппе. Использование этого критерия для сокращения числа первичных подгрупп, безусловно, уменьшит как сложность номенклатуры, так и количество отдельных амфиболов. Однако, следование этому курсу приведет к проблеме с определением рихтерита (и другими амфиболами с тем же расположением корневого заряда). Этот вопрос проиллюстрирован на рис. 3 Приложения, где показано композиционное пространство A-B-C для амфиболов, в которых катионы B содержат только Ca и Na (обратите внимание, что это исключает амфиболы магния, железа, марганца и лития). Составы предыдущих «конечных членов» показаны в виде черных квадратов и белых кружков. Обратите внимание, что составы, представленные белыми кружками, всегда могут быть представлены в виде смесей (50:50%) других составов конечных элементов. Таким образом, магнезиально-роговая обманка может быть представлена как 0,50 тремолита и 0,50 чермакита, а барроизит может быть представлен как 0,50 чермакита и 0,50 глаукофана. Однако рихтерит не может быть представлен комбинацией двух конечных элементов, как это видно из рисунка 3 Приложения. Таким образом, рихтерит является истинным конечным членом согласно критериям Хоторна (Hawthorne ,2002). Однако критерии IMA для признания действительного минерального вида не подразумевают его статус действительного конечного члена. Критерии включают доминирование определенного катиона в позиции или группе позиций. Этот подход определенно позволит избавиться от паргасита и магнезиальной роговой обманки как  отдельных видов амфиболов. Однако рихтерит не может быть представлен в качестве комбинации двух конечных членов; это несокращаемый и, следовательно, особый вид, который требует существования промежуточной подгруппы натрия-кальция.

Приложение Рис. 2. Иерархия надгруппы амфиболов.

(2) Литий-кальциевая, натриевая (магний-железо-марганцевая) и литиевая (магний-железо-марганцевая) подгруппы. Выводы вышеупомянутого обсуждения подгруппы амфибола натрия-кальция могут быть применены ко всем смешанным валентным парам катионов позиции B. Таким образом, присутствие B₂ = (Li Ca), (Li Mg), (Na Mg) и их аналогов ^BFe^{2  +} и ^BMn^{2 +} будет приводить к конечным составам типа NaB₂Mg₅Si₈O₂₂W₂ (который не может быть разложен на составы кальций, литий-, магний-железо-марганец или натрий-подгрупп).

В связи с этим рассмотрим состав ^A(Na_0,33K_0,03) _Σ0,36 ^B(Na_0,82Ca_0,39Mn_0,57Mg_0,22)_Σ2,00 ^C(Mg_3,83Mn²⁺_0,37Fe³⁺_0,73Li_0,07)_Σ5,00 ^T(Si_7.86Al_0.11)_Σ7.97O₂₂(OH_1.60F_0.40) - образец из Тироди, Индия, Oberti and Ghose (1993). Этот амфибол близок к корневому составу ^A□^B(NaMn^{2 +}) ^C(Mg₄Fe³⁺)^TSi₈O₂₂(OH)₂ и назван фторо-марганцевым парво-винчитом (IMA-CNMMN 2003-066) согласно IMA2003. Этот состав приводит к появлению нового корневого имени и, следовательно, требует определения новой подгруппы ^B[Na (Mg, Fe, Mn)] амфиболов.

Соединения ^B(Na Mg) и ^B(Li Mg) были исследованы экспериментально путем синтезирования; промежуточные составы с «рихтеритоподобным» зарядом стабильны и имеют симметрию P21 / m при комнатной температуре (Camara et al. 2003; Iezzi et al. 2004, 2005a, 2005b).

(3) А - катионы. После разделения амфиболов с 1 <(OH, F, Cl) ≤ 2 apfu на восемь подгрупп на основе катионов B, у нас остаются катионы A и C, по которым можно классифицировать эти подгруппы и присвоить конкретные названия определенным композиционным диапазонам и корневым составам. Вариации катионов A в природных амфиболах охватывают весь возможный, со структурной точки зрения, диапазон: □, Na и K могут варьироваться в диапазоне 0–1 apfu (в настоящее время, наблюдаемое максимальное содержание  ^ACa лишь незначительно превышает 0,50 apfu). Таким образом, мы используем переменную ^A(Na + K + 2Ca) в классификационных диаграммах этого отчета.

(4) С - катионы. Ситуация для катионов C является более сложной, поскольку эти катионы встречаются в трех различных позициях в структурах амфиболов: M (1), M (2) и M (3) во всех общих типах структур амфиболов (но не в структурах P2/a и C1, где имеется пять и восемь позиций M соответственно, Hawthorne и Oberti 2007). Большинство гетеровалентных замещений происходит в позиции M (2), где наблюдается полный твердый раствор между Mg, Fe²⁺, Al, Fe³⁺ и Ti⁴⁺. Некоторые катионы Al могут вызывать разупорядоченность в позициях M(2) и M(3) в кальциевых амфиболах с высоким содержанием магния (Oberti et al. 1995), а некоторые катионы Ti^{4 +} и Fe^{3 +} могут встречаться в позициях M(1) и M (1,3) соответственно. Однако трехвалентные катионы никогда не являются доминирующими в позициях M (1) или M (3) в амфиболах с (OH, F, Cl) ≥ 1,00 apfu. Литий может доминировать в позиции M (3), что обычно сопровождается вхождением Fe^{3 +} на позицию M (2).

Приложение Рис. 3. Пространство составов для моноклинных амфиболов Na-Ca-Mg-Al-Si с использованием ^BNa, ^ANa и ^CAl в качестве относительных показателей для суммарных зарядов групп катионов B, A и C. Жирные сплошные черные линии указывают границы возможных составов амфиболов. Заполненные черные квадраты - это местоположения конечных составов в углах композиционного пространства; незакрашенные кружки - это расположение конечных составов по краям композиционного пространства. Bar = барроизит; Eck = экерманит; Ed = эденит; Gln = глаукофан; Mhb = магнезио-роговая обманка; Ktp = катофорит; Nyb = нибеит; Prg = паргасит; Ri = рихтерит; Sad = саданагаит; Tar = тарамит; Tr = тремолит; Ts = чермакит; Win = винчит. Мы используем символы согласно (Kretz, 1983) и вводим новые символы для амфиболов, не включенных в первоначальный список. Полный список символов, используемых здесь для амфиболов, приведен в Приложении VII.

Мы должны быть в состоянии представить вариации С-катионов одной переменной, которая, следовательно, должна быть некоторой функцией их совокупного формального заряда. Наиболее распространенная вариация в позиции С включает двухвалентные и трехвалентные катионы. Корневой состав для тремолита имеет C = Mg₅, и вариации в С удобно представлять с помощью дополнительного формального заряда, вносимого путем включения трехвалентных и четырехвалентных катионов в позицию C, поскольку дополнительный заряд арифметически соответствует количеству трехвалентных и четырехвалентных C-катионов в амфиболе (Al + Fe ^{3 +} + 2Ti ^{4 +}). Если мы рассматриваем С-катионы с формальным зарядом больше 2⁺, то есть Al, Fe ^{3 +}, Cr ^{3 +}, V ^{3 +}, Ti ^{4 +}, Sc и Zr, мы можем выразить дополнительный заряд C-катионов как M ^{3 +}, где M ^{3 +} = Al + Fe ^{3 +} + Cr ^{3 +} + V ^{3 +} + Sc + 2Ti ^{4 +} + 2Zr; у большинства амфиболов это сводится к M ^{3 +} = Al + Fe ^{3 +} + 2Ti ^{4 +}. Если мы имеем дело с амфиболами, в которых W = (OH, F, Cl)₂, то все эти катионы должны входить в позицию M (2) (за исключением некоторой разупорядоченности Al – Mg в позициях M (2) и M (3) в кальциевых амфиболах с высоким содержанием магния, но этим можно пренебречь) и, следовательно, катионы с высоким зарядом не могут превышать 2 apfu (то есть дополнительный формальный заряд составляет не более 2⁺).

Однако обратите внимание, что M ^{3 +} может превышать 2,0 для некоторых составов. Если ^O(3)O ^2– не является доминирующим анионом позиции W, то поведение ^CTi^{4 +} также влияет на M^{3 +} из-за различных ролей, которые ^CTi^{4 +}  может играть в амфиболах: (a) ^CTi^{4 +}  может входить на позицию M (2), где он вносит вклад 2 ^CTi⁴⁺ в М ^{3 +}; (b) ^CTi^{4 +} может входить на позицию M (1) (в сочетании с наличием O^2– в позиции O (3), т.е. в виде аниона W), тогда он не участвует в M^{3 +} (т.е. M^{3 +} = Al + Fe³⁺). То же самое верно и для поведения Fe^{3 +} на позициях M (1) и M (3) в кальциевых оксоамфиболах (из вулканических сред, в которых дегидрирование связано с процессами окисления после кристаллизации).

Если оксокомпонент известен, то он должен учитываться путем вычитания соответствующего количества Ti ^{4 +} и Fe ^{3 +} из M ^{3 +} перед классификацией амфибола. Кроме того, такое же количество Fe ^{3 +} должно быть вычтено из общего количества Fe ^{3 +} в формуле при назначении префикса «ферри». Таким образом, префикс «ферри» назначается на основе (^CFe ^{3 +} - ^{M (1,3)} Fe ^{3 +}), если известен ^{M (1,3)} Fe ^{3 +}. Поправка к M ^{3 +} также требуется, когда Li является С-катионом, поскольку ^CLi входит в структуру амфибола посредством замещения ^M(3)Li + ^M(2)Fe³⁺ → ^{M (2,3)} Fe²⁺₂. Поскольку ^CLi не включен в процедуру классификации по катионам A-B-C, но отдельно рассматривается, то необходимо отрегулировать значение M^{3 +} для эффекта замещения ^M(3)Li + ^M(2)Fe³⁺ = ^M(2,3)Fe²⁺₂. Это делается путем вычитания количества трехвалентных катионов, равного количеству ^CLi. Мы используем переменную ^C(Al + Fe^{3 +} + 2Ti^{4 +}) в классификационных диаграммах этого отчета. Обратите внимание, что эта переменная, где это необходимо, должна быть изменена путем добавления (Cr ^{3 +} + V ^{3 +} + Sc + 2Zr) и вычитания [^{M (3)} Li + ^{M (1,3)} Fe ^{3 +} + ^{2M (1)} Ti ^{4 +}] (см. обсуждение выше). Основные различия между этой классификацией и классификациями IMA1997 и IMA2003 изложены в Приложении V.