НАРУШЕНИЕ ЗАКОНОВ ОКРАСКИ
«Все законы природы — законы вероятности».
Н. Б о р н, 1935 г.
ЩЕЛОЧНОЙ МАГМАТИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС
Исключением в области окраски минералов являются нарушения «правила Розенбуша». Гейдельбергский профессор Г. Розенбуш, лекции которого я слушал 30 лет назад, был выдающимся исследователем-эмпириком и упорно настаивал на значении своего правила.
Однако имеется довольно большое число случаев, когда это правило не подтверждается — яркоокрашенные темные минералы кристаллизуются последними, после бесцветных или белых, а черные руды цементируют бесцветные зерна. Сначала мы считали эти случаи исключениями, поскольку всякий природный закон, и особенно эмпирическое правило, является законом статистическим, допускающим определенное количество отступлений. Но потом выяснилось, что эти исключения строго закономерны (Ферсман, 1935).
В нормальном гранитном пегматите или ильменском миаскитовом (Южный Урал) окрашенные ионные сочетания Fe3+, Zr4+, Ti4+ образуют минералы ранней кристаллизации и выпадают до белых полевых шпатов, кварца и пефелина. Но в хибинских пегматитах наблюдается обратный порядок: нефелин и полевые шпаты выпадают в начале процесса, а в конце его, в остаточных расплавах, накапливаются хромофоры железа, титана, циркония, образуя розовые эвдиалиты, черно-зеленые эгирины, золотистые и темные титанодаликаты.
Энергетический анализ помогает разобраться в этом явлении: в щелочных магмах амфотерные окислы (Fe, Zr, Ti) из катионов, в виде которых образуются ранние минералы, циркон или титанит, превращаются, согласно закону действующих масс в химии, в комплексные анионы: Fe3+ дает [Fe02]'~ или [Fe04p~, Zr4+ превращается в [7JCOaY~ и т. д. Вместо очень малых радиусов в первом случае, возникают анионы с очень большими объемами, их растворимость увеличивается, энергия решетки падает и они сохраняются до конца в расплаве магмы. Такие соединения ярко окрашены, так как у них резко отлично от единицы. Поэтому появляются полосы поглощения с дополнительными красными, коричневыми, черными цветами, и вместо белых или розовых пегматитов Ильменских гор — перед нами черные и вишнево-красные выделения остаточной магмы во всем богатстве их красок в хибинских массивах.
Так неожиданны могут быть результаты анализа красок минералов; много еще заложено в них возможностей практического и теоретического значения. Подобно тому как в общей химии объемный анализ, дающий соотношение кислот и щелочей, величину рН и другие физико-химические константы, ведется преимущественно на основе цветных реакций, так и в области минералогии и петрографии наблюдения цвета позволяют связать строение кристалла с условиями его образования.
Сейчас, когда спектры поглощения сделались в руках физика и химика замечательным орудием для выяснения строения молекулы и ее внутренних движений, настало время использовать эти спектры для решения минералогических и геохимических проблем.