Tektosilikater

Feldspater er tektosilikater - et dansk navn (som ikke er officielt) kunne være gittersilikater eller netværkssilikater. De er opbygget af et gitterværk af SiO4-tetraedre, hvor alle hjørnerne i tetradrene er forbundet med hinanden.

Tetraedrene danner et relativt åbent tredimensionelt netværk, hvori der er hulrum, som indtages af kat-ionerne K+, Na+, Ca2+ (og i sjældnere tilfælde Ba2+, som ikke omtales yderligere). Den elektriske ligevægt opnås ved at Si4+-ioner i op til 50% erstattes med Al3+-ioner.

Herved fås formlerne for de tre rene feldspattyper:

• KAlSi3O8 - Kalifeldspat, som findes i 3 polymorfier: Andesin, orthoklas og monoklin
• NaAlSi3O8 - Natriumfeldspat = Albit
• CaAl2Si2O8 - Calciumfeldspat = Anorthit

I virkelighedens verden er de fleste feldspater dog blandinger af de ovennævnte rene typer.

Et enkelt lag i albit-krystal-strukturen.

Ternærnt diagram

Kat-ionerne K+, Na+ og Ca2+ kan i en given magma fordele sig på utallige måder, men vil (når vi ser bort fra meget fåtallige barium-ioner) tilsammen udgøre 100%. Man kan på denne baggrund opstille et ternært diagram, hvor ethvert punkt i trekanten svarer til en bestemt fordeling mellem de 3 kat-ioner.

Immiscibility gap

Når man derimod ser på feldspater i fast form viser det sig, at hovedparten af disse fordelingsmuligheder ikke forekommer i den virkelige verden. Det store hvide område danner et immiscibility gap (tysk: mischungslücke, dansk: ? blandbarhedshul?)

To-feldspat-området

Hvad sker der så hvis magmaen rent faktisk har en sammensætning, der svarer til et punkt (rød) i immiscibilityområdet?

Ja så vil der udkrystalliseres to forskellige feldspater (blå): en alkalifeldspat og en plagioklas.

Hypersolvus- og subsolvusbjergarter

Alkalifeldspater har en ganske kompliceret måde at størkne på afhængigt af tryk, tp og volatilindhold (vand, kuldioxid). Det fører til, at man kan skelne mellem to forskellige bjergartstyper, som har et meget forskelligt udseende:

• Bjergarter, som indeholder én slags feldspat - hypersolvusbjergarter. I praksis drejer det sig om bjerarter, der er dannet ved størkning af magmaer med lavt indhold af volatiler (især vand og kuldioxid) under lavt tryk. Hypersolvusbjergarter vil ofte være udsat for udtalt afblanding, med dannelse af perthit. Et eksempel på en hypersolvusbjergart er larvikit. Venstre diagram.
• Bjergarter, som indeholder to slags feldspat - subsolvusbjergarter. Hyppigere end hypersolvusbjergarter. Dannes fra magma, som er volatilrig og under højt tryk, og som derfor har et relativt lavt smeltepunkt. Herved rykker soliduskurven nedad og rammer soluskurven. Højre diagram.

Blandingsrækker (solid solution)

Ved temperaturer over 900°C er der fuldstændig blandbarhed mellem

• Sanidin (højtemperatur-kalifeldspat) og Albit: Alkalifeldspat. Et eksempel på en mellemform er anorthoklas.
• Albit og anorthit: Plagioklas. Navngives efter det procentvise indhold af anorthit:
  • 0-10: albit
  • 10-30: oligoklas
  • 30-50: andesin
  • 50-70: labradorit
  • 70-90: bytownit
  • 90-100: anorthit

Feldspater, som indeholder K, Na og Ca kaldes ternære feldspater.

Afblanding

Ved faldende temperatur udvides immiscibility gap. Det medfører, at nogle medlemmer af blandingsrækkerne, som ved høj temperatur var stabile, nu bliver ustabile. I diagrammerne i hyper- og subsolvusbjergarts-afsnittet svarer det til, at solvuskurven rammes.

Hvis temperaturfaldet foregår langsomt vil det føre til, at en primært homogen krystal ved en proces, som kaldes afblanding (engelsk: exsolution) opdeles i to faser, hvorved der dannes såkaldt perthit. Dette ses når dybbjergarter størkner langsomt på stor dybde. Afblandingen sker i et temperaturområde fra ca. 1000°C til ca. 400°C.

Hvis afkølingen sker hurtigt, som det er tilfældet for vulkanske bjergarter, vil der ikke ske nogen synlig afblanding.

Perthit

Perthit er altså blandinger af forskellige feldspattyper.

Perthit kan opdeles efter den kemiske sammensætning af de to faser:

• perthit, hvori der dannes plagioklasfaser i alkalifeldspat. Dette er langt den mest almindelige form for perthit. Oftest ses det som uregelmæssige, subparallelle plagioklaslameller i en kalifeldspatgrundsubstans.
• mesoperthit, som indeholder stort set lige store dele alkalifeldspat og plagioklas (sædvanligvis oligoklas eller andesin).
• antiperthit, hvor hovedbestanddelen er plagioklas (som regel andesin) og den afblandede alkalifeldspatfase overvejende består af albit. (Der synes ikke at være enighed om definitionen på antiperthit, idet antiperthit nogle steder står beskrives som kalifeldspatelementer i en albitrig grundsubstans)

Hvis afblandingsfænomenerne kræver mikroskop for kunne ses, tales om mikroperthit, og hvis endnu mere sofistikerede undersøgelsesmetoder er nødvendige, har vi at gøre med kryptoperthit, som undertiden afsløres af et smukt iridiscerende farvespil (månesten).

Afblanding i plagioklaser er ikke nær så iøjnefaldende, som det ses i alkalifeldspater. Det skyldes at immiscibility gap ikke ændrer sig så meget ved temperaturændringer i plagioklasområdet som i alkalifeldspatområdet. Afblandingslamellerne er meget fine og kan ikke ses med optiske metoder. Afblanding finder sted i tre områder:

• Peristerit-sammenvækst: 2-15% anorthit, hvor man ser tynde anorthit-afblandingslameller i albit. Perfekte eksempler sælges som månesten (evt. regnbuemånesten). Månesten er dog en betegnelse, som de fleste dog forbeholder til en type orthoklasperthit, som har en lignende fremtoning.
• Bøggild-sammenvækst ses ved 47-58% anorthit og er ansvarlig for det blågrå farvespil, man finder i labradorit: labradorisering.
• Huttenlocker-sammenvækst finder sted ved 60-85% anorthitindhold. Her er der tynde albitlammeller i den dominerende anorthit.

Kalifeldspat-polymorfier

Kalifeldspat findes i 3 forskellige krystalstrukturer:

• Sanidin, som er højtemperaturstypen hvor Al-tetraedrene er helt tilfældigt fordelt. Det betyder, at en højere symmetrigrad kan opnås. Sanidin tilhører det monokline system, hvor der er to rette og en skæv vinkel. Sanidin findes især som kalifeldspatstrøkorn i vulkanske bjergarter.
• Mikroklin, som er lavtemperaturstypen. Her sidder Al-tetraedrene alle på samme plads i krystalgitret. Det fører til at alle tre vinkler bliver skæve, og mikroklin tilhører derfor det trikline system. Mikroklin findes i dybbjergarter, som er størknet langsomt på stor dybde.
• Orthoklas, som indtager en mellemstilling mht. Al-tetraedrenes placering. Også Ortoklas tilhører det monokline system. Ortoklas er den almindeligst forekomme polymorfi af kalifeldspat og findes i de fleste granitter.

Karlsbader-tvillinger

Karlsbadertvillinger er hyppige i orthoklas og sanidin og ses også i mikroklin. I en granit vil det typisk vise sig ved, at kun den ene halvdel af en alkalifeldspat-megakryst reflekterer lyset i en bestemt vinkel.

Tartan-twinning

I mikroklin ses ofte et tartan-mønster forårsaget af to typer tvillingedannelse næsten vinkelret på hinanden. Lamellerne er ikke så strengt retliniede, som det ses i plagioklas (se nedenfor). Dette mønster ses aldrig i ortoklas.

Mønstret ses lettest i tyndslib med polarisationsfilter, men kan undertiden ses med almindelig stereolup.

Anorthoklas kan også have tartan-mønster, men tvillingedannelsen er på et finere niveau.

Polysyntetiske tvillinger

Karlsbadertvillinger kan ses i plagioklas, men er ikke typiske. Det er derimod polysyntetiske tvillinger. Her er ultratynde lameller med helt retliniede kontaktflader. Dette fænomen kan af og til ses under lup, men træder særlig tydligt frem ved undersøgelse af tyndslib under polariseret lys. Lamellerne har typisk forskellig tykkelse.

Gør dig selv den tjeneste ikke at forveksle tvillingekrystaller med afblandingslameller!

Zonare plagioklaser

Når en smelte, som består af albit og anorthit, begynder at størkne, vil krystallerne have en sammensætning, som er mere anorthitholdig end smelten. Under den videre størkningsproces vil nykrystalliseret materiale gradvist få øget albitindhold.

Hvis afkølingen sker langsomt og diffusionsforholdene er gunstige, vil krystallerne - mens de vokser - gradvist ændre sammensætning mod mere albitrige og forblive homogene (venstre diagram).

Hvis afkølingen sker hurtigere, så ligevægten mellem smelte og krystal ikke når at indtræffe, vil krystallerne blive zonare med en anorthitrig kærne og en albitrig perifer del (højre diagram). Dette kaldes normal zoning.

Man ser også mere komplekse ændringer i plagioklaskrystallers sammensætning fra kærne mod periferi. Reverse zoning består i at der er en kærne af albitrig plagioklas og en mere anorthitrig randzone. Dette afspejler ændringer af smeltens sammensætning i løbet af størkningsprocessen. Eksempelvis kan der komme injektion af ny varm magma i magmakammeret, eller der kan injiceres magma med en anden kemisk sammensætning. I geologiens verden er tingene sjældent simple!