Лавсонит — водный минерал соросиликат кальция и алюминия с формулой CaAl 2 Si 2 O 7 (OH) 2 ·H 2 O. Лавсонит кристаллизуется в орторомбической системе в призматические, часто пластинчатые кристаллы. Распространено двойникование кристаллов . Он образует прозрачные или полупрозрачные бесцветные, белые, розовые и голубоватые или розовато-серые стекловидные или жирные кристаллы. Показатели преломления nα = 1,665, nβ = 1,672–1,676 и nγ = 1,684–1,686. Обычно он почти бесцветен в тонком сечении, но некоторые лавсониты плеохроичны от бесцветного до бледно-желтого или бледно-голубого, в зависимости от ориентации. Минерал имеет твердость по Моосу 7,5 и удельный вес 3,09. Он имеет идеальную спайность в двух направлениях и хрупкий излом. Не путать с ларсонитом — ископаемой яшмой, добываемой в Неваде.
Лавсонит — метаморфический минерал, типичный для фации голубого сланца . Он также встречается как вторичный минерал в измененном габбро и диорите . Сопутствующие минералы включают эпидот , титанит , глаукофан , гранат и кварц . Он является необычным компонентом эклогита . Его редкость в эклогите, который был выведен на поверхность Земли, не отражает его обилие на глубине в зонах субдукции, а скорее тот факт, что лавсонит легко заменяется другими минералами.
Лавсонит был впервые описан в 1895 году [5] по залеганию на горе Ринг на полуострове Тибурон, округ Марин, Калифорния , и был назван в честь геолога Эндрю Лоусона (1861–1952) из Калифорнийского университета двумя аспирантами Лоусона, Чарльзом Палачем и Фредериком Лесли Рэнсомом . [6]
Лавсонит — метаморфический силикатный минерал, химически и структурно связанный с группой минералов эпидота . Он близок к идеальному составу CaAl 2 Si 2 O 7 (OH) 2 ·H 2 O, что дает ему близкий химический состав с анортитом CaAl 2 Si 2 O 8 (его безводный эквивалент), однако лавсонит имеет большую плотность и иную координацию Al (Comodi et al., 1996). Значительное количество воды, связанной в кристаллической структуре лавсонита, высвобождается во время его распада на более плотные минералы во время прогрессивного метаморфизма . Это означает, что лавсонит способен переносить значительную воду на большие глубины в субдуцирующей океанической литосфере (Clarke et al., 2006). Эксперименты с лавсонитом с целью изменения его реакций при различных температурах и давлениях являются одним из наиболее изученных аспектов, поскольку именно эти качества влияют на его способность переносить воду в глубины мантии , подобно другим фазам, содержащим ОН, таким как антигорит , тальк , фенгит , ставролит и эпидот (Comodi et al., 1996).
Лавсонит является очень распространенным минералом и привлекает значительный интерес из-за его важности как маркера условий умеренного и высокого давления (6000–25000 бар ) и низкой температуры (300–600 °C) в природе (Clarke et al., 2006). Это в основном происходит вдоль континентальных окраин ( зон субдукции ), таких как те, которые обнаружены в: Францисканской формации в Калифорнии на станции Рид, полуострове Тибурон округа Марин, Калифорния ; сланцах в Новой Зеландии , Новой Каледонии и других точках в Тихоокеанском орогенном поясе ; метаморфических породах Пьемонта в Италии ; Китае , Японии , Греции и Турции .
Хотя лавсонит и анортит имеют схожий состав, их структуры довольно сильно различаются. В то время как анортит имеет тетраэдрическую координацию с алюминием (Al заменяет Si в полевых шпатах), лавсонит имеет октаэдрическую координацию с Al, что делает его орторомбическим соросиликатом с пространственной группой Cmcm, которая состоит из групп Si 2 O 7 и O, OH, F и H 2 O с катионами в координации [4] и/или >[4]. Это гораздо больше похоже на группу эпидота, с которой часто встречается лавсонит, которые также являются соросиликатами, поскольку их структура состоит из двух связанных тетраэдров SiO 4 плюс связующий катион. Вода, содержащаяся в его структуре, становится возможной благодаря полостям, образованным кольцами двух октаэдрических групп Al и двух групп Si 2 O 7 , каждая из которых содержит изолированную молекулу воды и атом кальция. Гидроксильные единицы связаны с октаэдрическим Al, разделяющим ребра (Baur, 1978).
Лавсонит имеет кристаллические привычки орторомбической призмы, которые представляют собой кристаллы в форме тонких призм или трубчатых фигур, которые образуют измерения, тонкие в одном направлении, оба с двумя совершенными спайностями. Этот кристалл прозрачный или полупрозрачный и варьируется по цвету от белого до бледно-голубого до бесцветного с белой полосой и стекловидным или жирным блеском. Он имеет относительно низкий удельный вес 3,1 г/см3 и довольно высокую твердость 7,5 по шкале твердости Мооса, немного выше, чем у кварца. Под микроскопом лавсонит можно увидеть как синий, желтый или бесцветный в плоскополяризованном свете при вращении столика. Лавсонит имеет три показателя преломления n α = 1,665, n β = 1,672–1,676 и n γ = 1,684–1,686, что обеспечивает двупреломление δ = 0,019–0,021 и оптически положительную двуосную интерференционную фигуру .
Лавсонит является важным метаморфическим минералом, поскольку его можно использовать в качестве индексного минерала для условий высокого давления. Индексные минералы используются в геологии для определения степени метаморфизма, которому подверглась порода. Новые метаморфические минералы образуются посредством твердофазного катионного обмена после изменения условий давления и температуры, наложенных на протолит (преметаморфизованную породу). Этот новый минерал, который образуется в метаморфизованной породе, является индексным минералом, который указывает минимальное давление и температуру, которых должен достичь протолит, чтобы образовался этот минерал.
Известно, что лавсонит образуется в условиях высокого давления и низкой температуры, чаще всего в зонах субдукции, где холодная океаническая кора погружается вниз по океаническим желобам в мантию (Comodi et al., 1996). Первоначально низкая температура плиты и флюидов, уносимых вместе с ней, понижает изотермы и сохраняет плиту намного холоднее окружающей мантии, что позволяет создавать эти необычные условия высокого давления и низкой температуры. Глаукофан , гранат , фенгит и цоизит или другие минералы группы эпидота являются другими распространенными минералами в голубом сланце . Голубые сланцы, которые образуются из базальтовых материнских пород, содержат либо лавсонит, либо эпидот . Сосуществование глаукофана + лавсонита или эпидота является диагностическим признаком фации голубого сланца.
Лавсонит также встречается в эклогитах, хотя он редко сохраняется в геологической летописи. Распространенная ассоциация в лавсонитовых эклогитах — гранат + омфацит + лавсонит + фенгит + рутил ± глаукофан . Лавсонит встречается в виде включений в гранате, как фаза матрицы и в жилах, что обеспечивает подробную историю субдукции и эксгумации.
Лавсонит чаще всего встречается в метабазальтовых породах, но также образуется в метаосадочных породах, таких как метакремни и метакарбонатные породы. Он также образуется в породах, которые образуются путем метасоматоза во время субдукции, например, в зоне контакта ультраосновных пород ( серпентинит ) и других пород.
Помимо того, что лавсонит является основным хозяином воды (11,5% по весу) в своей кристаллической структуре, он содержит значительное количество следовых элементов, таких как уран, торий, свинец, стронций и редкоземельные элементы по сравнению с другими минералами в голубых сланцах и эклогитах. Некоторые лавсониты также содержат железо, хром и титан. Содержание этих элементов обычно варьируется в пределах отдельных кристаллов.
Распад лавсонита рассматривается как один из механизмов, посредством которого возникают землетрясения средней глубины в зонах субдукции.
