Лавсонит представляет собой водный кальциево-алюминиево -соросиликатный минерал с формулой CaAl 2 Si 2 O 7 (OH) 2 ·H 2 O. Лавсонит кристаллизуется в ромбической системе в виде призматических, часто таблитчатых кристаллов. Двойникование кристаллов является обычным явлением. Он образует прозрачные или полупрозрачные бесцветные, белые, розовые и голубоватые или розовато-серые кристаллы, от стеклянных до жирных. Показатели преломления составляют nα = 1,665, nβ = 1,672–1,676 и nγ = 1,684–1,686. Обычно он почти бесцветен в тонком шлифе, но некоторые лавсониты имеют плеохроичный цвет от бесцветного до бледно-желтого или бледно-голубого, в зависимости от ориентации. Минерал имеет твердость по шкале Мооса 7,5 и удельный вес 3,09. Имеет идеальный спайность в двух направлениях и хрупкий излом. Не путать с ларсонитом , ископаемой яшмой, добываемой в Неваде.
Лавсонит — метаморфический минерал, типичный для фации голубых сланцев . Он также встречается как вторичный минерал в измененных габбро и диорите . Сопутствующие минералы включают эпидот , титанит , глаукофан , гранат и кварц . Это необычный компонент эклогита . Его нехватка в эклогите, эксгумированном на поверхность Земли, отражает не его обилие на глубине в зонах субдукции, а скорее тот факт, что лавсонит легко замещается другими минералами.
Лоусонит был впервые описан в 1895 году [5] для месторождений 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 Фредерик Лесли Рэнсом . [6]
Лавсонит — метаморфический силикатный минерал, химически и структурно родственный минералам эпидотовой группы. Он близок к идеальному составу CaAl 2 Si 2 O 7 (OH) 2 ·H 2 O, что придает ему близкий химический состав с анортитом CaAl 2 Si 2 O 8 (его безводный эквивалент), однако лавсонит имеет большую плотность и другой Координация 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 значительное количество воды на большие глубины при погружении океанической литосферы (Кларк и др., 2006). Эксперименты с лавсонитом по изменению его реакции при разных температурах и разных давлениях являются одними из наиболее изученных его аспектов, поскольку именно эти качества влияют на его способность переносить воду в глубины мантии , подобно другим OH-содержащим фазам, таким как антигорит , тальк , фенгит. , ставролит и эпидот (Comodi et al., 1996).
Лавсонит является очень распространенным минералом и вызвал значительный интерес из-за его важности в качестве маркера условий от умеренного до высокого давления (6 000–25 000 бар ) и низких температур (300–600 ° C) в природе (Clarke et al., 2006). . В основном это происходит вдоль континентальных окраин ( зон субдукции ), например, в францисканской формации в Калифорнии на станции Рид, полуострове Тибурон в округе Марин, Калифорния ; сланцы в Новой Зеландии , Новой Каледонии и других точках Тихоокеанского складчатого пояса ; метаморфические породы Пьемонта в Италии ; Китай , Япония , Греция и Турция .
Хотя лавсонит и анортит имеют схожий состав, их структура совершенно различна. 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 ромбическим 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, вместе с которой часто встречается лавсонит, которые также являются соросиликатами, поскольку их структура состоит из двух связанных тетраэдров SiO 4 плюс соединяющего катиона. Наличие воды в его структуре обусловлено полостями, образованными кольцами из 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 Al-октаэдром, имеющим общие края (Baur, 1978).
Лавсонит имеет кристаллические формы орторомбической призмы, которые представляют собой кристаллы в форме тонких призм или трубчатых фигур, которые образуют размеры, тонкие в одном направлении, оба с двумя идеальными спайностями. Этот кристалл прозрачен или полупрозрачен, его цвет варьируется от белого до бледно-голубого или бесцветного с белой полосой и стеклянным или жирным блеском. Он имеет относительно низкий удельный вес (3,1 г/см 3 ) и довольно высокую твердость (7,5 по шкале Мооса), что немного выше, чем у кварца. Под микроскопом лавсонит можно увидеть как синий, желтый или бесцветный в плоскополяризованном свете при вращении предметного 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 двойное лучепреломление δ = 0,019–0,021 и оптически положительную фигуру двуосной интерференции .
Лавсонит является важным метаморфическим минералом, поскольку его можно использовать в качестве индексного минерала в условиях высокого давления. Индексные минералы используются в геологии для определения степени метаморфизма, которому подверглась порода. Новые метаморфические минералы образуются в результате твердофазного катионного обмена в результате изменения условий давления и температуры, налагаемых на протолит (предметаморфизованную породу). Этот новый минерал, который образуется в метаморфизованной породе, является минералом-индексом, который указывает минимальное давление и температуру, которых должен был достичь протолит, чтобы этот минерал образовался.
Известно, что лавсонит образуется в условиях высокого давления и низкой температуры, чаще всего встречается в зонах субдукции, где холодная океаническая кора погружается вниз по океаническим траншеям в мантию (Comodi et al., 1996). Первоначально низкая температура плиты и жидкости, унесенной вместе с ней, снижает изотермы и делает плиту намного холоднее, чем окружающая мантия, что позволяет создать эти необычно высокие условия высокого давления и низкой температуры. Другими распространенными минералами в голубом сланце являются глаукофан , гранат , фенгит и цоизит или другие минералы группы эпидота . Голубые сланцы, образующиеся из базальтовых материнских пород, содержат либо лавсонит, либо эпидот . Сосуществование глаукофана + лавсонита или эпидота является диагностическим признаком голубосланцевой фации.
Лавсонит также встречается в эклогите, хотя в геологических летописях он редко сохраняется. В лавсонитовых эклогитах обычная ассоциация: гранат + омфацит + лавсонит + фенгит + рутил - глаукофан . Лавсонит встречается в виде включений в гранате, в виде матричной фазы и в жилах, что дает подробную историю субдукции и эксгумации.
Лавсонит чаще всего встречается в метабазальтовых породах, но также образуется в метаосадочных породах, таких как метакремнистые и метакарбонатные породы. Он также образуется в породах, образовавшихся в результате метасоматоза во время субдукции, например, в зоне контакта ультраосновных пород ( серпентинита ) и других пород.
Помимо того, что лавсонит является основным хозяином воды (11,5 мас.%) в своей кристаллической структуре, он содержит значительное количество микроэлементов, 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 монокристаллов.
Распад лавсонита рассматривается как один из механизмов возникновения землетрясений средней глубины в зонах субдукции.
