По многочисленным просьбам, немного основ минералогии.

Одно из важных понятий в минералогии – изоморфизм.  Для того чтобы разобраться, что это за зверь такой – изоморфизм, - необходимо, для начала, понять, что из себя представляет минерал.

Итак, минерал — это природное химическое соединение, имеющее определённый химический состав и кристаллическую структуру. Главное для нас в этом определении – кристаллическая структура.

Еще подробнее:

Кристаллическая структура — такая совокупность атомов, в которой с каждой точкой кристаллической решётки связана определённая группа атомов, причём все такие группы одинаковые по составу, строению и ориентации относительно решётки.

Кристаллическая решётка — вспомогательный геометрический образ, вводимый для анализа строения кристалла. Решётка имеет сходство с канвой или сеткой, что даёт основание называть точки решётки узлами (с) Википедия.

Так выглядит кристаллическая решетка галита (да да, та самая пищевая соль – NaCl)

Изоморфизм (от лат."изо"- одинаковый, равный, "морфос" - вид, образ) - изменение химического состава минерала при сохранении его кристаллической структуры. Вариации состава являются в данном случае результатом замещения в данной структуре одного иона или ионной группировки на другой ион или группу ионов.

Для изоморфизма необходимо, чтобы:

1. Ионные радиусы изоморфно замещающихся элементов были близки. Если быть точнее, то ионные радиусы элементов не должны отличаться более чем на 15%. Но у каждого правила есть исключения (например, кристаллы, растущие при более высоких температурах, могут демонстрировать более широкие пределы ионных замещений, чем это возможно при низких температурах)

2. Близость химических свойств элементов, замещающих друг друга.

3. Сохранение электронейтральности кристаллической структуры минерала (обязательно, иначе решетка просто распадется).

Рассмотрим на примере: в паре магнезит MgCO3 – сидерит FeCO3, радиусы Mg2+(0,078нм) и Fe2+(0,082нм) близки, химические свойства также сходны, оба двухвалентны. Поэтому изоморфизм легко происходит: магний замещает железо и наоборот.

И из сидерита:

Получаем магнезит

Существует несколько видов изоморфизма:

Изовалентный - замещающие друг друга атомы имеют одинаковую валентность. В качестве примера таких замещений можно привести замещение Мg+2 на Fe+2 в оливине, когда существуют все промежуточные составы минерала от фаялита (Mg2SiO4) до форстерита (Fe2SiO4). Или читай выше - из магнезита в сидерит.

Гетеровалентный изоморфизм более сложен. Одним из важнейших условий его появления является требование сохранения электронейтральности структуры. Например так:

Ca2+ + Al3+ = Na+ + Si4+

Полный изоморфизм наблюдается в тех случаях, когда известны все промежуточные составы между конечными членами изоморфных рядов и серий твердых растворов. Такими являются ряды составов оливинов и плагиоклазов.

Ограниченный изоморфизм распространен более широко. Он выражается в значительных колебаниях состава многих минералов, обусловленных вхождением изоморфных ионов-примесей в данную кристаллическую структуру в определенных пределах. Примером ограниченных замещений является ряд более сложных силикатных минералов, таких как пироксены (диопсид-жадеит) и щелочные полевые шпаты (санидин-альбит).

Прочитав пост https://pikabu.ru/story/yubiley_5427776 мне вспомнилось как я отмечал своё восемнадцатилетние.
Был 2009 год, и я учился на геофизика одном из учебных заведений. Наступило лето, и всех студентов начали распределять на производственные практики по разным предприятиям нашей необъятной страны. Мне, и моему корешу повезло, мы попали в неплохое место ( по сравнению с другими вариантами конечно). Определили нас в техники геохимики (да немного не по специальности, а это повторюсь 2009 год, разгар кризиса, с местами для практики была серьезная проблема, поэтому меньше половины группы смогли устроиться на профессии, хоть немного сходные с темой геологии и геофизики). И поехали мы покорять севера. Уехали мы туда в начале июля и работали до конца октября. Жили в палатках, еду готовили на костре, из связи был только спутниковый телефон с безумно дорогими звонками и интернетом, электричество только от генератора по вечерам, и то не каждый день. Ближайшая цивилизация 100 км. по болотам (но это не точно). Вобщем это было самое крутое время в моей жизни. Именно тогда я понял всю ценность денег, когда нам привезли зарплату. Помню, выбегаю из палатки начальника с большой пачкой денег ( а это зп за 2 месяца), радуюсь тому, что такая котлета денег приятно отягощает карман, и минуты через 2 понимаю, а куда их тратить??? Здесь нет магазинов, здесь это просто бумага не имеющая ценности, она не спасёт тебя если ты встретишься с диким животным, или подскользнешься и повредишь себе чего нибудь, разве что только костёр развести что бы согреться.
Но что то я отошёл от темы.
Как то, ещё в начале августа, мы лежали отдыхали в палатке после тяжёлого рабочего дня и размышляли, какие блага цивилизации я хотел получить на день рождения. Я в шутку высказался, что мне особо ничего не нужно, но от торта я бы не отказался, потому что наш рацион состоял в основном из тушёнки с каким нибудь гарниром.
Практика шла, мы работали в поте лица, ходили по профилям, собирали пробы ( суть такая- у тебя в наличии лопата и навигатор, в нем отмечены точки которые нужно посетить и взять пробу грунта). Медленно, но верно приближался мой день рождения. Готовиться к нему смысла небыло, потому что тогда я особо не пил, дрожжей с собой не взял ( ну это для тех кто в теме))), да и за два дня до др отправили нас отрабатывать дальний участок, за 30 км на север от базового лагеря.
Поставили палатки, начали работать. Наступил мой день рождения, с утра меня поздравили, я не ожидая салютов и шампанского пошел с коллегой на профиль собирать пробы. Попался труднопроходимый участок, петляющая река переходящая труднопроходимые болота, в некоторых местах крутые склоны и буреломы. И как назло, ещё и дождь прошел, и весь лес был сырой, заденешь ветку и тебя окатывает как из холодного душа.
Пришли мы в лагерь последними, мокрые и злые. Сидим, греемся у костра, думаю - не так я представлял себе своё 18- летние. Вобщем настроение на нуле. Подходит коллега и говорит- ты чё грустный такой у тебя же день рождения сегодня, да не просто день рождения, тебе ведь 18 исполнилось. Давай улыбнись мы тебе подарок приготовили. Сижу я значит у костра и думаю, чего они могли такого придумать. Мысли были разные, от какого нибудь необычного блюда из тушёнки, до полена с воткнутыми в него свечками. И тут они из палатки выносят торт, обычный вафельный торт ( по-моему Причуда). Сказать что я был в шоке-ничего не сказать. Представьте, вокруг глухие леса, цивилизации ни какой, все на что я мог рассчитывать это банка сгущёнки, вероятность появления торта в этом месте сводится к нулю, и они его где то достали. Мое плохое настроение тут же улетучилось. Это было сравнимо с крутой вечеринкой с сюрпризом, мы разделили торт на всех, разлили по кружкам чай. Этот день рождения был самым лучшим и не забываемым.
Потом я узнал, что торт был привезен одним из коллег в начале августа, и он услышал наш разговор в палатке и решил приберечь его для меня.
Если кому интересно, могу ещё рассказать несколько историй из жизни геофизика.