결합대체

결합 대체란 두 원소가 동시에 결정으로 대체하여 전체적인 전기적 중립성을 유지하고 충전을 일정하게 유지하는 지질학적 과정을 말한다.^[1] 고체 솔루션 시리즈를 형성하는 데 있어서, 이온전하보다 이온전하 크기가 더 중요한데, 이는 구조의 다른 곳에 보상이 가능하기 때문이다.^[2]

이오닉 사이즈

광물 속에서 기하학적으로 안정된 구조를 만들기 위해서는 원자가 크기와 전하 양면에서 서로 맞아떨어져야 한다. 원자들은 서로 맞아야만 전자 껍질이 서로 상호작용을 할 수 있고 중립적인 분자를 생성해야 한다. 이러한 이유로 원자의 크기와 전자 껍질 구조가 어떤 원소 조합이 가능한지, 다양한 광물이 차지하는 기하학적 형태를 결정한다. 전자는 기증받고 받기 때문에 크기를 조절하고 원자가 광물에 어떻게 결합하는지를 결정하는 것은 원소의 이온반경이다. ^[3]

예

• 결합 대체는 알이³⁺
  사면체 부위에서 Si를⁴⁺
  대체하는 규산염 광물에서 흔하다.^[4]

예를 들어 Plagioclase feldspar solid solution series가 형성되면 Al이³⁺
Si를⁴⁺
대체하도록 함으로써 albit(나 알 SiO₃₈)를 anortite(Ca AlSiO₂₂₈)로 변경할 수 있다. 그러나 이것은 Na에⁺
대한 Ca의²⁺
(결합) 대체에 의해 균형을 이루어야 하는 음의 전하를 남긴다.^[2]

• 주요 기사: 피라이트
  바보의 금이라는 별명을 얻었음에도 불구하고, 피라이트는 때때로 적은 양의 금과 연관되어 발견된다. 금과 비소는 피라이트 구조에서 결합된 대체물로 발생한다. 칼린형 금 매장량에서는 비소성 피라이트가 무게별로 최대 0.37%의 금을 함유하고 있다.^[5]

• 의 교체 가능성 ([1]Al³⁺)₂ 코룬덤의 FeTi²⁺⁴⁺.
• 해마타이트의^[6] NiO와 TiO
  ₂
• CaMg^{2+
  2+}
  → NaAlDiopside^{+
  3+}
  (MgCaSiO₂₆) → Jadeite: (NaAlSiO₂₆ 또는 Na(Al,Fe³⁺
  )SiO
  _{2
  6})^[4]
  

  Diopside는 다음과 같이 변환할 수 있다.
  

  결합 치환에 의한 옥타이트
• Mg²⁺
  2Al³⁺
  → Spinel 그룹에서^{2+
  4+}
  2FeTi^[4] As
• 충전을 유지하기 위해 채워지는 부지가 대체될 필요는 없다. 또한 충전 잔액을 달성하기 위해 일반적으로 비어 있는 사이트를 채우는 것도 포함할 수 있다. 예를 들어 양서류 광물 트레몰라이트 - (Ca₂(MgFe_5.0-4.5²⁺_0.0-0.5)SiO₈₂₂(OH))₂에서³⁺
  알이⁴⁺
  시(SiO)를 대신하면 나(Na⁺
  )가 평소 공석인 부지에 들어가 충전 잔액을 유지할 수 있다. 이 새로운 광물은 에덴사이트(NaCaMg
  _{2
  5}(SiAl
  ₇)O
  ₂₂(OH)
  ₂의 다양한 뿔블렌드가 될 것이다.^[4]
• 주요 기사: 비티테
  Bityite의 구조는 다면체 시트 사이에 나타나는 결합 대체물로 구성된다; 4면체 부위 내의 알루미늄에 대한 베릴륨의 결합 대체는 추가적인 8면체 대체 없이 하나의 리튬 대체를 허용한다.^[7] SiBeAl의₂ 사면체 시트 구성을 생성하여 전송을 완료한다.^[8] 공실을 위한 리튬과 사면 알루미늄을 위한 베릴륨의 결합으로 모든 전하가 균형을 유지하므로, 필로실산염 그룹의 마가라이트 하위 그룹에 대한 삼면체 최종 부재가 된다.^[8]
• 주요 기사: 페로게드라이트
  페로게드라이트는 (Mg, Fe²⁺, Mn)을 (Al, Fe³⁺)로, 시(Si)를 위해 알(Al, Fe)을 결합하여 대체함으로써 안탄소 양서류와 게드라이트와 관련이 있다.^{[9]: 12–78}

참조