有序度

用來度量有序程度大小的單位稱之為有序度(或有序率)。如斜長石的有序度為0-1(或0-100)。有序還分為長程有序和短程有序。所以有序度也有長程有序度與短程有序度。某一晶體的有序度在一定條件下是可以改變的，如有序結構在一定條件下可以轉化為無序結構，無序結構在一定條件下也可以轉化為有序結構，後者稱為有序化。

基本介紹

• 中文名：有序度
• 外文名：degree of order
• 定義：度量有序程度大小的單位
• 分類：長程有序度、短程有序度
• 影響因素：溫度、應變和地質時代等

簡介

基本概念

在類質同象替代中，A離子(或原子)替代B離子(或原子)的過程中，實際上存在著結晶過程中離子(或原子)進入某晶格中占據B離子(或原子)的那些位置的問題。基本上有如下情況：一種情況是任意的，也就是A離子隨機地分布在晶格中B離子的任何位置上，只要是B離子的位置A離子就可以占據而無一定規律(秩序)，這樣的晶體結構叫無序結構。

另一種情況是有選擇的，也就是A離子只占據晶格中B離子的某些特定的位置，離子相互之間的位置有一定規律(秩序)，這樣的晶體結構則稱為有序結構(也稱為超結構)，第三種情況是介於完全有序與完全無序兩者之間的過渡狀態，也就是部分有序，且有序程度可以不等，用來度量有序程度大小的單位稱之為有序度(或有序率)。如斜長石的有序度為0-1(或0-100)。有序還分為長程有序和短程有序。所以有序度也有長程有序度與短程有序度。

影響因素

長石的有序度是由一定的物理和化學因素決定的，但當涉及這種過程的機理以及某種因素的影響大小時，就產生了各種不同的認識和解釋，影響有序度的因素很多，主要有以下一些：

溫度是影響長石有序度的重要因素，一般講，高溫長石無序，也就是說高溫長石由於溫度高而處於熔融狀態，Al與Si不可能互相替換，當驟然冷卻時，從而保留了相當高溫晶體構造特徵，表現為無序結構狀態，絕大部分火山岩中的長石均屬此類。

低溫長石是指其晶體構造，相當於低溫結晶或者高溫緩慢冷卻的變種，在這種情況下，Al與Si有充分的替換時間，形成穩定的晶體構造，因此低溫有序。在鹼性長石中，溫度大於700℃形成的高鈉長石—高透長石系列屬於無序的；而在100℃~400℃之間，形成的低溫長石—微斜長石系列是屬於有序的。

在討論溫度這一影響因素時，必須注意，前人過分強調了溫度影響的決定因素，這在機械工業上的“退火”和“淬火”試驗中是完全正確的，因為在這種情況下，溫度是決定性因素。而在地質作用中，情況就有了很大的不同。例如，正長石在微斜長石穩定區內廣泛發育，因此不能認為溫度是決定長石有序—無序的決定性因素。長石的成分以及它在轉變溫度持續時間的長短，對於決定長石最終的結構狀態比原始結晶溫度有更重要的意義。儘管長石處於較高溫度，然而冷卻是緩慢的，Al與Si就有充分的調整機會，而形成有序的結構狀態。而這種緩慢的冷卻，是受水的活動性、水的壓力及揮發分影響的。

地質時代與長石有序度有密切關係，這一點已不被人們懷疑，只是地質時代究竟與長石有序度存在什麼樣的關係，目前有不同的看法。

日本的舟橋和金哲佑認為，較老時代的長石有序度高，較新時代的長石有序度低，這一認識被廣大地質工作者接受。近年來，中國科學院貴陽地化所在研究華南花崗岩中的斜長石有序度，中國科學院地質所在研究喜馬拉雅地區花崗岩中的長石有序度時，發現了相反的規律。即較老時代花崗岩中的長石有序度偏低，而較新時代花崗岩中的長石有序度偏高，甚至在中一新生代的花崗岩中出現最大微斜長石，究竟是什麼因素造成的，目前尚未有一個比較確切的解釋，影響的因素是多方面的，但總有一種主導的因素。無水的粒變岩相岩石發育無序的單斜鉀長石，而含水的角閃岩相岩石發育最大微斜長石。這是有力的地質證據說明鉀長石的有序度同岩體不同部位的水壓是正相關的。

地質條件影響鉀長石的結構狀態，主要是因為它決定了花崗岩在岩漿期後冷卻的速度和其中孔隙溶液數量。其它因素包括年代、圍岩特點、構造位置等等，可以對冷卻的歷史及長石的成分發生影響，但是不能對長石的結構狀態起決定性的作用。如果岩體固結的深度大致相同，並且圍岩有同樣的滲透性，在含有大量孔隙溶液的岩石(晚期花崗岩)中，鉀長石的有序度就比較高。Donnay等認為，水在長石中部分是處於分解狀態，氫離子易滲入長石晶格內部同某些氧離子結合，使鮑林鍵力成倍減弱，含有這種氧的矽氧四面體變得不穩定，Al或Si離子可以從四面體中，釋放出去，並在另一個四面體中占據一個位置，從而使Al、Si離子在晶格中重新排列。

在鉀長石的有序化過程中，應變可能是另一種促媒作用。例如，在阿爾丹地盾南緣的岩石中，同長期活動的斷裂帶伴生的岩石，遭到明顯的片理化，全部鉀長石由正長石經過過渡狀態，變成最大微斜長石，而且大晶體比小晶體變化強烈。這可能是因為與結晶作用同時或稍後的變形作用，導致在鉀長石晶格中產生缺陷，從而有利予Al、Si在晶格中重新排列。

總之，影響長石有序度的因素是很多的，但無論哪一種因素都不是萬能的，常常是幾種因素綜合起作用，而且在不同地質條件下也會有差異。

有序化

某一晶體的有序度在一定條件下是可以改變的，如有序結構在一定條件下可以轉化為無序結構，無序結構在一定條件下也可以轉化為有序結構，後者稱為有序化。轉變的條件之一是溫度，例如有序結構在高於其臨界溫度時將轉變為無序結構，反之無序結構在低於其臨界溫度時又可向有序結構轉變。這種轉變的臨界溫度在金屬學中稱之為居里點。

無序結構有序化的過程有的很短，如磁鐵礦在居里點以上為無序、無磁性，但是一旦低於居里點立即變為有序、有磁性。有的時間可以很長，如長石要在一個漫長的地質時代才能轉變為完全有序。所以有序化的程度與時間、溫度都有一定關係。有序度通常是溫度的函式。因此研究有序度可以確定晶體形成時的溫度條件，如斜長石或鉀長石，其不同的有序度代表不同的形成溫度。

由高透長石—正長石—微斜長石—最大微斜長石是從無序—有序的過程，它包括了兩個有序階段：單斜有序化和三斜有序化。

測定方法

測定長石的有序度、三斜度的方法有X射線粉晶法、X射線衍射法、紅外吸收光譜法以及光學測定法。斜長石的有序度測定的光學方法由有四軸雙晶法、光軸角法等。

有序—無序轉變

有序—無序轉變從廣義上看，有序—無序轉變是一種可以概括所有自然和社會現象的概念。從凝聚態物理的範疇來看，有序現象大致可分為三種類型：

(1)原子或離子排列位置的有序；

(2)多原子分子取向有序(如KH₂PO₄)鐵電體有極分子取向有序，液晶中分子排列的取向有序)；

(3)與電子和核的自旋狀態相關的有序(如金屬與合金中由於電子自旋排列呈現鐵磁性及晶體氫中質子的反鐵磁性)。

這裡只討論原子和離子占據確定的次點陣位置的有序。

大量的替代式固溶體當溫度降低時會發生有序化轉變，有序化過程是從不同原子統計分布的狀態向不同原子分別占據晶格中不同亞點陣的轉變。例如，組分為AB的合金，在無序分布狀態，A與B原子無區別地占據在某一點陣，晶體學上的等效晶面都是由彼此統計上相同的原子所組成的，當溫度降低到一定值時，某一種原子，如A，開始優先占據晶格中的某一亞點陣位置，而另一種原子，如B，則優先占據另一亞點陣，形成部分有序結構，富A原子的晶面與富B原子的晶面交替排列。當溫度下降至足夠低時，各個亞點陣僅為同一種原子所占據，形成了完全有序的固溶體。A原子面與B原子面交替，相同晶面間的距離為無序狀態的兩倍(或其它整數倍)。因此，對於有序結構，在布拉格(Bragg)衍射照片上就會出現超結構衍射線。完全有序化過程的溫度稱為無序—有序轉變溫度或有序化溫度。有的合金甚至到熔化溫度仍保持完全有序狀態，不存在相應的無序結構。

無序—有序轉變不僅發生在化學配比成分的合金，還可以發生在其它成分，同時有序化溫度與合金的成分有關。除了固溶體的有序外，還可能由於空位的有序而形成超結構：無序—有序轉變有兩種情況：一種是躍變式的，屬一級相變；另一種是連續過程的變化，屬二級相變。