title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Группа слюд

Группа слюд

Слюды — важная группа минералов. В основе их структуры лежат сдвоенные и процементированные катионами слои [Si2O5]OH. Структура слюд может быть выведена из структуры талька и пирофиллита, если четвертую часть кремния заменить в ней алюминием. При этой замене освобождается одна электростатическая связь, для компенсации которой необходимо вхождение в структуру одновалентных ионов. Формула радикала слюд приобретает вид [AlSi3O10]. Основным элементом структуры слюд является трехслойный пакет, состоящий из двух кремнеалюмокислородных тетраэдрических слоев и одного внутреннего октаэдрического слоя с двух-или трехвалентными катионами Mg2+, Fe2+, Fe8+, Al3+ и др. В структуре мусковита, например, из трех атомов алюминия один находится в четверной, а два других — в шестерной координации. Одновалентные катионы (калий) не входят в пакеты, а размещаются между ними. Калий раздвигает слои и образует так называемую калиевую прокладку, которая прочно связывает пакеты и препятствует проникновению в пространство между ними воды или других полярных молекул, что может вызвать расширение решетки по оси с. Вследствие этого твердость слюд по сравнению с тальком и пирофиллитом повышается до 2—3. По химическим особенностям слюды можно разделить на четыре ряда:

В каждом из указанных рядов наблюдаются изоморфные замещения.
Исходя из структурных формул, слюды калиево-натриевого ряда выделяют под названием гептафиллитов — по семи катионам, которые приходятся на 12 анионов (10O + 20Н) в общей формуле KAl2(OH)2[AlSi3O10]. В слюдах второго и третьего ряда в общей формуле KMg3(OH)2[AlSi3O10] на 12 анионов приходится 8 катионов. Эти слюды получили название октафиллитов. По физическим свойствам (табл. 92, 93) и морфологии слюды очень близки между собой. Они кристаллизуются в призматическом виде симметрии моноклинной сингонии — C2h — 2/m(L2PC) (пространственная группа — C2h6 — С2/с) и образуют пластинчатые и таблитчатые агрегаты, каждая табличка которых имеет гексагональный внешний вид. Кристаллы наблюдаются сравнительно редко. Они имеют таблитчатый, короткопризматический, усеченнопирамидальный и бипирамидальный габитус (рис. 261). В слюдах широко развито явление политипии, выражающееся в образовании политипных модификаций; главнейшими среди них являются 1M, 2М, 3Т, 2М2 и др.


Слоистый характер кристаллической структуры слюд обусловливает различие их свойств во взаимноперпендикулярных направлениях. Прочная связь атомов элементов, составляющих пакет, и менее прочная связь между соседними пакетами, осуществляемая посредством атомов калия, определяет весьма совершенную спайность по (001). Перпендикулярно этой плоскости у слюды имеется только несовершенная спайность, выражающаяся в образовании при ударе или давлении маленьких трещин. Точно так же слюды проявляют разные электрические и механические свойства вдоль и вкрест спайности. Таким образом, все слюды имеют весьма совершенную спайность по пинакоиду (001) и менее совершенную по призме (110) и второму пинакоиду (010), вследствие чего спайпые выколки имеют гексагональные, ромбовидные и треугольные очертания. Менее совершенная спайность обнаруживается в фигурах удара и давления. Фигура удара — шестилучевая звезда, причем самый длинный ее луч параллелен (010). По фигурам удара и оптическим свойствам выделяют два рода слюд: 1) слюды первого рода, в которых плоскость оптических осей перпендикулярна (010), т. е. большому лучу фигуры удара,— мусковит, парагонит и лепидолит; 2) слюды второго рода, в которых плоскость оптических осей параллельна (010), — биотит. У слюд хорошо развиты двойники по слюдяному закону: двойниковая ось параллельна (001), т. е. лежит в плоскости спайности, и перпендикулярна ребру между гранями (001) и (110), а также по хлоритовому закону. Часто встречаются зональные кристаллы и закономерные срастания слюд с силлиманитом и между собой.

Физические свойства. Цвет слюд зависит от их химического состава. Калиевые безжелезистые слюды светлые, тогда как железистые — темные и даже черные. Светлые слюды явно двухосные, темные — чаще одноосные. Блеск стеклянный, на плоскостях спайности — перламутровый. Твердость, плотность и оптические свойства приведены в табл. 92. Все слюды оптически отрицательные. Угол оптических осей у них колеблется от 0° (у биотитов) до 50° (у мусковитов). Np эллипсоида находится близко к перпендикуляру к (001). Увеличение содержания железа в слюдах повышает показатель преломления и уменьшает угол оптических осей. Слюды имеют очень высокое удельное омическое сопротивление и электроизоляционные свойства (особенно биотит и мусковит). Главные линии на рентгенограммах: 10,03; 2,568; 1,498 (для мусковита); 4,41; 3,14; 1,492 (для парагонита); 10,00; 2,63; 1,541 (для биотита); 3,36; 2,58; 2,012 (для лепидолита); 10,0; 3,34; 2,62 (для цинвальдита). Среди известных слюд наибольшее промышленное значение имеют мусковит и биотит, которые легко расщепляются на тонкие листочки и характеризуются высокой термической и механической прочностью. Эти минералы являются важными электроизоляционными материалами, применяющимися в электро- и радиотехнике. Лепидолит и цинвальдит могут использоваться как руды на литит, а росколит — на ванадит.

Мусковит — KAl2(OH)2[AlSi3O10]. Название мусковита происходит от слова Московия, распространенного в Западной Европе старинного названия России, откуда вывозились на запад большие листы мусковита — «московское стекло».
Химический состав мусковита приведен в табл. 94. Часть алюминия в шестерной координации может замещаться железом или хромом, а гидроксил — фтором. Иногда в минерале присутствуют в небольших количествах Mg и Mn. Среди мусковитов выделяют такие разности: 1) фенгит — мусковит с более высоким, чем обычно, содержанием кремнезема; 2) фуксит — ярко-зеленый хромсодержащий мусковит; 3) ферримусковит — мусковит, содержащий до 13% окиси железа; 4) серицит — мелкокристаллическая слюда; образуется гидротермальным путем за счет разрушения полевых шпатов; составная часть так называемых серицитовых сланцев; 5) жильбертит — близкая к серициту, однако более крупнокристаллическая разность ярко-зеленого цвета; по сравнению с нормальным мусковитом это минерал более мягкий и гибкий, но менее упругий; образует каемки в рудных жилах глубокой жильной зоны, в пегматитах и грейзенах; 6) шилкинит — мусковит в радиально-лучистых, игольчатых и волокнистых агрегатах. Мусковит в тонких спайных листах бесцветный, довольно часто с желтоватым, сероватым и зеленоватым оттенком. Окраска его зависит от содержания хромофоров, среди которых основное значение принадлежит железу, хрому и марганцу. Структура мусковита приведена на рис. 67.

Диагностические признаки мусковита — светлая окраска, перламутровый блеск, весьма совершенная спайность и легкое расщепление на тонкие, прозрачные упругие листочки. В кислотах не растворяется. П. п. т. тонкие пластинки с трудом плавятся в непрозрачную белую эмаль.
Отличие от сходных минералов. От других светлых слюд мусковит отличается только оптическими свойствами и химическим составом. На кривых нагревания мусковита (рис. 262) наблюдаются два эндотермических эффекта (при температуре 860 и 1100°C). Первый из них соответствует выделению гидроксила, а второй характеризует момент полного разрушения кристаллической решетки.
Искусственное получение. Мусковит получен плавкой соответствующего силикатного сплава с фтористыми металлами (калием или магнием) при высокой температуре, а также сплавлением алюмосиликатов с фторидами.
Образование и месторождение. Мусковит образуется в некоторых интрузивных породах, в гранитных пегматитах, гидротермальных жилах и метаморфических кристаллических сланцах. Наибольшее значение имеет мусковит, связанный с пегматитами и метаморфическими породами. Мусковит изверженных пород не является магматическим, а возникает за счет метасоматического замещения калиевого полевого шпата магматическими растворами, выделяющимися в процессе кристаллизации магмы. В гранитных пегматитах мусковит также возникает метасоматическим путем, как правило, за счет калиевого полевого шпата согласно реакции:

В гидротермальных месторождениях часто наблюдается образование скоплений тонкочешуйчатой разности мусковита — серицита за счет плагиоклазов вмещающих пород. Этот процесс называется серицитизацией. При метаморфических процессах мусковит возникает за счет глинистых осадочных пород при повышенной температуре и с привносом калия по такой возможной реакции:

Крупные месторождения мусковита известны в пегматитах Индии (Бенгальский и Мадрасский районы), США (Северная Каролина, Мериленд), Канады и Китая. В Советском Союзе они известны в Восточной Сибири (Мамский район), на Среднем Урале, Кольском полуострове и на Украине — в Приазовском и Волынском районах Украинской кристаллической полосы.
Разрушение и псевдоморфозы. На земной поверхности мусковит довольно устойчив, однако превращается в цеолиты, гидрослюды и каолинит. Под влиянием растворов, содержащих магний, кальций и натрий, мусковит переходит в серпентин, тальк и парагонит. При высокой температуре он неустойчив и превращается с выделением воды в калиевый полевой шпат и силлиманит по реакции:

а при отсутствии кварца переходит в корунд. Мусковит часто образует псевдоморфозы по бериллу, корунду, полевому шпату, гранату, а также закономерные срастания с биотитом.
Практическое значение. Благодаря высоким электроизоляционным качествам мусковит используется в электро- и радиопромышленности.
Биотит представляет собой минеральный вид переменного состава K(Mg, Fe)3(OH, F)2[AlSi3O10], меняющегося от крайнего магнезиального члена флогопита KMg3(OH, F)2[AlSi3O10] до крайнего железистого члена лепидомелана — KFe3(C)H, F)2[AlSi3O10].
Биотит получил название в честь французского физика Ж. Био. Название флогопита происходит от греч. слова флогопос — огнеподобный (имеется в виду цвет минерала), лепидомелана — от греч. слов лепис — чешуйка и меляс — черный (благодаря черному цвету). Химический состав биотита приведен в табл. 94. В качестве примесей присутствуют BaO, Na2O, Fe2O3, иногда MnO, СаО, Cr2O3, NiO, TiO2, Li2O, SrO, Cs2O.
Некоторые физические свойства биотита охарактеризованы в табл. 92. Плотность и оптические свойства минерала определяются главным образом содержанием железа. Цвет биотита темный, причем магнезиальные слюды более светлые, а железистые — черные. Флогопит бывает желтоватым, кирпичным (различных оттенков), зеленоватым, бурым и очень редко почти бесцветным. Биотит имеет коричневый, бурый и зеленый цвет различных оттенков. Блеск флогопита изменяется от стеклянного до полуметаллического и жирного; биотит имеет стеклянный блеск.
Диагностические признаки. Биотит легко узнается по своему цвету. В концентрированной H2SO4 растворяется с осаждением белого скелета кремнезема. HCl действует очень слабо (магнезиальные разности растворяются лучше). П. п. т. плавится с трудом.
Отличие от сходных минералов. Светлые разности флогопита макроскопически почти невозможно отличить от мусковита (очень легко отличается под микроскопом). Из кривых нагревания и обезвоживания биотита и флогопита видно, что у флогопитов выделение гидроксила происходит в интервалах 200—400° С (около 15%), 600—800° С (около 10%) и 800—1000° С (выше 35% всего содержания). Основная часть гидроксила, входящего в состав биотита, выделяется при температуре 500—700° С.
Искусственное получение. Искусственно биотит получен при кристаллизации фторсодержащего силикатного расплава и при сплавлении силикатной смеси соответствующего состава с фтористыми металлами (калием или магнием).
Образование и месторождения. Биотит образуется магматическим, метаморфическим и метасоматическим путем. Биотит является важным породообразующим минералом большинства гранитов.
В щелочных породах он встречается очень редко. Биотит, характерный для железистых пород, представлен лепидомеланом. В основных породах биотит находится в ассоциации с оливином. Биотит метаморфического происхождения образуется метасоматическим путем при средних и высоких температурах. Флогопит же чаще всего связан с мраморами и возникает в результате реакции между алюмосиликатными породами и породами, богатыми магнием, но недосыщенными кремнеземом, под влиянием циркулирующих гидротермальных растворов. При этом возможны два случая: взаимодействие пегматитового раствора с доломитами и взаимодействие пегматитового раствора с серпентинитами. В метасоматических месторождениях, связанных с доломитами, силикатные жилы имеют зональное строение с оторочками, в которых встречается флогопит. В серпентинитах жилы сложены основным плагиоклазом, иногда они содержат корунд, а во внешних частях наблюдаются оторочки, образование флогопита в которых объясняется десилификацией и отсутствием железа. В России месторождения флогопита известны в Забайкалье (Слюдянка), за границей — в Канаде (провинция Онтарио), на Мадагаскаре, в Индии, на полуострове Корея. Крупные скопления биотита имеются в Ильменских горах на Урале, где найдены большие кристаллы этого минерала, в Забайкалье (Борщовочный кряж), а также в Гренландии и Скандинавии.
Практическое значение. Практическое значение имеет флогопит который благодаря своим высоким электроизоляционным свойствам применяется в радио- и электропромышленности.
Лепидолит — KLi1,5Al15(F, OH)2[AlSi3O10] и цинвальдит — KLiFe2+Al(F, ОН)2[AlSi3O10]. Лепидолит получил название в связи с чешуйчатым строением агрегатов: лепидос — родительный падеж от греч. слова лепис — чешуя, литое — камень, а цинвальдит — по немецкому названию месторождения Циновец (Цинвальд) в Чехословакии. Химический состав этих минералов не всегда соответствует приведенным формулам (см. табл. 94). В лепидолитах калий может замещаться рубидием (до 49%), цезием (до 1,9%), натрием (до 1,1%) и др.
Физические свойства. Цвет лепидолита фиолетовый и сиреневый, а у циивальдита он доходит до черного. Твердость, плотность и оптические свойства приведены в табл. 92.
Диагностические признаки. Признаками лепидолита и цинвальдита являются розовые или фиолетовые оттенки цвета. В кислотах разлагаются только после сплавления. П. п. т. легко плавятся в белую эмаль.
Образование и месторождения. Литиевые слюды являются типичными пегматитовыми минералами и только иногда возникают на контакте рудных жил в связи с гидротермальными процессами, что особенно характерно для цинвальдита в месторождениях касситерита. Литиевые слюды известны в месторождениях пегматитов Забайкалья, на Украине, на Урале, в Рудных горах в Чехословакии, а также в Канаде и США (штат Мен).
Практическое значение. Литиевые слюды могут служить литиевой рудой.
Росколит — KV2(OH)2[AlSi3O10]. Минерал получил название по фамилии американского химика Г. Роско. Химический состав и свойства приведены в табл. 90 — 92. Имеет красно-бурый или зелено-бурый цвет. Встречается в золоторудных месторождениях США (штаты Калифорния, Колорадо, Юта) и в Западной Австралии.