Силикаты

В СССР он описан во многих пунктах Урала, Кавказа, Закавказья, в Крыму и др.

Ильваит - CaFe₂** Fe** Si₂O₈[ОН]. Название происходит от латинского названия о. Эльбы (Италия). Синоним: лиеврит.

Химический состав не постоянен. Значительнее других варьируют содержания FeO и МnО. Для чисто железистой разности, согласно приведенной формуле, будем иметь (в %): СаО 13,7, FeO 35,2, Fe₂O₃ 19,6, SiO₂ 29,3, Н₂O 2,2. Содержание МnО достигает 9%.

Сингония ромбическая; ромбо-дипирамидальный в. с. 3L²3PC. Облик кристаллов большей частью призматический. Грани призм покрыты вертикальными штрихами. Кристаллы встречаются лишь в пустотах. Обычно наблюдается в зернах неправильной формы или в сплошных зернистых массах, иногда в лучисто-шестоватых или жилковатых агрегатах.

Цвет ильваита черный с буроватым или зеленоватым оттенком. Черта серовато- или буровато-черная. Блеск полуметаллический жирный. В тонких шлифах слабо прозрачен. Ng = 1,91 и Nm = l,89.

Твердость 5,5-6. Хрупок. Спайность несовершенная по {001} и {010}. Излом неровный, отчасти раковистый. Уд. вес 3,8-4,1.

Диагностические признаки. Характерны черный цвет и такой же цвет черты, неровный или раковистый излом и относительно высокая твердость, также поведение п. п. тр.

П. п. тр. спокойно сплавляется в черный королек, сильно магнитный. С фосфорной солью реагирует на железо. В ряде случаев положительна также реакция на марганец. В НСl легко растворяется с выделением студенистого кремнезема.

Происхождение. Обычно встречается в контактово-метасоматических месторождениях железа, главным образом в зоне скарнов в ассоциации с гранатами (андрадитом), геденбергитом, магнетитом, сульфидами железа, меди и др. Известны случаи находок в богатых щелочами изверженных породах. При выветривании разлагается с образованием лимонита.

Месторождения. Первоначально был найден на о.Эльба, на р. Марина в виде крупных кристаллов и сплошных выделений на контакте пироксеновых масс (очевидно, геденбергита) с мрамором.

В СССР ильваит встречается в Турьпнских медных рудниках (С. Урал), главным образом на контактах геденбергитовых скарнов и мраморизованных известняков, а также в некоторых свинцово-цинковых месторождениях в ассоциации с силикатами Fe и Са, пиритом и другими минералами.



4. Подкласс Г. Силикаты с непрерывными слоями тетраэдров Si04 в кристаллических структурах

Рис. 35 Гексагональная сетка связанных групп SiO₄, образующих непрерывный слой (А) в проекции вдоль оси с. Внизу (Б) показан вид сбоку (вдоль оси а) решетки, состоящей из двух слоев групп SiO₄ и заключенного между ними одного слоя Mg[OH]₂. Характерно, что вершинки тетраэдров SiO₄ в обоих слоях обращены навстречу друг другу

Здесь мы рассмотрим слюдоподобные силикаты, характеризующиеся слоистыми кристаллическими решетками гексагонального или псевдогексагонального строения (рис. 35.)

Характерной химической особенностью слюдоподобных минералов является то, что в их составе, так же как и в группе амфиболов, всегда принимает участие гидроксил ОН, нередко вместе с F. Из катионов, которые вместе с гидроксильными группами непосредственно связаны со слоями кремнекислородных тетраэдров, обычно распространены Mg²⁺ и Аl³⁺, а в качестве их заместителей- Fe²⁺, Ni²⁺, (Mn²⁺), Li¹⁺ и, соответственно, Fe³⁺, реже Cr³⁺, V³⁺. Кроме того, во многие минералы, в структуре которых тетраэдры SiO₄ частично заменены АlO₄, входят дополнительные крупные катионы: К¹⁺, Na¹⁺, Са²⁺, а также молекулы воды (все они, как будет показано ниже, в виде связующих элементов располагаются между слоистыми пакетами, составленными кремнекислородными слоями и ионами, непосредственно с ними связанными).

Рис. 36. Гексагональное кольцо тетраэдров SiO₄ в плане. Вершинки тетраэдров с активными кислородными ионами обращены к наблюдателю. Черные шарики - ионы Si⁴⁺ (в окружении четырех ионов кислорода)

Физические свойства слюдообразных минералов, естественно, находятся в теснейшей зависимости от особенностей кристаллической структуры. Строение плоских сеток прежде всего сказывается на облике кристаллов, обладающих симметрией, очень близкой к гексагональной, на оптических свойствах, близких к одноосным, на так называемых фигурах удара и давления на спайных пластинках. Слоистое строение кристаллической решетки обусловливает замечательное свойство этих минералов расщепляться на тонкие листочки. Степень упругости этих листочков для разных групп минералов не одинакова, что связано с химическим их составом, находящим свое отражение на деталях строения кристаллических решеток. На этом вопросе необходимо остановиться подробнее. Обратимся к кристаллической структуре талька (Mg₃[Si₄O₁₀][OH]₂).

Рис. 37. Кристаллическая решетка талька (или пирофиллита) в проекции вдоль оси

Формула слоя кремнекислородных тетраэдров для всех слюдоподобных минералов, как мы знаем, выражается радикалом [Si₂O₅]_?, прячем активные концы всех тетраэдров (рис. 36) обращены в одну и ту же сторону. Два таких гексагональносетчатых слоя, активными сторонами обращенных друг к другу, сцеплены в один плоский пакет с помощью "бруситового" слоя из Mg[OH]₂, располагающегося между ними (рис. 37 и 38) и нейтрализующего общий отрицательный заряд двух слоев [Si₂O₅]^2-. Положительный заряд "бруситового" слоя достигается тем, что при вхождении в решетку он как бы теряет часть гидроксилов (их места занимаются активными ионами кислорода радикалов [Si₂O₅]).

Образование такого плоского пакета можно изобразить в виде следующего уравнения:

[Si₄O₁₀]+ 3Mg [OH]₂-4 [ОН] = = Mg₃ [Si₄O₁₀] [OH]₂ (тальк).

"Бруситовый" слой сможет быть заменен "гидраргиллитовым" слоем- Al[OH]₃. Тогда аналогично будем иметь:

[Si₄O₁₀] + 2Al [OH]₃ - 4 [ОН] = Al₂ [Si₄O₁₀] [OH]₂ (пирофиллит.)

Как в структуре талька, так и в структуре пирофиллита эти пакеты обладают очень прочной внутренней связью, почти полностью компенсированной. Поэтому такие пакеты между собой связаны остаточными очень слабыми вандерваальсовскими силами (на наружных плоских сторонах пакетов кислородные ионы в каждом тетраэдре SiO₄ связаны с двумя ионами Si и, следовательно, не остается активной валентной связи для прочного сочленения пакетов между собой). Этим объясняются очень низкая твердость талька и пирофиллита, их необычайно легкая расщепляемость на эластичные пластинки и, наконец отсутствие упругости в последних.

Рис. 38. То же в изображении в виде тетраэдров

В тех минералах, в которых часть ионов Si⁴⁺ заменяется ионами Аl³⁺ (в той же четверной координации), мы наблюдаем уже существенное изменение свойств. Замена одного иона Si⁴⁺ на ион Аl³⁺, так же как и в амфиболах, приводит к увеличению отрицательного заряда в анионном радикале на единицу. Это означает, что наружные плоские стенки пакета становятся активными. Для нейтрализации этого приобретенного заряда в пространство между пакетами входят одновалентные крупные катионы К¹⁺, могущие располагаться лишь в больших "пустотах" против центров гексагональных, вернее дитригональных (по Н. В. Белову), колец в кремнекислородных слоях в шестерной, а не в двенадцатеричной координации, как это считали ранее. В итоге получаем относительно прочно связанные между собой пакеты. Отсюда, как следствие, твердость таких минералов (типичных слюд) значительно выше, чем талька; отщепляемые тонкие листочки обладают упругостью, т. е. способностью при изгибании возвращаться в прежнее положение.

Если в анионном радикале Si₄O₁₀ два иона Si⁴⁺ заменены двумя ионами Аl³⁺, то отрицательный заряд в нем возрастает до 2. В этом случае он может быть компенсирован уже двухвалентными катионами, например Са²⁺, ионы которого (меньшие по размерам) располагаются в иных местах, нежели ионы К. Это обстоятельство, т. е. увеличение прочности связи между пакетами, более существенно изменяет свойства слюдообразных минералов: твердость возрастает, расщепляемость затруднена, отщепляемые пластинки ломки, почему и было дано этой группе минералов название хрупких слюд.

Для минералов рассматриваемого подкласса особый интерес представляет также вопрос об изоморфных замещениях. Кроме обычных изовалентных замещений ионов Mg²⁺ ионами Fe²⁺, Ni²⁺ и др., а также ионов Аl³⁺ ионами Fe³⁺, Сr³⁺ и др., широко распространен способ замещения ионами иной валентности, но в таких количествах, чтобы общий заряд оставался одним и тем же. Например, 3Mg²⁺ могут заменяться 2Аl³⁺. Однако, по сути дела, такая замена должна происходить "скачкообразно" (Mg₁₂ - Mg₉Al₂-Mg₆Al₄- Mg₃Al₆-Al₈), хотя практически по химическим анализам эти скачкообразные изменения улавливать не удается. Следует заметить, что подобная замена ионов имеет место в "брусито-гидраргиллитовых" слоях пакетов, в которых при замене трех ионов Mg²⁺ двумя ионами Аl³⁺ одно место остается незанятым. Физические свойства, за исключением оптических и удельного веса, при этом не меняются. Этого рода изменение в химическом составе относящихся"сюда минералов является одним из важных признаков, на которых основывается классификация их.

В некоторых слюдообразных минералах между слоистыми пакетами, обладающими слабой остаточной связью, как увидим, располагаются "брусит-гидраргиллитовые" пакеты (в хлоритах), а иногда слои молекул Н₂O (в гидрослюдах и им подобных образованиях). Как и во всех других водных минералах, молекулы Н20, по кристаллохимическим соображениям, должны располагаться в этих слоях строго ориентированно.

4.1 Группа талька-пирофиллита

Эта группа представлена двумя весьма характерными по физическим свойствам минералами, являющимися, по-видимому, крайними членами особого изоморфного ряда.

Как уже было указано во введении к слюдоподобным минералам, кристаллические структуры этих минералов чрезвычайно близки одна к другой. Различие заключается лишь в том, что в структуре талька катионы Mg²⁺ заполняют все шестикоординационные места между двумя гексагональносетчатыми слоями [Si₄O₁₀], а в структуре пирофиллита катионы Аl³⁺ занимают только две трети этих мест. В реже встречающихся промежуточных по составу разностях (например, в пирофиллите примерно с 30% молекул талька), по-видимому, имеет место периодическое внедрение магнезиальных или глиноземистых пакетов в зависимости от общего состава.

В противоположность многим другим группам минералов данного подкласса, изоморфное замещение Mg²⁺ на Fe²⁺ и Ni²⁺, а также Аl³⁺ на Fe³⁺ - в ряду тальк-пирофиллит устанавливалось пока в узких пределах. Близость многих физических свойств этих минералов настолько велика, что по внешним признакам часто пирофиллит принимают за тальк и наоборот.

Тальк - Mg₃[Si₄O₁₀][OH]₂, или 3MgO*4SiO₂*Н₂O. Старинное арабское название минерала.

Химический состав. MgO 31,7%, SiO₂ 63,5%, Н₂O 4,8%. Обычно часть MgO бывает замещена FeO (до 2-5%). Кроме того, довольно часто присутствует Аl₂O₃ (до 2%), изредка в небольших количествах (до десятых долей процента) NiO.

Сингония моноклинная. Очень редко наблюдается в таблитчатых кристаллах гексагонального и ромбического облика, непригодных, однако, для измерения. Агрегаты. Весьма характерны листоватые, чешуйчатые, часто плотные массы, называемые жировиком, стеатитом, мыльным или горшочным камнем.

Цвет талька бледно-зеленый (для крупнолистовых масс) или белый с желтоватым, буроватым, зеленоватым, иногда интенсивным оттенком. Тонкие листочки прозрачны или просвечивают. Блеск стеклянный с перламутровым отливом. Ng = 1,575-1,590 и Np = 1,538-1,545.

Твердость около 1. Жирен на ощупь. Листочки гибки, но не упруги. Спайность весьма совершенная по {001}. Спайные листочки дают шестилучевую фигуру удара и часто обнаруживают направления спайности, параллельные линиям удара. Вследствие этого нередко раскалывается на ромбические или гексагональные кусочки. Уд. вес 2,7-2,8. Прочие свойства. Плохой проводник тепла и электричества. Огнеупорен. Тальковый камень не плавится до температуры 1300-1400°.

Диагностические признаки. Легко узнается по низкой твердости, жирному ощущению в руках, светлой окраске и совершенной спайности листоватых разностей. Однако от пирофиллита, особенно в тонкокристаллических массах, отличим лишь по химическим реакциям.

П. п. тр. белеет, расщепляется и с трудом оплавляется по краям в белую эмаль. Будучи сильно прокален, приобретает значительную твердость (около 6). В кислотах нерастворим даже при нагревании. С раствором азотнокислого кобальта после прокаливания становится бледно-розовым (отличие от пирофиллита).

Происхождение. Тальк чаще всего встречается как продукт гидротермального изменения богатых магнезией ультраосновных пород. В этих случаях он, как правило, ассоциирует с остаточными зернами хромшпинелидов и с новообразованиями карбонатов магния (брейнеритом, магнезитом), иногда кальция. Очень характерны в качестве новообразований также метакристаллы гематита или магнетита, изредка апатита. Судя по парагенезису минералов, образование талька за счет силикатов магния происходит с помощью гидротерм, содержащих углекислоту, по следующей схеме реакции:

4(Mg,Fe)₂SiO₄ + Н₂O + ЗСO₂ > Mg₃[Si₄O₁₀][ОН]₂ + 3MgCO₃ + Fe₂O₃.

оливин тальк магнезит гематит

Присутствие гематита указывает на окислительную обстановку реакции. В восстановительной среде образуются магнетит и брейнерит и сам тальк содержит некоторое количество FeO.

Месторождения талька связаны и с контактово-метасоматическими процессами, образуясь в гидротермальной стадии на границе доломитов с интрузивными породами. В этих случаях он встречается в виде линзообразных тел и отличается чистотой и высокосортностью. Образование его происходит, очевидно, по следующей схеме:

3CaMg[СO₃]₂ + 4SiO₂ + Н₂O > Mg₃[Si₄O₁₀][ОН]₂ + ЗСаСO₃ + ЗСO₂.

доломит тальк кальцит

Известны псевдоморфозы тонкочешуйчатых агрегатов талька по оливину, энстатиту, диопсиду, актинолиту и другим магнийсодержащим минералам.

Практическое значение. Тальк широко используется в промышленности. Он находит применение главным образом в молотом виде (тальковый порошок) и отчасти в форме кускового талька.

Тонкоразмолотый тальк широко используется в бумажной, а также в резиновой промышленности в качестве наполнителя для увеличения объема данного материала без существенного изменения его полезных свойств. Высшие безжелезистые сорта применяются в парфюмерии (при изготовлении пудры, мазей, пасты). В красочной промышленности употребляется для изготовления огнезащитных и светоупорных красок и мягких карандашей для стекла, материй, металла. В текстильной промышленности используются адсорбционные свойства талькового порошка, в связи с чем он применяется для беления хлопка, вывода жирных пятен и других целей. В керамической промышленности тальковый порошок применяется для изготовления высоковольтных электроизоляторов, глазурей, кислото- и щелочеупорных сосудов, водосточных труб и т. д.

Тальковый камень, обычно содержащий примеси других минералов (главным образом карбонатов и хлоритов), применяется в виде кирпичей, плит и пр. Особенно отличаются огнеупорными свойствами тальковые камни, богатые примесью магнезита. Применяются они для футеровки металлургических печей, топок паровозов и др. Наконец, из молотых тальковых камней с помощью флотационного обогащения можно получать чистый тальковый продукт.

Месторождения. Шабровское месторождение талькового камня (в 25 км к югу от г. Свердловска) известно еще с 20-х годов прошлого столетия. Оно образовалось в связи с воздействием на серпентиниты гидротерм, богатых С02, генетически связанных с более молодыми гранитными интрузиями. В результате этого воздействия возникли самые разнообразные по составу породы: талькохлоритовые, нередко с кристаллами турмалина, иногда магнетита, и зернами эпидота, апатита и других минералов; пироксено-гранато-эпидотовые, образовавшиеся вследствие привноса вместе с летучими компонентами кремнезема; талькокарбонатные с гематитом и магнетитом; талькохлорито-актинолитовые породы и проч. Крупнопластинчатый тальк встречается в виде прожилков и жил, располагающихся вкрест простирания среди талькосодержащих пород.

Крупные месторождения, связанные с карбонатными породами, известны в Канаде в Мэдокском округе. Линзообразные тальковые залежи состоят из листоватого талька снежно-белого, светло-серого и коричневого цвета с примесью карбонатов (кальцита и доломита), тремолита и других минералов.

Пирофиллит - Al₂[Si₄O₁₀][ОН]₂ или Аl₂O₃*4SiO₂*Н₂O. "Пирос" - по-гречески - огонь, "филлон" - лист. Название дано вследствие способности этого минерала расщепляться на тонкие листочки перед паяльной трубкой. Впервые, как минеральный вид, был установлен Р. Германом (1829 г.) в Березовском золоторудном месторождении (Урал).

Химический состав. Аl₂O₃ 28,3%, SiO₂ 66,7%, Н₂O 5,0%. Содержание отдельных компонентов колеблется в довольно широких пределах. В виде примесей устанавливаются: MgO(до 9% и, вероятно, выше), FeO (до 5%), Fe₂O₃, в ничтожных количествах СаО, щелочи и окись титана.

Сингония моноклинная. Кристаллы, пригодные для измерения, не встречаются. Обычно распространен в виде пластинчато-лучистых агрегатов (см. рис. 38) или скрыточешуйчатой плотной породы, носящей название агальматолита или пагодита. "Агальма" по-гречески - статуя, "пагода" - буддийский идол и храм. Из этого камня выделывались фигуры китайских божков.

Цвет пирофиллита белый с желтоватым оттенком или бледно-зеленый; нередко полупрозрачный. Блеск стеклянный с перламутровым отливом для пластинчатых агрегатов. Ng = 1,600, Nm = 1,588 и Np = 1,552.

Твердость около 1. Жирный на ощупь. Тонкие листочки гибки, упругостью не обладают. Спайность совершенная по {001}. Уд. вес 2,66 -2,90.

Диагностические признаки. Характерны очень низкая твердость, светлая окраска, перламутровый или мерцающий блеск . От талька без химических анализов или реакции с азотнокислым кобальтом не отличим. Весьма вероятно, что во многих случаях ошибочно принимается за тальк. Известны случаи, когда пирофиллитовые месторождения вначале разведывались как тальковые.

П. п. тр. не плавится. Расщепляется на тончайшие листочки и обращается в снежно-белую массу. При прокаливании в закрытой трубке выделяет воду при высокой температуре и принимает серебристый отлив. В кислотах не разлагается. С раствором Co[NO₃]₂после прокаливания принимает синий цвет (присутствие А1).

Происхождение. Встречается в некоторых гидротермальных жильных месторождениях как низкотемпературный минерал в ассоциации с кварцем, карбонатами, гематитом и другими минералами, образовавшимися в результате гидротермального разложения обычно кислых изверженных пород.

Распространен также в некоторых богатых глиноземом метаморфических сланцах, иногда в весьма значительных массах. Образуется, по-видимому, за счет богатых бейделлитом или монтмориллонитом осадочных горных пород при значительно повышенных температурах. Известен также в виде псевдоморфоз по андалузиту, дистену, мусковиту и другим силикатам алюминия и алюмосиликатам, образующимся, по-видимому, в процессе наложения гидротермальной деятельности.

Практическое значение. В случаях скоплений в виде сплошных, значительных по размерам масс имеет несомненный промышленный интерес. Свойства пирофиллита таковы, что он может быть широко использован в бумажной, керамической, строительной (в качестве огнеупорного камня), электротехнической (для изоляторов), резиновой (в качестве наполнителя) и других отраслях промышленности. Подробнее о применении было сказано выше (см. тальк). В древние времена в Китае плотные разности его, известные под названием "китайского агальматолита", употреблялись для изготовления различных безделушек, статуэток, грифельных карандашей и пр.

Месторождения. Замечательные по бледно-зеленой окраске и перламутровому блеску звездчатые (см. рис. 38) и пластинчато-лучистые агрегаты пирофиллита встречаются в кварцевых жилах среди пирофиллито-карбонатных пород в районе междуБерезовским и Пышминским месторождениями на Урале (близ г. Свердловска). Пирофиллит здесь наблюдается в виде оторочек на стенках жил, выполненных в середине кварцем. В мелколистоватых и плотных массах встречен также около г. Миасса (Ю. Урал).

Крупные месторождения агальматолита известны в Китае. В виде пирофиллитового сланца в значительных массах распространен в штатах Арканзас, Джорджия и С. Каролина (США). В Бразилии, близ Оуро-Прето (Минас-Жерайж), встречен в форме листоватых агрегатов в ассоциации с топазом. Вообще нужно сказать, что пирофиллит пользуется широким распространением.

4.2 Группа слюд

Слюды принадлежат к числу широко распространенных в природе минералов. Нередко они являются породообразующими минералами. Общее количество их в земной коре достигает примерно 3,8%, причем в главной массе они встречаются в кислых интрузивных породах и кристаллических слюдяных сланцах.

Химический состав минералов группы слюд необычайно изменчив. Весьма широко распространены явления замены одних катионов другими. С химической точки зрения, эти минералы представляют особую группу алюмосиликатов. Типические их составы могут быть выражены в следующем виде:

· R*R₃**[AlSi₃O₁₀][OH]₂ или R*R₂***[AlSi₃O₁₀] [OH]₂, где R* = K;

· R***=Al, часто Fe³⁺, Mn³⁺, изредка Cr³⁺, V³⁺, в некоторых случаях Ti⁴⁺;

· R** = Mg, часто Fe²⁺, Mn²⁺, а также Li¹⁺* и др.

^*(Замещение магния литием происходит с одновременным вхождением алюминия по схеме: 3Mg²⁺ > Li¹⁺_1,5 + Al³⁺_1,5.)

Ион Na¹⁺ в составе слюд редко принимает участие в существенных количествах, а Cа²⁺ и Bа₂₊ обычно отсутствуют. Гидроксил может замещаться F (главным образом, в магниевых и литиевых слюдах).

Таким образом, в слюдах устанавливаются широкие изоморфные смеси, в которых, с одной стороны, как обычно, Mg²⁺ заменяется Fe²⁺, Al³⁺-Fe³⁺, а с другой - несомненно существуют гетеровалентные изоморфные замещения Mg²⁺(Fe²⁺)-Al³⁺(Fe³⁺) и др.

Все минеральные виды группы слюд кристаллизуются в моноклинной сингонии, причем формы кристаллов близки к гексагональным. Кристаллические структуры являются типичными слоистыми. Поведение Al в кристаллических решетках представляет особый интерес. Согласно толкованиям структуры слюд, как увидим ниже, этот элемент в виде алюмокислородных тетраэдрических групп входит лишь частично в состав комплексного аниона, заменяя одну четверть кремнекислородных тетраэдров. Избыток его участвует в числе катионов уже в шестерной координации, заменяя катионы Mg. По-видимому, аналогично себя ведет и Fe³⁺ в сильножелезистых слюдах.

Физические свойства слюд, несмотря на широкие различия в химическом составе, во многом тождественны, так как кристаллические структуры однотипны.

Условия образования слюд в природе отличаются некоторыми особенностями. В высокотемпературных эффузивных породах эти минералы как ранние выделения непосредственно из магмы никогда не встречаются. В интрузивных изверженных породах преимущественно кислого и среднего состава они образуются как позднемагматические и постмагматические минералы, очевидно под влиянием легколетучих агентов (мусковитовые граниты, грейзены). В крупных кристаллах слюды встречаются среди пегматитов, нередко в высоко- и среднетемпературных гидротермальных месторождениях вольфрама, молибдена и др. Широким распространением они пользуются также во многих метаморфических породах, в частности в кристаллических сланцах (гнейсах, слюдяных сланцах и др.).

В соответствии с особенностями химического состава слюды подразделяются на следующие подгруппы:

1. подгруппа биотита (магниево-железистых слюд);

2. подгруппа мусковита (алюминиевых слюд);

3. подгруппа лепидолита (литиевых слюд).

Подгруппа биотита

К подгруппе относятся магниево-железистые слюды: флогопит и биотит.

Флогопит - KMg₃[Si₃AlO₁₀] [F,OH]₂, или K₂O*6MgO*Al₂O₃*6SiO₂*2H₂O (в переводе F на OH). Название происходит от греческого слова "флогопос" - огнеподобный (имеется в виду цвет минерала). Синоним: магнезиальная слюда.

Химический состав (в %): К₂O 7,0-10,3, MgO 21,4-29,4, Аl₂O₃ 10,8-17 (согласно формуле должно быть 12,2), SiO₂ 38,7-45,0 (согласно формуле должно быть 43,2), Н₂O 0,3-5,4, F до 6. Из примесей чаще всего присутствуют: FeO (до 9%), ВаО до 2,5% (бариофлогопит), Na₂O (до 2%), а также Fe₂O₃, иногда МnО, СаО, Сr₂O₃, NiO и др.

Сингония моноклинная; моноклинно-призматический в. с. L²PC. Кристаллическая структура слюд, как уже указывалось, характеризуется тем, что в слоях кремнекислородных тетраэдров участвуют алюмокислород-ные тетраэдры (в отношении Al: Si = 1: 3). Вследствие этого между трехслойными пакетами, имеющими формулу Mg³[Si³AlO₁₀][F,OH]₂, возникает остаточный отрицательный заряд, который и компенсируется одновалентным катионом К¹⁺ (см. фиг. 334- A). В отличие от других слюд, в флогопите внутри слоистых пакетов между двумя алюмо-кремнекислородными слоями во всех местах шестерной координации располагаются ионы Mg.

Рис.328. Крупный кристалл флогопита. Слюдянское месторождение (Забайкалье)

Облик кристаллов таблитчатый (псевдогексагональный), короткопризматический, иногда усеченнопирамидальный. Кристаллы часто грубо образованы (рис. 328) с явно выраженной параллельной штриховкой на боковых гранях. По формам неотличимы от кристаллов биотита. Двойники часты. Вообще двойники слюд могут быть образованы по различным законам. Чаще всего встречаются такие, в которых двойниковая ось лежит в плоскости срастания (001) и притом перпендикулярно к оси с и ребру (001): (110) (рис. 329); двойниковая плоскость, следовательно, перпендикулярна к плоскости (001). Это так называемый слюдяной закондвойникования. По этому же закону образуются и тройники с общим пинакоидом {001}. В подобных тройниках индивиды прорастают друг друга (рис. 330). В них часто наблюдается перистое строение относительно двойниковых швов, обусловленное тем, что перпендикулярно ребру (110): (001) располагаются прямолинейные тонкие складки или грубо выраженные штрихи. Другой закон, не характерный для слюд, носит название хлоритового; двойниковой плоскостью, совпадающей с плоскостью срастания, является (001). Агрегаты листовато-пластинчатые, чешуйчатые.

Рис. 329. Двойник по слюдяному закону

Цвет флогопита светлый желтовато-бурый или красновато-бурый; реже бесцветный, серебристый, иногда с зеленоватым оттенком; в толстых пластинах темно-бурый. Блеск стеклянный, на плоскостях спайности перламутровый. Ng = Nm = 1,565-1,606 и Np = 1,535-1,562.

Рис.330.Тройник прорастания по слюдяному закону

Твердость 2-3. Тонкие листы обладают упругостью. Спайность весьма совершенная по {001]; несовершенная спайность проявляется по {110} и {010}, являющимся плоскостями скольжения. Эти плоскости отчетливо обнаруживаются в так называемой фигуре удара, которая получается для всех слюд на плоскости спайности (001), если на нее поставить притуплённую иглу и резко ударить по ней молотком. В результате образуются расходящиеся от точки удара системы трех пересекающихся линий наподобие шестилучевой звезды (рис. 331). Два луча почти точно параллельны ребрам призмы {110}, а третья, наиболее длинная, линия параллельна плоскости симметрии. Если же на толстую пластинку, положенную на что-либо мягкое, надавить не иглой, а шариком или округленным концом цилиндрической палочки, то образуется фигура давления, т. е. шестилучевая звезда с направлениями лучей, перпендикулярными к ребрам (рис. 331). Эти направления по сравнению с фигурой удара повернуты на 30°. Обе фигуры характерны для всех слюдообразных минералов. Уд. вес 2,70-2,85. Прочие свойства. Обладает очень высоким удельным омическим сопротивлением и свойствами электрического изолятора.

Рис 331 Фигура удара (а) и фигура давления (б)на плоскости спайности слюды

Диагностические признаки. Светлые разности флогопита по внешним признакам практически неотличимы от мусковита, но оптические константы различны: флогопит, как и другие магниево-железистые темные слюды, оптически почти одноосен, тогда как мусковит явно двуосен и обладает большим углом оптических осей. От биотита отличается более светлой окраской.

П. п. тр. плавится с большим трудом (температура плавления 1330°). В кислотах разлагается, особенно в H₂SO₄.

Происхождение. Довольно часто встречается в контактово-метасоматических образованиях и в пегматитовых жилах, секущих доломитизированные известняки или другие бедные кремнеземом и железом магнезиальные породы (например серпентиниты). Типичными спутниками флогопита являются диопсид, форстерит, шпинель, доломит, кальцит, полевые шпаты, скаполиты и др. Распространен также в метаморфических породах (кристаллических сланцах), обычно в ассоциации с относительно бедными железом минералами. Без измерения оптических констант его легко принять за мусковит.

Практическое значение имеют крупнокристаллические массы флогопита. О применении см. мусковит.

Месторождения. Слюдянские месторождения флогопита находятся у оз. Байкал, близ ст. Слюдянка, Забайкальской ж. д. В генетической связи с гранитными интрузиями здесь среди сложного комплекса кристаллических сланцев, гнейсов и мраморов образовались многочисленные секушие пегматитовые жилы и метасоматические образования. Флогопитсодержащие минеральные тела обычно подчинены пироксено-амфиболовым гнейсам и встречаются нередко группами. Строение таких жил довольно сложное. В боковых породах (независимо от их состава) развиваются диопсидо-флогопитовые образования. Крупнокристаллический флогопит, как правило, ассоциирует с диопсидом, скаполитами, кальцитом, апатитом и другими минералами. Кристаллы часто имеют бочонковидные формы, нередко с острым окончанием, размерами иногда до 1,5 м в длину. Соответственно окраске различают следующие сорта кристаллов флогопита:

1. бесцветный или с желтоватым оттенком;

2. серебристо - белый, главным образом среди известняков;

3. янтарный - среди аплитовидных гнейсов;

4. вишневый или янтарно-красный;

5. темно-коричневый, иногда с золотистым отливом;

6. темно-зеленый и

7. почти черный - среди пироксено-роговообманковых и биотитовых гнейсов.

При выветривании железистые флогопиты светлеют и окрашиваются в голубой цвет. Часто среди кристаллов флогопита наблюдаются включения кальцита, скаполита и диопсида, а под микроскопом устанавливается также рутил в виде тончайших иголок (сагенит) и др. Аналогичные флогопитовыс месторождения распространены в алданском районе восточной сибири.

Примерно в таких же условиях находятся месторождения в провинции Онтарио (Канада) в виде жил и неправильной формы гнезд. Флогопит встречается в ассоциации с кальцитом, диопсидохм и апатитом в самых различных количественных соотношениях. Кристаллы достигают 2 м в диахметре. Янтарная окраска наиболее обычна. Того же типа месторождения известны на Мадагаскаре, Цейлоне, в Индии, Корее и в других местах.

Биотит - K(Mg,Fe)₃[Si₃AlO₁₀][OH,F]₂, или K₂O*6(Mg,Fe)O*Al₂O₃ *6SiO₂*2H₂O. Весьма широко распространенный минерал.

Химический состав. Анализы минералов, называвшихся биотитами, показывали следующие колебания их состава (в %): K₂O 6,18-11,43, MgO 0,28-28,34, FeO 2,74-27,60, Fe₂O₃ 0,13-20,65, Al₂O, 9,43-31,69, SiO₂ 32,83-44,94, H₂O 0,89-4,64, F 0-4,23. Примеси: ТiO₂, Na₂O, а также Li₂O, MnO, BaO, SrO, Cs₂O и др.

Рис. 332. Кристаллы биотита. Ильменские горы (урал)

Сингония Моноклинная. Моноклиннопризматический в. с. Облик кристаллов таблитчатый, псевдогекса-гональный, нередкостолбчахый, пирамидальный (рис. 332). Крупные кристаллы иногда обладают зональным строением. Двойники обычно по слюдяному закону. Агрегаты. Встречается в сплошных пластинчато- и чешуйчато-зернистых массах. Друзы кристаллов сравнительно редки.

Цвет биотита черный, бурый, иногда с оранжевым, красноватым, зеленоватый и другими оттенками. Непрозрачный или просвечивает. Блеск стеклянный, на плоскостях спайности с перламутровым отливом. Ng = Nm = 1,60-1,66 и Np= 1,56-1,60.

Твердость 2-3. Отдельные тонкие листочки обладают упругостью. Спайность весьма совершенная по {001} и несовершенная по [110] и {010}. Уд. вес 3,02-3,12.

Диагностические признаки. Макроскопически узнается по черному цвету и характерным внешним признакам. Под микроскопом он легко устанавливается по густой окраске и резко выраженному плеохроизму.

П. п. тр. плавится с трудом в серое или черное стекло. НСl действует слабо, но в концентрированной H₂SO₄ разлагается полностью с осаждением белого скелета кремнезема.

Происхождение. Как породообразующий минерал биотит в виде вкраплений встречается во многих магматических горных породах.

В крупных кристаллах биотит наблюдается в пегматитовых жилах. Встречается он также в ассоциации с мусковитом, с которым иногда образует параллельные или зональные срастания, причем плоскости спайности проходят через индивиды обеих слюд без перерыва. В виде вкрапленности нередко устанавливается в так называемых контактовых роговиках, образующихся под воздействием гранитных магм обычно на породы некарбонатного состава.

В рудных гидротермальных жилах биотит встречается крайне редко, и то обычно в полуразрушенном состоянии.

Весьма широко распространен в некоторых метаморфических породах: кристаллических сланцах, в частности гнейсах.

В процессе интенсивного химического выветривания он подвергается разложению. При этом щелочи выносятся, двухвалентное железо переходит в трехвалентное. Одновременно происходит, по-видимому, гидратация (переход в гидробиотит). Минерал теряет блеск , упругость, становится рыхлым. В конечной стадии химического разложения образуются гидроокислы железа и глинистое вещество.

При быстрой эрозии биотит, как минерал химически относительно стойкий, переходит в россыпи, легко расщепляется, измельчается и отлагается вместе с тончайшим илистым материалом в застойных водах. Здесь он с течением времени претерпевает некоторые изменения и приобретает интенсивный золотистый оттенок. Эти золотистые блестки легко обнаруживаются при промывке: как более легкий материал, они отлагаются на поверхности промытого осадка. В простонародной речи они получили название "кошачьего золота".

Установлено также, что в современных морских осадках биотитовые зерна подвергаются процессу гальмиролиза, т.е. подводному "выветриванию", причем они постепенно переходят в глауконит - гидросиликат калия и трехвалентного железа зеленого цвета.

Практического значения не имеет. Уральскими кустарями применяется лишь в качестве блесткового материала при изготовлении из цветных камней детских игрушек и различных предметов для украшения.

Месторождения. Биотит среди минеральных видов слюд является вторым после мусковита по распространенности в природе. Из бесчисленных месторождений отметим лишь некоторые, отчасти уже знакомые нам пегматитовые месторождения. В Ильменских горахбиотит в качестве второстепенного минерала неравномерно, но широко распространен во всех типах пегматитовых жил в виде крупных пластин (до 0,5 м в диаметре), кристаллов и мелкопластинчатых агрегатов в ассоциации с кали-натровыми полевыми шпатами, нефелином, иногда топазом, магнетитом, ильменитом и другими минералами. В Борщовочном кряже биотит отмечается в пегматитах у д. Савватеевой, в районе р.Слюдянки ив других местах. Огромные пластинчатые кристаллы наблюдались в пегматитахГренландии и Скандинавии (в Евьё была встречена пластина биотита размером 7 м²).

Подгруппа мусковита

Сюда относятся алюминиевые слюды, главным образом широко распространенный в природе мусковит и редкий парагонит. По сравнению с минералами группы биотита здесь 3(Mg,Fe)²⁺ заменены 2Аl³⁺, т. е. подобно тому, как это мы видели в группе талька-пирофиллита.

Мусковит - КАl₂ [AlSi₃O₁₀] [ОН]₂, или К₂O*ЗАl₂O₃*6SiO₂*2Н₂O. Название происходит от старинного итальянского названия города Москвы - Муска. В свое время большие листы мусковита вывозились через Москву на запад под названием "московского стекла".

Химический состав (в %): К₂O 11,8, Аl₂O₃ 38,5, SiO₂ 45,2, Н₂O 4,5. Ярко-зеленая хромсодержащая слюда (Сr₂O₃ до нескольких процентов) носит название фуксита.

Сингония моноклинная; моноклинно-призматический в. с. (Кристаллическую решетку см. на фиг. 334-А).Облик кристалловобычно таблитчатый или пластинчатый, псевдогексагонального или ромбовидного сечения. Иногда наблюдаются индивиды столбчато-пирамидального облика. Боковые грани обычно сильно исштрихованы в горизонтальных направлениях. Двойники часты по слюдяному закону (рис. 329), редки по хлоритовому. Агрегаты. Мусковит может встречаться также в сплошных листовато-зернистых или чешуйчатых массах. Изредка встречаются почковидные массы с концентрически-скорлуповатой отдельностью. Скрыточешуйчатые массы с шелковистым блеском, иногда с трудом распознаваемые даже под микроскопом, носят название серицита.

Цвет. в тонких спайных листах бесцветен, но часто с желтоватым, сероватым, зеленоватым и редко красноватым оттенком. Фуксит ярко-зеленый. Блеск стеклянный, на плоскостях спайности перлахмутровый и серебристый. Ng=l,588-1,615, Nm = l,582-1,611 и Np = 1,552-1,572.

Твердость 2-3. Листочки мусковита, как у всех минералов группы слюд, гибки и при сгибании упруги; известны разности, переходные к хрупким слюдам и, наоборот, близкие к талькоподобным. Спайность весьма совершенная по {001}, несовершенная по {110} и {010}, являющимся плоскостями скольжения. Уд. вес 2,76-3,10. Прочие свойства. Мусковит является отличным изолятором для электрических токов обычного напряжения и обладает достаточно высоким сопротивлением пробою.

Диагностические признаки. Мусковит легко узнается по своим внешним признакам: светлой окраске, перламутровому или серебристому блеску, весьма совершенной спайности и легкой расщепляемости на тонкие прозрачные упругие листочки. От флогопита отличается по оптическим константам, главным образом по углу оптических осей (у флогопита он очень мал).

П. п. тр. тонкие пластинки плавятся с трудом в непрозрачную белую эмаль. Кислотами не разлагается. Вода начинает выделяться только при температуре красного каления (выше 850°).

Происхождение. Мусковит среди минералов группы слюд пользуется широким распространением. В качестве породообразующего минерала он входит в состав некоторых интрузивных горных пород, в частности в состав гранитов, особенно грейзенов, т. е. пневматолитически измененных их разностей, в ассоциации с топазом, литиевой слюдой, кварцем, иногда вольфрамитом, касситеритом, молибденитом и др. Мусковит в этих случаях образуется главным образом за счет ранее выделившихся калиевых полевых шпатов (ортоклаза и микроклина).

Сравнительно часто мусковит встречается в гранитных пегматитовых жилах в виде крупных кристаллов, представляющих промышленный интерес. Мусковит в таких жилах, особенно в центральных частях, нередко дает скопления в виде гнезд до 1-2 м в поперечнике, но обычно бывает беспорядочно рассеян в форме крупных кристаллов по всей массе пегматита или вдоль определенных зон.

Как мельчайшие включения в кристаллах мусковита иногда устанавливаются циркон, рутил в виде сагенитовой решетки, апатит, шпинель, гранаты, турмалин, кварц, магнетит и др. При детальном исследовании в ряде случаев можно установить определенные закономерности ориентировки этих включений в соответствии со структурными особенностями минералов.

В контактово-метасоматических месторождениях мусковит встречается редко. Известны случаи образования мелкозернистого мусковита в песчаниках на контакте их с гранитами и другими кисльми изверженными породами.

В гидротермальных рудных месторождениях и гидротермально измененных горных породах чрезвычайно широко развиты процессы серицитизации, т. е. образования серицита - скрытокристаллической разности слюды, обогащенной водой.

В метаморфических горных породах мусковит и серицит пользуются широким распространением. Известны целые массивы слюдяных кристаллических сланцев, серицитсодержащих глинистых сланцев (филлитов) и кварцитов с мусковитом. В таких породах полевые шпаты обычно отсутствуют.

При процессах выветривания мусковит обладает относительной химической стойкостью и часто переходит в россыпи. В силу способности легко расщепляться на мелкие листочки и благодаря малому удельному весу он, в виде мельчайших серебристых блесток, скопляется обычно в илистых осадках и слоистых глинах, образующихся в водных бассейнах при замедленном движении вод.

В условиях интенсивного химического выветривания мусковит способен переходить в более богатые водой гидрослюды-гидромусковиты, а при переходе в раствор щелочей - в каолинит.

Практическое значение. Наиболее важное практическое свойство мусковита, так же как и флогопита, заключается в его высоких электроизоляционных качествах. В промышленности слюда применяется в виде листовой слюды, слюдяного порошка и различных слюдяных фабрикатов.

Наиболее ценная листовая слюда находит применение главным образом в электропромышленности: для изоляторов, конденсаторов, реостатов, телефонов, магнето, электрических ламп, керосинок, слюдяных очков и прочих целей. В зависимости от размеров пластинок, степени их прозрачности и равномерности окраски различается несколько сортов листовой слюды.

Слюдяной порошок (скрап), получающийся путем размола отбросов при обрезке листовой слюды, применяется при изготовлении огнестойких строительных материалов (кровельного толя), обоев, писчей бумаги, слюдяного картона, огнеупорных красок, парчевых красок, различных керамических изделий, автомобильных шин, для взрывчатых веществ (в качестве адсорбента), смазочных материалов и пр.

Слюдяные фабрикаты, главным образом миканит, идут в качестве заменителей листовой слюды в случаях менее ответственного применения (для электроизоляционных прокладок в некоторых электрических приборах: электрических чайниках, кастрюлях, утюгах и пр.). Миканит изготовляется из мелких листочков слюды и обрезков, получаемых в виде остатков при использовании листовой сортовой слюды, путем склеивания их шеллаком и последующего прессования под большим давлением.

Месторождения. Укажем лишь наиболее интересные месторождения мусковита в пегматитах.

На северо-западе Европейской части СССР существовал старинный слюдяной промысел. Месторождения были известны еще в XV в. Слюдоносные пегматитовые месторождения располагаются среди гранитов, гнейсов, слюдяных сланцев и других метаморфических пород. Мусковит ассоциирует с полевыми шпатами, кварцем, в меньшей степени с турмалином, апатитом и другими минералами.

Слюдяные месторождения распространены в Мамском районе Восточной Сибири. Широкая слюдоносная полоса метаморфических сланцев с северо-запада и юга-востока ограничена массивами гранитов. Кристаллы мусковита (иногда до 50 см) с красноватым или желто-зеленоватым оттенком наблюдаются в парагенезисе с кислыми плагиоклазами, микроклином, кварцем, биотитом, в некоторых случаях с черным турмалином, апатитом, гранатом и др. Слюда совершенно прозрачна, легко расщепляется на тонкие листы с ровной гладкой поверхностью.

Главнейшие иностранные месторождения мусковита в пегматитах находятся в Индии (Бенгальский и Мадрасский районы), где встречаются кристаллы мусковита до 3-5 м² и больше; в ряде штатов США (С. Каролина, Мэриленд и др.); в Бразилии, Канаде и других странах.

Подгруппа лепидолита

Среди слюд этой подгруппы выделяются следующие два главных минеральных вида: лепидолит и циннвальдит.

Лепидолит - KLi_1,5 Al_l,5 [Si₃AlO₁₀][F,OH]₂. Здесь по сравнению с формулой биотита ионы магния замещены литием и алюминием по схеме:

3Mg²⁺ > Li¹⁺_1,5 + Al³⁺_1,5.

"Лепидос" по-гречески родительный падеж от слова "лепис" - чешуя. Синоним: литионит. Принадлежит к числу редких слюд.

Химический состав непостоянный (в %): К₂O 4,82-13,85, Li₂O 1,23- 5,90, Аl₂O₃ 11,33-28,80, SiO₂ 46,90-60,06, Н₂O 0,65-3,15, F 1,36-8,71.

В виде примесей присутствуют: MgO (до нескольких процентов), FeO, МnО, СаО, Na₂O, Cs₂O, Rb₂O (иногда до 3,73%) и др.

Сингония моноклинная; моноклинно-призматический в. с. Облик кристаллов пластинчатый, псевдогексагональный. Хорошо образованных кристаллов не наблюдается. Двойники-по слюдяному закону. Агрегаты листовато-пластинчатые или тонкочешуйчатые. Изредка встречается в виде друз кристаллов.

Цвет лепидолита белый, но чаще розовый, бледно-фиолетовый, иногда персиково-красный (присутствие марганца). Блеск стеклянный, на плоскостях спайности перламутровый, серебристый. Ng = Nm = 1,55 и Np = 1,53.

Твердость 2-3. Листочки гибки, обладают упругостью при сгибании. Спайность весьма совершенная по {001} и несовершенная по {110} и {010}. Уд. вес 2,8-2,9.

Диагностические признаки. Обычно узнается по розовым или фиолетовым оттенкам. От мусковита отличается несколько меньшими показателями преломления, по поведению п. п. тр. и по наличию лития, который легко устанавливается спектральным анализом.

П. п. тр. легко плавится в белую эмаль. Окрашивает пламя в красный цвет. Кислотами разлагается только после сплавления.

Происхождение. Встречается в измененных гранитах (грейзенах) и некоторых пегматитах, иногда в высокотемпературных гидротермальных жилах. Ассоциирует обычно с полевыми шпатами, кварцем, мусковитом (с которым иногда наблюдается в параллельном срастании), сподуменом, литиевым турмалином, топазом, касситеритом, флюоритом и др. При выветривании изменяется так же, как и мусковит.

Практическое значение. Вместе с циннвальдитом является одним из главных источников получения солей лития, применяющихся при изготовлении щелочных аккумуляторов (для подводных лодок), получения специальных оптических стекол (флинтгласа, опаловых и белых стекол), в пиротехнике (яркий красный свет), медицине, синтезе органических соединений, приготовлении искусственных минеральных вод, для очистки кондиционированного воздуха (в виде LiCl), при очистке гелия, в фотографии, рентгенографии и пр. В последнее время особое значение приобретают специальные сплавы металлического лития с кальцием (в черной металлургии для улучшения механических свойств и повышения предела текучести сплавов), медью, алюминием (для увеличения стойкости) и др.

Месторождения. В СССР лепидолит встречается в некоторых средне-уральских и других минеральных копях среди пегматитов в ассоциации с сильно измененными калие-натриевыми полевыми шпатами, турхмалином различной окраски, топазом, горным хрусталем и др. Лепидолит наблюдается в мелкочешуйчатых массах нежнофиолетового цвета, иногда в крупнолистоватых агрегатах замечательного фиолетового цвета и, наконец, в мусковитоподобных серебристых пластинчатых кристаллах.

Из иностранных месторождений отметим прежде всего давно эксплоатирующиеся крупные скопления лепидолита розового цвета близ Розены в Моравии, на о. Уте (недалеко от г. Стокгольма в Швеции), в штате Мэйн (США) и др.

Циннвальдит - KLiFe**Al[Si₃AlO₁₀][F,OH]₂ Назван по месту нахождения-Циннвальд в Рудных горах (Саксония). Состав сильно изменчив. Содержание FeO иногда достигает 12,5%. Сингония моноклинная. Тонко- или толстотаблитчатые кристаллы серого, бурого, реже темно-зеленого цвета, по своим формам близки к биотиту. Встречается также в чешуйчатых агрегатах. Обычно непрозрачный или просвечивает. Блеск стеклянный, на плоскостях спайности перламутровый. Ng = 1,58, Nm=l,51 и Np= 1,55.