Минералогия с основами кристаллографии и петрографии (стр. 11 )

БИОТИТ - K(Mg, Fе)3[AlSi3O10](OH, F,Cl)2
Моноклинная сингония

Назван в честь французского минералога и физика . Редко отвечает по составу теоретической формуле. Изоморфные примеси Fe3+, Al3+, Ti4+, а также Fe2+ + (OH)- = Fe3+ + O2-. Кристаллы пластинчатые; чешуйчатые до мелкочешуйчатых агрегаты. Цвет минерала черный, реже бурый, иногда с золотистый с зеленоватым оттенком. Блеск стеклянный. Спайность весьма совершенная. Твердость 2.5. Черта коричневая.
Диагностика. Характерная форма выделения минерала, черный цвет, весьма совершенная спайность.
Происхождение. Широко распространен в гранитах и гранитных пегматитах; щелочных пегматитах, а также в метаморфических породах (различные сланцы и гнейсы).
Значение. Биотит не пригоден в качестве диэлектрика, так как содержит железо. В ряде случаев из биотита попутно извлекается рубидий и цезий.

ГИДРОСЛЮДЫ (иллиты)
Моноклинная сингония

К группе гидрослюд относят гидратированные слоистые алюмосиликаты с морфологически чешуйчатым строением. Эти минералы в большинстве случаев возникают в коре выветривания, а также на заключительных стадиях гидротермального процесса минералообразования. Гидрослюды образуются чаще всего при гидратации слюд, оказываясь промежуточными образованиями между слюдами и глинистыми минералами, некоторые из них являются главными породообразующим минералами многих глин и других осадочных пород. Вытеснение иона К+ из слюд освобождает валентные связи в результате чего алюминий переходит из координации 4 в координацию 6, а освобождающаяся валентность компенсируется заменой кислорода гидроксил-ионом. Ион калия замещается при этом ионом оксония (Н3О)+ или гидратированными ионами Mg(OH)+. Последнее особенно характерно для процессов выветривания. Некоторые гидрослюды образуются из коллоидных растворов в морской воде, из которой сложные алюмокремневые гели поглощают калий и другие щелочные элементы.

Состав гидрослюд сложный и непостоянный. Они отличаются от слюд частичным замещением в них К+ на Са2+, Mg2+ и (Н3О)+. Дальнейшее изменение гидрослюд в связи с потерей щелочей приводит к образованию разбухающих минералов типа вермикулита и даже монтмориллонита. Из минералов, относящихся к группе гидрослюд, мы рассмотрим гидромусковит, глауконит, вермикулит.

ГИДРОМУСКОВИТ (K, H3O)Al2[AlSi3O10](OH)2*nH2O
Моноклинная сингония

По химическому составу является промежуточным образованием между мусковитом и каолинитом. По сравнению с мусковитом содержит меньше К+ и больше Н3О+. Гидромусковит является наиболее распространенным минералом из всех гидрослюд. Он является основным породообразующим минералом многих глин, особенно огнеупорных, широко развит в корах выветривания, в почвах.

ГЛАУКОНИТ   K(Mg, Fe, Al)2[AlSi3O10](OH)2
Моноклинная сингония

Кристаллическая структура переходная между структурами слюды и монтмориллонита. Известны разбухающие глаукониты - смешанно-слоистые глауконит - монтмориллонитовые минералы. Землистые агрегаты, зерна неправильной формы в осадочных породах, особенно в песчаных и глинистых породах. Часто встречается в песках, образуя так называемые глауконитовые пески. Служит цементом в песчаниках. Цвет минерала зеленый разных оттенков: от малахитово-зеленого до зеленовато-бурого. Блеск матовый, тусклый. Спайность весьма совершенная, однако макроскопически она не проявляется. Твердость 2-3. Черта зеленая.
Диагностика. Характерный зеленый цвет, низкая твердость и нахождение в осадочных породах.
Происхождение. Осадочное - в морях и океанах, а также в почвах. Возможно биогенный.
Значение. Может служить калийным удобрением, ограниченно используется в качестве дешевой зеленой краски и катионообменника для очистки сточных вод.

ВЕРМИКУЛИТ Mg0,5(Mg, Fe)3[(Si, Al)4O10](OH)2*4H2O
Моноклинная сингония

Название от латинского "вермикуляре" - червячок, так как при нагревании расщепляется на волокна, похожие на червей. Почти никогда не отвечает формуле минерала. Содержит примеси Al3+, Fe3+ а также Fе2+, Мп2+, Тi4+. В кристаллической структуре вермикулита между пакетами располагаются гидратированные ионы Мg2+. Минерал образует крупнопластинчатые, чешуйчатые агрегаты, похожие на флогопит, а также тонкодисперсные массы среди глин и в корах выветривания. Цвет золотисто-желтый или бронзово-желтый. Блеск перламутровый. Спайность весьма совершенная. Твердость 1-1.5. При нагревании вспучивается, увеличивается в объеме в 15-20 раз. Обожженный вермикулит очень легкий, плавает в воде.
Диагностика. Легко отличается от других слюд вспучиванием при нагревании даже от спички или свечи с расщеплением на тончайшие пластинки.
Происхождение. Образуется при гидролизе биотита и флогопита.
Значение. Прокаленный вермикулит применяется как теплоизоляционный материал.

МОНТМОРИЛЛОНИТ (Na, K,Ca)(Аl, Fe, Мg)[(Si, Al)4O10](OH)2*nH2O
Моноклинная сингония

Назван по названию местности Монтморилльон во Франции. Содержит межслоевую воду, а также гидратированные комплексы типа оксония Н3О+, тригидрата Н+* H 2O и другие. Широкий изоморфизм типа Mg2+=Fе2+; Мg2+=(Fе2+,Zn2+,Cu2+); Al3+=(Fe3+,Cr3+). В зависимости от состава выделяют большое количество разновидностей: ферримонтмориллонит, Ni- монтмориллонит и другие. Главной особенностью монтмориллонита является его способность к адсорбции различных ионов (в основном катионов), а также к ионному обмену. Помимо межслоевой воды часто содержит некоторое количество адсорбированной воды, связанной с тонкодисперсностью выделений. Возникает большое число представителей переменного состава. Цвет минерала белый или серый. Механические примеси гидроксидов железа окрашивают выделения минерала в различные тона красно-бурого цвета. Весьма совершенная спайность. Твердость 1-1.5. Блеск матовый. Обладает характерным "глинистым" запахом в увлажненном состоянии. С водой образует пластичные массы, при этом, разбухая, может увеличиваться в объеме в 10 раз. Входит в состав бентонитовых глин, характерной особенностью которых является сильное набухание в присутствии воды.
Диагностика. см. диагностику каолинита.
Происхождение. В корах выветривания, а также осадочным путем.
Значение. Используется как отбеливающий материал в текстильной промышленности.

НОНТРОНИТ (Na, K,Ca)Fe2[(Si, Al)4O10](OH)2*nH2O 
Моноклинная сингония

Состав минерала непостоянный. В структурном отношении аналогичен монтмориллониту. Встречается в землистых, иногда комковатых массах. Цвет желто-зеленый, серо-зеленый. Блеск матовый. Твердость 2.
Происхождение. В корах выветривания ультраосновных пород.
Значение. Ni - содержащий нонтронит - руда на Ni.

ХЛОРИТЫ

Название от греческого "хлорос" - зеленый, за окраску минералов. В семействе хлоритов более 25 минералов и большое число разновидностей. Это слоистые алюмосиликаты Mg, Fe, Al - иногда содержат Ni, Cr. Характерно отсутствие щелочей и кальция. Многие из них имеют очень близкие свойства и условия образования. Множество политипов. Широкий изоморфизм: Si4+ + Mg2+ = 2Al3+; 3Mg2+ = 2Al3+; Mg2+ = Fe2+ = Mn2+; Al3+ = Fe3+ = Cr3+. Листоватые от крупно - до мелкочешуйчатых и скрытокристаллических агрегатов, радиально-лучистые сростки и землистые массы. Цвет хлоритов изменяется от светло-желтого до темно-зеленого почти черного (тюрингит). Блеск стеклянный до перламутрового на плоскостях спайности. Спайность весьма совершенная. Листочки гибки, но не упруги. Излом ступенчатый, в агрегатах до раковистого. Твердость 2-З. Черта белая до слегка зеленоватой даже у минералов темно-зеленого цвета.

Диагностика. Надежно отличаются друг от друга только с помощью рентгенограмм, термического анализа и других методов диагностики. От слюд отличаются отсутствием упругости, характерным зеленым цветом.

Происхождение. Хлориты характерны для метаморфических пород, где образуют хлоритовые, так называемые зеленые сланцы. Возникают также в результате гидролиза роговой обманки и биотита и перехода их в хлорит. Идет процесс хлоритизации. Возникают в сланцах и гидротермальных жилах, при выветривании переходят в монтмориллонит, галлуазит, каолинит. Часто образуют смешанно-слойные минералы.

Значение. Крупные скопления железистых хлоритов (тюрингит, шамозит) - железные руды.

Контрольные вопросы

 Какие свойства характерны для слоистых силикатов?

 Особенности структуры каолинита. Где образуется этот минерал?

 Как используется каолинит?

 Возможен ли изоморфизм Si4+ и Al3+ в двухслойных пакетах?

 Назовите диагностические признаки талька.

 Какой тип связи между пакетами в двухслойных силикатах?

 Какие вы знаете слюды? Почему слюды относятся к алюмосиликатам?

 Что такое алюмосиликаты?

 В чем заключается особенность структуры слюд?

 Где образуется мусковит?

 Где образуется флогопит?

 Сравните каолинит и монтмориллонит. В чем сходство и различие этих минералов?

 Что является главной особенностью монтмориллонита?

 Назовите особенности химического состава гидрослюд.

 Назовите диагностические признаки серпентина. Где образуется этот минерал?

 Назовите глинистые минералы и охарактеризуйте состав глин.

 Где образуются хлориты? В чем особенность структуры хлоритов?

3.5. КАРКАСНЫЕ АЛЮМОСИЛИКАТЫ

В основе структуры каркасных алюмосиликатов лежит непрерывный каркас из связанных между собой кремнекислородных тетраэдров. Общую формулу алюмокремнекислородного каркаса можно представить формулой [AlmSin-mO2n]m-. Отношение (Al + Si):O в радикале во всех каркасных алюмосиликатах равно 1:2. Каркасные алюмосиликаты отличаются от слоистых силикатов ведущей ролью крупных катионов Ca, К, Na, а также отсутствием алюминия в координации 6. Кристаллизационная вода в минералах этой группы играет подчиненную роль. Распределение алюминия и кремния может быть беспорядочным и упорядоченным. Благодаря тому, что каркас имеет крупные пустоты, плотность каркасных алюмосиликатов является низкой. Из-за наличия таких пустот в структуре во многих минералах этого подкласса широко проявляются вариации состава, не затрагивающие каркаса. Здесь наблюдаются замещения типа Са2+ = 2Na+ и даже Ca2+ = 2Cs+, невозможные в минералах, в которых катионы фиксированы в структуре жестко. Большинство каркасных алюмосиликатов являются породообразующими минералами магматических и метаморфических пород, пегматитов. Иногда характерны они для гидротермальных жил. В поверхностных условиях каркасные алюмосиликаты легко гидратируются с образованием слюд, а затем различных глинистых минералов, в конечном счете монтмориллонита и каолинита. Все каркасные алюмосиликаты по составу можно разделить на три группы: