Лекция 13

 Группа монтмориллонита.Это большая группа глинистых минералов, силикатов и алюмосиликатов магния и алюминия.

Это магнезиальные и алюминиевые глинистые минералы. Идеальными предельными составами этих минералов являются Mg₃(Si₄O₁₀)(OH)₂·nH₂O(сапонит),Al₃(Si₄O₁₀)(OH)₂·nH₂O(бейделлит). В монтмориллонитах в отличие от талька и пирофиллита пакеты по-иному развернуты и смещены относительно друг друга, а в межпакетном пространстве размещаются молекулы конституционнойH₂O. В реальных природных условиях состав и структура сложнее. Межпакетными одновалентными ионами могут являтьсяNa⁺,Li⁺,NH₄⁺,K⁺,Rb⁺, а двухвалентными –Ca²⁺,Mg²⁺,Co²⁺. Монтмориллониты могут обмениваться межпакетными ионами с ионами окружающих водных растворов, а также поглощать крупные органические катионы (так образуются органоминеральные комплексы). При поглощении молекул воды монтмориллониты набухают за счет расширения межпакетного пространства; при нагревании или в сухой атмосфере вода и гидратированные катионы удаляются из монтмориллонитов, кристаллы уменьшаются в размере – набухают в присутствие воды.

Монтмориллониты образуют чрезвычайно тонкодисперсные плотные массы, слагают основной объем глины.

Монтмориллонитовые глины используются в нефтяной промышленности, где они используются при очистке продуктов перегонки нефтей от посторонних примесей (смол, углистых веществ и др.). В текстильной промышленности для очистки материала от жиров при окраске. В резиновом производстве, так же как и каолиновые глины в качестве наполнителя для придания жесткости, кислотоупорности, прочности и пр. В мыловаренной и косметической промышленности при производстве мыла, пудры, грима, губной помады, зубной пасты и др. Применяют также для очистки воды и пищевых продуктов (масел, вина и др.). При производстве бумаги, керамики, при изготовлении лекарств (как связующее вещество, как адсорбент и т. д.).

Группа слюд

Слюды принадлежат к числу широко распространенных минералов. В земной коре их около 4 %. В основном в кислых породах и кристаллических слюдяных сланцах. Выделяют три подгруппы слюд: флогопита биотита (железо-магнезиальные), мусковита (алюминиевые) и лепидолита (литиевые).

Наиболее важное свойство слюд заключается в их электроизоляционных качествах. В промышленности применяется листовая слюда, слюдяной порошок и различные фабрикаты. Наиболее ценная листовая слюда находит применение в электропромышленности: для изоляторов, конденсаторов, реостатов, телефонов и др. Слюдяной порошок используется при изготовлении огнеупоров (строительных материалов), обоев, бумаги, огнеупорных красок, различных керамических изделий, автомобильных шин, смазочных материалов и др. Слюдяные фабрикаты (миканит) применяется в качестве заменителей листовой слюды в менее ответственных случаях (бытовых электроприборах и др.).

Лепидолит вместе с циннвальдитом являются 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, фотографии, рентгенографии и в многих других областях науки и техники.

 Подгруппы флогопита и биотита. Флогопиты – это непрерывный рядMg–Fe-слюд с исходным составомKMg₃(AlSi₃O₁₀)(OH,F)₂. Железо только двухвалентное занимает позиции магния. По мере увеличения содержания железа среди слюд ряда выделяют железистый флогопит и флогопит. Биотиты изоморфный ряд железо-магнезиальных слюд, но в отличие от флогопита содержат трехвалентное железо. Ряд изменяется от магнезиального биотита, биотита, железистого биотита, лепидомелана. Крайний член ряда называется аннитом и имеет формулу KFe₃²⁺(AlSi₃O₁₀)(OH,F)₂. «Флогопос» от греч. – огнеподобный (имеется в виду цвет минерала). Биотит – от фамилии Ж. Б. Биота.

Флогопит и биотит встречаются в чешуйчатых массах, пластинках, хороших таблитчатых и бочонковидных кристаллах, иногда гигантских. Цвет зеленый, бурый, черный в зависимости от содержания и соотношения двух- и трехвалентного железа. Чистый безжелезистый флогопит бесцветен, водянопрозрачен.

В некоторых случаях в позиции магния появляется марганец. Бывают также барийсодержащие флогопиты (барий размещается в позициях калия) и барий титановые флогопиты.

Месторождения флогопита – Слюдянское (у оз Байкал, ст. Слюдянка Забайкальской ж.д.). Здесь размеры бочонковидных кристаллов могут достигать 1,5 м в длину. При выветривании железистые флогопиты светлеют и окрашиваются в голубой цвет. В Ильменских горах биотит в виде крупных пластин размером до 0,5 м в диаметре в пегматитовых жилах. Огромные пластинчатые кристаллы биотита наблюдались в пегматитах Гренландии и Скандинавии (в Евьё была встречена пластина биотита размером 7 м²).

 Подгруппа мусковита. Главным минералом этой подгруппы является сам мусковит – чисто или почти чисто алюминиевая слюда. Ее формула –KAl₂(AlSi₃O₁₀)(OH,F)₂. От названия г. Москвы – Муска. В редких случаях в мусковите часть алюминия замещена хромом (фуксит) – ярко-зеленая слюда. Есть мусковиты с частичной заменой калия на барий. Редкие группы мусковитов – чисто натриевая (парагонит) и чисто ванадиевая слюды.

Мусковит обычно встречается в таблитчатых, листоватых, бочонковидных кристаллах светло-розового, коричневого, серого цвета. В тонких спайных пластинках он бесцветен. Крупные кристаллы встречаются в гранитных пегматитах, грейзенах, гнейсах и сланцах. Но есть одна необычная морфологическая разновидность мусковита «серицит» – этот термин лишний для классификации, но удобный при описании пород и месторождений. Серицит – это желтая мелкочешуйчатая, иногда плотная скрытокристаллическая масса мусковита, развивающаяся в виде псевдоморфоз по полевым шпатам при их гидротермальных изменениях.

Слюдяные месторождения распространены в Мамском районе Восточной Сибири. Здесь широкая слюдоносная полоса метаморфических сланцев с мусковитом размером до 50 см с красноватым или желто-зеленоватым оттенком. Слюда совершенно прозрачна, легко расщепляется на тонкие листы с гладкой поверхностью.

Также месторождения мусковита известны в Индии (Бенгальский и Мадрасский районы), где встречаются кристаллы мусковита до 3–5 м²и больше.

 Подгруппа лепидолита«Лепидос» по-гречески чешуя. Принадлежит к числу редких слюд.

В эту группу минералов входят различные по формуле, но всегда содержащие литий слюды. Литий обладает геохимическим сродством с магнием и алюминием, но не с калием, поэтому занимает октаэдрические позиции (магния и алюминия). Сумма атомов лития, алюминия и магния должна быть не менее 2 и более 3. Число атомов калия во всех литиевых слюдах неизменно и равно 1. Условно все составы литиевых слюд можно разбить на три главных типа: первый – это составы как бы производные от формулы флогопита, второй и третий – от мусковита.

К первому типу относится тайниолитKliMg₂(Si₄O₁₀)F₂. Это как бы флогопит, в котором произошла заменаMg²⁺+Al³⁺наLi⁺+Si⁴⁺, т. е. это силикат, а не алюмосиликат.

К второму типу относят циннвальдитKLiAlFe²⁺(AlSi₃O₁₀)F₂. От местностиЦиннвальд в Рудных горах (Саксония). Это как бы мусковит, в котором произошла заменаAl³⁺наLi⁺+Fe²⁺

Из формулы мусковита выводится и формула трилитионита –Li_1,5Al_1,5(AlSi₃O₁₀)(OH,F)₂.

Есть и другие литий-алюминиевые слюды. В общем случае, все слюды третьего типа называют лепидолитами.

Цвет лепидолита белый, но чаще розовый, бледно-фиолетовый, иногда персиково-красный (из-за присутствия марганца). Твердость 2–3. Листочки гибки, упруги.

Макроскопически литиевые слюды (особенно лепидолиты) узнаются по цвету, т. к. в них в позициях магния и алюминия присутствует элемент-хромофор марганец.

Есть месторождения литиевых слюд на Среднем Урале, близ Розены в Моравии, на о. Уте (в Швеции, возле Стокгольма), в США (шт. Мэн), Циннвальд в Рудных горах, Корнуолл (Англия).

 Группа гидрослюд. Так называют разнообразные богатые водой слюды. В них в межпакетном пространстве, полностью или частично замещая калий, находятся комплексы с водой. Наиболее распространены такие гидрослюды, как вермикулит, гидромусковит, глауконит, иногда к ним относятся иллиты.

Вермикулитпредставляет собой гидратированный флогопит. В отличие от флогопита вермикулит хрупкий. Обладает жирным блеском, спайные пластинки потеряли упругость, изгибаются, словно сырая бумага. При прокаливании из минерала убирается вода, но при этом происходит вспучивание (иногда его объем увеличивается в 10 раз). Обладает высокой способностью к катионному обмену, гораздо большему, чем монтмориллонит (прекрасный сорбент). Используется как звукоизолятор в самолетах. В производстве краски для обоев. Как смазочный материал. Теплоизолятор.

Крупное месторождение Либби в США (шт. Монтана) и месторождения в западной Австралии.

Глауконитявляется железистой (сFe²⁺иFe³⁺) гидрослюдой. Это синий или зеленый минерал, встречающийся в виде мельчайших округлых агрегатов и колломорфных выделений в глинах, мергелях, доломитах.

Огромное месторождение глауконита на Украине (в пределах Южно-Русской впадины). В глауконитовых песках часто обнаруживаются фосфоритовые желваки. Вдоль Восточного склона Урала, в Казахстане, Поволжье и др.

Используют как калиевые удобрения после соответствующей обработки, дешевая защитная краска (стойкая к кислотам, щелочам, не ядовита и др.). В пищевой промышленности для смягчения жестких вод в пивоваренной, винокуренной, текстильной и других отраслях промышленности. Это применение основано на способности глауконита к катионному обмену, при этом поглощаются щелочноземельные катионы воды, а в раствор переходят ионы натрия, чем и уничтожается жесткость воды.

 Группа хлоритов. Это большая, сложная по составу группа минералов (силикатов и алюмосиликатов) с симметричными двухслойными пакетами и со слоями комплексных катионов между ними. Главный представитель – клинохлор (пеннин)Mg₅Al(AlSi₃O₁₀)(OH)₈. Он образует изоморфный ряд минералов, которые продолжаются и в сторону магнезиальных безалюминиевых хлоритов до составаMg₆(Si₄O₁₀)(OH)₈. По формуле это серпентин, но структура его отлична от серпентиновой. Все эти хлориты по их составу можно назвать магнезиальными. В идеале они бесцветны. В них магний часто замещается железом. Так образуются железистые хлориты. Полностью железистые хлориты называются тюрингитами. Магнезиально-железистые хлориты имеют зеленый цвет, образуют чешуйчатые массы, реже – отдельные таблитчатые кристаллы. Часто встречаются в виде псевдоморфоз по пироксенам, роговым обманкам, флогопитам, биотитам. Железистые хлориты слагают оолиты в составе некоторых осадочных пород и сланцев.

В некоторых хлоритах имеется хром. Это кочубеит и кеммерерит. Они встречаются в хромитовых рудах в виде чешуйчатых масс и мелких вкраплений, образовавшихся здесь за счет изменения оливина, и окрашены в яркий розовый, карминно-красный и фиолетовый цвет.

Известны также цинковые, литиевые, никелевые хлориты.

 Чароит.Имеет сложную формулу с различными вариантами написания. Одна из предлагаемых формул (Е. И. Семенова)K₂NaCa₅[Si₄O₁₀]F·3H₂O. Моноклинная сингония. Был открыт в 1978 г. В. П. и Ю. Г. Роговыми. Он очень быстро стал одним из самых популярных ювелирно-поделочных камней. Этот минерал имеет яркую окраску – от нежно-сиреневой до густой искрящейся фиолетовой. Камень отличается тонковолокнистым строением, и при полировке на нем выявляется красивый узор из тонких, сливающихся друг с другом струй различных сиреневых и фиолетовых оттенков. Месторождение чароита Сиреневый камень находится в пределах Мурунского щелочного массива на стыке Иркутской, Читинской областей и Якутии в среднем течении р. Чары (притока р. Лены), откуда и произошло его название. Чароит – главный породообразующий минерал в метасоматических калиеполевошпатовых горных породах, в которых его содержится 50–90 %.