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 не отличимы 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 закон двойникования. 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 темнобурый. 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 не отличимы 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. темнокоричневый, иногда с золотистым отливом;
6. темнозеленый 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, нередко столбчахый, 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, повидимому, 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 горах биотит 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 пегматитах Гренландии и Скандинавии (в Евьё была встречена пластина биотита размером 7 м²).