Листовые силикаты

Самостоятельный изоморфный ряд образуют никелевые  серпентины с частичным замещением магния никелем. Максимально установленное  содержание NiO в минерале составляет 16%. Никелевые серпентины встречаются в коре выветривания ультраосновных горных пород в виде тонкодисперсных смесей с другими слоистыми силикатами. Некоторые из таких смесей получили самостоятельные названия: непуит, ревдинскит, гарниерит.

Группа каолинита. В ней объединены полиморфы —  силикаты алюминия состава Al2(Si2Os)(OH)4. Это  каолинит, диккит, накрит, галлуазит. В  последнем есть межпакетный слой молекул Н20, поэтому его формула Al2(Si205)(OH)4 • 2H20. Внешне они неотличимы друг от друга, обычно образуют тонкодисперсные смеси, мучнистые, белые или более плотные глинистые массы и все вместе в таких общих агрегатах называются каолином.

Тальк Mg3(Si40io)(OH)2. Минерал выдержанного состава, изоморфная примесь двухвалентного железа не превышает 1,5-2%. Он имеет светло-зеленый цвет. Встречается в плотных жирных на ощупь массах, в составе сланцев и в мягких, с весьма совершенной спайностью крупных пластинах с перламутровым блеском.

Пирофиллит Al2(Si40io)(OH)2. Состав всегда почти идеально отвечает формуле. Доля трехвалентного железа обычно не превышает 0,5%. Встречается в сплошных, розовых скрытокристаллических массах. Полупрозрачные разновидности такого камня получили у камнерезов название " агальматолит".

Группа монтмориллонита. Это обширная группа глинистых минералов, силикатов и алюмосиликатов магния и алюминия. Идеальными предельными составами этих минералов являются Mg3(Si40io)(OH)2 пН20 (сапонит), Al2(Si40io)(OH)2 пН20 (бейделлит). В монтмориллонитах в отличие от талька и пирофиллита пакеты по-иному развернуты и смещены относительно друг друга, а в межпакетном пространстве размещаются молекулы конституционной НгО. В реальных природных условиях состав и структура сложнее: часть 814+ в тетраэдрах занята А13+, а за счет появляющегося при этом избыточного заряда анионного радикала в межпакетном пространстве размещаются комплексные катионы — гидратированные группы М+ • пН20 и М2+ • 7гН20. Обычно в тетраэдры входит не более 0,33 атома алюминия. Для такого монтмориллонита формула имеет вид (Мо"33 • гсН20)М^з(81з)67А1о,ззОю)(ОН)4. Межпакетными катионами М+ являются N8+, 1л+, ГШ4", К+, М2+ —Са2+, Mg2+, Со2+. Монтмориллониты способны обменивать ионы межпакетного пространства на ионы окружающих водных растворов, а также поглощать в межпакетный промежуток 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 объеме.

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

Группа флогопита. Это непрерывный ряд Mg — Ре-слюд с исходным составом KMgз(AlSiзOlo)(OH, ¥)2- Железо (двух- и трехвалентное) занимает позиции магния. По мере увеличения содержания железа среди слюд ряда флогопита выделяют железистый флогопит, биотит, лепидомелан

Крайний член ряда называется аннитом и имеет формулу  КРе|+(А181зОю)(ОН,Р)2. Кроме двухвалентного в биотитах и лепидомелан ах всегда присутствует трехвалентное железо.

Флогопит и  биотит встречаются в чешуйчатых массах, пластинках, хороших таблитчатых и бочонковидных кристаллах, иногда гигантских. Цвет зеленый, бурый, черный в зависимости от количества железа. Чистый флогопит бесцветен, водянопрозрачен.

В некоторых  случаях в флогопите в позициях магния появляется Мп. Бывают также  барийсодержащие флогопиты (в них  барий размещается в позициях калия) и барий-титановые биотиты. Совершенно особой слюдой является тетраферрифлогопит. Как доказали О. М. Римская-Корсакова и Е.П.Соколова, в этой слюде позиции алюминия в радикале, т.е. в четверной координации, заняты Ре3+. Она имеет формулу KMgз(FeSiзOlo)(OH, Р)2 и рыже-коричневый цвет.

Группа мусковита. Главным минералом в этой группе является сам мусковит — чисто  или почти чисто алюминиевая  слюда с незначительной примесью железа (1-3, но не более 7% Ре2Оз). Ее формула  КА12(А181зОю)(ОН, ¥)2- В редких случаях  в мусковите часть алюминия замещена хромом. Такая слюда, ярко-зеленого цвета, называется фукситом. Есть мусковиты с частичной заменой калия на барий. Редкие самостоятельные минеральные виды группы мусковита — чисто натриевая и чисто ванадиевая слюды

Особым минеральным  видом в группе мусковита является химическое соединение, в котором полностью прошел изоморфизм по схеме А13+-|-А13+ «— Mg2+-(-Si4+. В пределе получается силикат состава KAlMg(Si40lo)(OH, Р)2, он называется фенгитом.

Мусковит обычно встречается в таблитчатых, листоватых бочонковидных кристаллах светло-рубинового, коричневого цвета, в тонких спайных пластинках он бесцветен. Крупные кристаллы и пластины обнаружены в гранитных пегматитах, чешуйчатые агрегаты — в гранитах, гнейсах, сланцах и грейзенах. Но есть одна необычная по виду цветовая морфологическая разновидность мусковита, за которой укрепилось название "серицит" —этот термин лишний для классификации, но удобный при описании месторождений. Серицит — желтая мелкочешуйчатая, иногда плотная скрытокристал-лическая масса мусковита, развивающаяся в виде псевдоморфоз по полевым шпатам при их гидротермальных высокотемпературных изменениях. Изредка используется еще один нестрогий термин — "жильбертит", применительно к чешуйчатым агрегатам бесцветного мусковита в оторочках рудных жил.

Как производные  мусковита могут условно рассматриваться  иллиты. Это слюды переменного  состава. В них меньше, чем в  мусковите, алюминия в составе радикала и соответственно меньше калия в  межпакетном пространстве. Их общая  формула КягА12(А1а7814-а

01о)(ОН)2, например  Ко,бА12(А1о,б81з,401о)(ОН)2. Иллиты образуют  чрезвычайно тонкозернистые массы,  являясь наиболее распространенными  минералами глин. За счет адсорбции поверхностью мельчайших кристаллов Н20 пробы ил-литов обогащены по сравнению со слюдами водой, поэтому иногда их называют гидрослюдами.

Натриевыем аналогом мусковита является парагонит КаА12(А181зОю)(ОН)2.

Группа литиевых слюд. В эту группу минералов входят различные по формулам, но всегда содержащие литий слюды. Литий обладает геохимическим сродством к магнию и алюминию, но не к калию, а потому занимает в слюдах октаэдрические позиции (позиции магния и алюминия). Поэтому числа атомов лития, алюминия, магния (и железа) в формулах литиевых слюд разные, но их сумма не может быть менее 2 и более 3; число атомов калия в формулах всех литиевых слюд неизменно и равно 1. Условно все составы литиевых слюд можно разбить на три главных типа: первый — это как бы составы, производные от формулы флогопита, второй и третий — от мусковита.

К первому типу отнесем тайниолит — слюду  состава К1л1\^2(81401о)Р2. Это как бы флогопит, в котором произошла  замена Mg2+ + А13+ «— 1л+ + 814+, т.е. это силикат, а не алюмосиликат. Есть и другие литиевые слюды этого типа.

К второму типу отнесем циннвальдит К1лА1Ре2+(А181зОю)Р2. Это как бы мусковит, в котором произведена замена А13+-|-ГЗ<-1л+ + Ее2+.

Из формулы  мусковита выводится формула  трилитионита КЫ^бАЦ^А^зОю^г путем  замены А^4"

+□ <— Ыо^ + Ы^. Этот минерал относят к  третьему типу литиевых слюд. Есть литиевая слюда полилитионит — её состав К1л2А1(8140ю)Р2. Это не алюмосиликат, а силикат. Эту формулу также можно вывести из формулы мусковита путем замены А13+ + □ + А13+ <— Ы+ -I- 1л+ + 814+. Есть и другие литий-алюминиевые слюды. Все вместе слюды третьего ряда называют лепидолитами. В них из-за особенностей геохимической обстановки их образования присутствуют изоморфные примеси элемента-хромофора Мп (в позициях магния и алюминия). Они вызывают розовую, серебристо-розовую, лилово-розовую окраску литиевых слюд.

Группа гидрослюд. Так называют разнообразные богатые  водой слюды. В них в межпакетном  пространстве, полностью или частично замещая калий, размещаются комплексы  типа М2+ • пН20, где М2+—М%2+, Са2+, поэтому  для них типичен значительный дефицит межпакетных катионов. Наиболее распространены такие гидрослюды, как вермикулит, гидромусковит, глауконит, иногда к ним относят иллиты. Вермикулит представляет .собой гидратированный флогопит. Гидратация минерала и изменение содержимого межпакетного пространства сказались и на свойствах вермикулитов: в отличие от свежего флогопита они хрупкие, обладают жирным блеском, спайные пластинки потеряли упругость и мнутся, изгибаются словно сырая бумага. Из минерала при прокаливании удаляется вода и, раздвигая пакеты, вспучивает минерал (его объем иногда увеличивается почти в 10 раз)

Глауконит является железистой (с Ее3+ и Ре2+) гидрослюдой. Это синий или зеленый минерал, встречающийся в виде мельчайших округлых агрегатов и колломорфных выделений в глинах, мергелях, доломитах.

Группа хлоритов. Это большая и сложная по составу  группа минералов (силикатов и алюмосиликатов) с симметричными двухслойными пакетами и со слоями комплексных катионов между ними. Главный представитель уже был назван: кли-нохлор (пеннин) М^5А1(А181зОю)(ОН)8- Он образует изоморфный ряд минералов, который можно продолжить в сторону еще более магнезиальных и безалюминиевых хлоритов до состава А^6(8140ю)(ОН)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 железистый хлорит называется тюрин-гитом. Магнезиально-железистые хлориты имеют зеленый цвет, образуют чешуйчатые массы, реже — отдельные таблитчатые кристаллы. Часто встречаются в виде псевдоморфоз по пироксенам, роговым обманкам, флогопиту, биотиту. Железистые хлориты слагают оолиты в составе некоторых осадочных пород и сланцев.

В некоторых  хлоритах имеется хром. Это кочу бейт и кеммеририт. 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, фиолетовый цвет.

Известны также  цинковые, литиевые, никелевые хлориты 
 

УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ И  ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

Слоистые силикаты и алюмосиликаты обычно являются минералами низких температур и давлений. Лишь мусковит, флогопит, биотит, литиевые слюды встречаются в магматических горных породах. В целом для эндогенных месторождений характерны слюды, тальк, пирофиллит, серпентины, хлориты. В экзогенных условиях формируются минералы групп каолинита, монтмориллонита, гидрослюд, некоторые серпентины и хлориты.

Слюды флогопит, биотит, мусковит образуются в магматических горных породах как первичные минералы и как постмагматические продукты — результат воздействия растворов на оливин, пироксены, роговые обманки, полевые шпаты. В эффузивных горных породах биотит иногда встречается в виде порфировых вкраплений. Особо крупные кристаллы флогопита, биотита и мусковита образуются в керамических и слюдяных гранитных пегматитах. В сподуменовых пегматитах наряду с биотитом и мусковитом присутствуют литиевые слюды.

Флогопит и  мусковит используются как диэлектрик в радио- и электротехнической промышленности. Промышленные концентрации крупных кристаллов флогопита установлены в особых ультраосновных горных породах повышенной щелочности, мусковит разрабатывается в гранитных пегматитах.

Другим характерным  типом месторождений для таких слюд, как мусковит, литиевые слюды, реже биотит, являются грейзены. Слюды образуются здесь за счет разложения полевых шпатов и часто встречаются в виде мелкочешуйчатых масс.

В метаморфических  горных породах (гнейсах и сланцах) мусковит, флогопит и биотит нередко являются главными минералами (см. табл. 21). Крупные промышленные скопления больших кристаллов флогопита в ассоциации с диопсидом, шпинелью, кальцитом образуются в этих породах по их контактам с мраморами и в виде метасомати-ческих жил и залежей в самих сланцах вне видимой связи с мраморами. Мусковит и биотит входят в состав сланцев и гнейсов. Образование мусковита можно объяснить, например, процессами глубинного преобразования глинистых (каолинитовых и других) пород с привносом глубинными растворами калия. Реакция протекает по схеме  

Тальк и серпентин  образуются в ультраосновных горных породах как обычный продукт  гидротермальной переработки оливина и пироксена. Они являются также

обычными минералами метаморфических горных пород —  сланцев, мраморов, где возникают на низких ступенях преобразования исходных горных пород. Тальк используется как огнеупорное сырье, материал для футеровки доменных печей, как технические смазки и в медицине. Серпентин в виде асбеста используется как ценный жаростойкий материал.

Никелевые серпентины встречаются в корах выветривания ультраосновных горных пород. Они разрабатываются  как руда на никель.

Пирофиллит образуется в сходных с тальком и серпентином условиях, но за счет гидролиза силикатов алюминия в кислых горных породах

В больших массах он является сырьем для производства изоляторов и материалом для футеровки доменных печей. Агальматолит используется как поделочный камень.

Хлориты обычно либо являются продуктами позднего и  низкотемпературного гидротермального изменения оливина, пироксенов, роговых обманок, биотитов, флогопитов, либо образуются как минералы низких ступеней процессов метаморфизма. Железистые хлориты входят в состав глин, они имеют оолитовое сложение, иногда являются рудой на железо.