Betekhtin

ТАЛЬК — Mg3[Si4O10][OH]2, или 3MgO . 4SiO2 . H2O. Старинное араб ское название минерала.

Химический состав. MgO — 31,7 %, SiO2 — 63,5 %, Н2О — 4,8 %. Обыч но часть MgO бывает замещена FeO (до 2–5 %). Кроме того, довольно часто присутствует Al2О3 (до 2 %), изредка в небольших количествах (до десятых долей процента) NiO.

Сингония моноклинная. Пр. гр. C2/c(C62h) или Cc(С4S). а0 = 5,26; b0 = 9,10; с0 = 18,81; β = 100°00′. Очень редко наблюдается в таблитчатых кристаллах гексагонального и ромбического облика, непригодных, одна ко, для измерения. Агрегаты. Весьма характерны листоватые, чешуйча тые, 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 пер ламутровым 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 шести лучевую 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 свой8 ства. Плохой проводник тепла и электричества. Огнеупорен. Тальковый камень не плавится до температуры 1300–1400 °С.

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

П. п. тр. белеет, расщепляется и с трудом оплавляется по краям в бе лую 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 и месторождения. Тальк чаще всего встречается как продукт гидротермального изменения богатых магнезией ультраосновных пород. В этих случаях он, как правило, ассоциирует с остаточными зер нами хромшпинелидов и с новообразованиями карбонатов магния (брей неритом (Fe магнезитом), магнезитом), иногда кальция. Очень характер ны в качестве новообразований также метакристаллы гематита или магнетита, изредка апатита. Судя по парагенезису минералов, образова ние талька за счет силикатов магния происходит с помощью гидротерм, содержащих углекислоту, по следующей схеме реакции:

4(Mg,Fe)2SiO4 + Н2O + 3СО2 → Mg3[Si4O10][ОН]2 + 3MgCO3 + Fe2O3.

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

Примером может являться Шабровское месторождение талькового камня (в 25 км к югу от Екатеринбурга), известное еще с 20 х гг. XIX столетия. Оно образовалось в связи с воздействием на серпентиниты гидротерм, богатых CO2 и генетически связанных с более молодыми гра нитными интрузиями. В результате этого воздействия возникли самые разнообразные по составу породы: талько хлоритовые, нередко с крис таллами турмалина, иногда магнетита, и зернами эпидота, апатита и дру гих минералов; пироксено гранато эпидотовые, образовавшиеся вслед ствие привноса вместе с летучими компонентами кремнезема; талько карбонатные с гематитом и магнетитом; талько хлорито акти нолитовые породы и пр. Крупнопластинчатый тальк встречается в виде прожилков и жил, располагающихся вкрест простирания среди тальк содержащих пород.

Месторождения талька связаны и с контактово метасоматическими процессами. Они образуются в гидротермальную стадию на границе до ломитов с интрузивными породами. В этих случаях тальк встречается в виде линзообразных тел и отличается чистотой и высокосортностью. Образование его происходит, очевидно, по следующей схеме:

3CaMg[CO3]2 + 4SiO2 + H2O → Mg3[Si4O10][ОН]2 + 3СаСО3 + 3СО2. доломит тальк кальцит

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

Практическое значение. Тальк широко используется в промышлен ности. Он находит применение главным образом в молотом виде (таль ковый порошок) и отчасти в форме кускового талька.

Тонкоразмолотый тальк широко используется в бумажной, а также

врезиновой 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 упот ребляется для изготовления огнезащитных и светоупорных красок и мяг ких карандашей для стекла, материй, металла. В текстильной промыш ленности используются адсорбционные свойства талькового порошка,

всвязи с чем он применяется для беления хлопка, вывода жирных пя

тен и для других целей. В керамической промышленности тальковый порошок применяется для изготовления высоковольтных электроизо ляторов, 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 кирпи чей, плит и пр. Особенно отличаются огнеупорными свойствами талько вые камни, богатые примесью магнезита. Применяются они для футеров ки металлургических печей, топок паровозов и др. Наконец, из молотых тальковых камней с помощью флотационного обогащения можно полу чить чистый тальковый продукт.

ПИРОФИЛЛИТ —Al2[Si4O10][ОН]2, или Al2О3 . 4SiO2 . Н2О. От греч. пирос — огонь, филлон — лист. Название дано вследствие способности этого минерала расщепляться на тонкие листочки перед паяльной труб кой. Впервые как минеральный вид был установлен Р. Германом (1829 г.) в Березовском золоторудном месторождении (Урал).

Химический состав. Al2О3 — 28,3 %, SiO2 — 66,7 %, Н2О — 5,0 %. Содер жание отдельных компонентов колеблется в довольно широких пределах.

Ввиде примесей устанавливаются: MgO (до 9 % и, вероятно, выше), FeO

(до 5 %), Fe2O8, в ничтожных количествах CaO, щелочи и окись титана. Сингония моноклинная. Пр. гр. C2/c(C62h) или Cc(C4S). а0 = 5,14;

b0 = 8,90; с0 = 18,55; β = 99°55′. Кристаллы, пригодные для измерения, не встречаются. Обычно распространен в виде пластинчато лучистых агре гатов или скрыточешуйчатой плотной породы, носящей название агаль матолита, или пагодита (от греч. агальма — статуя, пагода — буддийский идол и храм). Из этого камня выделывались фигуры китайских божков.

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

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

Диагностические признаки. Характерны очень низкая твердость, свет лая окраска, перламутровый или мерцающий блеск. От талька без хими ческих анализов или реакции с азотнокислым кобальтом неотличим. Весь ма вероятно, что во многих случаях ошибочно принимается за тальк. Известны случаи, когда пирофиллитовые месторождения вначале раз ведывались как тальковые.

П.п. тр не плавится. Расщепляется на тончайшие листочки и обраща ется в снежно белую массу. При прокаливании в закрытой трубке выде ляет воду при высокой температуре и принимает серебристый отлив.

Вкислотах не разлагается. С раствором Co[NO3]2 после прокаливания принимает синий цвет (присутствие Al).

Происхождение и месторождения. Встречается в некоторых гидро термальных жильных месторождениях как низкотемпературный мине рал в ассоциации с кварцем, карбонатами, гематитом и другими минера лами, образовавшимися в результате гидротермального разложения обычно кислых изверженных пород.

Распространен также в некоторых богатых глиноземом метаморфи ческих сланцах, иногда в весьма значительных массах. Известен также в виде псевдоморфоз по андалузиту, кианиту, мусковиту и другим силика там алюминия и алюмосиликатам, образующимся, по видимому, в про цессе наложения гидротермальной деятельности.

Замечательные по бледно зеленой окраске и перламутровому блеску звездчатые и пластинчато лучистые агрегаты пирофиллита встречаются в кварцевых жилах среди пирофиллито карбонатных пород в районе меж ду Березовским и Пышминским месторождениями на Урале (близ Екате ринбурга). 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). Агальматолит извес тен в Сары Хая (Тува).

Крупные месторождения агальматолита известны в Китае. В виде пирофиллитового сланца в значительных массах распространен в шта тах Арканзас, Джорджия и Северная Каролина (США). В Бразилии, близ Оуро Прето (Минас Жерайс), встречен в форме листоватых агрегатов в ассоциации с топазом. Вообще нужно сказать, что пирофиллит пользует ся широким распространением.

Практическое значение. В случаях скоплений в виде сплошных, зна чительных по размерам масс имеет несомненный промышленный инте рес. Свойства пирофиллита таковы, что он может быть широко исполь зован в бумажной, керамической, строительной (в качестве огнеупорного камня), электротехнической (для изоляторов), резиновой (в качестве наполнителя) и других отраслях промышленности. Подробнее о приме нении было сказано выше (см. тальк). В древние времена в Китае плот ные разности его, известные под названием «китайского агальматолита», употреблялись для изготовления различных безделушек, статуэток, гри фельных карандашей и пр.

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 крис таллических слюдяных сланцах.

В структурном отношении слюды подобны тальку и пирофиллиту, однако слюдяные пакеты, образованные бруситовым или гиббситовым

слоем с покрывающими его кремнекислородными тетраэдрическими сет ками, не являются электрически нейтральными. Это позволяет прини мать в межслоевое пространство крупные катионы, которые служат уси лению связи между несущими отрицательный заряд пакетами. Так как в основе слюдяных пакетов могут лежать как бруситовые, так и гиббсито вые слои, то по этому признаку слюды делятся соответственно на три и диоктаэдрические.

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

вследующем виде: R+R32+[AlSi3О10][ОН]2 или R+R23+[AlSi3О10][ОН]2, где R+ = К; R3+= Al, часто Fe3+, Mn3+, изредка Cr3+, V3+, в некоторых случаях Ti4+; R·· = Mg, часто Fe2+, Mn2+, а также Li1+ 1 и др. Ион Na1+ в составе слюд редко принимает участие в существенных количествах, а Са2+ и Ва2+ обыч но отсутствуют. Гидроксил может замещаться F (главным образом в маг ниевых и литиевых слюдах).

Таким образом, в слюдах устанавливаются широкие изоморфные сме си, в которых, с одной стороны, как обычно, Mg2+ заменяется Fe2+, Al3+— Fe3+, а с другой, — несомненно, существуют гетеровалентные изоморф ные замещения Mg2+(Fe2+)—Al(Fe3+) и др.

Большинство минеральных видов группы слюд кристаллизуется

вмоноклинной сингонии, причем формы кристаллов близки к гексаго нальным благодаря строению тетраэдрических и октаэдрических сеток структуры. Кристаллические структуры являются типичными слоисты ми, что приводит к существованию многочисленных политипов.

Различия между политипами являются весьма тонкими. Суть поли типии в слюдах сводится к следующим моментам. Между положениями иона гидроксила с нижней и верхней сторон бруситовых или гиббсито вых октаэдрических слоев всегда существует сдвиг (см. рис. 326, внизу),

вто время как такие же гидроксилы на встречных сторонах двух октаэд рических слоев из смежных пакетов, разделенных двумя кремнекисло родными сетками и межслоевым катионом, находятся непосредственно один над другим (рис. 328). Симметрия в результате сдвига понижается настолько, что в плоскости слоя приходится выбирать так называемую ортогексагональную ячейку с прямым углом между горизонтальными ребрами, как это сделано на рис. 326, вверху. При переходе от одного окра эдрического слоя к следующему, из верхней пачки, вся конфигурация ока жется сдвинутой в горизонтальной плоскости на третью часть вектора ячей ки a (см. рис. 326), т. е. кратчайшего расстояния между центрами колец

1 Замещение магния литием идет с одновременным вхождением алюминия по схе

ме: 3Mg2+ → Li 1+1,5 Al 3+1,5.

кремнекислородной сетки. На рис. 328 такой сдвиг не заметен, т. к. про исходит в направлении наблюдателя. Сдвиги могут происходить в пре делах пачки в одном из трех направлений, а с учетом возможных поворо тов пакетов вокруг вертикальной оси — в шести, под углами, кратными 60°. Различные регулярные комбинации таких сдвигов и приводят к появле нию политипов с различным числом слоев (рис. 329). Ячейки разных по литипов отличаются наклоном оси с и ее ориентацией. В некоторых случа ях симметрия всей структуры повышается в сравнении с моноклинной симметрией одного слюдяного пакета до ромбической (политип 2O), три гональной (3T) и даже гексагональной (6H), но наибольшим распростра нением пользуются моноклинные политипы 1M, 2M1 и 2M2. Подобные явления характерны практически для всех слоистых силикатов.

Рис. 329. Возможные политипные модификации слюд (по Дж. Смиту и Н. Йодеру, 1956). Стрелки показывают сдвиги основания элементарной ячейки при наложении следующего слюдяного пакета на предыдущий. Контуром показаны горизонтальные ребра ячейки

Поведение Al в кристаллических структурах представляет особый интерес. Согласно общепринятой трактовке структуры слюд, как увидим ниже, этот элемент в виде алюмокислородных тетраэдрических групп входит лишь частично в состав комплексного аниона, заменяя обычно около четверти (не более половины) кремнекислородных тетраэдров. Избыток его участвует в числе катионов уже в шестерной координации,

заменяя катионы Mg. По видимому, аналогично себя ведет и Fe3+ в силь ножелезистых слюдах.

Физические свойства слюд, несмотря на широкие различия в хими ческом составе, во многом тождественны, так как кристаллические струк туры однотипны.

Условия образования слюд в природе отличаются некоторыми осо бенностями. В высокотемпературных эффузивных породах эти минера лы как ранние выделения непосредственно из магмы никогда не встреча ются. В интрузивных изверженных породах преимущественно кислого и среднего состава они образуются как позднемагматические и постмагма тические минералы, очевидно, под влиянием легколетучих агентов (мус ковитовые граниты, грейзены). В крупных кристаллах слюды встречаются среди пегматитов, нередко в высоко и среднетемпературных гидротер мальных месторождениях вольфрама, молибдена и др. Широким распро странением они пользуются также во многих метаморфических породах,

вчастности в гнейсах, кристаллических сланцах.

Всоответствии с особенностями химического состава слюды подраз деляются на следующие подгруппы:

1) биотита (магниево железистых слюд);

2) мусковита (алюминиевых слюд);

3) лепидолита (литиевых слюд).

Подгруппа биотита

К этой подгруппе относятся триоктаэдрические магнезиально желе зистые слюды: крайние члены ряда флогопит и аннит; твердые растворы между ними называются биотитом.

ФЛОГОПИТ — KMg3[AlSi3O10][F,OH]2, или K2O . 6MgO . Al2O3 . 6SiO2 .

. 2H2O (в переводе F на ОН). Название происходит от греческого слова флогопос — огнеподобный (имеется в виду цвет минерала). Синоним: маг незиальная слюда. Образует непрерывный изоморфный ряд со своим же лезистым аналогом аннитом: KFe3[Si3AlO10][F,OH]2.

Химический состав (в %): К2О — 7,0–10,3, MgO — 21,4–29,4, Аl2О3 — 10,8—17 (согласно формуле должно быть 12,2), SiO2 — 38,7–45,0 (соглас но формуле должно быть 43,2), Н2О — 0,3–5,4, F — до 6. Из примесей чаще всего присутствуют: FeO (до 9 %), BaO до 2,5 % (бариофлогопит), Na2O (до 2 %), а также Fe2O3, иногда MnO, CaO, Cr2O3, NiO и др.

Сингония моноклинная; моноклинно призматический в. с. L2PC. Пр. гр. C2/c(C62h). а0 = 5,32; b0 = 9,21; с0 = 20,48; β = 100°12'. Приведенные про странственная группа и параметры ячейки соответствуют политипу 2M1, однако более распространен в триоктаэдрических слюдах политип 1M. Кри сталлическая структура слюд, как уже указывалось, характеризуется тем, что в слоях кремнекислородных тетраэдров участвуют алюмокислородные

588 Описательная часть

тетраэдры (в отношении Al : Si = 1 : 3). Вследствие этого между трехслой ными пакетами, имеющими формулу Mg3[Si3AlO10][F,OH]2, возникает ос таточный отрицательный заряд, который и компенсируется одновалент ным катионом К1+ (см. ниже рис. 334а).

В отличие от других слюд, в флогопите внутри слоистых пакетов меж ду двумя алюмо кремнекислородными слоями во всех местах шестерной координации располагаются ионы Mg. Облик кристаллов таблитчатый (псевдогексагональный), короткопризматический, иногда усеченно пи рамидальный. Кристаллы часто грубо образованы с явно выраженной па раллельной 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 ко торых двойниковая ось лежит в плоскости срастания (001) и притом пер пендикулярно оси с и ребру (001) : (110) (рис. 330); двойниковая плос

кость, следовательно, перпендикулярна плоскости

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.

Твердость 2–3. Тонкие листы обладают упругостью. Спайность весьма совершеннаяпо{001},несовершеннаяспайностьпроявляетсяпо{110}и {010}, являющимся плоскостями скольжения. Эти плоскости отчетливо обнару живаются в так называемой фигуре удара, которая получается для всех слюд на плоскости спайности (001), если на нее поставить притупленную иглу и резко ударить по ней молотком. В результате образуются расходящиеся от точки удара системы трех пересекающихся линий наподобие шестилучевой звезды (рис. 332). 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 иг

отличимы от мусковита, но оптические константы различны: флогопит, как и другие магниево железистые темные слюды, оптически почти од ноосен, тогда как мусковит явно двуосен и обладает большим углом оп тических осей. От биотита отличается более светлой окраской.

П.п. тр. плавится с большим трудом (температура плавления 1330°).

Вкислотах разлагается, особенно в H2SO4.

Происхождение и месторождения. Довольно часто встречается в кон тактово метасоматических образованиях и в пегматитовых жилах, се кущих 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. Известны месторождения в кар бонатитах (Ковдор, Кольский полуостров), где попадаются крупные зональ ные кристаллы переменной железистости (рис. 333), ассоциирующиеся с кальцитом, форстеритом, диопсидом, магнетитом и мелилитом.

Рис. 333. Зональный кристалл флогопита. Ковдор

Распространен также в метаморфических породах (кристаллических сланцах), обычно в ассоциации с относительно бедными железом мине ралами. В прозрачных шлифах без измерения оптических констант его легко принять за мусковит.

Примером являются Слюдянские месторождения флогопита (у оз. Байкал, близ. ст. Слюдянка, Забайкальской ж. д.). В генетической связи