Материал: Betekhtin
Раздел V. Кислородные соли (оксисоли)
621
Из многочисленных находок в России отметим следующие: в
Журав
линском
месторождении алунита (Урал); в Минусинском районе у с.
По
техино
(Хакассия) в ассоциации с алюмогидрокальцитом, развивающим
ся метасоматическим путем по аллофану; у д.
Барановки
в Ивановской
области; у д.
Малевки
в Тульской области, в
Хоперском
,
Липецком
и других
железорудных месторождениях центральных областей Европейской ча
сти России, в осадочном месторождении отбеливающих глин в окрестно
стях Нальчика и др.
Отмечен в
Карамазарских
горах (Таджикистан).
7. Гидрослюды и им подобные минералы
Существуют такие слюдо или хлоритоподобные минералы, которые
отличаются тем, что в их составе участвует меньшее количество связу
ющих межслоевых катионов, но зато в существенных количествах при
сутствуют связанные молекулы Н
2
О, довольно легко удаляющиеся при
нагревании. Здесь мы рассмотрим иллит, вермикулит, глауконит, бейдел
лит, монтмориллонит и нонтронит. Три последних минерала часто отно
сят к группе смектитов.
Несмотря на внешние черты сходства и общность генезиса и нахожде
ния в составе глин с представителями группы каолинита, эти минералы
значительно отличаются от них по своему кристаллическому строению и
некоторым совершенно особым физическим свойствам. Отличительной
особенностью по сравнению с минералами группы каолинита здесь явля
ется то, что гиббситовый или бруситовый слой располагается между дву
мя слоями кремнекислородных тетраэдров. В этом отношении гидрослю
ды близко напоминают особенности строения минералов группы талька,
слюд и других им подобных по кристаллическому строению.
Гидрослюды занимают по степени заполнения межслоевого простран
ства катионами промежуточное положение между слюдами, у которых меж
слоевые катионы все налицо и позиции между отрицательно заряженны
ми пакетами заняты, и тальком, у которого межслоевое пространство в силу
нейтральности пакетов пустует. Большинство гидрослюд имеют в межсло
евом промежутке фиксированное количество воды, замещающей катионы,
так что межслоевой промежуток по величине зазора изменяется слабо.
Водонасыщаемость таких гидрослюд ограничена. Однако прогрессирующее
выветривание, сводящееся главным образом к дальнейшему гидролизу
ранних продуктов этого процесса, приводит постепенно к появлению ми
нералов с высокой способностью к набуханию.
У так называемых смектитов (от греч.
смекто
— размазываю) меж
слоевые катионы существенно выщелочены и их объем занимают моле
кулы воды, которые, окружая оставшиеся катионы, создают гидратиро
ванные комплексы, заполняющие объем между пакетами с избытком. Так
как заряд слюдяного пакета благодаря выщелачиванию части катионов
Описательная часть
622
также и из октаэдров уменьшается, равно как и заряд межслоевого содер
жимого, связь между пакетами слабеет и пакеты раздвигаются.
Кроме того, молекулы воды, вероятно, располагаются упорядоченно,
образуя водородные связи с кислородом тетраэдрических сеток. Такое
расположение энергетически выгодно и принятие воды в межслоевое
пространство идет самопроизвольно.
Связанной с такого рода реакцией замечательной и чрезвычайно важ
ной в практическом отношении особенностью смектитов является их свой
ство набухать в присутствии воды, а при нагревании постепенно отдавать
адсорбированную воду. В связи с этим величина параметра
с
кристалличес
кой решетки может колебаться в значительных пределах — от 9,6 до 28,4 Е
в зависимости от количества молекул Н
2
О, участвующих в кристалличес
кой структуре минерала. Высокая поглотительная способность глин, со
стоящих главным образом из минералов группы монтмориллонита и
способных извлекать из жидкостей различные загрязняющие взвешенные
примеси (а в сухом состоянии даже нефтяные газы), широко используется
в разных отраслях промышленности. Встречаются глины, которые хорошо
адсорбируют едкие и углекислые щелочи и потому используются как «омы
ляющие» вещества, применяемые в мыловаренной промышленности. Все
эти глины носят название «отбеливающих» глин. Им даны также различ
ные специальные названия: «бентониты», или «бентонитовые глины»,
«фуллеровы земли», «гумбрин», «нальчикит» и т. д.
Другим очень важным свойством минералов этой группы, представ
ленных обычно тонкодисперсными массами, является сильно выражен
ная способность к обмену катионами, подобно тому, как это установлено
для цеолитов и специальных веществ, называемых пермутитами. Глины,
состоящие главным образом из монтмориллонита, на 100 г
вещества со
держат от 60 до 100 м
γ
экв
обменных катионов, главным образом Са
2+
,
К
1+
, Na
1+
, тогда как в каолинах устанавливается всего 3–15 м
γ
экв
этих
катионов. Поскольку после тонкого помола обмен катионами увеличи
вается до трех раз, считают, что эти обменные катионы могут распола
гаться не только на поверхности частиц, но и внутри кристаллических
фаз (очевидно, в пространствах между слоистыми пакетами в кристал
лических структурах).
Образование гидрослюд в некоторых случаях связывают с низкотем
пературными стадиями гидротермальных процессов, но преимуществен
но эти минералы возникают при процессах выветривания изверженных
пород и пегматитов за счет содержащихся в них слюд или слюдообраз
ных минералов. Некоторые из них устанавливаются в виде продуктов
разложения осадков в морских бассейнах. Во всех случаях необходимым
условием их существования является наличие среды, богатой водой.
Химический состав подобных минералов непостоянный: меняются
содержания катионов, связывающих пакеты, и Н
2
О.
Раздел V. Кислородные соли (оксисоли)
623
Здесь мы рассмотрим иллит, вермикулит, глауконит, бейделлит, монт
мориллонит и нонтронит. Три последних минерала часто относят к груп
пе смектитов.
ИЛЛИТ
— K
<1
Al
<2
[(Si,Al)
4
О
10
][ОН]
2
.
n
Н
2
О. Название дано по месту
находки в Иллинойсе (США). Синонимы: гидромусковит, монотермит.
В большинстве случаев иллит представляет продукт частичного гидро
лиза мусковита, в ряде случаев при этом появляются смешаннослойные
иллитмусковитовые образования, к которым в большинстве случаев
и применяется название гидромусковит.
Химический состав
непостоянен. Содержание К
2
О по сравнению с мус
ковитом падает до 6 и даже до 2–3 %; Н
2
О, наоборот, возрастает до 8–9 %.
Содержание SiO
2
в гидромусковите часто достигает 50–55 %, Al
2
О
3
— ниже
25–33 %. Примеси: Fe
2
O
3
, MgO (до нескольких процентов), CAO и др.
Кристаллическая структура
мало чем отличается от структуры муско
вита и представляет собой несколько разрыхленную укладку слюдяных
пакетов с недостатком катионов как в межслоевом промежутке, так и в гиб
бситовом октаэдрическом слое. Межслоевое пространство, частично осво
божденное от катионов, занимают молекулы воды, отчасти, возможно, ионы
гидроксония H
3
O
+
.
Иллит наблюдается в чешуйчатых и тонкопластинчатых белых мас
сах, жирных на ощупь, обычно в смеси с каолинитом и другими минера
лами.
Твердость
12,
удельный вес
ниже, чем у мусковита. Отдельные
чешуйки гибки, но менее упруги по сравнению с мусковитом. Показа
тели преломления ниже, чем у мусковита; они меняются в зависимости
от состава обычно в пределах 1,55–1,58 (понижаются с увеличением со
держания Н
2
О).
Встречается чаще среди глин, особенно являющихся продуктами
выветривания слюдяных (мусковитовых) сланцев, гнейсов, кварцево
серицитовых пород, а в некоторых случаях, повидимому, как продукт
изменения при превращении полевых шпатов в каолинит. Часто уста
навливается также в почвах, образующихся на месте кислых и средних
по составу изверженных горных пород, в ассоциации с монтморилло
нитом и другими минералами.
ВЕРМИКУЛИТ
— (Mg,Fe
2+
,Fe
3+
)
<3
[Al
<1
Si
<
3O
10
][ОН]
2
·
4Н
2
О. Назва
ние происходит от лат.
vermiculus
— червячок. Оно дано в связи с тем, что
этот минерал очень оригинально ведет себя при нагревании: из его плас
тинок образуются длинные червеобразные столбики и нити.
Химический состав
непостоянный в зависимости от содержания моле
кулярной воды. Содержание (в %): MgO — 14–23 %, Fe
2
O
3
— 5–17 %,
FeO — 1–3 % SiO
2
— 37–42 %, Al
2
O
3
— 10–13 %, H
2
O — 8–18 %. Кроме того,
присутствует К
2
О — до 5 %, в некоторых разновидностях NiO — до 11 %.
Сингония
, вероятно, моноклинная. Вермикулит, как правило, обра
зуется в виде псевдоморфоз по биотиту или железистому флогопиту.
Описательная часть
624
Цвет
вермикулита бурый, желтоватобурый, зеленоватокоричневый,
оливковозеленый, золотистожелтый, бронзовожелтый.
Блеск
по сравне
нию с биотитом слабее, часто жирный.
Ng = Nm =
1,54–1,58 и
Np =
1,52–1,56.
Твердость
1–1,5. Упругость тонких листочков слабая или отсутству
ет.
Спайность
совершенная по {001}.
Уд. вес
2,4–2,7.
Прочие свойства.
Самым замечательным свойством вермикулита является его способность
при прокаливании (в интервале температур 900–1000 °С) необычайно
резко увеличивать свой объем (в 15–25 раз). Сущность явления заклю
чается в том, что под напором превращающейся в пар молекулярной воды
происходит расслаивание и быстрое разбухание отдельных индивидов
вдоль оси
с,
и притом настолько значительное, что образуются червеоб
разные столбики или нити (в зависимости от размеров зерен в плоскости
спайности) золотистого или серебристого цвета с поперечным делением
на тончайшие чешуйки. Образование огромного количества мельчайших
воздушных прослойков в отдельных индивидах обусловливает очень низ
кий объемный вес (0,6–0,9). Обожженные массы вермикулита свободно
плавают на воде. С этим связаны высокие теплоизоляционные свойства
обожженного вермикулита. Коэффициент теплопроводности л = 0,04–
0,05 ккал/м/час °С
(у — асбеста 0,15–0,40).
Диагностические признаки.
По внешним признакам похож на вывет
релый биотит или хлорит. Самым показательным признаком является
поведение его п. п. тр. с сильно выраженным вздуванием и образованием
длинных червеобразно искривленных нитей или столбиков.
Происхождение и месторождения.
Обычно в незначительных коли
чествах образуется при выветривании биотитов. Более существенные
скопления устанавливаются в гидротермально измененных (очевидно,
при низких температурах) биотитовых или флогопитовых жилах, лин
зах или телах, образовавшихся метасоматическим путем за счет ультра
основных горных пород.
В России встречается в
Ковдорском
месторождении, где находится
в карбонатитах с форстеритом, диопсидом, монтичеллитом CaMg[SiO
4
] и
магнетитом. Из иностранных месторождений отметим крупные промыш
ленные месторождения
Либби
в Монтане (США) и в Западной Австралии.
Практическое значение.
Обожженные массы вермикулита применя
ются в качестве теплоизоляционного материала для обмазки паропровод
ных труб, котлов, печей и т. д. Как звукопоглощающий материал он ис
пользуется при устройстве кабин в самолетах, в некоторых специальных
лабораториях и т. д. Благодаря красивой золотистой или серебристой
окраске, приобретаемой после обжига, он применяется в производстве
обоев. Пригоден также в качестве смазочного материала. Наконец, вер
микулит обладает тем замечательным свойством, что способен к очень
высокому катионному обмену, значительно сильнее выраженному по срав
нению с группой монтмориллонита.
Раздел V. Кислородные соли (оксисоли)
625
ГЛАУКОНИТ
— K
<1
(Fe
3+
,Fe
2+
,Mg)
<2,5
[(Si,Al)Si
3
O
10
] [OH]
2
·
n
H
2
O.
От греч.
глаукос
— синеватозеленый.
Химический состав.
В основном это водный алюмосиликат железа
и магния. Содержания главных компонентов в типичных глауконитах
колеблются в следующих пределах (в %): К
2
О — 4,0–9,5, Na
2
O — 0–3,0,
Аl
2
О
3
— 5,5–22,6, Fe
2
O
3
— 6,1–2,79, FeO — 0,8–8,6, MgO — 2,4–4,5, SiO
2
—
47,6–52,9, H
2
O — 4,9–13,5. В случае преобладания магния мы имеем дело
с
селадонитом
.
Сингония
моноклинная.
а
0
= 5,24;
b
0
= 9,07;
с
0
= 20,03;
β =
95°00
′
. Очень
редко наблюдается в мелких кристалликах грубогексагональных очерта
ний. Обычно распространен в виде вкрапленных округленных зернышек
или шариков диаметром от одного до нескольких миллиметров в рыхлых
кремнистых или глинистокарбонатных породах. Иногда встречается
в виде пластинок с неровными краями и искривленных столбиков.
Цвет
глауконита темнозеленый до зеленоваточерного, в тонких шли
фах зеленый. Черта зеленая. Селадонит обладает бледным серозеленым
до салатового цветом.
Блеск
обычно матовый, у плотных разностей стек
лянный, жирный.
Ng =
1,610–1,644 и
Np
= 1,590–1,612.
Твердость
2–2,5. Хрупок.
Спайность
устанавливается очень редко
(и только в крупных индивидах) по {001}.
Уд. вес
2,2–2,8.
Диагностические признаки.
Узнается по темнозеленому, иногда
с синим оттенком цвету, низкой твердости и парагенезису с минералами,
входящими в состав осадочных пород. От лептохлоритов отличается мень
шими показателями преломления и по химическому составу (содержит
существенные количества калия).
П. п. тр. плавится с трудом, образуя пузыристую шлаковидную массу
и затем черное стекло. В концентрированной HCl разлагается. При ра
створении на месте зерен остается тончайший белый скелет кремнезема
с сохранением общей формы зерна.
Происхождение и месторождения.
Глауконит распространен в оса
дочных породах морского происхождения (песчаниках, опоках, глинах,
карбонатных породах, фосфоритовых слоях), образовавшихся на сравни
тельно небольших глубинах, преимущественно в прибрежных участках
морей и океанов, а также в современных морских осадках (зеленых илах
и песках). Встречается иногда в почвах и верхней части элювия (дресвы)
на интрузивных породах (в заболоченных участках). Селадонит появля
ется иногда на ранних стадиях при выветривании основных пород, воз
можно, с участием термальных вод.
В процессе выветривания глауконит неустойчив и разлагается с обра
зованием гидроокислов железа и кремнезема. С этим процессом часто свя
заны некоторые месторождения бурых железняков, особенно в болотах.
Месторождения глауконита весьма многочисленны и приурочены
к мелководным осадкам самого различного возраста. Укажем лишь неко
торые главнейшие месторождения.