5. Гидрослюды и им подобные минералы

Существуют такие слюдо- или хлоритоподобные минералы, которые отличаются тем, что в их составе участвует меньшее количество связующих катионов, но зато в существенных количествах присутствуют связанные молекулы Н₂O, довольно легко удаляющиеся при нагревании.

Образование их в некоторых случаях связывают с низкотемпературными стадиями гидротермальных процессов, но преимущественно эти минеральные виды возникают при процессах выветривания изверженных пород и пегматитов за счет содержащихся в них слюд или слюдообразных 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 Н₂O.

Здесь мы рассмотрим гидромусковит, вермикулит и глауконит.

Гидромусковит - K₁Al₂[(Si,Al)₄O₁₀] [ОН]₂•nН₂О. Формула приблизительная. Встречающиеся в литературе названия иллит, монотермит и другие по существу являются синонимами. В большинстве случаев представляет продукт частичного гидролиза мусковита.

Химический состав не постоянен. Содержание К20 по сравнению с мусковитом падает до 6 и даже до 2-3%; Н₂O, наоборот, возрастает до 8-9%. Содержание SiO₂ в гидромусковите часто достигает 50-55%, Аl₂O₃ - ниже (25-33%). Примеси Fe₂O₃, MgO (до нескольких процентов), СаО и др.

Кристаллическая структура мало чем отличается от структуры мусковита и является как бы переходной к структуре монтмориллонита. По всей вероятности, в кристаллической решетке имеет место переслаивание слоистых пачек мусковитового строения с пачками каолинитовой или монтмориллонитовой структуры.

Гидромусковит наблюдается в чешуйчатых и тонкопластинчатых белых массах, жирных на ощупь, обычно в смеси с каолинитом и другими минералами. Отдельные чешуйки менее упруги по сравнению с мусковитом. Показатели преломления ниже, чем у мусковита; они меняются в зависимости от состава обычно в пределах 1,55-1,58 (понижаются с увеличением содержания Н₂O).

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 устанавливается также в почвах, образующихся на месте кислых и средних по составу изверженных горных пород, в ассоциации с монтмориллонитом и другими минералами.

Вермикулит - (Mg,Fe ,Fe )₃ [(Si,Al)₄O₁₀] [OH]₂•4H₂O. Название происходит от латинского слова "вермикулус" - червячок. Оно дано в связи с тем, что этот минерал очень оригинально ведет себя при нагревании: из его пластинок образуются длинные червеобразные столбики и нити.

Химический состав непостоянный в зависимости от содержания молекулярной воды. Содержание (в %): MgO 14-23%, Fe₂O₃ 5-17%, FeO 1-3%, SiO₂ 37-42%, Al₂O₃ 10-13%, H₂O 8-18%. Кроме того, присутствует K₂O до 5%.

Сингония, вероятно, моноклинная. Вермикулит, как правило, образуется в виде псевдоморфоз по биотиту или железистому флогопиту.

Цвет вермикулита бурый, желтовато-бурый, золотисто-желтый, бронзово-желтый; иногда характерны зеленоватые оттенки. Блеск по сравнению с биотитом слабее, часто жирный. Ng = Nm = 1,58 и Np около 1,56.

_{Твердость} 1-1,5. Упругость тонких листочков слабая или отсутствует. Спайность совершенная по (001}. Уд. вес 2,4-2,7. Прочие свойства. Самым замечательным свойством вермикулита является его способность при прокаливании необычайно резко увеличивать свой объем. Сущность явления заключается в том, что под напором превращающейся в пар молекулярной воды происходят расслаивание и быстрое распухание отдельных индивидов вдоль оси с, и притом настолько значительное, что образуются червеобразные столбики или нити (в зависимости от размеров зерен в плоскости спайности) золотистого или серебристого цвета с поперечным делением на тончайшие чешуйки. Объем увеличивается в 18-25 раз. Образование огромного количества мельчавших воздушных прослойков в отдельных индивидах обусловливает очень низкий объемный вес (0,6-0,9). Обожженные массы вермикулита свободно плавают на воде. С этим связаны высокие тепло-изоляционные свойства обожженного вермикулита. Коэфициент теплопроводности λ = 0,04-0,05 ккал/м/час ^oC (у асбеста 0,15-0,40).

Диагностические признаки. По внешним признакам похож на выветрелый 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. Обычно в незначительных количествах образуется при выветривании биотитов. Более существенные скопления устанавливаются в гидротермально измененных (очевидно, при низких температурах) биотитовых или флогопитовых жилах, линзах или телах, образовавшихся метасоматическим путем за счет ультраосновных горных пород.

Практическое значение. Обожженные массы вермикулита применяются в качестве теплоизоляционного материала для обмазки паропроводных труб, котлов, печей и т. д. Как звукопоглощающий материал он используется при устройстве кабин в самолетах, в некоторых специальных лабораториях и т. д. Благодаря красивой золотистой или серебристой окраске, приобретаемой после обжига, он применяется также в производстве обоев. Пригоден также в качестве смазочного материала. Наконец, вермикулит обладает тем замечательным свойством, что способен к очень высокому катионному обмену, значительно сильнее выраженному, чем мы имеем в группе монтмориллонита.

Месторождения. Из иностранных месторождений отметим крупные промышленные месторождения Либби в Монтане (США) и месторождения в Западной Австралии.

Глауконит - K₁(Fe^•••, Fe^••, Al, Mg)_2-3 [Si₃ (Si,Al) O₁₀][OH]₂•nH₂O. "Глаукос" по-гречески - синевато-зеленый.

Химический состав. В основном это водный алюмосиликат железа и магния. Содержания главных компонентов в типичных глауконитах колеблются в следующих пределах (в %): K₂O 4,0-9,5, Na₂O 0-3,0, Al₂O₃ 5,5- 22,6, Fe₂O₃ 6,1-27,9, FeO 0,8-8,6, MgO 2,4-4,5, SiO₂ 47,6-52,9, H₂O 4,9-13,5.

Сингония, вероятно, моноклинная. Очень редко наблюдается в мелких кристалликах грубо гексагональных очертаний. Обычно распространен в виде вкрапленных округленных зернышек или шариков диаметром от одного до нескольких миллиметров в рыхлых кремнистых или глинисто-карбонатных породах.

Цвет глауконита темнозеленый до зеленовато-черного, в тонких шлифах зеленый. Блеск обычно матовый, у плотных разностей стеклянный, жирный. Ng = 1,610-1,630 и Np=1,590-1,600.

Твердость 2-3. Хрупок. Спайность устанавливается очень редко, и только в крупных индивидах, по {001}. Уд. вес 2,2-2,8.

Диагностические признаки. Узнается по темнозеленому цвету, низкой твердости и парагенезису с минералами, входящими в состав осадочных пород. От лептохлоритов отличается меньшими 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 растворении на месте зерен остается тончайший белый скелет кремнезема с сохранением общей формы зерна. Прокаленные массы глауконита при температурах свыше 800° практически уже не разлагаются.

Происхождение. Глауконит распространен в осадочных породах исключительно морского происхождения (песчаниках, опоках, глинах, карбонатных породах, фосфоритовых слоях), образовавшихся на сравнительно небольших глубинах, преимущественно в прибрежных участках морей и океанов, а также в современных морских осадках (зеленых илах и песках).

В процессе выветривания глауконит не устойчив и разлагается с образованием гидроокислов железа и кремнезема. С этим процессом часто связаны некоторые месторождения бурых железняков, особенно в болотах.

Практическое значение. Глауконит как калийсодержащий минерал в сыром виде или, лучше, после соответствующей термической обработки находит применение для удобрения почв.

Глауконитовые концентраты используются в качестве дешевой защитной краски зеленого цвета, обладающей рядом преимуществ по сравнению с другими зелеными красками (стойкость по отношению к кислотам, щелочам, неядовитость и пр.).

Глауконит под названием неопермутита применяется также как смягчитель жестких вод в сахарной, пивоваренной, винокуренной, текстильной и других отраслях промышленности. Такое применение основано на способности его к реакциям катионного обмена. Для этой цели глауконитовые концентраты предварительно обрабатываются раствором поваренной соли, в результате чего ионы натрия поглощаются концентратом. При фильтровании через такой концентрат жесткой воды происходит обмен катионами: щелочноземельные катионы воды поглощаются, а в раствор переходят катионы натрия, чем и вызывается уничтожение жесткости воды.

Месторождения глауконита весьма многочисленны и приурочены к мелководным осадкам самого различного возраста. Укажем лишь некоторые главнейшие месторождения СССР.

Огромное месторождение глауконитовых песков верхнемелового возраста, подстилающих пласты фосфоритов, располагается в пределах так называемой Южно-Русской впадины на Украине. В глауконитовых песках часто обнаруживаются фосфоритовые желваки. Глауконитовые песчаники широко распространены в отложениях третичного возраста среди кремнистых глин и опок вдоль восточного склона Урала, в 3. Казахстане, Поволжье, на Украине и во многих других местах.