31. Листовые (слоистые) силикаты

К листовым силикатам и алюмосиликатам относится большое

количество минералов, многие из которых являются породообразующими

– слюды, глинистые минералы, хлориты и др.

В большинстве случаев минералы с листовыми радикалами – это

силикаты и алюмосиликаты магния и алюминия. Кроме того, для всех

минералов характерно присутствие гидроксильной группы OH и нередко

H2O.

Из-за некомпактности кристаллических структур и слабых связей

между слоями лишь редкие минералы листовых силикатов и

алюмосиликатов встречаются в крупных и хорошо ограненных кристаллах.

Явно распознаваемые совершенные кристаллы обычно образуют слюды,

реже хлориты. Очень часто кристаллы минералов исключительно малы по

размерам и образуют тонкодисперсные (скрытокристаллические) плотные

и рыхлые агрегаты. Соответственно, характерная для минералов этого

подкласса силикатов весьма совершенная спайность в одном направлении

(параллельно слоям структуры), макроскопически не всегда

устанавливается.

К числу породообразующих и наиболее характерных минералов

листовых силикатов и алюмосиликатов относятся слюды, глинистые

минералы, хлориты, тальк, серпентин и глауконит.

Слюды включают большую группу распространенных минералов,

объединяемых общностью ряда внешних признаков. Они имеют

листоватую, чешуйчатую форму кристаллов и отчетливо выраженную

весьма совершенную спайность. Слюды являются составной частью

многих магматических и метаморфических пород. Наиболее

распространенные минералы слюд: биотит K(Fe,Mg)3[AlSi3O10]·(OH,F)2 и

мусковит KAl2[AlSi3O10]·(OH,F)2. Название последнего происходит от

Московского государства (Московии). Мелкочешуйчатая разновидность

мусковита носит название серицит.

Глинистые минералы – большая группа важных

породообразующих минералов ряда осадочных и метаморфических пород

(глин, мергелей, глинистых сланцев и др.); слагают основную часть кор

выветривания, почв. Минералы глин образуют тонкодисперсные плотные

землистые и рыхлые порошковатые агрегаты. Уверенно диагностируются

лишь специальными методами, в том числе рентгеноструктурным и

электронной микроскопии.

Наиболее типичные минералы глин: каолинит Al4[Si4O10](OH)2,

монтмориллонит (Al2,Mg3)[Si4O10](OH)2·nH2O, иллит – алюмосиликат

переменного состава. Образует чрезвычайно тонкодисперсные массы,

являясь одним из главных компонентов глин и почв.

Хлориты (греч. «хлорос» – зеленый). К хлоритам относится большая

группа слюдоподобных минералов сложного состава. Они широко

распространены в природе и часто являются главными

породообразующими минералами метаморфических пород. Хлориты –

алюмосиликаты магния и железа. В соответствии с составом и

структурными особенностями выделяются магнезиальные и железистые

хлориты, различимые только специальными методами диагностики.

Тальк Mg3[Si4O10](OH)2 – магнезиальный листовой силикат.

Синонимы: жировик, тальковый (мыльный) камень и т.п.

Серпентин, или змеевик Mg6[Si4O10](OH)8 (лат. «серпентис» – змея,

змеевидный). Название минерала дано по его часто пятнистой окраске,

напоминающей цвет змеиной кожи. Имеет ряд разновидностей. Тонко

волокнистая разновидность серпентина называется хризотил-асбестом

(греч. «хризотил» - золотое волокно «асбестус» - негорючий).

Глауконит K(Fe,Al,Mg)3(OH)2[AlSi3O10]·H2O. Водныйм

алюмосиликат: содержит до 10% воды. Относится к группе гидрослюд,

являющихся промежуточными образованиями между слюдами и

глинистыми минералами.

Слюды — группа минералов-алюмосиликатов, обладающих слоистой структурой

Слюда — один из наиболее распространённых породообразующих минералов интрузивных, метаморфических и осадочных горных пород, а также важное полезное ископаемое.

Основной элемент структуры слюды представляет собой трёхслойный пакет из двух тетраэдрических слоёв [AlSi3O10]4− или [Si4O10]4−, между которыми находится октаэдрический слой из катионов R2. Два из шести атомов кислорода октаэдров замещены гидроксильными группами (ОН) или фтором. Пакеты связаны в непрерывную структуру через ионы К+ (или Na+) с координационным числом 12. По числу октаэдрических катионов в химической формуле различают диоктаэдрические и триоктаэдрические слюды. В первых катионы Al3+ занимают два из трёх октаэдров, оставляя один пустым; во вторых катионы Mg2+, Fe2+ и Li+ с Al3+ занимают все октаэдры.

Слюды кристаллизуются в моноклинной (псевдотригональной) системе и образуют столбчатые или пластинчатые кристаллы. Относительное расположение шестиугольных ячеек поверхностей трёхслойных пакетов обусловлено их поворотами вокруг оси c на различные углы, кратные 60°, в сочетании со сдвигом вдоль осей a и b элементарной ячейки. Это предопределяет существование нескольких полиморфных модификаций (политипов) слюды, обладающих, как правило, моноклинной симметрии.

Свойства

Слоистая структура слюды и слабая связь между пакетами сказывается на её свойствах: пластинчатость, совершенная (базальная) спайность, способность расщепляться на чрезвычайно тонкие листочки, сохраняющие гибкость, упругость и прочность. Кристаллы слюды могут двойниковаться по «слюдяному закону» с плоскостью срастания (001) и часто имеют псевдогексагональные очертания.

Твёрдость по минералогической шкале 2,5-3; плотность 2770 кг/м³ (мусковит), 2200 кг/м³ (флогопит), 3300 кг/м³ (биотит). Мусковит и флогопит бесцветны и в тонких пластинках прозрачны; оттенки бурого, розового, зелёного цветов обусловлены примесями Fe2+, Mg2+, Cr2+ и др. Железистые слюды — бурые, коричневые, тёмно-зелёные и чёрные в зависимости от содержания и соотношения Fe2+ и Fe3+.

Глинистые минералы — группа водных силикатов, слагающих основную массу глинистых отложений и большей части почв и определяющих их физико-химические, механические и др. свойства.

Глинистые минералы являются продуктом выветривания преимущественно алюмосиликатов и силикатов магматических и метаморфических горных пород на дневной поверхности. В процессе выветривания глинистые минералы испытывают стадийные преобразования структуры и химического состава в зависимости от изменения физико-химических условий среды выветривания и седиментации. Размеры частиц глинистых минералов в глинах большей частью не превышают 0,01 мм. По кристаллической структуре глинистые минералы относятся к слоистым или псевдослоистым силикатам.

Высокая удельная поверхность, изоморфные замещения, обилие сколов кристаллической решётки и нескомпенсированных зарядов придаёт глинистым минералам катионнообменную способность. Также они способны химически связывать воду.

В состав минералов входят слои, состоящие из кремнекислородных тетраэдров и алюмогидроксильных октаэдров, эти слои объединяются в элементарные пакеты, совокупность которых формирует частицу минерала. По набору слоёв в пакете различают несколько групп глинистых минералов:

Группа каолинита (каолинит, галлуазит) c пакетом, состоящим из одного слоя октаэдров и одного слоя тетраэдров. Пакеты прочно связаны между собой и плотно прилегают друг к другу, в результате чего молекулы воды и катионы металлов не могут входить в межпакетное пространство и минерал не набухает в воде, а также обладает низкой ёмкостью катионного обмена (ЕКО).

Группа монтмориллонита или группа смектита (монтмориллонит, нонтронит, бейделит и др.) с трёхслойным пакетом вида тетраэдр-октаэдр-тетраэдр. Связь между пакетами слаба, туда проникает вода, из-за чего минерал сильно набухает. Отличается высокой ЕКО (до 80-120 мг-экв на 100 г.).

Группа гидрослюд (гидробиотит, гидромусковит и др.) также с трёхслойным пакетом, но сильной связью между ними. Практически не поглощают воду и не набухают в ней. Отличаются высоким содержанием калия, поскольку его ионный радиус позволяет ему входить в пустоты структуры минерала.

Группа хлорита с четырёхслойной набухающей структурой.

Группа смешаннослойных минералов с чередованием пакетов различных типов. Носят названия вида иллит-монтмориллонит, вермикулит-хлорит и т. п., свойства сильно варьируют.