Биотит свойства применение

Синонимы:

Группа

Биотит является наиболее распространенным минералом слюд. Представляет собой калий-алюминий-магний-железосодержащую слюду. Широко распространен и составляет 2,5—3% земной коры. Биотитом называются обычно ферродоминантные члены ряда флогопитаннит, но в этом случае биотит заменяет собой видовое название аннит, а так как биотит в настоящее время принят как термин для обозначения группы в целом, то его можно относить к любым промежуточным членам ряда. Но обычно биотитом называют всетаки бурую или черную триоктаэдрическую слюду.

Происхождение названия

По фамилии французского физика Био (1774— 1862).

Содержание

Биотит, сплошные чешуйчатые массы (Урал)
Биотит, сплошные чешуйчатые массы (Урал)

Формула биотита

K(Fe, Mg)3[AlSi3O10](OH, F)2 или K2O . 6(Mg,Fe)O . . Al2O3 . 6SiO2 . 2Н2O.


Химический состав

Весьма изменчив; окись калия (К2О) 4,5—8,5%, окись магния (MgO) 0,3—28%, закись железа (FeO) 2,8—27,5%. окись железа (Fe2O3) 0,3— 20,5%, окись алюминия (Аl2O3) 9,5—31,5%, окись кремния (SiO2) 33—45%, вода (Н20) 6—11,5%; примеси: окисные соединения титана, натрия, ванадия, лития, марганца, бария, стронция, цезия. В химическом отношении биотит «всеяден»: в нем встречаются многочисленные химические элементы.

Разновидности:

  • мероксен (греч.)- «мерокс» — чуждый) — нормальный, бедный железомф биотит;
  • лепидомелан (греч. «лепядос» — чешуя, «ме-и лас» — черный);
  • сидерофиллит (греч. «сидер» — железо, «филлос» — лист) —весьма богатый железом и литием не содержащий магния биотит.

Кристаллографическая характеристика

Сингония  Моноклинная.

Класс симметрии. Моноклинно-призматический 2/m в. с. L2PC. Пр. гр. C2/c(C62h). а0 = 5,30; b0 = 9,21; с0 = 20,32; β = 99°18′/ Отношение осей. 0,575 : 1 : 1,103; |3 = 99°18'.

Кристаллическая структура

Слоистая решетка. Структура биотита аналогична структуре мусковита, но вместо гиббситового слоя между кремнекислородными листами располагается бруситовый слой.

Главные формы. Кристаллы биотита часто псевдогексагональные; главные формы: с{001}, Ъ {010}, т {110}, е {112}, п {011}, г {101} и z {132}. (110) Д (110) = = 60°. Обычно они пластинчатые, редко призматические по оси с.

Форма нахождения в природе

 

Облик кристаллов. Таблитчатый, псевдогексагональный, нередко столбчатый, пирамидальны,  боченковидный. Крупные кристаллы иногда обладают зональным строением, иногда гигантских размеров.

Двойники обычно по слюдяному закону.

Агрегаты. Встречается в сплошных пластинчатых, листоватых и чешуйчатозернистых массах. Друзы кристаллов сравнительно редки.

 

Физические свойства

Оптические

 

  • Цвет биотита черный, бурый, желтовато-коричневый, до коричневато-красного, иногда с оранжевым, зеленоватым и другими оттенками  (в зависимости от содержания железа); осветленный (бронзового цвета) иногда называют кошачьим глазом (бауэрит).. Флогопит — бесцветный; другие представители — черные.
  • Черта белая или коричневая.
  • Блеск стеклянный, перламутровый. Просвечивает. Твердость 2 – 3. Плотность 3. Спайность весьма совершенная (в одном направление). Излом ступенчатый до неровного. Прочие свойства: отдельные листочки биотита упругие и гибкие.
  • Отлив  на плоскостях спайности с перламутровый.
  • Прозрачность. Непрозрачный или просвечивает.

Показатели преломления

Ng = Nm = 1,60–1,66 и Np = 1,56–1,60.

Механические

  • Твердость 2–3. Минерал эластичный, гибкий.  В противоположность тальку и пирофиллиту листочки биотита упругие.
  • Плотность. 3,02—3,12, увеличивается в зависимости от содержания железа.
  • Спайность. Весьма совершенная по базису (плоскость епайности) (001), несовершенная по боковым граням и граням призмы  {110} и {010}. Иногда у биотита проявлена отдельность по {010} и {111}, что соответствует направлениям лучей фигуры удара; самый длинный луч идет параллельно {010}.

Химические свойства

Поведение в кислотах. HCl действует слабо, но в концентрированной H2SO4 разлагается полностью с осаждением белого скелета кремнезема.

Диагностические признаки биотита

Сходные минералы. Гидробиотит, темный вермикулит.

Хорошо распознается по весьма совершенной спайности и черному цвету. Отдельные листочки упруго-гибкие.

Сопутствующие минералы. Кварц, полевые шпаты, мусковит,  авгит, роговая обманка, хлорит.
 

Происхождение и нахождение

Магматическое (биотитовые граниты). Пегматитовое - в жилах с мусковитом и без него. Метаморфическое - в различных сланцах и гнейсах.

Биотит имеет разнообразное происхождение, но в основном это эндогенный минерал, являющийся главной составной частью многих изверженных пород, однако содержание MgO и FеО у него непостоянно. Он входит в состав многих метаморфических пород (гнейсы, слюдистые сланцы) и пегматитов. В изверженных породах он обычно формируется позже, чем темноцветные островные и цепочечные силикаты, но если концентрация FeO (+МпО) калия и воды высокая, он может кристаллизоваться до них. Биотит из вулканических пород характеризуется более высоким содержанием ферриионов (оксилепидомелан). В пегматитах кристаллы биотита могут иногда достигать 7 м2 (Гренландия и Скандинавия). При выветривании биотит теряет калий, который замещается молекулами воды, двухвалентное железо окисляется до трехвалентного, а содержание магния уменьшается. Указанный процесс ведет вначале к образованию гидробиотита, потом вермикулита и, наконец, каолинита. Цвет при этом меняется от почти черного до золотисто-желтого. Такие измененные биотиты известны как рубеллан или «кошачье золото». Процесс природного отбеливания биотита носит название бауэритизация.

 Как породообразующий минерал биотит в виде вкраплений встречается во многих магматических горных породах. Он так же  является важным породообразующим минералом гранитов, гранодиоритов, трахитов. Реже встречается в более основных и очень редко — в основных породах (базальты).

В крупных кристаллах минерал наблюдается в пегматитовых жилах. Встречается он также в ассоциации с мусковитом, с которым иногда образует параллельные или зональные срастания, причем плоскости спайности проходят через индивиды обеих слюд без перерыва.

Во многих метаморфических породах (контактовые роговики, слюдяные сланцы, парагнейсы, ортогнейсы) встречается в виде мелкочешуйчатых, иногда плотных шлировых выделений.

В виде вкрапленности нередко устанавливается в так называемых контактовых роговиках, образующихся под воздействием гранитных магм обычно на породы некарбонатного состава.
В рудных гидротермальных жилах биотит встречается крайне редко и то обычно в полуразрушенном состоянии.

Весьма широко распространен в некоторых метаморфических породах: кристаллических сланцах, в частности гнейсах.

В процессе интенсивного химического выветривания он подвергается разложению. При этом щелочи выносятся, двухвалентное железо переходит в трехвалентное. Одновременно происходит, повидимому, гидратация (переход в гидробиотит). Минерал теряет блеск, упругость, становится рыхлым. В конечной стадии химического разложения образуются гидроокислы железа и глинистое вещество.

При быстрой эрозии биотит, как минерал химически относительно стойкий, переходит в россыпи, легко расщепляется, измельчается и отлагается вместе с тончайшим илистым материалом в застойных водах. Здесь гидробиотит представляет собой смешаннослойный минерал состава биотит-вермикулит. Он с течением времени претерпевает некоторые изменения и приобретает интенсивный золотистый оттенок. Эти золотистые блестки легко обнаруживаются при промывке; как более легкий материал, они отлагаются на поверхности промытого осадка. В простонародной речи они получили название «кошачьего золота».

Установлено также, что в современных морских осадках биотитовые зерна подвергаются процессу гальмиролиза, т. е. подводному «выветриванию», причем они постепенно переходят в глауконит — слоистый водосодержащий силикат калия и трехвалентного железа (зеленого цвета).

Месторождения биотита

Биотит среди минеральных видов слюд является вторым после мусковита по распространенности в природе. Из бесчисленных месторождений отметим лишь некоторые, отчасти известные пегматитовые месторождения. В Ильменских горах биотит в качестве второстепенного минерала неравномерно, но широко распространен во всех типах пегматитовых жил в виде крупных пластин (до 0,5 м в диаметре), кристаллов и мелкопластинчатых агрегатов в ассоциации с калинатриевыми полевыми шпатами, нефелином, иногда топазом, магнетитом, ильменитом и другими минералами. В Борщовочном кряже биотит отмечается в пегматитах уд. Савватеевой, в районе р. Слюдянки и в других местах. Огромные пластинчатые кристаллы наблюдались в пегматитах Гренландии и Скандинавии (в Евьё была встречена пластина биотита размером 7 м2).

В Германии в гранитах Броккен (Гарц), гранитах и гранодиоритах Лаузица, в гранит-сиенитовом массиве Мейсен, в гранитах, гнейсах и контактовых роговиках Рудных Г0р. Идиоморфные кристаллы /7 тп L? встРечаются в базальтах Обервизенталя. В Гранулитовых г0рах развиты биотитовые пегматиты. Минерал является также заметной составной частью кордиеритовых гнейсов в окрестностях Бургмау, гранитов, пегматитов и кристаллических сланцев Тюренгенского Леса.
 

Практическое применение

Пракического значения  не имеет. Уральскими кустарями применяется лишь в качестве блесткового материала при изготовлении из цветных камней детских игрушек и различных предметов для украшения, театральных декораций.

Физические методы исследования

Дифференциальный термический анализ.  Кривая ДТА биотита характеризуется эндотермическим пиком при температуре около 1160°.

Главные линии на рентгенограммах: 10,0(10) — 3,35(10) — 2,62(8) —2,435(8) - 2,175(8) - 1,998(8) - 1,669 (8) - 1,533(9) (флогопит); 10,0(10) - 3,34(10)—2,63(8) - 2,44(6) -1,672(6) - 1,541(8) -1,363(4) (биотит); 10,1(10) - 3,36(10) - 2,65(8) - 2,452(8) - 2,186(8) - 2,006(8) - 1,676(8) - 1,548(8) (лепидомелан).

Старинные методы. Под паяльной трубкой с трудом плавится в серое или черное стекло (в зависимости от содержания железа).

Кристаллооптические свойства в тонких препаратах (шлифах)

Под микроскопом он легко устанавливается по густой окраске и резко выраженному плеохроизму  по Ng = Nm красновато-коричневый до темно-коричневого (вдоль плоскости спайности), по Np бледно-желтый до бесцветного (перпендикулярно плоскости спайности). ng = 1,565- 1,670, nm = 1,564 - 1,670, np = 1,535 - 1,616 соответственно для флогопита и сидерофиллита; разница связана с содержанием Fe3+ (оксилепидомелановая молекула), (—) 2V для биотита ~ 0°, а для флогопита — около 10° (увеличивается с возрастанием трехвалентного железа). Плоскость оптических осей может быть параллельна (010) — такие биотиты называются мероксенами, или менее часто перпендикулярна (010) — тогда они называются аномитами.

Галлерея