Вермикулит

Группа  гидрослюд (монтмориллонита — вермикулита)

Происхождение названия

Латинское «вермикулус» — червячок; название дано в связи с тем, что при нагревании минерал благодаря потере большого количества кристаллизационной воды вспучи­вается, сильно разбухает и образует червеобразные аг­регаты ( столбики и нити).

Содержание

 

  • Химический состав
  • Разновидности
  • Кристаллографическая характеристика
  • Форма нахождения в природе
  • Физические свойства
  • Химические свойства. Прочие свойства
  • Диагностические признаки. Спутники.
  • Происхождение минерала
  • Месторождения
  • Практическое применение
  • Физические методы исследования
  • Кристаллооптические свойства в тонких препаратах (шлифах)
  • Купить

 

Формула вермикулита

(Mg, Fe2+, Fes+)3[(Si, Al)4O10][OH]2 • 4HzO

Химический состав.

Химический состав непостоянный в зависимости от содержания молекулярной воды.

Окись магния (MgO) 14—23%, за­кись железа (FeO) 1—3%, окись железа (Fe2Os) 5— 17%, окись алюминия (А12O3) 10—13%, двуокись крем­ния (SiO2) 37—42%, вода (Н2O) 8—18%. Кроме того, присутствует К2О — до 5 %, в некоторых разновидностях NiO — до 11 %.

 

Кристаллографическая характеристика

Сингония Моноклинная.

Класс симметрии. Вермикулит имеет вероятно, призматический тип — 2/т. в. с. Сс, а0 = 5,33 А, Ь0 = 9,18 А, с0 = 28,90 А, р = 97°.   Отношение осей. — 0,6 : 1 : ~3,2; {3 = 97°.

Кристаллическая структура  слоистая.

Форма нахождения в природе

 

Облик кристаллов. Плохо проявлены, иногда это ма­ленькие «пакеты слюды».  Вермикулит, как правило, образуется в виде псевдоморфоз по биотиту или железистому флогопиту.

Агрегаты. Вермикулит часто встречаются листо­ватые агрегаты; характерны также псевдоморфозы по биотиту и флогопиту.

Физические свойства

Оптические

Цвет. Бурый, желтовато-бурый, золотисто-желтый, бронзово-желтый, зеленовато-коричневый, оливково-зеленый, до черноватого.

Черта. Белая, желтоватая, блестящая.

Блеск стеклянный, по сравнению с биотитом слабее.

Прозрачность. Прозрачный, просвечивающий, непроз­рачный.

Отлив Жирный, на плоскостях спайности перламутровый.

Показатели преломления

. Ng = Nm = 1,54–1,58 и Np = 1,52–1,56.

Механические

Твердость. 1—1,5. Упругость тонких листочков слабая или отсутствует

Плотность. 2,4—2,7.

Спайность. Хорошая по базису (001).

Излом. Минерал расщепляется на тонкие листочки.

Химические свойства

Поведение в кислотах. Разлагается в HCl.

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 заключается 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 червеобразные 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 низкий 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

Сходные минералы. Биотит, флогопит, конечный про­дукт выветривания биотита (бауэрит), хлорит.

По внешним признакам похож на выветрелый биотит или хлорит. Самым показательным признаком является поведение его поведение под пояльной трубкой с сильно выраженным вздуванием и образованием длинных червеобразно искривленных нитей или столбиков.

Сопутствующие минералы. Биотит, флогопит, минералы группы серпентина: хризотил, антигорит, хлорит, маг­незит.

Происхождение и нахождение

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 (серпентинитовых) горных пород.

Месторождения


В России встречается в Ковдорском месторождении, где находится в карбонатитах с форстеритом, диопсидом, монтичеллитом CaMg[SiO4] и магнетитом.

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

Урал и другие регионы (России); Либби в шт. Монтана (США); сер­пентиниты саксонских Рудных гор и Гранулитовых гор (Зёблиц, Аншпрунг, ушнаппель, Хоэнштейн-Эрнстталь, Бёриген, Вальдгейм и др.) (Германия).

Ковдорское месторождение флогопита и вермикулита

Расположенный в юго-западной части Кольского полуострова Ковдорский массив щелочных-ультраосновных пород является чрезвычайно сложным по своему геологическому строению.

Морфологически это вертикальное трубообразное кон- центрически-зональное тело, прорывающее интенсивно дислоциро¬ванные архейские кристаллические гнейсы и сланцы Беломорской серии, с площадью выхода на поверхность около 40 км2. По данным абсолютной геохронологии возраст массива определяется в 338— 426 млн лет (поздний силур — ранний карбон).
Формирование массива было многофазовым, причем внедрение и кристаллизация последующих порций магмы сопровождались образованием контактово-реакционных метасоматитов. В первую фазу произошло внедрение оливинитов, сохранившихся в виде центрального ядра площадью 10—12 км2 и реликтов в восточной и южной частях массива. Вторая фаза — кольцевая интрузия ийолит-мельтейгитов и ийолит-уртитов — сопровождалась образованием зоны магматических метасоматитов по оливинитам мощ¬ностью 1,5—2 км и ореола фенитизации во вмещающих массив гнейсах и мигматитах. Зона магматических метасоматитов представлена последовательно сменяющими друг друга образованиями (в направлении оливинитов): щелочными пироксенитами — слюдяно-пироксеновыми породами и бурыми флогопитовыми слюдитами — пироксенизированными оливинитами; в случае, если щелочная интрузия имела ийолит-уртитовый состав, то указанный ряд метасоматитов приобретает другой вид: мелилитовые породы — монтичеллиты — оливиниты, частично замещенные мелилитом и монтичеллитом. В составе всех этих метасоматических пород отмечается большое количество мелкочешуйчатого флогопита.
Перечисленные магматические интрузивные и метасоматические породы подверглись воздействию постмагматических флюидов с образованием постмагматических метасоматитов, представленных гранат-амфибол-везувиан-диопсид-кальцитовыми скарнами, развивающимися по оливинитам и магматическим метасоматитам, а также еще более поздними флогопит-диопсид-оливиновыми по¬родами (флогопитовый комплекс) и апатит-магнетитовыми рудами. Флогопитовый комплекс содержит крупные кристаллы слюды и является рудой. Он образует полукольцевую зону в северной части массива, развиваясь по оливинитам, магматическим и всем предшествующим постмагм этическим метасоматитам.

Породы флогопитового комплекса секутся дайками полево-шпатовых ийолитов третьей фазы внедрения. Еще более молодыми образованиями являются карбонатиты, слагающие жилы и непра¬вильные тела, встречающиеся во всех породах массива и в при¬легающих к нему архейских метаморфических толщах.
В верхней части массива в основном по оливинитам и фло- гопитовым породам развита доледниковая кора выветривания мощностью до 100—150 м.
Промышленная зона флогопит-диопсид-оливиновых пород с крупнокристаллической слюдой огибает с севера оливинитовое ядро в виде подковы длиной 8—10 км и мощностью до 1 км. В составе пород этой зоны флогопит, оливин и диопсид, составляющие до 95%, находятся в разных соотношениях. Второстепенные минералы: магнетит, апатит, кальцит, кроме того, тремолит, монтичеллит, амфибол; акцессорные: бадделеит и др. Флогопитовые рудные тела в этой зоне имеют линзовидную и жилообразную формы; самое крупное из них — Главная залежь — пологопадающая на северо- запад слепая линза мощностью 10—100 м, прослеживающаяся на несколько сотен метров. Центральная часть Главной залежи мощностью до 20 м сложена пегматоидными и гигантозернистыми флогопит-оливиновыми породами, а ее краевые (периферические) части мощностью 5—20 м — пегматоидными флогопит-диопсидовыми либо мономинеральными флогопитовыми и диопсидовыми образо-ваниями.
Флогопит в рудах распределен неравномерно: он образует практически мономинеральные гнезда, крупные кристаллы, карманы размером до 10—20 м. Промышленный флогопит — темно-зеленый, железистый в виде толстотаблитчатых кристаллов нередко мозаич¬ного строения, с обилием пятен, закрытых участков расслоения, волокнистостью и трещиноватостью, мелкими включениями апатита, кальцита, диопсида и магнетита. Наиболее крупные кристаллы могут достигать размеров в несколько метров. Средний выход промышленного сырца по месторождению составляет 46,6%.
По В. И. Терновому и другим, образование крупнокристаллического флогопита на месторождении происходило метасоматическим путем главным образом за счет слюдяно-пироксеновых пород и мелилитизированных оливинитов

 Промышленная вермикулитовая залежь месторождения связана с линейно-площадной корой выветривания флогопит-диопсид-оли- виновых пород (флогопитовый комплекс) и в меньшей степени флогопитсодержащих оливинитов. Максимальная мощность коры (свыше 100 м) устанавливается в центральной части массива, вдоль пересекающего его разлома. В разрезе коры выделяются три зоны (сверху вниз): сунгулит-гидрохлоритовая (мощность 50—100 м), вермикулитовая (1—60 м) и гидрофлогопитовая (5—35 м); ниже следует зона дезинтеграции (1 —150 м) флогопит - диопсид - оливиновых пород. Все три верхние зоны коры содержат промышленные руды сунгулит-вермикулитового, вермикулитового и гидрофлогопитового состава. Содержание вермикулита варьирует от 5 до 30%. Руды с содержанием вермикулита более 20% считаются богатыми при условии, что свыше 70% вермикулитовых чешуек имеют размер более 0,5 мм. Вермикулитовые и гидро- флогопитовые руды обогащаются хорошо с получением вермикулитового концентрата 90—98%. Сунгулит-вермикулитовые руды трудно поддаются обогащению из-за обилия глинистых минералов; полученный из них концентрат содержит до 50% вермикулита.
По М. Н. Чуевой и В. И. Терновому, превращение флогопита в вермикулит состояло в непрерывной его гидратации, выносе калия и окислении двухвалентного железа. Переход вермикулита в сунгулит заключался в разрушении трехслойной решетки вермикулита, выносе железа и алюминия и образовании минерала типа лизардита. Дальнейшее развитие процесса выветривания вело к замещению лизардита сепиолитом. Таким образом, сунгулитовая порода представляет смесь лизардита, сепиолита и вермикулита и образуется за счет вермикулита, который в свою очередь представляет продукт изменения флогопита.

Практическое применение вермикулита

Мировая добыча вермикулита находится на уровне 500 тыс. т, из них более 90% приходится на долю США (почти 300 тыс. т) и ЮАР. Остальная часть приходится на долю Бразилии, Аргентины, Индии, Кении, Египта и других стран.

Обожженные, прошедшие ста­дию вспучивания,  массы вермикулита применяются в качестве легкого строительного материала, теплоизоляционного материала для обмазки паропроводных труб, котлов, печей,  штукатурок и легких бетонов и т. д.

Имея в виду его термальную обработку близ места потребления, вермикулит чрезвычайно выгодно транспортировать в сыром виде.

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 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 по сравнению с группой монтмориллонита.

Его фильтрующие и сорбционные свойства находят применение для очистки промышленных вод и улавливания газов.

В измельченном виде вспученный вермикулит является хорошим наполнителем кислотостойких масс, огнеупорного картона и бумаги, пластмасс, резины, красок и лаков, удобрений и ядохимикатов.

Он добавляется в почву для улучшения ее структуры и аэрационных свойств.

Физические методы исследования

Дифференциальный термический анализ

 

Главные линии на рентгенограммах вермикулита: 13,7(10) — 2,65(4) — 2,55(6) — 2,39(8) — 1,533(9) — 1,321(4)

Старинные методы. Под паяльной трубкой очень сильно вспучивается.

Кристаллооптические свойства в тонких препаратах (шлифах)

В тонких пластинках бледно-коричневый, слабо плеохроичный,  ng = nm = 1,545 = 1,581, np = 1,525 - 1,561; (—)2V = 0 - 8°.