Антофиллит-асбест

 

Синонимы: Торговые названия — «амфибол» и Massfiber; название жедрит (гедрит)-асбест следует исключить из употребления, так как асбесты, отвечающие составу жедрита, не обнаружены.

Английское название минерала Антофиллит-асбест — anthophyllite-asbestos.

Содержание

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

 

Формула

(Mg, Fe ²⁺)₇[Si₈O₂₂](OH)₂

Химический состав

Антофиллит-асбесты обычно представляют собой существенно магнезиальные члены изоморфного ряда антофиллитов. Колебания содержаний главных компонентов: MgO  27,11 — 32,46 (преимущественно 27,0—28,0); FeO 4,68—9,10 (6,0—8,0); Fe₂O₃ 0,80—7,32 (1,20—4,50), Аl₂O₃ 0,20—2,00 (1,5); SiO₂ 54,80—
60,15 (55,0—58,0); Na₂O 0,04—0,40 (0,40); CaO 0,16—1,48 (0,16—0,80); H₂O — 0,74—5,80 (—2,5). Максимальные содержания MgO характерны для антофиллит-асбестов Карелии, Финляндии, США (шт. Джорджия); высокие содержания MgO отмечены для антофиллит-асбестов некоторых месторождений Урала. Наблюдается прямая взаимосвязь между содержаниями MgO и FeO. Повышенные содержания Fe₂O₃ обусловлены включениями тонко распыленного магнетита. В отличие от собственно антофиллита, в антофиллитасбесте всегда присутствуют незначительные количества Mn,Ni,Co,Cr, Na, К, F, Cl, SO₃. Спектральными анализами устанавливаются V, Pb, Zn, Cu и др. Связь состава с условиями образования антофиллитов и антофиллит-асбестов изучена на примере образцов из дунит-гарцбургитовой и габбро-пироксенит-перидотитовой формаций метаультрабазитов Урала. В породах первой формации оба минерала содержат больше SiO₂ и MgO, но меньше FeO, Fe₂O₃ и СаО, чем в породах второй формации.

 

Кристаллографическая характеристика

Сингония. Ромбическая.

Класс. Ромбо-дипирамидальный D_2h — mmm (3L₂3PC).

 

Кристаллическая структура

По кристаллической структуре не отличается от собственно антофиллита. Линии на дифракционных картинах несколько более размыты, что объясняется ориентировкой элементарных волоконец или рассеивающим эффектом оксония. Ломкие и эластичные антофиллит-асбесты различаются по лауэграммам. Параметры элементарной ячейки антофиллит-асбеста (а₀ = 18,37 — 18,52, b₀ = 17,93—18,00, с₀ = 5,28—5,32 А) отвечают таковым собственно антофиллита.

 

 

Форма нахождения в природе

 

Облик кристаллов. Антофиллит-асбесты относятся к асбестам вращения. Их отдельные волокна состоят из кристаллических индивидов длиной 2—8 мкм и более при толщине 0,3—0,9 мкм (или 0,5—1 мкм).
Электронно-микроскопические исследования бугетысайского антофиллит-асбеста и кристаллов антофиллита, подвергшихся асбестизации, показали, что волокна представляют собой плоские эластичные ленты, уплощенные по первому пинакоиду. Группы лент дают волокна с изометричными сечениями. Микродифракционная картина волокон такая же как у монокристалла. Судя по электронограммам, в волокнах, лентах и их пачках присутствует тальк (в виде пленок на волокнах или между ними). Появление талька, очевидно, и вызывает расщепление антофиллита по (100) на плоские ленты. Предполагается, что асбестизация антофиллита связана с ретроградным метаморфизмом, а не со сколами по плоскостям спайности.

Часты двойники по

Агрегаты. Образует пучковидные (шестоватые) и звездчато-пучковидные (волокнистые) массы. Длина волокон обычно 1 —10 мм, редко 4—5 см.

Физические свойства

Оптические

Цвет белый, кремовый, желтовато-серый или буроватый, зеленовато-серый.

Черта серая, белая.

Блеск шелковистый, иногда с перламутровым отливом.

Отлив

Прозрачность

Показатели преломления

 Ng = , Nm = и Np =

Механические

Твердость

Плотность 2,90—3,03.

Спайность

Излом

Волокна эластичные, реже хрупкие. 

Химические свойства

Антофиллит-асбест обладает высокой устойчивостью по отношению к кислотам и щелочам; это качество вместе с тугоплавкостью определяют его применение в химической промышленности.
Кислоты НСl, HNO₃, H₂SO₄ с концентрациями от 15 до 65% при температурах от 30 до 80° на сысертский антофиллит-асбест практически действуют одинаково: в течение 1-го часа в горячих 37% НСl, 65% HNO₃ и 60% H₂SO₄ растворяется соответственно 2,89, 2,74 и 2,15% антофиллит-асбеста. По Бадолету, в течение 2 часов при комнатной температуре в 25% НСl и 25%H₂SO₄ растворяется 2,66 и 2,73%, а в течение 528 часов — 2,13 и 2,90% антофиллит-асбеста. Южно-мугоджарский антофиллит-асбест, по данным Бурда, в 37% НCl за 1 час растворяется 1,65—5,92%. По Соболевой, растворимость антофиллит-асбеста в 37% НСl и H₂SO₄ в течение 1 часа равна 2,82—3,14% и 2,20—2,50%. Растворимость антофиллит-асбеста в 25% Н₃РO₄ при 20° в течение 2 и 528 часов составляет соответственно 3,1б и 3,29% , в 25% СН₃СООН в тех же условиях — 0,60 и 1,04%.
Кислотостойкость у антофиллит-асбеста выше, чем у крокидолит-асбеста. После обработки кислотами окраска антофиллит-асбеста становится бледнее, исчезает желтоватый оттенок, его агрегаты оказываются состоящими из шелковистых волокон, легко поддающихся распушке; кристаллическая структура при этом не нарушается.
Растворимость сысертского антофиллит-асбеста в 20%NaOH и 30% КОН крайне незначительна. По Бадолету, при обработке антофиллит-асбеста NaOH при комнатной температуре в течение 2 и 528 часов потеря веса составляет 1,22 и 1,77%; по Бурду, при температуре 80° в 30% КОН растворяется 0,96—4,48%; по Соболевой, растворимость антофиллит-асбеста при температуре 80° в 20% NaOH 0,9—1,21% и в 30% КОН 1,12— 1,53%.
Адсорбция антофиллит-асбестом водяного пара и оснований изучена слабо. Из воздуха с 100% относительной влажностью поглощается 3,8% влаги (в 2 раза меньше, чем хризотил-асбестом). Адсорбция Са(ОН)₂, Ва(ОН)₂ и щелочей по сравнению с хризотил-асбестом незначительна; при одинаковой концентрации Са(ОН)₂ адсорбируется несколько больше Ва(ОН)₂ . Адсорбция КОН практически не происходит. 

Прочие свойства

В ультрафиолетовых лучах люминесцирует кремовым, лимонно-желтым до горчичного цветом. На ИК-спектрах в области 1200—400 см^-1 имеются полосы валентных колебаний Si—О при 1125, 1050 и 935 см^-1, деформационных колебаний Si—О—540, 510, 460, 415 см^-1; колебаний Me—О—800, 700 и 680 см^-1. Характеристичной является полоса 1050 см^-1. Диэлектрическая проницаемость 5,2—6,34. Магнитная восприимчивость изменяется от 3,4•10^-6 до 23• 10^-6 ед. СГС. При температуре от 1 до 4 К магнитная восприимчивость подчиняется закону Кюри—Вейса, антиферромагнитная константа Вейса равна —0,27 К. Коэффициент теплопроводности в среднем 0,13 ккал/мч°С; огнеупорность 1435°.
Прочность на разрыв антофиллитового волокна из Сысертского месторождения колеблется от 138 до 263 кгс/мм², от 70—80 до 230—280 кгс/мм²(усредненное значение 155 кгс/мм² ). По данным Надгорного и др., прочность антофиллит-асбеста на растяжение составляет 240 кгс/мм². Механическая прочность резко падает при деформациях волокон, после обработки их кислотами или щелочами и после нагревания; однако при обработке NaOH с нагреванием до 85° прочность волокон повышается. Для антофиллит-асбеста Мочаловского месторождения отмечено равномерное понижение механической прочности волокон с возрастанием температуры нагревания от 20 до 220°. В целом прочность на разрыв антофиллит-асбеста соответствует прочности полуломкого хризотил-асбеста, а способность к расщеплению на тонкие волокна значительно меньше. Результаты рентгеновского изучения эластичных и ломких амфиболовых асбестов показали, что эти свойства определяются упаковкой волокон и степенью однообразия в их ориентировке. Отрицательно на физико-механические свойства могут влиять также примеси магнезита и талька.

По поведению при нагревании антофиллит-асбест не отличается от собственно антофиллита. При нагревании антофиллит-асбестов  до 600° из них выделяется 0,10—0,30% Н₂O на каждые 100°. При дальнейшем нагревании до 1000° дегидратация идет более быстро (примерно 0,30—1,00% на каждые 100°); в сумме потеря веса составляет 2,11—3,49%, ее максимум приходится на температуру 700°. На кривых ДТА антофиллит-асбеста из Южной Африки отмечаются эффекты: эндотермический при 841° и экзотермический при 1010—1020°. На кривых ДТА отечественных антофиллит-асбестов имеются эндотермические прогибы около 600° и при 900—1040°.
Особенности дифференциальных кривых нагревания в интервале температур 600— 800° большинством исследователей объясняются одновременными процессами дегидратации и окисления железа; Цветков и Ершова эти особенности, характерные и для других амфиболов, связывают со степенью дисперсности проб.

Искусственное получение минерала

Асбестовидный антофиллит с 40—50% Mg₇Si₈O₂₂(OH)₂ синтезирован при давлении водяного пара 1 кбар.
 

Диагностические признаки

 

Антофиллит-асбест характеризуется меньшей толщиной волокон и не столь, легко расщепляется, как хризотил-асбест и асбесты натриевых амфиболов. Он отличается от других асбестов по прямому угасанию под микроскопом, по окраске— от голубоватого холмквистит-асбеста. На кривых ДТА хризотил-асбеста температура эндотермического эффекта не выше 850°, а у натриевых амфибол- асбестов 900—960°. Кроме того, в отличие от хризотил-асбеста антофиллит- асбест обладает высокой кислотоупорностью и более низкой диэлектрической; проницаемостью (6,3; у хризотил-асбеста — 9,0).
 

Сопутствующие минералы. Карбонаты.

Происхождение и нахождение

Антофиллит-асбесты приурочены к массивам метаморфизованных ультраосновных пород, залегающих в толщах гнейсово-мигматических комплексов в крупных мегантиклинориях. Асбестопроявления приурочены к зонам энстатит-тальк-карбонат-антофиллитовых и тальк-карбонат-антофиллитовых пород, образовавшихся при метаморфизме серпентинитов и серепентинизированных ультраосновных пород. Меренков и Хмара связывали промышленные скопления антофиллит-асбеста Урала и Мугоджар только с дунит-перидотитовой формацией гипербазитов. Позже Хмара выдвинул положение о продуктивности габбро-пироксенит-перидотитовой формации (месторождения Приазовья и Сьерра-Леоне). Продуктивные гипербазиты до асбестизации испытали метаморфизм до амфиболитовой или гранулитовой ступени.
Вопрос о степени метаморфизма исходных гипербазитов не всегда решается однозначно, например, ультраосновные породы Сысертского района на Урале относились разными исследователями к образованиям амфиболитовой и более низкой ступени метаморфизма, гранулитовой и амфиболитовой фациям или к продуктам региональной гранитизации. По мнению ряда авторов, асбестообразование, как и более позднее отальковаиие, явилось результатом действия низкотемпературных гидротермальных растворов, генетически связанных с дайками гранитных пегматитов. Однако, другие исследователи отрицают эту связь. Тем не менее, пространственная связь богатых антофиллит- асбестом тел и секущих жил кислых пород несомненна.
Различаются пучковидные (столбчатые), пучковидно-зведчатые и звездчатые типы антофиллит-асбеста. Особенно высококачественным является антофиллит-асбест, образовавшийся по гигантокристаллическим энстатитовым породам (замещение энстатита, антофиллита, реже — актинолита). Отмечено преобразование антофиллит-асбеста в тальк, флогопит и карбонаты, значительно снижающее качество сырья.

 

Месторождения

Существуют разные схемы группировки месторождений антофиллит-асбеста; наиболее приемлемо их разделение на метаморфические и контактово-реакционные. Наиболее широко распространены метаморфические (регионально-метасоматические) месторождения антофиллит-асбеста, связанные с массивами ультрабазитов дунит-гарцбургитовой формации; к ним относятся крупные промышленные скопления антофиллит-асбеста: в России — Сысертская группа на Урале и Южно-Мугоджарская группа, в США — месторождения Сол-Маунтин и Холивуд в шт. Джорджия, Камиах в шт. Айдахо, в Болгарии — месторождение Яковице, в Финляндии—Пааккила, в Бразилии—Алахеа-де-Байксо, а также месторождения Западной Австралии. Асбестоносные ультрабазиты образуют межпластовые линзообразные тела (от 20 х 50 до 800 х 3500 м) в гнейсово-мигматитовых комплексах. Для всех месторождений характерна зональность; особенно четко она выражена в уральских месторождениях. От центра гипербазитовых тел к периферии прослеживаются зоны: 1) слабо серпентинизированных карбонат-оливин-энстатитовых и серпентин-пироксеновых пород или серпентинитов, 2) асбестоносных энстатит-тальк-карбонат-антофиллитовыхитальк-карбонат-антофиллитовых пород, 3) тальк-карбонатных пород, 4) актинолитовых пород, 5) хлоритовых пород, 6) хлоритизированных и биоти- тизированных амфиболитов и гнейсов. В некоторых месторождениях отдельные зоны выпадают. Антофиллит-асбест локализуется в энстатит-антофиллитовых и тальк-карбонат-антофиллитовых породах; иногда он слагает жилы. Развивается асбест по антофиллиту, реже — по энстатиту (Сысертские месторождения), иногда по пироксенам (Савелькульское месторождение на Урале). Слабо карбонатизированные антофиллит-асбесты (Савелькуль на Урале, месторождения Финляндии) лучше распушаются. Длина волокон 0,5—-2,5 см.
Месторождения антофиллит-асбеста, связанные с ультрабазитами габбро-пироксенит-перидотитовой формации, в СНГ известны в Западном Приазовье, в северном Криворожье и Среднем Приднепровье, за рубежом — в Сьерра-Леоне (Западная Африка). Асбестоносными обычно являются мелкие тела ультрабазитов, согласно залегающие среди биотитовых и гранат-биотитовых гнейсов в зонах глубинных разломов. Асбест преимущественно образовался по собственно антофиллиту. Месторождения характеризуются отсутствием зональности и крупнозернистых пород, значительным преобладанием тремолитовых пород над антофиллитовыми и слабым развитием асбестизации. Длина волокон от 0,25—0,5 мм до 2 см.
Месторождения контактово-реакционного типа приурочены к зонам контактов ультраосновных пород с кислыми. В России — это Мурзинские и Кочневские проявления на Урале, Сольджерское в Южной Туве и Унахинское на Дальнем Востоке; в АРЕ — месторождение Хафафит; в США — Шаста в шт. Калифорния, Дальтон в шт. Массачусетс, Редфорд в шт. Виргиния, Джетиуэй, Райней-Крики др. в шт. Монтана. Наиболее характерными представителями месторождений этого типа являются Хафафит и Мурзинское; волокна эластичные, прочные, длина их до 25 см.
В верхних горизонтах (10—15 л) крупных тел метаморфизованных месторождений наблюдаются скопления выветрелого антофиллит-асбеста. К этому типу относятся: в Казахстане —Бугетысайское месторождение в Южных Мугоджарах; в Африке —месторождения Кореа в Северном Трансваале и Морогоро в Танзании. На Бугетысайском месторождении при выветривании происходило выщелачивание карбоната и образование окислов железа, при этом асбестовые агрегаты разрыхлялись, повышалась их способность к водопоглощению и к распушению.
Особое место по залеганию и генезису занимают месторождения антофиллит- асбеста Полярного Урала, приуроченные к доломитизированным протерозойским известнякам; антофиллит-асбест здесь тесно ассоциируется с карбонатами.

 

Практическое применение

Применение антофиллит-асбеста определяется высокими кислото- и щелочестойкостью и огнеупорностью, хотя прочность его на разрыв невелика и соответствует таковой полуломкого хризотил-асбеста, а способность к распушению весьма низкая. Основным потребителем антофиллит-асбеста является химическая промышленность.
Длинноволокнистый сысертский антофиллит-асбест используется вместо хризотил-асбеста в производстве серной кислоты, а также как осадитель ванадиевой кислоты. В химическом машиностроении он является основным наполнителем кислотоупорных пластических масс — хавега или фаолита, применяемых для изготовления труб, чанов, дистилляторов, разделительных и смесительных машин, вентиляторов и др. Хавег особенно стоек по отношению к соляной (холодной и горячей), фосфорной и плавиковой кислотам, к расплавленной сере. В Финляндии антофиллит-асбест используется для изготовления этернита. Немалое значение имеет антофиллит-асбест как тепло- и электроизоляционный материал; из него готовят различные изоляционные прокладки, картон, бумагу, асбоцементную фанеру (асбестолит), различные обмазки для паропроводов. Из безжелезистых антофиллит-асбестов готовят особые сори фильтровальной бумаги, используемой в химической промышленности и в виноделии. Коротковолокнистый антофиллит-асбест используется для изготовления кровельных черепиц и огнеупорного камня. В США на основе антофиллит-асбеста из Редфорда (шт. Виргиния) изготовляется зубоврачебный препарат «Техэкс».

 

Физические методы исследования

Старинные методы. Под паяльной трубкой плавится в черную эмаль (магнитную при высоком содержании железа).

Кристаллооптические свойства в тонких препаратах (шлифах)

В прохщдящем свете бесцветный, зеленовато-буроватый, бледно-зеленоватый; в толстых пучках обнаруживает слабый плеохроизм. Плоскость оптических осей (010), т. е. параллельна волокнистости (Ng = с). Погасание прямое. Удлинение (+). Двуосный. n_g = 1,620—1,643, n_p = 1,612—1,618. Определение оптических свойств затруднено волокнистым строением минерала. Окрашивается метилвиолетом (быстрее после обработки НСl), в поперечных разрезах волокон быстрее, чем в продольных. Неплеохроирующие антофиллит-асбесты из Паакилы (Финляндия) после обработки метилвиолета: становятся плеохроирующими (темно-фиолетовая или сине-фиолетовая окраска перпендикулярна оси с и сине-фиолетовая параллельна вдоль оси с).