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云母

云母族矿物的总称,主要包括白云母、黑云母、金云母和锂云母等。成分云母是钾、钠、铝、镁、铁、锂等的铝硅酸盐,化学成分复杂,通式是X2Y4~6[Z8O20](OH,F)4。式中X代表层间阳离子,主要是钾,其次是钠或钙,也可以有钡、铷、铯等;Y代表八面体中的阳离子,主要是铝、镁和铁,也可以有锂、锰、铬、钛等,Z代表四面体中的阳离子,主要是硅和铝,可能有极少量Fe3+或Ti4+。

云母族矿物的总称,主要包括白云母、黑云母、金云母和锂云母等。

成分

云母是钾、钠、铝、镁、铁、锂等的铝硅酸盐,化学成分复杂,通式是X2Y46[Z8O20](OH,F)4。式中X代表层间阳离子,主要是钾,其次是钠或钙,也可以有钡、铷、铯等;Y代表八面体中的阳离子,主要是铝、镁和铁,也可以有锂、锰、铬、钛等,Z代表四面体中的阳离子,主要是硅和铝,可能有极少量Fe3+或Ti4+。几种云母的阳离子近似组成如下

〔阴离子为O20(OH,F)4

结构

云母属2∶1型层状硅酸盐结构,即两片四面体中间夹着一片八面体(下图)。上下两个四面体片的顶端都朝向中央,通过八面体配位的铝、镁、铁等阳离子互相结为一层。四面体顶端氧也就是八面体上的阴离子成分,6个顶端氧的中心空缺处由(OH)-或F-补足。由于八面体内阴离子的上下两个OH或F沿X轴方向位移-a/3,以致上下两片四面体在平面上的投影不能重合。四面体的氧原子网不是正六方对称,而是复三方对称,即相邻两四面体大约作±13°的旋转,使6个共用的氧中有3个离网孔中心较近,另3个较远,而且不完全位于同一平面。

白云母、金云母和黑云母的四面体片约有1/4Si4+被Al3+置换,所产生的负电荷由K来平衡。K位于层间的复方网孔中,起着联结晶层的作用,周围有12个氧与它配位,里外两重各6个,由于K与O2-大小相当,不能带水分子进去,所以,云母层间不含水,层间的K也难以与溶液中的阳离子交换。珍珠云母和脆云母的四面体内有较多的Si被Al置换,产生的负电荷密度高,由Ca2+来平衡。

八面体片的阳离子组成不同使云母分为二八面体型、三八面体型和过渡型。三八面体云母的净负电荷主要来自四面体片中Al3+对Si4+的置换,二八面体云母除此以外还有八面体片内由2价阳离子置换3价的阳离子所产生的剩余负电荷。各类云母在八面体片内都可能有Fe2+置换Mg2+和Fe3+置换Al3+,但在程度上以三八面体型较高。二八面体云母中八面体的大小不一,有阳离子充填的八面体小,没有阳离子的八面体大,这样虽可使八面体稍为变薄扩宽,但仍嫌小,要四面体旋转的角度大一些才能搭接得上。旋转角大则K-O键短而强度大,所以白云母的层间钾比较牢固。不过,层间阳离子的种类和大小不同,也会对四面体的旋转产生一定的影响。当白云母的层间钾换成钠时,四面体的旋转角增大。层间阳离子在上下两层的网孔中起着交联的作用,单元层的取向不受限制。但是,由于网孔呈复三方对称,当上下两层互相旋转0°或±120°时,虽能使四面体底面的氧保持原有关系,但晶层错开的方向和空位却不一定都能保持一致,这就出现了多型。旋转为0度时,每层的结构都能重复,单位晶胞为一层单斜,标作1M;如果第二层转120度,那么第三层可以转120度也可以转-120度,当第三层转-120度时,便同第一层重复,形成二层单斜晶胞,标作2M;当第三层继续按第二层的方向转120度时,三层都不重复,第四层才能重复,形成三层的三方对称晶胞,标作3T。

白云母的晶体结构

白云母是典型的二八面体云母,结构式是K2Al4[Si6Al2]O20(OH,F)4。八面体片中的铝也可由铁、铬、钒等置换一小部分,分别称作含铁白云母、铬云母、钒云母、当钠超过钾时称为钠云母。白云母结晶时,如果铁镁丰富,以致部分八面体中的铝被铁、镁所置换,同时,四面体片内置换硅的铝也减少,Si/Al比值增高,这种白云母就叫做多硅白云母。在三八面体的云母中含镁最多的叫金云母,结构式是K2Mg6[Si6Al2]O20(OH,F)4;含Fe2+最多的叫黑云母,结构式是K2(Mg,Fe)6[Si6Al2]O20(OH,F)4,常有Fe3+,Mn4+,Al3+等置换Mg2+和Fe2+。如果一个顶替一个就会出现多余的正电荷。四面体片如有较多的硅被铝所置换,则产生较多的负电荷,可以抵销一部分正电荷。如果八面体片内的阳离子按当量置换,八面体片就留下空位,使三八面体结构中混入了二八面体结构。

分布

云母类矿物中分布最广的是黑云母,在岩浆岩中黑云母比白云母较常见。中酸性深成岩含黑云母最多,酸性岩多白云母,金云母则出现于基性或超基性岩中。伟晶花岗岩中的云母晶体粗大,低温热液蚀变带中的鳞片状细粒白云母呈丝绢光泽,特称绢云母。白云母抗风化能力强,碎屑沉积物中多白云母。金云母很易风化蚀变成蛭石。黑云母风化时有些形成混层结构的水黑云母,有些形成蛭石。含铁很多的黑云母风化时有转变为二八面体结构的倾向,因而不易转变为蛭石。总之,风化作用后残留下的碎屑云母大都是结晶好的二八面体型云母片。