Биотит
| Биотит | |
|---|---|
 Тонкий таблитчатый биотитовый агрегат (Ширина изображения: 2,5 мм) | |
| Общий | |
| Категория | Филосиликат |
| Формула (повторяющаяся единица) | K(Mg,Fe) 3 (AlSi 3 O 10 )(F,OH) 2 |
| Имеет символ IMA. | БТ [1] |
| Кристаллическая система | Моноклиника |
| Кристаллический класс | Призматический (2/м) (тот же символ HM ) |
| Космическая группа | С2/м |
| Идентификация | |
| Цвет | Темно-коричневый, зеленовато-коричневый, черно-коричневый, желтый |
| Кристальная привычка | Массивный до пластинчатого |
| Твиннинг | Обычное на [310], менее распространено на {001} |
| Расщепление | Идеально подходит для {001} |
| Перелом | слюдистый |
| упорство | От хрупкого до гибкого, эластичного |
| шкала Мооса твердость | 2.5–3.0 |
| Блеск | От стекловидного до жемчужного |
| Полоса | Белый |
| прозрачность | Прозрачный, полупрозрачный, непрозрачный |
| Удельный вес | 2.7–3.3 [2] |
| Оптические свойства | Двухосный (-) |
| Показатель преломления | п α = 1,565–1,625 n β = 1,605–1,675 n γ = 1,605–1,675 |
| Двойное лучепреломление | δ = 0,03–0,07 |
| Плеохроизм | Сильный |
| Дисперсия | r < v (богатый Fe); r > v слабый (богатый магнием) |
| Ультрафиолетовая флуоресценция | Никто |
| Ссылки | [3] [4] [2] |
| Основные сорта | |
| Манганофиллит | K(Fe,Mg,Mn) 3 AlSi 3 O 10 (OH) 2 |
Биотит - это распространенная группа слоистых силикатных минералов группы слюды с приблизительной химической формулой. K(Mg,Fe) 3 AlSi 3 O 10 (F,OH) 2 . В первую очередь это серия твердых растворов между железом с концевым аннитом и магнием с концевым флогопитом ; более глиноземистые конечные члены включают сидерофиллит и истонит . Биотит считался минеральной разновидностью Международной минералогической ассоциацией минералов до 1998 года, когда его статус был изменен на группу . [5] [6] Термин «биотит» до сих пор используется для описания неисследованных темных слюд в полевых условиях . Биотит был назван JFL Hausmann 1847 году в честь французского физика Жана-Батиста Био , который провел ранние исследования многих оптических свойств слюды в . [7]
Представители группы биотита — слоистые силикаты . Железо , магний , алюминий , кремний , кислород и водород образуют листы, слабо связанные между собой калия ионами . Термин «железная слюда» иногда используется для обозначения богатого железом биотита, но этот термин также относится к чешуйчатой слюдистой форме гематита , а полевой термин лепидомелан для неанализированного богатого железом биотита позволяет избежать этой двусмысленности. Биотит также иногда называют «черной слюдой» в отличие от «белой слюды» ( мусковита ) – оба образуются в одних и тех же породах , а в некоторых случаях бок о бок.
Характеристики
[ редактировать ]Как и другие слюдяные минералы, биотит имеет совершенную базальную спайность и состоит из гибких листов или пластинок , которые легко отслаиваются. Он имеет моноклинную кристаллическую систему с пластинчатыми и призматическими кристаллами с очевидным пинакоидным окончанием. Он имеет четыре грани призмы и две грани пинакоида, образующие псевдогексагональный кристалл. Хотя это не так легко увидеть из-за спайности и пластинок, излом неровный. он кажется зеленоватым, коричневым или черным, а даже желтым При выветривании . Он может быть прозрачным или непрозрачным, иметь блеск от стеклянного до жемчужного и серо-белую полосу . Когда кристаллы биотита встречаются большими кусками, их называют «книгами», потому что они напоминают книги со страницами, состоящими из многих листов. Цвет биотита обычно черный, минерал имеет твердость 2,5–3 по шкале твердости минерала Мооса .
Биотит растворяется как в кислых , так и в щелочных водных растворах , причем наибольшая скорость растворения наблюдается при низком pH . [8] Однако растворение биотита сильно анизотропно: поверхности краев кристаллов ( hk 0 ) реагируют в 45–132 раза быстрее, чем базальные поверхности ( 001 ). [9] [10]
Пластины чешуйчатого биотита.
Толстый многослойный образец биотита.
Кристалл биотита псевдогексагональной формы.
Оптические свойства
[ редактировать ]В шлифе биотит имеет умеренный рельеф и цвет от бледного до глубокого зеленовато-коричневого или коричневого цвета с плеохроизмом от умеренного до сильного . Биотит обладает высоким двойным лучепреломлением , которое может быть частично замаскировано его глубоким собственным цветом. [11] В кросс-поляризованном свете биотит демонстрирует потухание примерно параллельно линиям спайности и может иметь характерное погасание клена с высоты птичьего полета , пятнистый вид, вызванный искажением гибких пластинок минерала во время шлифования тонкого среза. Базальные срезы биотита в тонком срезе обычно имеют приблизительно шестиугольную форму и обычно кажутся изотропными в кросс-поляризованном свете. [12]
Биотит (коричневый) и мусковит в шлифе ортогнейса в плоскополяризованном свете.
Биотит в шлифе в кросс-поляризованном свете.
Базальный шлиф биотита с игольчатыми включениями рутила в шлифе в плоскополяризованном свете.
Структура
[ редактировать ]Как и другие слюды, биотит имеет кристаллическую структуру, описываемую как TOT-c , что означает, что он состоит из параллельных слоев TOT, слабо связанных друг с другом катионами ( c ). Слои ТОТ , в свою очередь, состоят из двух тетраэдрических листов ( Т ), прочно связанных с двумя гранями одного октаэдрического листа ( О ). Именно относительно слабая ионная связь между слоями ТОТ придает биотиту идеальную базальную спайность. [13]
Тетраэдрические листы состоят из тетраэдров кремнезема, которые представляют собой ионы кремния, окруженные четырьмя ионами кислорода. В биотите каждый четвертый ион кремния заменен ионом алюминия. Каждый из тетраэдров разделяет три из четырех ионов кислорода с соседними тетраэдрами, образуя шестиугольный лист. Оставшийся ион кислорода ( апикальный ион кислорода) доступен для связи с октаэдрическим слоем. [14]
Октаэдрический лист в биотите представляет собой триоктаэдрический лист, имеющий структуру листа минерала брусита , в котором обычными катионами являются магний или двухвалентное железо. Апикальный кислород заменяет некоторые гидроксильные ионы, которые должны присутствовать в листе брусита, плотно связывая тетраэдрические листы с октаэдрическим листом. [15]
Тетраэдрические листы имеют сильный отрицательный заряд, так как их объемный состав AlSi 3 O 10 5- . Триоктаэдрический лист имеет положительный заряд, так как его объемный состав М 3 (ОН) 2 4+ (M представляет собой двухвалентный ион, такой как двухвалентное железо или магний) Объединенный слой ТОТ имеет остаточный отрицательный заряд, поскольку его объемный состав M 3 (AlSi 3 O 10 )(OH) 2 − . Оставшийся отрицательный заряд слоя ТОТ нейтрализуется межслоевыми ионами калия. [13]
Поскольку шестиугольники в листах Т и О немного различаются по размеру, листы слегка деформируются при склеивании в слой ТОТ. Это нарушает гексагональную симметрию и сводит ее к моноклинной симметрии. Однако исходная гексаэдрическая симметрия различима в псевдогексагональном характере кристаллов биотита.
Вид тетраэдрической пластинчатой структуры биотита. Апикальные ионы кислорода окрашены в розовый цвет.
Вид триоктаэдрической пластинчатой структуры биотита. Места связывания апикального кислорода показаны в виде белых сфер. Красные сферы — это гидроксид-ионы.
Вид триоктаэдрической листовой структуры слюды с акцентом на участки магния или железа.
Вид структуры биотита с поверхности одного слоя
Вид на структуру биотита вдоль листов
возникновение
[ редактировать ]Представители группы биотита встречаются в самых разнообразных магматических и метаморфических породах . Например, биотит встречается в и в лаве Везувия интрузивном комплексе Монцони западных Доломитовых Альп . Биотит в граните, как правило, беднее магнием, чем биотит, обнаруженный в его вулканическом эквиваленте, риолите . [16] Биотит — важный вкрапленник некоторых разновидностей лампрофира . Биотит иногда встречается в крупных расщепляемых кристаллах, особенно в пегматитовых жилах, например, в Новой Англии , Вирджинии и Северной Каролине , США. Другие известные случаи включают Бэнкрофт и Садбери , Онтарио, Канада. Это существенный компонент многих метаморфических сланцев , и он формируется в подходящих составах в широком диапазоне давлений и температур . Подсчитано, что биотит составляет до 7% обнаженной континентальной коры. [17]
Магматическая порода, почти полностью состоящая из темной слюды (биотита или флогопита), известна как глиммерит или биотитит . [18]
Биотит может быть найден в сочетании с его распространенным продуктом изменения хлоритом . [12]
Самые крупные зарегистрированные монокристаллы биотита имели размер около 7 м. 2 Листы (75 квадратных футов) найдены в Ивеланде , Норвегия. [19]
Образцы биотитсодержащего гранита (мелкие черные минералы).
Образец биотитсодержащего гнейса.
Образец гнейса, содержащий биотит и хлорит (зеленый), обычный продукт изменения биотита.
Глиммерит из Намибии .
Использование
[ редактировать ]Биотит широко используется для определения возраста горных пород путем датирования калием-аргоном или аргона-аргона . Поскольку аргон легко выходит из кристаллической структуры биотита при высоких температурах, эти методы могут обеспечить только минимальный возраст для многих пород. Биотит также полезен для оценки температурной истории метаморфических пород, поскольку распределение железа и магния между биотитом и гранатом чувствительно к температуре.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Уорр, Л.Н. (2021). «Утвержденные IMA–CNMNC символы минералов» . Минералогический журнал . 85 (3): 291–320. Бибкод : 2021MinM...85..291W . дои : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID 235729616 .
- ^ Jump up to: а б Справочник по минералогии
- ^ Информация и данные о биотитовом минерале Mindat.
- ^ Веб-минерал данных о биотитовых минералах
- ^ «Биотит Минерал Групп» . Минералы.нет . Проверено 29 августа 2019 г.
- ^ «Биотит» .
- ^ Иоганн Фридрих Людвиг Хаусманн (1828). Справочник по минералогии . Ванденхук и Рупрехт. п. 674. "Название биотит выбрано здесь для описания так называемой одноосной слюды, чтобы помнить, что именно Био первым обратил внимание на оптические различия между типами слюды". (Для обозначения так называемой одноосной слюды название «биотит» выбрано для того, чтобы напомнить, что именно Био первым обратил внимание на оптические различия между типами слюды.)
- ^ Мальмстрем, Мария; Банварт, Стивен (июль 1997 г.). «Растворение биотита при 25 ° C: зависимость скорости растворения и стехиометрии от pH». Geochimica et Cosmochimica Acta . 61 (14): 2779–2799. Бибкод : 1997GeCoA..61.2779M . дои : 10.1016/S0016-7037(97)00093-8 .
- ^ Ходсон, Марк Э. (апрель 2006 г.). «Зависит ли площадь реактивной поверхности от размера зерна? Результаты экспериментов по проточному растворению анортита и биотита при pH 3 и температуре 25 ° C, далеких от равновесного». Geochimica et Cosmochimica Acta . 70 (7): 1655–1667. Бибкод : 2006GeCoA..70.1655H . дои : 10.1016/j.gca.2006.01.001 .
- ^ Брей, Эндрю В.; Олкерс, Эрик Х.; Бонневиль, Стив; Вольф-Бениш, Доменик; Поттс, Никола Дж.; Фонс, Гэри; Беннинг, Лиана Г. (сентябрь 2015 г.). «Влияние pH, размера зерна и органических лигандов на скорость выветривания биотита» . Geochimica et Cosmochimica Acta . 164 : 127–145. Бибкод : 2015GeCoA.164..127B . дои : 10.1016/j.gca.2015.04.048 . hdl : 20.500.11937/44349 .
- ^ Верный, Джон (1998). «Таблицы идентификации распространенных минералов в тонком сечении» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 9 октября 2022 г. Проверено 17 марта 2019 г.
- ^ Jump up to: а б Лукер, Леа Макилвейн (1913). Минералы в разрезах горных пород: Практические методы идентификации минералов в разрезах горных пород с помощью микроскопа (4-е изд.). Нью-Йорк: Компания Д. Ван Ностранда. п. 91 .
Шлифование тонкого шлифования с высоты птичьего полета.
- ^ Jump up to: а б В этом 2000 году , с. 238.
- ^ Нессе 2000 , с. 235.
- ^ Нессе 2000 , стр. 235–237.
- ^ Кармайкл, И.С.; Тернер, Ф.Дж.; Верхуген, Дж. (1974). Магматическая петрология . Нью-Йорк: МакГроу-Хилл. п. 250. ИСБН 978-0-07-009987-6 .
- ^ Несбитт, HW; Янг, генеральный менеджер (июль 1984 г.). «Прогнозирование некоторых тенденций выветривания плутонических и вулканических пород на основе термодинамических и кинетических соображений». Geochimica et Cosmochimica Acta . 48 (7): 1523–1534. Бибкод : 1984GeCoA..48.1523N . дои : 10.1016/0016-7037(84)90408-3 .
- ^ Морель, SW (1988). «Малавийские мерцания». Журнал африканских наук о Земле . 7 (7/8): 987–997. Бибкод : 1988JAfES...7..987M . дои : 10.1016/0899-5362(88)90012-7 .
- ^ ПК Риквуд (1981). «Самые крупные кристаллы» (PDF) . Американский минералог . 66 : 885–907.
Библиография
[ редактировать ]- Нессе, Уильям Д. (2000). Введение в минералогию . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. п. 238. ИСБН 9780195106916 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
