白云母
白云母(Muscovite)又称钾云母、普通云母,是含有钾和铝的云母族矿物,化学式为KAl2(AlSi3)O10(OH,F)2。白云母一般为无色,有时呈浅灰色、浅黄色、浅绿色等,呈玻璃光泽,解理面有珍珠光泽,莫氏硬度为2~3,比重为2.76~3.10。白云母为单斜晶系,晶体呈假六方柱状、板状或片状,偶有单体呈锥形柱状,柱面有明显的横条纹,条痕为白色。
白云母主要见于花岗石和伟晶岩中,还常出现在云英岩、变质片岩及片麻岩中,其形成原因主要为区域变质、岩浆结晶、高温蚀变等作用。例如,泥质岩石在低级区域变质过程中,若变质程度稍高,生成白云母;酸性岩浆结晶晚期以及伟晶作用阶段,也能生成白云母。白云母广泛分布于世界龙泉群、八都群以及花岗质岩石之中,主要产地有澳大利亚、玻利维亚、巴西、智利、加拿大、中国等。在中国,白云母主要分布在青海省、西藏自治区、山东省、山西省、湖北等省区。
由于白云母具有较高的绝缘强度、较大的电阻、质地坚硬等优良的性能,其主要用于日用化工原料、云母陶瓷原料、油漆添料、钻井泥浆填加剂等。白云母也是电气、电子、无线电、电视、航空等工业部门的重要矿物材料,边角废料以及细小的鳞片可用于建筑、耐火及橡胶等工业中。除此之外,白云母晶体可以止血敛疮,纳气坠痰等,也可以作为标型矿物用以探讨伟晶作用的演化历史、伟晶熔体-溶液物理化学条件、稀有元素成矿作用环境和特征。
名称来源
白云母的英文名“muscovite”来自“Muscovy-glass”,“Muscovy-glass”是伊丽莎白时代英国对一种矿物的称呼,其在中世纪的俄罗斯(莫斯科大公国)是窗户玻璃更便宜的替代品。“muscovite”首次出现是在1568年,英国驻莫斯科沙皇伊凡四世大使的秘书乔治·特伯维尔(GeorgeTurberville)在信件中提及。
主要特性
化学成分
白云母的化学式为KAl2(AlSi3)O10(OH,F)2,其中含氧化钾11.8%,氧化铝38.5%,二氧化硅45.2%,水4.5%。白云母理想的组份是八面体片含Al,由于化学成分中存在类质同象代替现象,Al也会被Mg,Fe甚至Mn、Cr、V等所置换,含Cr高者称为铬云母,其中三氧化二铬含量高达4.8%。淡云母富锰;钒云母富钒。层间阳离子若以Na为主时,叫纳云母;若部分的H3O+置换K+时,则叫水白云母。多硅白云母化学式中Si一般为3.1-3.7。
物理性质
白云母一般为无色,有时呈浅灰色、浅黄色、浅绿色等,其条痕为白色,呈玻璃光泽,具有一组极完全的平行底面解理,薄片富弹性,莫氏硬度为2.0~3,密度为2.8~2.9g/cm3,绝缘性和隔热性强,透射光下无色。白云母中,浅绿色的一般为含铬云母,呈细小鳞片状;具丝绢光泽的异种称为绢云母。
光学性质
白云母薄片中无色透明、含铁的变种呈浅红褐色,含铬的变种呈浅绿色,含钒的变种呈绿褐色;薄片正突起低,但与石英比较,突起现象要显著一些,切面形状有两种,一种是平行(001)解理的片状,这种切面不具解理缝,在薄片中最易误认为石英;另一种切面和(001)解理正交或斜交,切面形状成条状,这种切面通常可见到细而直的连续的解理缝,当解理缝与下偏光镜振动方向平行时,糙面比较显著,但当转动载物台90°时,糙面就几乎消失不见。正交偏光间,白云母薄片的双折射率为0.040左右,最高干涉色达县二级顶部,这种干涉色总是出现在条状切面上,而平行解理的片状切面,干涉色呈一级灰色,最高至一级黄白色。
晶体形态与结构
白云母的晶体呈假六方形或菱形的板状、片状,晶形可以随着地质运动而发生完全变形、断裂或褶皱。白云母属单斜晶系,晶体结构为TOT型,二八面体型,空间群为C2/c,晶胞参数a=0.519nm,b=0.900nm,c=2.004nm,Z=2。白云母属于“三明治”(复网层)结构,即由2个硅土层及其中间的水铝石层构成,连接2个硅氧层的水铝石层中的Al3+之配位数为6,形成[AlO4(OH)2]八面体,两相邻复网层之间呈现对称状态,因此相邻两硅氧六节环处形成一个巨大的空隙。[(Si,Al)O4]四面体共3个角顶相连形成六方网层,四面体活性氧朝向一边,附加阴离子OH-位于六方网格中央,与活性氧位于同一平面上,两层六方网层的活性氧相对指向,并沿[100]方向位移a/3(约0.17nm),使两层的活性氧和(OH-)呈最紧密堆积,其间所形成的八面体空隙,由y组(一般为K、Al)阳离子充填,从而构成两层六方网层夹一层八面体层的三层结构层,称为云母结构层。
白云母结构层与滑石或叶蜡石结构层相似,所不同的是白云母六方网层中的Si有1/4为Al所代替,使结构层内有剩余电荷,因而要求较大的阳离子K+存在于结构层之间,以维持电荷平衡。白云母复网层不呈电中性,所以,层间有K+进入以平衡其负电荷,K+的配位数为12,呈统计地分布于复网层的六节环的空隙间,与硅土层的结合力较层内化学键弱得多,故云母易沿层间,即(001)面发生解理,可剥离成片状。
分布区域
白云母广泛分布于世界龙泉群、八都群以及花岗质岩石之中,主要产地有澳大利亚、玻利维亚、巴西、智利、加拿大、中国、法国、挪威、俄罗斯帝国、斯洛伐克和美国等。在中国,白云母主要分布在青海省、西藏自治区、山东省、山西省、辽宁省、吉林省、江苏省、湖南省、湖北等省区。
成因及产状
白云母是分布很广的造岩矿物之一,在三大岩类中均有产出。白云母主要见于花岗石和伟晶岩中,还常出现在云英岩、变质片岩及片麻岩中。白云母形成原因主要为区域变质、岩浆结晶、高温蚀变等作用。于火成岩中,白云母在熔融岩浆结晶过程中形成。随着岩浆冷却,白云母会经历分馏结晶阶段,因为其熔点低于岩石中的其它矿物,所以较早结晶。泥质岩石在低级区域变质过程中可以形成绢云母,变质程度稍高时,成为白云母,在变质作用过程中,前一种矿物在高温高压条件下变质转化成白云母。由高温至中低温的蚀变作用过程中,也能生成白云母。云英岩化是高温蚀变作用之一,亦能形成大量白云母。白云母风化破碎成极细的鳞片,既可以成为碎屑沉积物中的碎屑,也可以是泥质岩的矿物成分之一。
应用领域
工业用途
白云母具有较高的绝缘强度、较大的电阻、抗电弧、耐电晕等优良的性能,因而在工业上用途广泛。在电气电子行业,白云母用于制造绝缘体、电容器和其他电气元件,以防止电流流动;磨碎的白云母因其天然的珍珠光泽,可用作油漆、涂料和化妆品中的白色颜料,其为这些产品增加了亮度和不透明度;白云母经过精细研磨后,可用于眼影、口红和指甲油等化妆品中,以提供微光和闪光;白云母的片状结构和润滑性能使其在一些工业应用中用作润滑剂;白云母可以添加到冶金工艺中作为助熔剂,其有助于降低矿物的熔点并促进矿石冶炼过程中的分离;高质量白云母标本可用于装饰珠宝和矿物标本;白云母还可用作过滤介质,去除水中的杂质和颗粒。
科研用途
白云母作为主要造岩矿物之一,形成于伟晶作用的全过程,而且在不同阶段具有不同特征,特别是在化学成分上出现很有规律性的变化。因此,它可以作为标型矿物用以探讨伟晶作用的演化历史、伟晶熔体-溶液物理化学条件、稀有元素成矿作用环境和特征等,例如,不同伟晶岩脉或同一伟晶岩脉不同的结构带中的白云母,其稀有元素含量差异较大,可以将白云母中的Ba、Be等含量作为评价伟晶岩脉锂矿化的标志;利用电子探针,对研究区各类岩石中的白云母的成分进行系统的测定,在某种程度上可以指示矿物析出顺序、指示演化程度,从含矿伟晶岩→不含矿伟晶岩一岩体→围岩,Mn/Fe依次降低。
药学用途
白云母晶体可以止血敛疮,纳气坠痰,可用于虚喘、眩晕、惊悸、癫痫、寒疟、久痢、金创出血、痈疽疮毒。
白云母的变种
多硅白云母
多硅白云母为含Si的白云母,较白云母的折射率略低、干涉色略高、2V角较小,是低温高压变质带的典型矿物。长石、白云母、黑云母经过变质作用可以形成多硅白云母,与绿泥石共生。
铬云母(铬硅云母)
铬云母为含Cr的白云母,手标本中呈绿色,具有多色性:Ng为无色、淡绿色,Nm为淡黄色、绿色,Np为深蓝绿色。铬云母产于橄榄岩类变质的岩石中,与菱铁矿、滑石、白云石、方解石等矿物共生。
绢云母
绢云母是细小的鳞片状集合体的白云母,呈灰色、淡黄色和淡绿色,常具丝绢光泽,与白云母比较,其成分中K2O含量略少,H2O含量略多。绢云母的形态及光性特征与白云母相似,干涉色比白云母略低,2V角略小。由于绢云母无数鳞片方位不同,造成各种颜色的干涉色交织,这也是鉴定绢云母的重要依据。绢云母是分布很广的蚀变矿物,由斜长石、正长石、霞石、蓝晶石、红柱石、刚玉、电气石、绿柱石、锂辉石等矿物经过绢云母化或风化作用而形成。
鉴定特征
白云母和滑石特别相似,区别在于前者光轴角中等,后者光轴角很小;其次还可根据双折射率,白云母的双折射率不高于0.045,而滑石的双折射率有时可达0.050。此外,滑石往往是铁镁质硅酸盐矿物的蚀变产物,而白云母则很少这样的产状。白云母也容易与叶蜡石混淆,区别在于叶蜡石的光轴角大于白云母光轴角。有时也会把白云母与透闪石相混,区别在于:透闪石具有角闪石式解理,白云母无;白云母的解理缝是连续的,而透闪石往往是断断续续的;白云母的折射率低于透闪石;白云母近于平行消光,透闪石则为倾斜消光;透闪石的光轴角比白云母大得多。
参考资料
白云母.中国石油大学地球科学与技术学院.2024-05-14