stringtranslate.com

Биотит

Биотит — это распространенная группа филлосиликатных минералов в группе слюд с приблизительной химической формулой K(Mg, Fe ) 3AlSi3O10 (F,OH) 2 . Это в первую очередь ряд твердых растворов между железным конечным членом аннитом и магниевым конечным членом флогопитом ; более глиноземистые конечные члены включают сидерофиллит и истонит. Биотит считался минеральным видом Международной минералогической ассоциацией до 1998 года, когда его статус был изменен на минеральную группу . [5] [6] Термин биотит до сих пор используется для описания неанализированных темных слюд в полевых условиях . Биотит был назван Ж. Ф. Л. Хаусманном в 1847 году в честь французского физика Жана-Батиста Био , который провел ранние исследования многих оптических свойств слюды . [7]

Члены группы биотита являются слоистыми силикатами . Железо , магний , алюминий , кремний , кислород и водород образуют слои, которые слабо связаны друг с другом ионами калия . Термин «железная слюда» иногда используется для богатого железом биотита, но этот термин также относится к чешуйчатой ​​слюдяной форме гематита , а полевой термин Лепидомелан для неанализированного богатого железом биотита избегает 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

Как и другие слюдяные минералы, биотит имеет очень совершенную базальную спайность и состоит из гибких листов или ламелей , которые легко отслаиваются. Он имеет моноклинную кристаллическую систему с пластинчатыми или призматическими кристаллами с очевидным пинакоидным окончанием. Он имеет четыре грани призмы и две грани пинакоида, образуя псевдогексагональный кристалл. Хотя его нелегко увидеть из-за спайности и листов, излом неровный. Он выглядит от зеленоватого до коричневого или черного, и даже желтым при выветривании . Он может быть прозрачным или непрозрачным, иметь стекловидный или перламутровый блеск и серо-белую полосу . Когда кристаллы биотита находят большими кусками, их называют «книгами», потому что они напоминают книги со страницами из многих листов. Цвет биотита обычно черный, а твердость минерала составляет 2,5–3 по шкале твердости минералов Мооса .

Биотит растворяется как в кислых , так и в щелочных водных растворах , причем самые высокие скорости растворения наблюдаются при низком pH . [8] Однако растворение биотита является высокоанизотропным , при этом поверхности кристаллических краев ( hk 0 ) реагируют в 45–132 раза быстрее, чем базальные поверхности ( 001 ). [9] [10]

Оптические свойства

В тонком сечении биотит демонстрирует умеренный рельеф и цвет от бледного до глубокого зеленовато-коричневого или коричневого цвета с умеренным или сильным плеохроизмом . Биотит имеет высокое двупреломление , которое может быть частично замаскировано его глубоким собственным цветом. [11] Под кросс-поляризованным светом биотит демонстрирует экстинкцию, приблизительно параллельную линиям спайности, и может иметь характерное кленовое экстинкцию «птичий глаз» — пятнистый вид, вызванный искажением гибких пластин минерала во время шлифования тонкого сечения. Базальные сечения биотита в тонком сечении обычно имеют приблизительно шестиугольную форму и обычно кажутся изотропными под кросс-поляризованным светом. [12]

Структура

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 TOT , в свою очередь, состоят из двух тетраэдрических листов ( T ), прочно связанных с двумя гранями одного октаэдрического листа ( O ). Именно относительно слабая ионная связь между слоями TOT дает биотиту его идеальное базальное расщепление. [13]

Тетраэдрические листы состоят из кремниевых тетраэдров, которые представляют собой ионы кремния, окруженные четырьмя ионами кислорода. В биотите один из четырех ионов кремния заменен ионом алюминия. Каждый тетраэдр делит три из своих четырех ионов кислорода с соседними тетраэдрами, образуя гексагональный лист. Оставшийся ион кислорода ( апикальный ион кислорода) доступен для связи с октаэдрическим листом. [14]

Октаэдрический лист в биотите представляет собой триоктаэдрический лист, имеющий структуру листа минерала брусита , с магнием или двухвалентным железом, являющимися обычными катионами. Апикальные кислороды занимают место некоторых гидроксильных ионов, которые присутствовали бы в листе брусита, прочно связывая тетраэдрические листы с октаэдрическим листом. [15]

Тетраэдрические листы имеют сильный отрицательный заряд, так как их основной состав - AlSi 3 O 10 5- . Триоктаэдрический лист имеет положительный заряд, так как его основной состав - M 3 (OH) 2 4+ (M представляет собой двухвалентный ион, такой как двухвалентное железо или магний). Объединенный слой TOT имеет остаточный отрицательный заряд, так как его основной состав - M 3 (AlSi 3 O 10 )(OH) 2 − . Оставшийся отрицательный заряд слоя TOT нейтрализуется ионами калия между слоями. [13]

Поскольку шестиугольники в листах T и O немного отличаются по размеру, листы слегка искажаются, когда они связываются в слой TOT. Это нарушает гексагональную симметрию и сводит ее к моноклинной симметрии. Однако исходная гексаэдрическая симметрия различима в псевдогексагональном характере кристаллов биотита.

Происшествие

Члены группы биотита встречаются в самых разных магматических и метаморфических породах . Например, биотит встречается в лаве Везувия и в интрузивном комплексе Монцони западных Доломитовых Альп . Биотит в граните, как правило, беднее магнием, чем биотит, обнаруженный в его вулканическом эквиваленте, риолите . [ 16] Биотит является существенным фенокристаллом в некоторых разновидностях лампрофира . Биотит иногда встречается в крупных расщепляемых кристаллах, особенно в пегматитовых жилах, как в Новой Англии , Вирджинии и Северной Каролине , США. Другие известные месторождения включают Банкрофт и Садбери , Онтарио , Канада. Он является существенным компонентом многих метаморфических сланцев и образуется в подходящих составах в широком диапазоне давления и температуры . Было подсчитано, что биотит составляет до 7% открытой континентальной коры. [17]

Магматическая порода, состоящая почти полностью из темной слюды (биотита или флогопита), известна как глиммерит или биотит . [18]

Биотит может быть обнаружен в ассоциации с его обычным продуктом изменения хлоритом . [12]

Самые крупные задокументированные монокристаллы биотита имели площадь около 7 м2 ( 75 кв. футов) и были найдены в Ивеланде , Норвегия. [19]

Использует

Биотит широко используется для ограничения возраста горных пород, либо с помощью калий-аргонового датирования , либо аргон-аргонового датирования . Поскольку аргон легко выходит из кристаллической структуры биотита при высоких температурах, эти методы могут обеспечить только минимальный возраст для многих горных пород. Биотит также полезен для оценки температурных историй метаморфических пород, поскольку распределение железа и магния между биотитом и гранатом чувствительно к температуре.

Ссылки

  1. ^ Warr, LN (2021). «Утвержденные символы минералов IMA–CNMNC». Mineralogic Magazine . 85 (3): 291–320. Bibcode : 2021MinM...85..291W. doi : 10.1180/mgm.2021.43 . S2CID  235729616.
  2. ^ ab Справочник по минералогии
  3. ^ Информация и данные о минерале биотит Mindat
  4. ^ Данные о минералах биотита Webmineral
  5. ^ "Биотитовая минеральная группа". Minerals.net . Получено 29 августа 2019 г. .
  6. ^ «Биотит».
  7. ^ Иоганн Фридрих Людвиг Хаусманн (1828). Handbuch der Mineralogie. Ванденхук и Рупрехт. п. 674.«Zur Bezeichnung des sogenannten einachsigen Glimmers ist hier der Name Biotit gewählt worden, um daran zu erinnern, daß Biot es war, der zuerst auf die optische Verschiedenheit der Glimmerarten aufmerksam machte». (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.)
  8. ^ Мальмстрём, 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. Bibcode : 1997GeCoA..61.2779M. doi : 10.1016/S0016-7037(97)00093-8.
  9. ^ Hodson, Mark E. (апрель 2006 г.). «Зависит ли реактивная площадь поверхности от размера зерна? Результаты экспериментов по растворению в условиях, далеких от равновесия, при pH 3 и температуре 25°C на анортите и биотите». Geochimica et Cosmochimica Acta . 70 (7): 1655–1667. Bibcode : 2006GeCoA..70.1655H. doi : 10.1016/j.gca.2006.01.001.
  10. ^ Брей, Эндрю В.; Оелкерс, Эрик Х.; Бонневиль, Стив; Вольф-Бёниш, 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. Bibcode : 2015GeCoA.164..127B. doi : 10.1016/j.gca.2015.04.048 . hdl : 20.500.11937/44349 .
  11. ^ Faithful, John (1998). "Identification Tables for Common Minerals in Thin Section" (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 2022-10-09 . Получено 17 марта 2019 .
  12. ^ ab Luquer, Lea McIlvaine (1913). Минералы в разрезах горных пород: Практические методы идентификации минералов в разрезах горных пород с помощью микроскопа (4-е изд.). Нью-Йорк: D. Van Nostrand Company. стр. 91. шлифование тонкого сечения методом экстинкции с высоты птичьего полета.
  13. ^ ab Nesse 2000, стр. 238.
  14. ^ Нессе 2000, стр. 235.
  15. ↑ Нессе 2000, стр. 235–237.
  16. ^ Кармайкл, И.С.; Тернер, Ф.Дж.; Верхуген, Дж. (1974). Igneous Petrology . Нью-Йорк: McGraw-Hill. стр. 250. ISBN 978-0-07-009987-6.
  17. ^ Nesbitt, HW; Young, GM (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. Bibcode : 1984GeCoA..48.1523N. doi : 10.1016/0016-7037(84)90408-3.
  18. ^ Morel, SW (1988). «Малавийские глимимериты». Журнал африканских наук о Земле . 7 (7/8): 987–997. Bibcode : 1988JAfES...7..987M. doi : 10.1016/0899-5362(88)90012-7.
  19. ^ PC Rickwood (1981). «Крупнейшие кристаллы» (PDF) . American Mineralogist . 66 : 885–907.

Библиография

Внешние ссылки

На Викискладе есть медиафайлы по теме Биотит .