Группа хлоритов

Группа хлоритов
Общая формула (Fe, Mg)n-p(Al, Fe)2pSi4-pO10[OH]2(n-p)*xH2O, где n обычно
около 5.
В семействе хлоритов более 25 минералов и большое число разновидностей. Для большинства характерна бутылочно-зеленая окраска, что и послужило основанием для общего названия этой группы минералов ("хлорос" погречески - зеленый). Цвет меняется от светло-жёлтого до тёмно-зелёного и
почти чёрного (тюрингит).
Пространственная группа: С 1,С 2,С 2/m, β≈97.
Точечная группа: 1. 2. 2/m.
Z=2
Хлориты имеют 2:1 многослойную структуру (2:1 сэндвич слой = тетраэдр- октаэдр- тетраэдр- = ТОТ...), это часто упоминается как тальковые слои.
В отличие от других 2:1 глинистых минералов, междуслойное пространство
хлорита состоит из Mg2Al(OH)6. Этот Mg2Al(OH)6 блок чаще называют бруситоподобным слоем, из-за его более тесного сходства с минеральной структурой
брусита (Mg (OH)2). Таким образом, структура хлорита выглядит следующим
образом: -ТОТ-брусит-TOT-брусит ...
Минералы группы хлоритов напоминают слюды. Кристаллизуются в моноклинной или триклинной сингониях, обладают слюдоподобным пластинчатым
псевдогексагональным габитусом кристаллов, низкой твердостью, небольшим
удельным весом. Образуют листоватые от крупно- до мелкочешуйчатых и
скрытокристаллических агрегаты. Блеск стеклянный до перламутрового на
плоскостях спайности. Спайность совершенная по {001}. Излом ступенчатый
до раковистого. Твёрдость 2-3. Цвет черты белый до светло-зеленоватого.
Легко отщепляющиеся тонкие листочки хотя и гибки, но не обладают упругостью (сохраняются в согнутом положении). Это свойство связано с особенностями их кристаллического строения. Если мы сравним кристаллическую
структуру хлоритов (рис. 1) и слюды (рис. 2), то увидим, что общие для
рассматриваемых минералов слоистые пакеты состава (Mg,Al)3[Si3AlO10][ОН]2 в
слюдах переслаиваются с листами сильных катионов одновалентных щелочных или двухвалентных щелочноземельных металлов, тогда как в хлоритах их
места занимают "бруситоподобные слои", имеющие вместо Mg3[OH]6 состав
Mg2Al[OH]6. Эти слои имеют очень слабые остаточные связи гидроксилов с
выше- и нижележащими слоистыми пакетами. Однако они все же сильнее, чем
в минералах группы талька и каолинита.
Рис.2Схемы кристаллических решеток мусковита (А) и брусита (Б)
 Рис.1Схема кристаллической решетки в минералах группы хлоритов
С химической точки зрения, хлориты представляют алюмосиликаты (водные метаалюмосиликаты), главным образом Mg, Fe2+ и Аl, отчасти Ni, Fe3+,
Сr3+. Характерно отсутствие щелочей и кальция.
Присутствует широкий изоморфизм: Si4++Mg2+=2Al3+; 3Mg2+=2Al3+;
Mg2+=Fe2+=Mn2+; Al3+=Fe3+=Cr3+.
Ортохлориты(неокисленные, с содержанием Fe2O3 не более 4%). Их химическая формула: (Mg, Fe)6-p(Al,Fe)2pSi4-pO10[OH]8. Одна половина трехвалентных ионов (р) участвует в составе анионного комплекса в виде [АlO 4]5-,
другая - в качестве обычных катионов.
Среди ортохлоритов выделяются:
Магнезиальные(по возрастающему количеству Si) - корундофиллит,
шериданит, клинохлор, пеннин, тальк-хлорит;
Магнезиально-железистые – прохлорит(рипидолит), пикнохлорит,
диабантин;
Железистые – псевдотюрингит, дафнит, брунсвигит.
Лептохлориты(окисленные, богатые Fe2O3). Их химическая формула: (Fe,
Mg)n-p (Fe,Al)2pSi4-pO10[OH]2(n-2)•хH2O, где n обычно около 5. Во многих из них
Fe2+ преобладает над Fe3+, значение коэфициента р нередко выше, чем в
обычных ортохлоритах, часто присутствует молекулярная вода. Тюрингит,
шамозит, делессит.
Марганцевые хлориты – пеннатит, гоньерит.
Хромовые хлориты – кеммерерит, кочубеит.
Литиевые хлориты – кукеит.
Минералы рассматриваемой группы широко распространены в природе.
Они преимущественно образуются в условиях низкотемпературной гидротермальной деятельности, особенно при изменении горных пород, содержащих
алюмо-магнезиальные и железистые силикаты. Лептохлориты главным образом распространены в осадочных железорудных месторождениях, слагая
особую фацию силикатных руд железа, возникающую, согласно геологическим
данным, в условиях недостатка кислорода среди морских осадков, богатых
железом.
Согласно Чермаку, ортохлориты представляют изоморфные смеси: антигорита (Ant) - Mg6[Si4O10][OH]8 и относительно бедного кремнеземом, но более
богатого глиноземом амезита (Am) - Mg4Al2[Al2Si2O10][OH]8. При этом Mg2+
может заменяться Fe2+ и Ni2+, а Аl3+-Fe3+ и Сr3+.
Выделяются следующие минеральные виды моноклинной сингонии (в порядке от малоглиноземистых к более богатым R2O3):
Название
минерала
Пеннин
Формула
Содержание
в формуле
0,5R•••(р)
Содержание
амезитовой
молекулы
(Am)
(Mg,Fe)5Al[AlSi3O10][OH]8*
0,75-1,00
37,5-50
1,00-1,25
50-62,5
1,25-1,50
62,5-75
1,50-1,75
75-87,5
1,75-2,00
87,5-100
Клинохлор
Прохлорит
(100-n)Ant•nAm
Корундофиллит
Амезит
(Mg,Fe)4Al2[Al2Si2O10][OH]8**
* (Формула для разности, содержащей 50% амезитовой молекулы.)
** (Формула для чистого амезита.)
Богатые железом хлориты по своему составу и рентгенометрическим
данным частью отвечают приведенным выше магнезиальным хлоритам,
частью - лептохлоритам.
минерал
формула
сингония
пространст- точечная
венная
группа
группа
моноклинная
C2/m
2/m
шериданит
(Mg, Аl)3[(ОН)2| Al1,2-1,5 Si1,8-2,5O10]·{Mg3(OH)6} моноклинная
C2/m
2/m
клинохлор
(Mg,Fe )5Al(Si3Al)O10(OH)8
моноклинная
C2/m
2/m
пеннин
тюрингит
(Mg, Fe)Al[AlSi3O10][OH]8
моноклинная
C2/m
C2/m
2/m
2/m
дафнит
(Fe ,Mg,Fe )5Al(Si3Al)O10(OH,O)8
моноклинная
C2/m
2/m
прохлорит
кочубеит
(Mg,Fe)4,5Al1,5[Al1,5Si2,5O10][OH]8
моноклинная
C2/m
С2/m
2/m
2/m
С2/m
C1
С2/m
2/m
1
2/m
C2
2
C2/m
2/m
C2/m
C2/m
2/m
2/m
корундофиллит (Mg, Fe, Al)3[(OH)2|Аl1,5-2Si2,5-2O10]·Мg3(ОН)6
2+
2+
3+
2+
(Fe , Fe , Al)3[(OH)2/Al1-2Si3_2O10] X x(Fe , моноклинная
Mg, Fe3+)3(OH, O)6
2+
3+
2+
моноклинная
шамозит
кукеит
делессит
(Mg,Fe )5Al(Si3Al)O10(OH)8
2+
3+
(Fe ,Mg,Fe )5Al(Si3Al)O10(OH,O)8
LiAl4(Si3Al)O10(OH)8
(Mg,Fe,Fe,Al)(Si,Al)4O10(O,OH)8
донбасит
гоньерит
Al2.3[(OH)8|AlSi3O10]
3+
3+
(Mn,Mg)5Fe (Si3Fe )O10(OH)8
моноклинная
ромбическая
кеммерерит
Mg5(Al,Cr)2Si3O10(OH)8
моноклинная
нимит
ортошамозит
(Ni,Mg,Fe )5Al(Si3Al)O10(OH)8
2+
3+
(Fe ,Mg,Fe )5Al(Si3Al)O10(OH,O)8
пеннатит
судоит
Mn 5Al(Si3Al)O10(OH)8
Mg2Al3(Si3Al)O10(OH)8
2+
2+
моноклинная
триклинная
моноклинная
моноклинная
ромбическая
моноклинная
моноклинная
Некоторые минералы группы хлоритов
Пеннин-(Mg,Fe)5Al[AlSi3O10][OH]8, или 5(Mg,Fe)O•Аl2O3•3SiO2•4Н2O. Назван
по месту нахождения в Пеннинских Альпах.
Химический состав, согласно имеющимся многочисленным анализам,
варьирует в следующих пределах (в %): MgO 17,4-35,9. FeO 0,7-17,4, Fe2O3 05,7, Аl2O3 13,8-21,3, SiO2 29,8-33,7, Н2O 11,5-14.6. Богатая хромом разновидность карминно-красного или фиолетового цвета носит название кеммерерита
(по фамилии русского горного инженера Кеммерера) или родохрома в виде
тонкочешуйчатых розовых налетов на хромите ("родон" по-гречески - роза).
Рис. 3 Кристалл пеннина,сдвойникованный по хлоритовому закону
Сингония моноклинная; моноклинно-призматический в. с. облик кристаллов псевдогексагональнопластинчатый, таблитчатый, иногда бочонковидный
(в миаролитовых пустотах). Главные формы: {001}, {101}, {132}, {110} и
др. Боковые грани нередко исштрихованы в горизонтальном направлении.,
Двойники часты, обычно по хлоритовому закону, когда двойниковой плоскостью и плоскостью срастания служит {001} (рис. 3). По этому закону нередко
наблюдается многократное двойникование. Встречаются также двойники по
слюдяному закону. Агрегаты чешуйчатые, пластинчатые. В пустотах встречаются друзы кристаллов, нередко бочонковидной формы.
Цвет пеннина бутылочно-зеленый различных оттенков сдвойникован до
зеленовато-черного, иногда розовый и фиолетовый (особенно у хромсодержащих разностей), реже серебристо-белый. В тонких листочках прозрачный,
слабоокрашенный. Встречаются разности, зонально окрашенные в различные
оттенки, особенна у крупных кристаллов. Блеск на плоскостях спайности
перламутровый. Ng=l,58 и Np = l,57.
Твердость 2-2,5. Листочки гибки, но не упруги, т. е. после сгибания не
меняют своего положения. Спайность весьма совершенная по {001}. Уд. вес
2,60-2,85.
Диагностические признаки. Узнается по зеленой, часто черно-зеленой
окраске, весьма совершенной спайности, низкой твердости и отсутствию упругости у отщепляемых листочков. От других приведенных выше минеральных
видов группы хлорита с достоверностью можно отличить лишь по химическим
данным.
П. п. тр. расщепляется, но не плавится. При сильном накаливании теряет
гидроксильные ионы и белеет. Большей частью разлагается в H2SO4.
Происхождение и Месторождения. Наибольшим распространением
пользуется в метаморфических горных породах, нередко слагая целые толщи
хлоритовых сланцев (зеленокаменных пород). В полых трещинах среди таких
пород он часто наблюдается в хорошо образованных кристаллах. В хороших
кристаллах он наблюдался в Николае-Максимилиановской копи в Назямских
горах (Ю. Урал), в асбестовых копях Баженовского месторождения (к востоку
от Свердловска) и в др.
Кеммерерит впервые был встречен в трещинах хромитовых залежей среди
ультраосновных пород в Сарановском месторождении (Урал).
Некоторое практическое значение имеют лишь хлоритовые сланцы, иногда
разрабатываемые с целью использования хлорита в виде порошка для придания блеска продукции бумажного (обойного) производства и для других целей.
Клинохлор - (Mg,Fe)4,75Al1.25[Si2,75Al1,25O10][OH]8 (для разности с р = 1,25).
"Клино" по-гречески - наклонять. Название дано акад. Кокшаровым в связи с
тем, что для кристаллов этого минерала была отчетливо установлена моноклинная сингония.
Химический состав варьирует в следующих пределах (в %): МgO 17,034,5, FeO 1,8-12,2, Fe2O3 0-3, Аl2O3 13,1-17,6, SiO2 28,3-33,9, Н2O 11,7-14,2.
Примеси: СаО (до 9%), МnО (до 2,3%), Сr2O3 (до 8%). Маложелезистая разность называется лейхтенбергитом, а хромсодержащий клинохлор, установленный также акад. Н. И. Кокшаровым, - кочубеитом.
Рис. 4. Кристаллы клинохлора
Сингония моноклинная; моноклинно-призматический в. с. Облик кристаллов гексагональнопластинчатый или таблитчатый, реже призматический
и бочонковидный (рис. 4); хорошо образованные кристаллы встречаются часто. Главные формы: {001}, {010}, {043}, {112}, {111} и другие, нередко с
очень сложными символами. Двойники распространены по хлоритовому и
слюдяному законам (рис. 4). Агрегаты крупночешуйчато-зернистые до скрыточешуйчатых. В пустотах горных пород часты друзы кристаллов, обычно таблитчатых.
Рис. 5. Сложные (повторные) двойники клинохлора по {001}
Цвет клинохлора изменяется от травяно-зеленого до бледного оливковозеленого, желтого, иногда белого (лейхтенбергит) с сероватым, розовым, фиолетовым (у хромсодержащих разностей) и другими оттенками. В тонких листочках прозрачный или просвечивает. Блеск на плоскостях спайности перламутровый. Ng = 1,57, Nm = Np = 1,56.
Твердость 2-2,5. Листочки мягки, гибки, но не упруги. Спайность по
{001} весьма совершенная. Уд. вес 2,61-2,78.
Диагностические признаки. Во многом сходен с пеннином. С достоверностью можно говорить о клинохлоре только на основании данных химического
анализа.
П. п. тр. ведет себя так же, как пеннин. Полностью разлагается только в
концентрированной H2SO4.
Происхождение и Месторождения. Наряду с пеннином широко распространен в хлоритовых сланцах, в которых он часто является главным породообразующим минералом. Образование этих сланцев обычно связано с метаморфизмом изверженных пород, богатых магнезиально-железистыми силикатами (большей частью порфиритов, серпентинитов и др.).
Замечательные музейные штуфы друз кристаллов клинохлора происходят
из известных минеральных копей Шишимских и Назямских гор на западном
склоне Ю. Урала (Златоустовский район). Особенно славится Ахматовская
копь (в Назямских горах), где друзы великолепных по внешнему виду и богатству форм клинохлора и лейхтенбергита наблюдаются в ассоциации с эпидотом, диопсидом, гранатом, везувианом, кальцитом и сфеном. Они встречаются обычно в трещинах среди хлоритового сланца и в эпидозите.
Кочубеит (хромсодержащая разность) впервые был встречен в районе
Уфалея (Урал), повидимому в месторождениях хромистого железняка.
Прохлорит-(Mg,Fe)4,5Al1,5[Al1,5Si2,5O10][OH]8 (для разности с р = 1,50). По
имеющимся анализам, содержание окислов колеблется в широких пределах.
Сингония моноклинная. Встречается в пластинчатых псевдогексагональных кристаллах и чешуйчатых агрегатах зеленого или черновато-зеленого
цвета. Ng=1,60 и Np=1,59. Твердость 1,5-2. Спайность весьма совершенная
по {001}. Уд. вес 2,78-2,96.
Встречается в хлоритовых сланцах (реже, чем клинохлор) и в жилах альпийского типа в ассоциации с горным хрусталем и адуляром, иногда в виде
"присыпки" на поверхности других кристаллов, выросших на стенках полых
трещин. Распространен в Альпах в многочисленных жилах, на Северном Урале
и в других местах.
Шамозит - Fe4••Al[Si3AlO10] [ОН]6•n Н2O. Формула приближенная. Назван по
месту нахождения-Шамуазон в кантоне Валлис (Швейцария).
Химический состав непостоянный (в %): FeO 34,3-42,3, Fe2O3 0-6, Аl2O3
13-20,1, SiO2 22,8-29, Н2O 10-13. Примеси: MgO до 4,4, иногда до 7%, СаО до
1,6%, ТiO2 до 1,1%
Сингония моноклинная. Распространен обычно в виде оолитовых стяжений
с концентрически-зональным строением. Наблюдается также в виде цемента
между песчинками или сплошных скрытокристаллических или землистых
масс.
Цвет шамозита зеленовато-темносерый до черного. Непрозрачен. Черта
светлая зеленовато-серая. Блеск. Обычно матовый или обладает слабым
стекловидным блеском. Nm = 1,62-1,66. Твердость 3. Уд. вес 3,03-3,40.
Диагностические признаки. Макроскопически обычно можно предположить по оолитовому строению, темнозеленому или черному цвету, зеленоватосерой черте.
П. п. тр. в окислительном пламени краснеет, в восстановительном сплавляется в черное магнитное стекло. В НСl легко разлагается с выделением студенистого кремнезема.
Происхождение. Распространен в некоторых осадочных железорудных
месторождениях различного возраста, преимущественно юрского. Судя по парагенезису с сульфидами железа, сидеритом, а также по закисной форме железа, шамозит образуется в условиях недостатка кислорода в прибрежных зонах морей. В современных морских осадках встречен не был.
При выветривании легко окисляется с образованием гидроокислов железа в
виде бурых железняков, представляющих типичные железные шляпы в месторождениях шамозитов.
Практическое значение. Залежи шамозита встречаются иногда в виде
крупных пластовых тел и в этих случаях представляют промышленный интерес как руды железа.
Месторождения. В СССР скопления шамозита установлены среди палеозойских и мезозойских осадков по восточному склону Урала (в Серовском,
Алапаевском, Аятском и других районах), в ряде мест Северного Кавказа среди юрских отложений и в других местах.
Тюрингит - Fe3,5 (Al,Fe)l,5 [Si2,5Al1,5O10] [ОН]6•n H2O. Формула приближенная. Название дано по месту нахождения.
Химический состав непостоянный (в %): FeO 19,8-39,3, Fe2O3 7,2-31,7,
Аl2O3 15,6-25,1, SiO2 19,4-28,8, Н2O 4,6-13,2. Примеси: MgO (до 6%), СаО (до
1,9%), МnО (до 2,7%), Р2O5 (до 1,2%) и др.
Сингония моноклинная. Изредка встречается в виде мелких чешуек.
Обычно же наблюдается в сплошных скрытокристаллических плотных или
рыхлых массах.
Цвет тюрингита оливково-зеленый до зеленовато-черного. Черта зеленовато-серая. Блеск у явно чешуйчатых разностей перламутровый. Nm = l,641,68.
Твердость 2-2,5. Спайность совершенная по одному направлению, очевидно по {001}. Уд. вес 3,15-3,19.
Диагностические признаки. Характерными являются темнозеленый цвет,
бледнозеленая черта, иногда перламутровый блеск (для чешуйчатых агрегатов). С уверенностью можно определить лишь на основании данных химического анализа.
П. п. тр. сплавляется в черное магнитное стекло. В НСl разлагается с выделением студенистого кремнезема.
Происхождение. В больших массах встречается в некоторых слабо метаморфизованных осадочных месторождениях железа. Нередко наблюдается в
ассоциации с мелкими октаэдрами магнетита иногда с более поздним сидеритом. Известны также случаи эндогенного происхождения этого минерала в
процессе гидротермального изменения богатых железом горных пород.
Практическое значение. Так же как и шамозит, в случае скопления в
значительных массах может иметь промышленное значение как железная руда.
Месторождения. Наиболее крупные месторождения тюрингита известны в
Тюрингии (Германия): Шмидефельд и др. в виде пластов среди нижнесилурийских сланцев. На территории бывшего СССР очень похожий на тюрингит
минерал встречен в железорудном осадочном месторождении Караджал (Центральный Казахстан).
Список литературы:
1. Смольянинов Н.А. Практическое руководство по минералогии, М.,1972
2. Годовиков А. А. Минералогия, М., 1983
3. Костов И. Минералогия. Пер. с англ., М., 1971
4. Сердюченко Д. П., Хлориты, их химическая конституция и классификация. М., 1953 (Труды института геологических наук АН СССР, вып. 140)
5. Дир У. А., Хауи Р. А., Зусман Дж. Породообразующие минералы. ( Т. III
- Листовые силикаты), пер. с англ., М., 1966
6. Сайт http://www.mineral.nsu.ru/
7. Сайт https://www.mineralienatlas.de