雲母

科學知識 9547 378 2014-11-24

雲母是雲母族礦物的統稱,是鉀、鋁、鎂、鐵、鋰等金屬的鋁硅酸鹽,都是層狀結構,單斜晶系。晶體呈假六方片狀或板狀,偶見柱狀。層狀解理非常完全,有玻璃光澤,薄片具有彈性。

英語中「雲母」一詞來源於拉丁語中的「光亮」(micare)。

雲母礦廣泛存在於亞洲、非洲和美洲,但在歐洲很少,直到19世紀,雲母在歐洲的價值還非常高,隨著殖民者在非洲和南美開採雲母,價格迅速低落。

雲母具有非常高的絕緣、絕熱性能,化學穩定性好,具有抗強酸、強鹼和抗壓能力,所以是製造電氣設備的重要原材料。雲母同時具有雙折射能力,所以也是製造偏振光片的光學儀器材料。

雲母礦主要包括有黑雲母、金雲母、白雲母、鋰雲母、鐵鋰雲母等,砂金石是雲母和石英的混合礦物。工業上應用最多的是白雲母和金雲母,鋰雲母是提煉鋰的重要礦物原料。

白雲母亞族,有鈉雲母、白雲母、釩雲母、海綠石;金雲母-黑雲母亞族,有金雲母-黑雲母、鋅三層雲母、鐵鋰雲母、錳鋰雲母、銅鈾雲母和鋰雲母。

雲母是含鋰、鈉、鉀、鎂、鋁、鋅、鐵、釩等金屬元素並具有層狀結構的含水鋁硅酸鹽族礦物的總稱。主要包括白雲母、黑雲母、金雲母、鋰雲母等。工業上應用的雲母礦物原料是白雲母和金雲母中的片雲母和碎雲母及絹雲母,使用較多的是白雲母,其次為金雲母。由於雲母具有較高的電絕緣性、較好的透明度、極好的可剝分性、較高的化學穩定性、較好的還原性以及在高溫狀態下能保持上述優良的物理化學性能,因而它主要作為一種非常重要的絕緣材料廣泛用於電子、電機、電訊、電器、航空、交通、儀表、冶金、建材、輕工等工業部門,以及國防和尖端工業領域。70 年代以來,由於在電容器、電動機的絕緣支撐材料及電介質材料中,使用的片雲母已被由碎雲母為原料製成的雲母紙所代替,通訊電子管的絕大部分已被半導體集成電路所取代,引起消費結構發生根本變化,因此使片雲母的需求量大幅度下降,而碎雲母的需求量日漸增長。隨著科學技術的發展,近年來雲母礦物在建材、地質勘探、潤滑、油漆、食品、化妝品等方面的應用不斷擴展,碎雲母和絹雲母礦物原料將具有廣闊的應用前景。

化學成分:白雲母化學式為 KAl2(AlSi3O10)(OH)2 ;鎂硅白雲母化學式為 (Fe2+、M g)(Fe3+,Al3+)(AlSi7O20)(OH)4 ;絹雲母化學式為 KAl2(Si,Al)4O10(OH,F) 2 ;金雲母化學式為KMg3(AlSi3O10)(F,OH)2 雲母這種鋁硅酸鹽礦物,具有連續層狀硅氧四面體構造,具極完全之解理,可剝離為具彈性之薄片,質柔可彎曲,透明無色,厚塊半透明帶有灰、棕、淡綠、玫瑰紅色,具玻璃至絹絲或珍珠光澤,硬度 2.5~3、比重 2.75~3.0、耐酸性。

白雲母(Muscovite)

白雲母化學組成:KAl2[Si3AlO10](OH,F)2,理想的組份是八面體片含 Al,也可少量地被 Fe 3+、Mg、Fe 2+ 甚至 Mn、Cr、V 等所置換。白雲母具有高度完全的底解理、顏色淡白。薄片富彈性的特點。

白雲母是分有很廣的造巖礦物之一,在三大巖類中均有產出。泥質岩石在低級區域變質過程中可以形成絹雲母,變質程度稍高時,成為白雲母。酸性岩漿結晶晚期以及偉晶作用階段,均有大量白雲母生成。由高溫至中低溫的蝕變作用過程中,也能生成。所謂雲英巖化是高溫蝕變作用之一,能形成大量白雲母。所謂絹雲母化作用是中低溫蝕變作用之一,能形成大量絹雲母。白雲母風化破碎成極細的鱗片,既可以成為碎屑沉積物中的碎屑,也可以是泥質岩的礦物成分之一。

白雲母斜方柱晶類,通常呈板狀或片狀,外形成假六方形或菱形。柱面有明顯的橫條紋。雙晶常見,多依雲母律生成接觸雙晶或穿插三連晶。

金雲母(Phlogopite)

金雲母的化學式為KMg3[AlSi3O10][F,OH]2 。因為和白雲母物理化學性能有所不同,故有很多特殊功能,應用於很多重要領域。工業上主要利用其很高的電絕緣性和耐熱性,以及強抗酸、抗鹼、抗壓和剝分性能,用作電氣設備和電工器材的絕緣材料。金雲母通常呈黃色、暗棕色或黑色,玻璃光澤,解理面呈珍珠或半金屬光澤,金雲母能被濃硫酸所腐蝕,可在濃硫酸中分解,同時產生一種乳狀的溶液,化學成份中替代鉀的有鈉、鈣、鋇;替代鎂的有鈦、Fe、錳、鉻;氟替代OH,金雲母的變種有錳雲母、鈦雲母、鉻金雲母、氟金雲母等。特色的性能產生了特色的用途。

黑雲母 Biotite

黑雲母化學組成:K(Mg,Fe2+)3(Al,Fe3+)Si3O10(OH,F)2,類質同象代替廣泛,所以不同岩石中產出的黑雲母,其化學組成成分差距很大。一般酸性和鹼性岩漿巖中的黑雲母,FeO高,MgO低;基性和超基性巖中的黑雲母,MgO高,FeO低;在鹼性偉晶巖中的黑雲母,MgO低,而Fe2O3相對要高一些。

黑雲母的晶體形態與金雲母相同。顏色為黑色、深褐色,有時帶淺紅、淺綠或其它色調。含鈦高的呈淺紅褐色,富含高價鐵則呈綠色。透明至不透明。玻璃光澤,黑色則呈半金屬光澤。硬度2-3、比重3.02-3.12。黑雲母受熱水溶液的作用可以蝕變為綠泥石、白雲母和絹雲母等其他礦物。黑雲母因為含鐵高,絕緣性能差,遠不如白雲母。黑雲母細片常用作建築材料填充物。粒徑較大的黑雲母,極容易根據其片狀形態,較深的顏色以及彈性,具有雲母的完全解理,和受熱以後,可略帶磁性的特點等加以鑒別 在深成巖和淺成巖鐘,特別是酸性或偏鹼性的岩石中,大都含有黑雲母。

絹雲母(Sericite)

絹雲母(Sericite)是一種天然細粒白雲母,屬白雲母的亞種,是層狀結構的硅酸鹽,結構由兩層硅氧四面體夾著一層鋁氧八面體構成的複式硅氧層。{001}解理完全,可劈成極薄的片狀,片厚可達1u以下(理論上可削成0.001u),逕厚比大;與白雲母相比:具有天然粒徑小,易加工超細的特點。絹雲母晶體化學式為:K 0.5-1 ( Al,Fe,Mg ) 2 ( SiAl ) 4 O 10 (OH) 2 ? nH 2 O,一般化學成分:SiO 2 43.13~49.04%,Al 2 O 3 27.93~37.44%,K 2 O+Na 2 O9~11%,H 2 O 4.13~6.12%。]

絹雲母屬於單斜晶體,晶體為鱗片狀,具絲絹光澤(白雲母呈玻璃光澤),純塊呈灰色、紫玫瑰色、白色等,逕厚比>80、比重2.6~2.7、硬度2~3、富彈性,可彎曲,抗磨性和耐磨性好;耐熱絕緣,難溶於酸鹼溶液,化學性質穩定。測試數據:彈性模量為1505~2134MPa,耐熱度500~600oC,導熱率0.419~0.670W.(m.K)-1、電絕緣性200kv/mm,抗放射性5×1014熱中子/cm2對照度。

另外絹雲母的化學組成、結構、構造與高嶺土相近,又具有粘土礦物的某些特性,即在水介質及有機溶劑中分散懸浮性好,色白粒細,有粘性等。因此,絹雲母兼具雲母類礦物和粘土類礦物的多種特點。

鈉雲母(Paragonite)

鈉雲母是一種含水的鈉鋁硅酸鹽,是一種雲母,常和白雲母共生,並與它可以其物理性質相區別,兩種雲母的區別在於它們的化學成份。在鈉雲母中鈉離子佔據著白雲母中鉀的構造位置。

鋰雲母(鱗雲母)( 淡紫色晶體 ) Lepidolite,Lilac,crystalline

鋰雲母化學組成K(Li,Al) 2.5-3 [Si 3.5-3 Al 0.5-1 O 10 ](OH,F) 2,鱗雲母是 Al — Li 和 Fe-Li 兩個類質同象系列中富 Li 一端的成員,其 Al — Li 系列為不完全類質同象,而 Fe-Li 系列則為完全類質同象。分析資料證明,凡是含 Li 的雲母,均含一定數量的 F-。含 Li 越高,F 的含量辦越高。

鋰雲母具有雲母一般的解理和紫到粉紅的顏色。熔化時,可以發泡,並產生深紅色的鋰焰。不溶於酸,但在熔化之後,亦可受酸類的作用。

鋰雲母又稱鱗雲母,一般是片狀或鱗片狀集合體。我國河南蘆氏縣產有球狀的鋰雲母,是一種特殊形態。它呈玫瑰色,淺紫色,有時為白色,風化後成暗褐色。透明。玻璃光澤,解理面顯珍珠光澤。硬度2-3。比重2.8-2.9。薄片具彈性。它是提取稀有金屬鋰的主要原料之一。鋰雲母中常含有銣和銫,也是提取這些稀有金屬的重要原料。

雲母族礦物能在各種地質條件下形成。黑雲母是火成岩的主要造巖礦物之一,在大多深成和淺成巖中都有分佈。白雲母也是分佈很廣的一種造巖礦物,在火成岩、沉積岩、變質岩中都有產出。金雲母則主要產於超基性巖和鎂質大理巖中。許多有工業價值的雲母主要產於偉晶巖和變質岩中。變質岩中大片金雲母是由富含揮發組分的岩漿巖對圍巖交代作用的產物。細粒白雲母、鈉雲母又稱絹雲母,一般與熱液蝕變作用有關。鋰雲母幾乎只產於花崗偉晶巖和與花崗岩有關的高溫氣成熱液礦床中。變質成因的雲母種類與原巖成分及變質程度有關,富鎂碳酸鹽巖變質易成金雲母;富鋁岩石變質易成白雲母和黑雲母。

釩雲母(產在砂岩中)Roscoelite in Sandstone

釩雲母化學組成:K(V,Al,Mg)2AlSi3O10(OH)2,Y組離子以釩和鋁為主,類質同象混入物有鎂,Fe3+,Fe2+、鉻等。化學分析資料; SiO2 48.05%,Al2O3 15.00%,V2O3 14.62%,P2O5 0.13%,MgO 4.32%,CaO 0.34%,Fe2O3 0.56%,TiO2 0.38%,K2O 6.19%,BaO 1.28%,Na2O 0.13%,Cr2O3 1.56%,F 0.05%,H2O+ 5.44%,H2O-0.28%,總計98.33(中國湖北產)。

釩雲母其顏色、形態和透射光下為綠色,有多色性為鑒定特徵。釩雲母賦存於含有機炭質較高的炭質板岩中,與鉻釩水雲母、鉻釩白雲母、鋇釩水雲母等共生。釩雲母大部分晶體呈亮綠色細纖維狀,少數成片狀。

鉻雲母(白雲母變種、單斜晶系)(Muscovite var. Fuchsite Monoclinic)

鉻雲母化學組成:KAl2[Si3AlO10](OH,F)2,理想的組份是八面體片含 Al,也可少量地被 Fe 3+、Mg、Fe 2+ 甚至 Mn、Cr、V等所置換。鉻雲母具有高度完全的底解理、顏色淡白。薄片富彈性的特點。



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