Слю́ды — группа минералов - алюмосиликатов , обладающих слоистой структурой и имеющих общую формулу X ⁺ Y ₂ ³⁺ [Si ₄ O ₁₀ ](OH, F) ₂ , реже X ⁺ Y ₃ ²⁺ [AlSi ₃ O ₁₀ ](OH, F) ₂ , где X — преимущественно K, реже Na, NH ₄ , Y — обычно Mg, Fe, Al, реже Ba, Mn, Ca, Ti, Zn, B, V, UO ₂ .

Слюда́ — один из наиболее распространённых породообразующих минералов интрузивных, метаморфических и осадочных горных пород , а также важное полезное ископаемое .

Структура

Основной элемент структуры слюды представляет собой трёхслойный пакет из двух тетраэдрических слоёв, между которыми находится октаэдрический слой из катионов R ₂ . Два из шести атомов кислорода октаэдров замещены гидроксильными группами (ОН) или фтором . Пакеты связаны в непрерывную структуру через ионы К ⁺ (или Na ⁺ ) с координационным числом 12. По числу октаэдрических катионов в химической формуле различают диоктаэдрические и триоктаэдрические слюды. В первых катионы Al ³⁺ занимают два из трёх октаэдров, оставляя один пустым; относительное расположение шестиугольных ячеек поверхностей трёхслойных пакетов обусловлено их поворотами вокруг оси c на различные углы , кратные 60°, в сочетании со сдвигом вдоль осей a и b элементарной ячейки . Это предопределяет существование нескольких полиморфных модификаций ( политипов ) слюды, обладающих, как правило, моноклинной симметрией .

Свойства

Слоистая структура слюды и слабая связь между пакетами сказывается на её свойствах: пластинчатость; весьма совершенная (базальная) спайность ; способность расщепляться на чрезвычайно тонкие листочки, сохраняющие гибкость; упругость и прочность. Кристаллы слюды могут двойниковаться по «слюдяному закону» с плоскостью срастания (001) и часто имеют псевдогексагональные очертания.

Твёрдость слюды по минералогической шкале составляет 2,5-3; плотность — 2770 кг/м³ (мусковит), 2200 кг/м³ (флогопит), 3300 кг/м³ (биотит). Мусковит и флогопит бесцветны и в тонких пластинках прозрачны; оттенки бурого, розового, зелёного цветов обусловлены примесями Fe ²⁺ , Mn ²⁺ , Cr ²⁺ и других ионов. Железистые слюды — бурые, коричневые, тёмно-зелёные и чёрные в зависимости от содержания и соотношения Fe ²⁺ и Fe ³⁺ .

Слюды обладают хорошими электроизоляционными свойствами .

Классификация

По химическому составу выделяют следующие группы слюд:

1. алюминиевые слюды:
   • мусковит KAl ₂ [AISi ₃ O ₁₀ ](OH) ₂ ;
   • NaAl ₂ [AISi ₃ O ₁₀ ](OH) ₂ ;
2. магнезиально - железистые слюды:
   • флогопит KMg ₃ [AISi ₃ O ₁₀ ](OH, F) ₂ ;
   • биотит K (Mg, Fe) ₃ [AISi ₃ O ₁₀ ](OH, F) ₂ ;
   • лепидомелан KFe ₃ [AlSi ₃ O ₁₀ ](OH, F) ₂ ;
3. литиевые слюды:
   • лепидолит KLi _2-x Al _1+x [Al _2x Si _4-2x O ₁₀ ](OH, F) ₂ ;
   • циннвальдит KLiFeAl [AISi ₃ O ₁₀ ](OH, F) ₂ ;
   • KLiMg ₂ [Si ₄ O ₁₀ ](OH, F) ₂ .

Разновидности

Встречаются ванадиевая слюда — роскоэлит KV ₂ [AISi ₃ O ₁₀ ](OH) ₂ , хромовая слюда — хромовый мусковит (или фуксит ) и другие. В слюде широко проявляются изоморфные замещения: К ⁺ замещается Na ⁺ , Ca ²⁺ , Ba ²⁺ , Rb ⁺ , Cs ⁺ и другие ионы; Mg ²⁺ и Fe ²⁺ октаэдрического слоя — Li ⁺ , Sc ²⁺ , Jn ²⁺ и другими ионами; Al ³⁺ замещается V ³⁺ , Cr ³⁺ , Ti ⁴⁺ , Ga ³⁺ и другими ионами.

Изоморфизм

В слюдах наблюдаются совершенный изоморфизм между Mg ²⁺ и Fe ²⁺ (непрерывные твёрдые растворы флогопит — биотит) и ограниченный изоморфизм между Mg ²⁺ - Li ⁺ и Al ³⁺ -Li ⁺ , а также переменное соотношение окисного и закисного железа . В тетраэдрических слоях Si ⁴⁺ может замещаться Al ³⁺ , а ионы Fe ³⁺ могут замещать тетраэдрический Al ³⁺ ; гидроксильная группа (OH) замещается фтором. Слюды часто содержат различные редкие элементы (Be, В, Sn, Nb, Ta, Ti, Mo, W, U, Th, Y, TR, Bi), содержащиеся в виде субмикроскопических минералов-примесей: колумбита , вольфрамита , касситерита , турмалина и других. При замене К ⁺ на Ca ²⁺ образуются минералы группы хрупких слюд — маргарит CaAl ₂ [Si ₂ Al ₂ O ₁₀ ](OH) ₂ и другие, более твёрдые и менее упругие, чем собственно слюды. При замещении межслоевых катионов К ⁺ на H ₂ O наблюдается переход к гидрослюдам, являющимся главными компонентами глинистых пород.

Применение

Слюда используется как теплостойкий диэлектрик .

История

Благодаря широкой распространённости и способности слюды расщепляться на очень тонкие, почти прозрачные листы, она использовалась с древних времён. Слюда была известна в Древнем Египте , Индии , в Греческой и Римской цивилизациях, в Китае , у ацтеков . Первое использование слюды в пещерной живописи относится к верхнему палеолиту . Слюда была обнаружена в Пирамиде Солнца в Теотиуакане .

Позднее слюда являлась весьма распространённым материалом для изготовления окон. Примерами могут служить оконницы XII века, хранящиеся в Эрмитаже , отверстия в которых были закрыты слюдой; возок Петра Первого ; светильники для парадного выхода царей в Историческом музее . В старинных светильниках пластины слюды служили в качестве окошек, закрывающих огонь. Слюда широко применялась для украшения внутреннего пространства и отделки храмов, а также при создании икон. Об употреблении слюды в России с XV века свидетельствуют и археологические памятники . М. П. Алексеев отмечал в одной из своих работ, что в Англии XVI века даже предпочитали русскую слюду английскому стеклу . Английское стекло, поставки которого изучались Московской компанией , не имело конкурентных преимуществ, согласно переводу российскими историками сохранившихся писем Джорджа Турбервилля, секретаря английского посла Томаса Рандольфа во время посольства 1568—1569 годов при Иване Грозном ; русские окна из слюды обладали низкой конечной ценой, а методика изготовления была крайне проста и заключалась в очень тонкой нарезке и сшиванием нитью наподобие рамы. Турбервилль сравнивает слюду с английским стеклом и приходит к выводу: «…и стекло не даст вам лучший свет» .

Интереснейшим и красивейшим способом применения слюды является её использование в просечном железе в старинном северном русском промысле, широко развитом в XVII—XVIII веках в Великом Устюге . Тончайшие ажурные узоры покрывали «теремки» — ларцы для хранения тканей, одежды, различных ценностей и деловых бумаг. Деревянную основу обтягивали тканью или кожей, покрывали слюдой, а поверх набивали ажурные листы железа. Цветные фигуры и мерцание слюды оживляли строгую графику прорезных узоров. В кораблестроении слюда применялась на боевых кораблях в иллюминаторах.

В некоторых избах распространены были окна из слюды (слюдяные окна) - слоистая слюда могла быть очень тонкой, и при этом препятствовала потере тепла. Как только она становилась мутной снаружи дома, можно было убрать внешний слой и вновь сделать вставку в оконную раму прозрачной, при этом слюдяные окна были поделены на мелкие части рамой из дерева или другого материала (рамы с узорами-паутинками), то каждую из частей можно было заменить, при надобности, не меняя «остекление» всего окна.

Применение слюды в современной технике

Существует три вида промышленных слюд:

• листовая слюда;
• мелкая слюда и скрап (отходы от производства листовой слюды);
• вспучивающаяся слюда (например, вермикулит ).

Промышленные месторождения листовой слюды ( мусковит и флогопит ) высокого качества с совершенными кристаллами больших размеров редки. Крупные кристаллы мусковита встречаются в гранитных пегматитах (Мамско-Чуйский район Иркутской области , Чупа, Лоухский район Карелии , Енско-Кольский район Мурманской обл , а также месторождения Индии , Бразилии , США ). Месторождения флогопита приурочены к массивам ультраосновных и щелочных пород ( Ковдорское на Кольском полуострове ) или к глубоко метаморфизованным докембрийским породам первично карбонатного ( доломитового ) состава (Алданский слюдоносный район Якутии , Слюдянский район на Байкале ), а также к гнейсам ( Канада и Мадагаскар ).

Мусковит и флогопит используют как высококачественный электроизоляционный материал , в электро- , радио- и авиатехнике . Ещё один промышленный минерал литиевых руд — лепидолит — используется в стекольной промышленности для изготовления специальных оптических стёкол .

Слюда используется для создания входных окон некоторых счётчиков Гейгера , так как очень тонкая пластинка слюды толщиной 0,01 — 0,001 мм является достаточно тонкой, чтобы не задерживать ионизирующие излучения с низкой энергией, и при этом достаточно прочной ^{[ источник не указан 4564 дня ]} .

Мелкая слюда и скрап используются как электротехнический изоляционный материал (например, слюдобумага). Обожжённый вспученный вермикулит применяется как огнестойкий изоляционный материал, наполнитель бетона для получения тепло- и звукозащитных материалов и утеплителей, для теплоизоляции печей.

Фасонные штампованные детали из слюды применяются для высокопрочной электрической изоляции источников тока, для электрической изоляции и крепления внутренней арматуры в электронных приборах, для крепления и изоляции внутренней арматуры сверхминиатюрных электронных ламп. Наиболее распространённой неисправностью микроволновой (СВЧ) печи является прогорание, повреждение защитной прокладки. В большинстве микроволновых печей прокладка, защищающая волновод, устанавливается в специальный «карман» и фиксируется винтом.

Применение слюды для дизайна и реставрации

Реставрационные и восстановительные работы предполагают крайне важный, зачастую определяющий момент — применение исторически достоверных материалов, использованных первоначально и впоследствии утраченных или повреждённых. При восстановлении предметов декоративно-прикладного искусства, например, при инкрустировании изделий из кости или дорогих пород дерева, наряду с перламутром, фольгой, применяется слюда.

В настоящее время слюда применяется при постройке яхт; пластины слюды широко используются и как материал для дизайна. Так, слюда используется для каминных экранов, создавая декоративный эффект и одновременно защищая от воздействия высоких температур (благодаря термоизолирующими свойствам); применяется в витражах и в росписи по слюде; используется в ювелирном деле в качестве основы и как элемент украшений.

Добыча слюды

Слюда разрабатывается подземным или открытым способами с применением буровзрывных работ. Кристаллы слюды выбирают из горной массы вручную. Разработаны методы промышленного синтеза слюды. Большие листы, получаемые путём склеивания пластин слюды (миканиты), используются как высококачественный электро- теплоизоляционный материал. Из и мелкой слюды получают молотую слюду, потребляемую в строительной, цементной , резиновой промышленности, при производстве красок , пластмасс и так далее. Особенно широко используется мелкая слюда в США . В начале 2010-х годов около 60 % мирового экспорта слюды приходилось на Индию (основной район добычи в штате Андхра-Прадеш , где проходит слюдяной пояс 100 км длиной и 25 км шириной) .

Мировой объем потребления листовой слюды оценивается в 6 тыс. тонн в год, молотой 300 тыс. тонн в год. Объем рынка составляет 140…150 млн долларов США. К началу XXI века цены на листовую слюду не превышали 30 долларов США за килограмм, а на молотую менее 2 долларов за кг.

В России

Слюда как заменитель стекла получила распространение со времен Древней Руси . Главным источником слюды была Керетская волость, ныне Лоухский район республики Карелия , район поселка Чупа . В XVIII веке тут добывали до полутонны слюды в год. Слюда активно экспортировалась в Европу, где ее называли московским стеклом или мусковитом ( лат. Vitrum Moscoviticum ). В окрестностях Лоухского и Пулонгского озёр обнаружены исторические выработки длиной до 120 метров и глубиной до 80 метров. Флогопитовые слюды начали добывать в Прибайкалье ( Слюдянское месторождение ) в XVII веке. В начале XVIII века Иркутская область становится одним из крупнейших центров добычи высококачественной мусковитовой слюды. В XVIII веке начинается добыча слюды на Урале.

С распространением оконного стекла добыча слюды стала падать. К концу XIX века Россия почти полностью прекратила добычу слюды. Однако в XX веке открываются новые сферы применения слюды, в первую очередь как высококачественный изолятор в электротехнике и электронике, в изготовлении огнеупорных строительных материалов. С 1930-х годов СССР становится одним из мировых лидеров в добыче слюды. Однако к концу XX века слюда опять теряет промышленное значение в связи с переходом промышленности на новые электротехнические и строительные материалы. С распадом СССР слюдяная промышленность теряет рынки сбыта, предприятия массово закрываются или перепрофилируются. Тем не менее отдельные предприятия сохранили слюдяное производство, например Санкт-Петербургская слюдяная фабрика , ведется добыча и переработка на Мамско-Чуйском месторождении и предприятием Ковдорслюда .

Примечания

Литература

• , Две жизни чудесного камня: Из истории слюдяного промысла в России. — М. : Недра , 1966. — 188 с. — 6000 экз.

Ссылки

• Слюды — статья из Большой советской энциклопедии .
• Сайт о слюде на русском языке -
• [www.xumuk.ru/encyklopedia/2/4102.html Слюды на сайте XUMUK.RU]