Text
                    Лепидолит
K2(Li, AlM.6[Si6.7Al2_1O20](OH, FL
Np
Nm
Ng
Ng—Np
—2V
Ng:x 0—7°
Nm=t/; пл. о. о.
Дисперсия
Уд. в.
Тв.
Спайность
Двойникование
Цвет
Плеохроизм
Элементарная
ячейка
МОНОКЛИННЫЙ (ИЛИ ТРИКЛИННЫЙ) (—)
1,525—1,548
1,551—1,585
1,554—1,587
0,018—0,038
0—58°
@10)
2,80—2,90
2,5—4
По {001} совершенная
Двойники редки;
двойниковая плоскость {001}, двойниковая ось [310]
Бесцветный, с розовым и фиолетовым оттенками; в шлифах
бесцветный
Максимальная абсорбция в направлении колебаний лучей
в плоскости спайности
а 5,3, Ъ 9,2, с 10,2 А, 0 100°
Z=l. Пространственная группа С2/т или Cm (полиморфная
модификация 1М)
а 9,2, Ъ 5,3, с 20 А, р 98°
Z = 2. Пространственная группа С2/с (полиморфная
модификация 2М2)
а 5,3, с 30,0 А
Z = 3*. Пространственная группа Р3^2 или Р3212
(полиморфная модификация ЗТ)
Очень слабо поддается действию кислот
Лепидолит — наиболее распространенный литийсодержащий
минерал, присутствующий почти исключительно в пегматитах иногда в виде
крупных таблитчатых кристаллов, но чаще в агрегатах мелких листочков.
Свое название минерал получил от греческого lepidos, чешуйка, в связи
с чешуйчатым обликом. Практический интерес лепидолит представляет
не столько как слюдяной минерал, сколько в качестве источника лития.
Литий (часто в форме лепидолита) вводится в стекла и эмали для
понижения их коэффициента расширения и увеличения прочности; его примесь
может придавать стеклам опаловый характер.
Структура
Главнейшие особенности структуры лепидолита уже
рассматривались выше (стр. 10) как пример типичных черт структуры слюдистых
минералов. По характеру заселения в его структуре тетраэдрических и окта-
эдрических положений лепидолит занимает промежуточное положение
* 3K(Li, AlJ,6_3(Si3_3,sAl1_0,6)Oi0(OH) FJ.


Лепидолит 103 между диоктаэдрическими и триоктаэдрическими слюдами (см. раздел, посвященный химизму). Стивене (Stevens, 1938) изучил химический состав ряда образцов лепидолита, структура которых была исследована Хендриксом и Джефферсоном (Hendricks, Jefferson, 1939), а затем Левин- соном (Lewinson, 1953). Последний автор установил у лепидолитов несколько полиморфных модификаций со следующими типами элементарных ячеек: однослойная моноклинная, шестислойная моноклинная и трехслойная гексагональная. В литературе отмечалось, что шестислойная моноклинная ячейка может описываться как двухслойная моноклинная BМ2) с параметром Ь = 5,3 А, тогда как трехслойная гексагональная эквивалентна трехслойной тригональной (ЗТ) (Smith, Yoder, 1956). Таким образом, три полиморфные модификации лепидолита — это 1М, 2М2 и ЗТ; лепидолиты не кристаллизуются в виде структурной модификации 2М4, свойственной мусковитам. Образцы лепидолитов со структурой ЗТ сравнительно редки; лепидолиты этой структурной разновидности не отличаются от липидолитов модификации 1М по своему химическому составу и часто встречаются в сочетании с другими модификациями. Структуру ЗТ можно рассматривать как результат последовательного двой- никования структуры 1М, когда каждый последующий слой повернут по отношению к предыдущему на 120° в одном и том же направлении (Hendricks, Jefferson, 1939). В монокристаллах лепидолита весьма обычны полиморфные вариации (например, чередование модификаций 1М и 2Мг) как в направлении оси z, так и в боковом направлении, параллельном поверхности спайности, а тонкозернистые лепидолиты часто представляют собой смеси фракций модификации 2М2 со структурпой разновидностью 2М4 мусковита или литиевого мусковита. Чтобы отличать лепидолиты 1М, лепидолиты 2Мг и литиевые мусковиты 2Mi, можно пользоваться порошковыми рентгенограммами; порошковые рентгенограммы лепидолитов модификации ЗТ и лепидолитов 1М очень сходны. Кроме упомянутых уже структурных разновидностей литиевых слюд, изредка встречается слюда, которой приписывается трехслойная моноклинная ячейка* со следующими параметрами: а 5,2, Ъ 9,0, с 30,0 А, Р 90° (Heinrich et al., 1953); однако о структуре этой разновидности слюды и о взаимоотношениях ее с другими литиевыми слюдами имеется очень мало сведений. Угол р лепидолитов модификации 1М не отличается от идеального значения 100°, тогда как у мусковитов модификации 1М угол р достигает 101 °35'. Это согласуется с различиями в степени искажений основных слюдяных слоев в их структуре: у мусковита в этих слоях имеются вакантные октаодрические положения, которые в лепидолитах все более заполняются по мере увеличения содержания лития. Химизм Кроме изоморфных замещений, отраженных выше в общей формуле, лепидолит содержит много натрия, рубидия и цезия, которые могут замещать калий, а железо, марганец и магний могут занимать октаэдриче- ские положения. Кроме того, в лепидолите в небольших количествах часто присутствуют Са, Ва, Sr, Ga, Nb, Th и Ti. Ниже приведены средние содержания некоторых окислов и фтора в 26 анализах лепидолитов * Ср. безглиноземистый биотит, стр. 70.
104 Породообразующие минералы (Heinrichetal., 1953): MnO 1,16, Li2O3,77, Rb2O0,54, Na2O0,41, F5,41%. Содержание Rb2O и Cs2O может достигать 2—3% (например, в лепидолите из Варутреска), а МпО—до 7,5%. Лепидолит — один из немногих минералов с ощутимым содержанием Rb, в связи с чем он применяется при определении абсолютного возраста по соотношению радиоактивных изотопов S7Rb : 87Sr (Ahrens, 1956). Ряд типичных анализов лепидолитов приведен в табл. 16. Проблема химизма лепидолита рассматривалась Стивенсом (Stevens, 1938) и Винчеллом (Winchell, 1942) исходя из концепции конечных членов изоморфной серии, однако имеются различные мнения относительно возможности существования непрерывной изоморфной серии между мусковитом и лепидолитом. Если допустить, что литийсодержа- щие слюды аналогичны мусковиту по наличию не менее 6 атомов кремния на формульную единицу и отсутствию двухвалентных ионов*, то представляется, что содержание лития в них несколько занижено, как это можно видеть из табл. 15. Таблица IS ВЕРОЯТНЫЕ СОСТАВЫ ЛИТИЕВЫХ МУСКОВИТОВ И ЛЕПИДОЛИТОВ КОЛИЧЕСТВА ИОНОВ В ПЕРЕСЧЕТЕ НА 24 (ОН, F) Приблизительное содержание Ы2О, % [ ° а 2 1 3,3 4,5 5,5 6,3 7,0 [Li] 6 0 1,0 1,8 2,5 3,0 3,5 4,0 [А1]6 4 3,0—3,7 2,7—3,4 2,5—3,2 2,3-3,0F) 2,2-2,5 2,0 (в) [А1]4 2 0-2 0-2 0—2 0-2F) 0-1 0 (в) [Si] 4 6 8—6 8-6 8—6 8—6 (б) 8—7 8 (в) Сумма ионов [У] 6 4 4,0-4,7 4,5-5,2 5,0—5,7 5,3—6,0F) 5,7—6,0 6,0 (в) В разделе, посвященном химизму мусковита, было показано, что Li2O может входить в состав мусковита, не вызывая заметных изменений структуры этого минерала, в количестве до 3,3%. Таким образом, составы (а) табл. 15 соответствуют мусковитам и литиевым мусковитам с содержанием от 4 до 5 ионов в октаэдрической координации и представляют собой твердые растворы между диоктаэдрическими и триоктаэдриче- скими слюдами. Состав (б) табл. 15 отвечает формуле К2 (Li3Al3) (SieAl2} (ОН, FL O2o и был назван Стивенсом (Stevens, 1938) литиевым мусковитом, а Винчеллом (Winchell, 1942) — пауцилитионитом; состав (в) соответствует полилитиониту с формулой K2(Li4Al2)Si8(OH, FL02o- Соотношения между литиевыми слюдами, приведенные в табл. 15, графически изображены на фиг. 22, на которой отражена зависимость между содержанием лития и кремния (для того и другого в значениях количеств атомов на формульную единицу). Эта фигура показывает, что конечные члены серии пауцилитионита—полилитионита и промежуточные составы этой серии соответствуют лишь лепидолитам со строго триоктаэдрическим * Химические анализы лепидолитов либо не обнаруживают двухвалентных ионов, либо показывают незначительные их количества, а содержание атомов кремния на формульную единицу практически никогда не бывает меньше 6.
Лепидолит 105 характером ис содержанием не менее 3,0 атомов лития E,5% Li2O). При меньшем содержании лития в лепидолитах должны существовать не занятые полностью положения У (могло бы уменьшаться количество валентных положений двухвалентных ионов, но фактически последних всегда очень мало). Лишь при содержании Li2O более 5,5% составы литиевых слюд приближаются к составу полилитионита. Анализы лепидолитов у приведенные Стивенсом и другими исследователями, обнаруживают непрерывную серию от 3,3 до 7,0% 1Л2О и все переходы от слюд со значением У, равным 5, до слюд с У, равным 6 (Si : А1 обычно ниже 7 : 1). Полилитионит \0 1,0 A,mo№i Si фиг. 22. Вероятные соотношения областей составов литиевых мусковитов и лепидолитов. Следовательно, существует непрерывная серия химических составов между диоктаэдрическим мусковитом и триоктаэдрическим лепидолитом со структурным переходом у составов с содержанием Li2O приблизительно 3,3% от полиморфной модификации 2Mt, присущей мусковиту, к структурным разновидностям 1М, 2М2 и ЗТ, которые характерны для лепидолитов. Винчелл (Winchell, 1942) отвергает возможность существования непрерывной изоморфной серии и интерпретирует имеющиеся данные по химическому составу литиевых слюд как свидетельство наличия смесей конечных составляющих лепидолита и мусковита. При рентгенострук- турных исследованиях во многих образцах лепидолитов устанавливается смесь нескольких структурных разновидностей слюд, в том числе присутствие некоторого количества мусковита или литиевого мусковита. Однако в других случаях в образцах слюд с промежуточным или низким содержанием Li2O удается обнаружить лишь одну из лепидолитовых фаз. Для интерпретации литиевых мусковитов (с количеством ионов группы У от 4 до 5) как смесей минералов в них должно было бы присутствовать довольно много мусковитового компонента, который был бы хоро-
Таблица 16 ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЛЕПИДОЛИТА SiO2 ТЮ2 А12О3 Fe2O3 FeO MnO MgO CaO Li2O Na2O K2O Rb2O Cs2O F II2O+ н2о- F = O Сумма Np Nm Ng —2V Уд. в. i 48,58 Сл. 28,93 — 0,04 a 0,92 0,00 Сл. 3,70 0,87 10,02 0,91 0,16 4,93 2,56 0,54 102,16 2,08 100,08 1,530 1,553 1,559 33° — 2 50,00 0,00 24,96 0,24 0,00 0,16 0,01 0,20 4,35 0,67 9,95 2,70 1,90 4,95 1,30 0,60 101,99 2,08 99,91 — — 50° — 3 53,45 Сл. 22,15 — 0,16a 0,52 0,14 0,00 5,04 0,74 9,58 1,56 0,48 7,22 1,28 0,46 102,78 3,04 99,74 1,534 1,555 1,559 33° — 4 48,94 0,00 22,21 1,55 1,52 0,75 0,03 0,10 4,99 0,53 8,62 3,80 1,08 6,69 1,46 0,88 103,15 2,62 100,53 1,585 1,587 42° 2,866 5 50,83 Сл. 23,70 — 1,24 0,97 0,46 0,24 5,51 1,06 9,88 1,64 6,96 0,90 0,12 103,51 2,93 100,58 — — — 6 51,25 0,01 23,71 — 0,07 а 0,61 0,08 Сл. 5,78 0,65 9,90 2,00 0,08 8,08 0,90 0,34 103,46 3,40 100,06 1,536 1,555 1,559 —. — 7 49,80 0,00 25,56 0,08 0,00 0,38 0,22 0,00 5,95 0,40 9,67 1,97 1,20 6,85 0,38 0,50 102,96 2,89 100,07 — — 36° 2,898
Количества ионов в пересчете на 24 (О, ОН, F) Si А1 А1 Fe+з Fc+2 Mn Mg Li Ca Na К Rb Cs F OH 6,460 \ 1,540/ 8 2,996" — 0,005 0,104 — 1,979 — 0,224 1,700 0,078 0,010 2,0741 2,270J 5 2 4, ,00 ,08 ,01 34 6,897 1,103 2,857 0,024 0,019 0,002 2,414 0,030 0,178 1,752 0,238 0,110 2,158 1,198 } 8,00 J 5'32 2,31 | 3,36 2,6021 0,018 0,058 0,028 2,702j 0,191 1,629 ••«• 5,41 1,98 0,133 0,027 6,7541 1,246/ 8 2,368 0,161 0,175 0,088 0,006 2,770 0,015 0,140 1,518 0,336 0,064 2,920 1,344 00 5,57 2,07 4,26 6,804 \ 1,196/ 8'(H 2,504- 0,139 0,110 0,092 2,966 , 0,035 0,276 1,688 0,132 2,946" 0,804. 5,81 2,13 • 3,75 6,822 \ 1,178 |8'00 2,543^ 0,007 0,069 0,016 5,74 6 0,095 J — 0,168 1,681 0,171 0,004 2,02 3,402 \ 0,800 j4'20 6'75°1-8OO 1,250/ 8'00 2,834- 0,008 0,044 0,044 3,244 J 6,17 2,02 0,106 1,674 0,172 0,070 2.9361 0,344/ 3>28 1. Плотный тонкозернистый розово-фиолетовый лепидолит, месторождение Стьюарт, Пейле, Калифорния (Stevens, 1938). Аналитик Р. И. Стивене. Структура типа 2Мг. 2. Бесцветный или светло-розовый лепидолит из пегматита, Варутреск, Швеция (Berggrcn, 1941). Аналитик Т. Бергтрен. Структура типа 1М. 3. Круппокристаллический светло-голубой талькоподобный лепидолит, месторождение Стьюарт, Пейле, Калифорния (Stevens, 1938). Аналитик Р. И. Стивене. Здесь присутствует лепидолит со структурой типа 2Мг и литиевый мусковит со структурой 2Mi (Heinrich et al., 1953). 4. Лепидолит из пегматита, Кимито, Финляндия (Pehraman, 1945). Аналитик Т. Берггрен. Преимущественно одноосная разновидность со структу рой типа ЗТ, но имеется немного метасоыатически нарастающего литиевого мусковита (Ileinrich et al., 1953). 5. Лепидолит из пегматита, Минаги, префектура Окаяма, Япония (Ukal et al., 1956). 6. Крупнокристаллический розово-фиолетовый лепидолит, месторождение Химелейе, Месе-Грэнд, Калифорния (Stevens, 1938). Аналитик Р. И. Стивене. Структура типа 1М. 7. Крупнокристаллический розово-фиолетовый лепидолит из пегматита, Варутреск, Швеция (Berggren, 1941). Аналитик Т. Берггрен. Структура типа 2М. а Суммарное железо приведено как FeO. 6 В том числе Ti 0,01.
108 Породообразующие минералы шо заметен на порошковых рентгенограммах; однако этого фактически не наблюдается. Полиморфизм лепидолитов, видимо, связан с их химическим составом (Levinson, 1953). Нормальные мусковиты структурной модификации 2Mt могут содержать до 3,3% Li2O, однако их скорее следует называть литиевыми мусковитами, а не лепидолитами. Слюды с содержанием Li2O от 3,4 до 4%, обычно образующие тонкозернистые агрегаты и обладающие аномальными оптическими свойствами, представляют собой комбинации нескольких полиморфных модификаций, в том числе часто и со структурной разновидностью 2М4. При содержании Li2O от 4 до 5% лепидолиты обычно имеют структуру типа 2М2, а при содержании Li2O более 5% они, как правило, относятся к структурным модификациям 1М или ЗТ. Исключения из этих соотношений состава и структур лепидолитов редки (табл. 16, анал. 2,7). В очень редкой слюде — тайниолито (идеальная формула K2Mg4 Li2Si8020F4) совершенно отсутствует алюминий (Miser, Stevens, 1938). Искусственный тайниолит, кристаллизующийся при 1185°С, обладает следующими параметрами элементарной ячейки: а 5,27, Ъ 9,13, с 10,25 А, р 100° ± 15' (Ямзин и др., 1955). Поскольку в этой слюде октаэдриче- ские положения полностью заняты и она имеет структуру типа 1М, тайниолит можно рассматривать в качестве магнезиального лепидолита, хотя этот минерал можно классифицировать и как литиевый флогопит. Вхождение заметных количеств Fe+2 в октаэдрические положения литиевых слюд приводит к образованию циннвальдита, который можно рассматривать как железистый лепидолит, а также как литиевый биотит (см. стр. 111). Оптические и физические свойства Оптические свойства лепидолитов колеблются в широких пределах, которые скорее определяются содержанием марганца и железа (особенно окисного), нежели количеством присутствующего в составе слюд лития. Верхние и нижние пределы колебаний значения оптических констант были приведены выше, однако у большей части лепидолитов значения констант лежат в более узких пределах: Np Nm Ng — 2V 1,529—1,537 1,552—1,565 1,555—1,568 30 — 50° Обычно увеличение содержания железа или марганца приводит к возрастанию показателей преломления и уменьшению значений 2V, в связи с чем оптические константы более железистых и марганцевистых лепидолитов по своим значениям приближаются к минимальным величинам оптических констант мусковитов. У литиевых мусковитов светопреломление ниже, чем у настоящих мусковитов, поэтому по оптическим свойствам они попадают в область лепидолитов. Полиморфные разновидности лепидолитов неразличимы по оптическим свойствам, хотя у образцов модификации 1М установлено некоторое увеличение 2V (Hem- rich et al., 1953). Для специфического одноосного лепидолита Хендрикс и Джефферсон (Hendricks, Jefferson, 1939) дают Ne 1,525, No 1,558. Опти-
Лепидолит 109 ческие свойства могут колебаться в пределах одной монокристаллической пластинки лепидолита, что связано с частым присутствием в одном кристалле блоков разных структурных разновидностей. В связи с этим иногда обнаруживаются и весьма неопределенные интерференционные фигуры и часто появляются малые 2V. Разные авторы приводят различную •ориентировку индикатрисы лепидолита, особенно угла Np : z. Видимо, иногда за z принимается перпендикуляр к плоскости @01) и не учитывается угол р, однако реальный угол погасания Ng : x обычно не превышает 7°. Окрашенные разновидности умеренно плеохроичны с наименьшей абсорбцией и более светлыми окрасками в направлении колебаний, перпендикулярном спайности. Так же как и у розовых мусковитов, окраска лепидолитов зависит не от содержания в них лития, а определяется прежде всего (в отсутствие Fe+2) содержанием Мп, а затем Ре+3. Так, по мере увеличения отношения Mn/Fe окраска лепидолитов усиливается от бесцветной или серой через оттенки розового или лилового цветов до фиолетового цвета. В тех случаях, когда содержание Fe настолько велико, что оно маскирует роль Мп, лепидолиты приобретают бурую окраску (Heinrich et al., 1953). По морфологии кристаллов и физическим свойствам лепидолиты •сходны с мусковитами. Лепидолиты обладают совершенной спайностью по {001}, а иногда у них получают развитие грани {110}, в связи с чем возникают таблитчатые псевдогексагональные кристаллы. Двойникование осуществляется по «слюдяному закону» с плоскостью двойникового срастания {001} и двойниковой осью [310]. Тайниолит обладает следующими оптическими константами: Np 1,552, Nm = Ng 1,553, 2V очень мал. Диагностические признаки Лепидолит обычно можно отличить от мусковита по низкому светопреломлению и цвету, а также по характерной окраске пламени трубки, обусловленной наличием лития (см. Hosking, 1957). Однако лепидолит очень легко спутать с розовым мусковитом, хотя первому и свойственны более фиолетовые оттенки; в этом случае для точной диагностики необходимо получить порошковую рентгенограмму или произвести определение содержания ЫгО. Такие же определения необходимы для отличия лепидолита от литиевого мусковита. Парагенезис Лепидолит приурочен почти исключительно к гранитным пегматитам (табл. 16, анал. 1—7), где он ассоциирует с другими литиевыми минералами (амблигонитом LiAl(F, OH)PO4, сподуменом, циннвальдитом), а также турмалином, топазом, касситеритом, бериллом и кварцем. Кроме того, он встречается в гранитах и аплитах и в высокотемпературных часто оловоносных гидротермальных жилах. В пегматитах лепидолит образуется преимущественно в результате метасоматического замещения биотита или чаще мусковита. Продукты нарастания лепидолита на мусковите обычно представляют собой агрегат волокнистого или зернистого сложе-
110 Породообразующие минералы ния, но иногда представлены хорошо образованными кристаллами в параллельном срастании с замещаемым минералом. Хейнрих с соавторами (Heinrich et al., 1953) показали, что розовый мусковит — более поздний минерал, иногда нарастающий на лепидолит. ЛИТЕРАТУРА A h г е n s L. II., 1956. Radioactive methods for determining geological age, Physics and Chemistry of the Earth, 1, 44. Berggren Т., 1941. Minerals of the Varutriisk pegmatite, XXV, Some new analyses of lithium-bearing mica minerals, Geol. For. Forh., 68, 262. Heinrich E. W., Levinson A. A., Lcvandowski D. W., H e- witt C. II., 1953. Studies in the natural history of micas, University of Michigan Engineering Research Inst. Project M. 978; final report. H e n d r i с k s S. R., Jefferson M. E., 1939. Polymorphism of the micas, Am. Mineral., 24, 729. H о s k i n g K. F. G., 1957. Identification of lithium minerals, Mining Mag., 96, 271. Levinson A. A., 1953. Studies in the mica group: relationship between polymorphism and composition in the muscovite—lepidolite series, Am. Mineral., 38, 88. Miser H. D., Stevens R.E., 1938. Tacniolite from Magnet Cove, Arkansas, Am. Mineral., 23, 104. P e h r m a n G., 1945. Die Granitpegmatite von Kimito (S. W. — Finland) und ihre Minerale, Acta Acad. Abo. Math, phys., 15 B), 57. Smith J. V., Y о d e r H. S., 1956. Experimental and theoretical studies of the mica polymorphs, Mineral. Mag., 31, 209. Stevens R. E., 1938. New analyses of lepidolites and their interpretation, Am. Mineral., 23, 607. Ukai Y., Nishimura S., Hashimoto Y., 1956. Chemical studies of lithium micas from the pegmatite of Minagi, Okayama Prefecture, Min. Journ. (Japan), 2, 27. Winchell A. N., 1942. Further studies of the lepidolite system, Am. Mineral., 27, 114. Я м з и н И. И., Тимофеева В. A., Ill а ш к и н а Т. И., Б с л о в а Е. Н., Г л и к и Н. В., 1955. Структура и морфологический характер фторфлого- пита и тинолита, Зап. Всссоюзп. минер, о-ва, сер. 2, 84, 415.