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粘土矿物学-3(200706)


(2)变质成因的滑石岩 变质成因的滑石岩可分为两种类型,一种是镁质碳酸盐岩中 的滑石岩,另一种是滑石片岩。前者质纯,块状构造,工业价值 最大,后者含非滑石矿物较多,具片状构造,工业上利用往往需 要进行选矿。 1).镁质碳酸盐岩中的滑石岩 主要产在太古代的菱镁矿、白云石大理岩中。如辽宁海城滑 石岩,它产于元古代辽河群的一套变质结晶片岩、片麻岩、白云 石大理岩和菱镁矿中。 滑石岩呈大小不等的扁豆体或透镜体,滑石岩体与围岩界线 不清,需根据化学分析圈定。岩体延长最大约500m,平均厚度 35m左右,最大延深约400m,岩体内常包裹着滑石化的菱镁矿 岩块及白云石大理岩的残留体。 岩石主要为块状及片状。块状滑石岩质量最佳,滑石含量可 达90%以上,其共生矿物为菱镁矿、白云石、偶尔有少量石英、 磷灰石、黄铁矿以及次生的蛇纹石、绿泥石等。
2).区域变质的滑石岩
以四川滑石岩为例,区域地层为前震旦纪登相营下段,主要是一套硅质 条带白云岩、白云质灰岩、白云质大理岩等。地层呈S形弯曲,节理甚为发 育。滑石岩产于白云石大理岩中,呈脉状或透镜状。 滑石在岩石中的含量约为30-50%,其它共生矿物为白云石、方解石、石 英与透闪石。在地表,由于风化作用,滑石可以加富至50-70%。 滑石岩主要为片抉构造 成因,一般认为是富镁的碳酸盐在一定的温度压力条件下与Si02反应生 成的:
3.3 叶蜡石岩 叶蜡石也和滑石相似,很少有人想到它在沉积岩中也能形 成。1984年方邺森等人在江苏丹徒县发现并证实叶蜡石不仅可以 在沉积岩中形成,而且可以形成有重要工业价值的粘土矿产 (1)沉积成因的叶蜡石岩 据南京大学方邺森报导,江苏丹徒十里长山一带泥盆纪五通 组砂岩中,约有5—9层叶蜡石岩,厚薄不等,最厚可达4.75m, 最薄约0.7m.。 叶蜡石岩呈青、灰、白、黑等色,在风化带为具可塑性的粘 土,手感滑润,偏光显微镜下呈鳞片状集合体,干涉色可达二级。 叶蜡石在岩石中的含量可达60%左右,其它矿物为高岭石、石英 及白云母。
3)油毡工业 质量较低的滑石粉,大量用作制造油毡、屋面纸、沥青瓦、屋面板等的填充料和 防火防水的涂料、以及防粘粉剂。油毡工业所用的滑石要求质软滑润、耐热耐酸,比 重不大于2.9-3,含水量不大于0.3-0.5%,粒度要求150-200目筛余物小于2%。 4)造纸工业 滑石粉大量用于造纸工业作填料。造纸对滑石粉的要求为:白度85-90%,粒度要 求325或200目通过率98%,铁钙含量小,烧失量稳定,一般在10-15%,水分不大于 1.0%,尘埃应限制在0.5-lmm2/g。 5)纺织工业 超细磨的滑石粉在某些纺织品中应用,如防水布、防火布、白布。要求滑石粉质 软、滑润、白度在85°以上、水分应小于0.3%、沉淀率小于0.6%、粒度的325目通 过率为98%。 6)橡胶、电缆工业 滑石粉作填料和绝缘材料,不仅增加橡胶的坚固性,而且提高其绝缘性能,此外 作防粘结剂。要求滑石粉纯度高、Fe2O3的含量低于0.2-0.4%、磁铁吸出物低于 0.06-0.1%、烧失量低于7-8.5%、酸不溶物>80-90%、水分低于0.3-0.5%、粒度 的325目通过率﹥98%。 7)其它用途 在农药DDT、六六六中作喷撒载体;日用化工工业中吸附油脂、香料,制造各种 香粉、香脂和膏霜等化工妆饰品以及牙膏肥皂等;医药工业上用于药膏、药锭、防护 润滑油等。
3.1 滑石、叶蜡石族矿物 滑石、 属于这族矿物的三八面体矿物有滑石、镍滑石及水化滑石等; 二八面体矿物主要有叶蜡石、铁叶蜡石等。 (1)滑石Mg3Si40, (0H)2 空间群=C1,a=5.293Å,b=9.179Å,c=9.496 Å, α=90.570,β=98.910,γ=90.030 滑石样品都属于一层三斜结构 。滑石的四面体片的厚度为 2.162 Å,比所有三八面体硅酸盐的四面体片的厚度都薄,同时 八面体片也被减薄到(2.201 Å)小于绝大多数其它三八面体层 状硅酸盐的厚度 。
镍滑石(willemseite)是以Ni作为八面体位置的主要阳离子,为 2M型结构。人工合成的镍滑石早在1961年就有报道 (Stubican and Roy, 1961) 。Wilkins and Ito(1967)不仅合成了镍滑石, 还合成了各种阳离子在八面体中占位的滑石,如(Mg54Co46)、 (Mg86Zn14)、(Mg52Fe48)、(Mg92Mn8)和(Mg55Cu45)。 铁滑石(minnesotaite)Gruner 1944年提出,他将75%或更 多的Fe2+代替八面体的Mg2+的种属称为铁滑石。但对天然样品 检查的结果,Fe2+的量最多只能达到33%,而三价铁在天然样 品中出现还没有被证实。 脂滑石(kerolite)是在一种低温环境下形成的,或许导源于一 种类凝胶的介质,并常出现于风化剖面中(布林德利等人1977)
3Mg8Si12O30(OH)4(OH2)4(H20)→8Mg3Si4O10(OH)2+4H2SiO3+nH20 ↓ 海泡石 滑石 SiO2(石英) (石英)
(2) 内碎屑滑石岩 这种滑石岩产于我国滇西广丰县的震旦系灯影组下段中 部。岩石呈尖角团粒状内碎屑结构,内碎屑由滑石组成,碎屑 之间由硅质和白云质胶结而成滑石岩。在纵向上和横向上都可 以过渡为鲕状白云岩。 主要矿物成分为滑石,并含不定量的白云石和少量石英。 岩石中Fe203含量较低,一般为0.1-0.3%,很少超过0.5%。 成因:原始沉积物是海泡石软泥,经过盆内冲刷,以内碎屑面貌 在埋藏过程中逐渐将海饱石转变成滑石的
这类滑石的成因,为海相沉积的海泡石经成岩作用转化而成。显 然,当时这里是一个富Mg富Si的碱性海湾泻湖性质的浅海盆地。 海泡石多形成在强碱富硅的泻湖中,强碱性环境才有可能溶解那 样大量的硅,除供形成海泡石所需的Si外,还有过剩的Si可以形 成硅质层或结核。 海泡石与滑石和盆地埋深有消长关系,埋深越大滑石越多, 而海泡石越少。
(b)含有硅酸的溶液作用于超基性岩,继发生蛇纹石化后可 能形成滑石岩。
3Mg2SiO4+4 H2O+SiO2→2Mg3Si2O5(OH)4 镁橄榄石 蛇纹石
Mg3Si205 (OH )4+2SiO2→Mg3Si4O10(OH)2+H2O 蛇纹石 滑石 或:2Mg3Si2O5(OH)4+3CO2→Mg3Si4O10(OH)2+3MgC03+3H2O 蛇纹石 滑石 菱镁矿
第三章 滑石、叶蜡石 及其岩石
滑石、叶蜡石族矿物是最简单的2:1结构矿物。在没有任何层 滑石、叶蜡石族矿物是最简单的2:1结构矿物。在没有任何层 间物的情况下,电性是中性的。层间的范德华力是由层间弱的 离子引力所提供的,自然样品中常显示出少量四面体或八面体 被其它阳离子代换的现象,这时层与层此引力由代换的阳离子 提供。 最早人们把滑石和叶蜡石的结构都描述为2层单斜结构(2M)。 最早人们把滑石和叶蜡石的结构都描述为2层单斜结构(2M)。 朱雅金、米希琴科和索波列娃(1969)根据粉末电子衍射证 朱雅金、米希琴科和索波列娃(1969)根据粉末电子衍射证 实: 滑石具有一层三斜结构(1Tc);天然叶蜡石常为2M结构,但 滑石具有一层三斜结构(1Tc);天然叶蜡石常为2M结构,但 是可以人工合成1Tc结构的叶蜡石。 是可以人工合成1Tc结构的叶蜡石。 布林德利和沃德尔(Wardle)(1970)鉴定出天然叶蜡石的 布林德利和沃德尔(Wardle)(1970)鉴定出天然叶蜡石的 1Tc和2M结构,以及某些样品中的二者的混合结构。 1Tc和2M结构,以及某些样品中的二者的混合结构。 长期以来,仅把滑石和叶蜡石作为变质的产物。近年来我国发 现不仅在沉积岩中有滑石和叶蜡石,而且形成有巨大工业意义 的沉积层状粘土矿产。 到目前为止,除蛇纹石外,几乎全部的层状硅酸盐都可以呈可 塑性粘土面貌出现。
(2) 叶蜡石 ) 叶蜡石AI,Si40,。(OH) 2 。 1Tc型空间群二C1,a=5.161Å,b=8.958Å,c=9.351Å, α=91.030,β= 100.370,γ=89 .750。 2M型空间群=Cc, a=5.172 Å,b二8.958 Å,c=18.67 Å,β= 100°。为三斜和单斜晶系。 天然与合成的叶蜡石通常有少量四面体Si被Al替代的现象,由 于替代后叶蜡石比端员成分有较多的H2O+含量和较大的基底间 距,因而四面体替代被认为由基氧的羟基化而补偿(Rosenberg, 1974),导致层间氢键的形成,并增强其热稳定性。 铁叶蜡石(ferripyrophyllite) 在德国(位于Strassenschacht)及 哈萨克斯坦的低温水热矿床中发现,据化学分析(Chukhrov等, 1979)及穆斯堡尔数据(Coey et al.,1984),确定其构造式 (Strassenschacht样品)为:Ca0.05(Fe3+196Mg0.11) (Si3.80Al0.13Fe3+007,) O10(OH) 2
(3)超基性岩的滑石岩
主要产于不同程度蛇纹石化的橄榄岩、辉石岩和角闪岩中。附近常有晚 期花岗岩侵人。滑石岩常出现在超基性岩与花岗岩的接触带中,并常被晚期 的脉岩如花岗斑岩、长英岩和石英脉等所穿擂。 滑石岩体大小不等,常呈透镜状、脉状或囊状,也有些滑石呈浸染状分 布在几百米的范围之内。脉状滑石厚度约为0.5-4m;片状滑石一般呈细脉, 厚度通常在0.5m以下。 与滑石共存的矿物有阳起石、透闪石、黑云母、绿泥石、蛇纹石、电气 石、方解石、白云石、菱镁矿、磁铁矿、铬铁矿、黄铁矿、黄铜矿、自然金 是在热液蚀变作用下形成的,其反应可能有以下几种方式: (a)含CO2的热液作用于超基性岩 4Mg2Si04+H20+5CO2→Mg3Si4O10(OH)2+5MgC03 橄榄石 顽火辉石 滑石 滑石 菱镁矿 菱镁矿 4MgSi03+H2O+CO2→Mg3Si4O10(OH)2+MgCO3
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3.4滑石和叶蜡石的应用 3.4滑石和叶蜡石的应用 (1)滑石的应用
1)滑石瓷 是用滑石粉料加入粘合剂制成各种零件坯料,经1300℃烧结而成的。这种 滑石瓷是高频和超高频的绝缘材料,广泛应用于无线电接收机、发射机、电 视、雷达、无线电测向、遥控、高频电炉等工程。 要求滑石原料不含石英、云母等有害杂质,氧化物杂质要求Fe2O3<0.8%、 CaO<1%、Al2O3≤2% 。 2).油漆工业 主要用作填料和白色颜料。片状和纤维状滑石在油漆中作悬浮剂。滑石吸 油性强,在油漆中能高度分散,既可防止油漆沉淀,又可调节光泽。此外, 滑石化学性质稳定,遮盖力强,还能防止油漆涂层老化、破裂,提高抗风化 能力。 油漆工业对滑石粉的要求是:粒度为325目通过率98%,白度>85%,对 化学组成的要求SiO2含量50—65%, Mg024-32%, CO2<6%,烧失量小于1%、 溶于水中的物质不大于1%,吸油量不小于50%
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