粘土矿物学-3(200706)

（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
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)
这种叶蜡石的矿物学特征表现在热分析上，是脱羟温度约比 正常叶蜡石（变质或热液成因的）偏低110℃左右。 可能是由沉积的高岭石在成岩作用过程中硅酸化的结果：
A14Si4O10（OH)8＋4H2SiO3→2A12Si9O10（OH) 2＋6H2O 高岭石 叶蜡石
（2）酸性火山岩热液蚀变的叶蜡石岩 广泛分布于我国中生代酸性火山凝灰岩中，如福建、浙江、 江苏、北京西山、吉林长白、内蒙的巴林等地。 这种叶蜡石多为块状构造，呈青灰色、白色、黄色、暗红 色等。矿物的特征主要为 1Tc 型，但在福建寿山的叶蜡石中 发现一种d(ooi)<9 Å 的 1Tcd 型的叶蜡石 ； 脱羟温度较1Tc型叶蜡石偏低90-100℃。脱羟谷特别宽大， 始于390℃，止于750℃，谷底为580℃，说明经键强度的不均 一性，这可能是由于无序性造成的
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）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
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。
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3.2 滑石岩
长期以来，热液和变质成因的滑石岩人们很注意，沉积成 因的很少注意。近年我国发现在不同层位上有大量沉积成因的 滑石岩，分布面积很广。 （1）沉积成因的滑石岩 我国沉积滑石岩有滑石页岩和内碎屑滑石岩两种类型。 1). 滑石页岩 产于我国南方早二叠世小江边组或栖霞组中，江西、湖南、 湖北、四川都有分布。 岩石呈层状产出，厚度一般为1-2m，有的可达数米，岩石常 为褐灰色、浅灰色，在风化露头上呈土状外貌和可塑性粘土层， 为海相沉积。上覆和下伏岩层中都有硅质层或硅质结核，但下 伏岩层似乎沥青质灰岩更明显些。这说明沉积时不仅有足够的 Mg而且还有过剩的Si。 岩石中的主要矿物成分是滑石，此外有时出现不定量的海 泡石，以及绿泥石、蒙脱石、伊利石、方解石、白云石和石英 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 。
（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
（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。
3CaMg(C03）2＋4 Si02＋H20 →Mg3SiO10（OH)2＋3CaC03＋3 CO2 ↑ 白云石 菱镁矿 石英 石英 滑石 滑石 方解石 或：3MgC03＋ 4SiO2＋H20 →Mg3Si4O10(OH) 2＋3CO2↑
上述反应必须在一定的温度压力条件下才能进行，根据罗伊等人（1955） 的人工合成试验，当压力为1000×105 Pa时，温度至少需要280℃，因而上述 反应只有在变质作用条件下才能完成。
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
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％
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：
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。
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。