Биотит – подарок из недр

Минерал биотит относится к классу силикатов (подкласс слоистых силикатов) – слюдам. Класс силикатов является наиболее распространенным природным минералом и составляет около 75% массы земной коры, 2,5% – 3% из которых приходятся на биотит. Биотит является представителем магнезиально-железистых (триоктаэдрических) слюд, химическая формула биотита — K(Mg, Fe)₃[AlSi₃O₁₀](OH, F)₂.

Происхождение биотита

Биотит может иметь метаморфическое, магматическое или пегматитовое происхождение.

В основном, биотит является эндогенным минералом, входящим в состав магматических пород (горных пород, образовавшихся во время процесса кристаллизации магмы). Как правило, он составляет основную часть изверженной породы, но содержание оксидов магния и железа в нем может колебаться. Биотит магматического происхождения имеет повышенное содержание ферриионов.

Происхождение биотита может быть результатом также и метаморфических процессов. При региональном метаморфизме горных пород образуются биотитовые гнейсы и слюдяные сланцы.

Относительно редко кристаллы биотита встречается в пегматитовых жилах, образовавшихся при кристаллизации остаточной магмы, обогащенной легко летучими элементами и редкими землями. Линейные размеры кристаллов биотита пегматитового происхождения нередко достигают метровых величин!

Физико-химические свойства

Кристаллы биотита имеют моноклинную сингонию и обладают черным, коричневым или зеленовато-коричневым цветом. Его кристаллы не проявляют флуоресцентных свойств, имеют псевдогексагональную, столбчатую или таблитчатую форму. Плотность кристаллов биотита составляет 2,7 — 3,3 г/см³, а твердость по шкале Мооса — от 2,5 до 3. Биотит, как гибкий и эластичный минерал, в отличие от талька и пирофиллита, обладает упругими листочками.

Тонкие пластины биотита пропускают свет и обладают плеохроизмом. Температура плавления биотита незначительно меняется в зависимости от месторождения. Например, миасский биотит начинает плавиться при температуре около 1150⁰С. Физико-химические свойства биотита позволяют производить процесс его обогащения с использованием гравитационных, магнитных и флотационных методов.

Химический состав биотита не постоянен. Содержание его основных компонентов находится в следующих пределах:

• оксид калия (К₂О) – (4,5 – 8,5)%
• оксид магния (MgO) – (0,3-28)%
• оксид железа двухвалентного (FeO) – (2,8-27,5)%
• оксид алюминия (Al₂O₃) – (9,5-31,5)%
• оксид кремния (SiO₂) – (33-45)%
• вода (Н₂O) – (6-11,5)%

Как следует из этих данных, химический состав биотита может быть, в эквивалентной форме, выражен через составы входящих в него оксидов. Химическая формула биотита, составленная на основе входящих в него оксидов — К₂Оx6(Mg,Fe)ОxAl₂О₃x6SiО₂x2Н₂О.

В состав биотита входит целый ряд примесных оксидов: оксидов лития, натрия, бария, титана, марганца, стронция, цезия и некоторых других металлов. За счет примесей редких и редкоземельных элементов биотит обладает слабым радиоактивным фоном.

В процессе выветривания биотита ионы калия (K⁺) замещаются молекулами воды, и снижается содержание магния. Двухвалентное железо в процессе выветривания окисляется до трехвалентного железа (1):

Fe²⁺ — е^— = Fe³⁺  (1)

В результате протекания этих процессов биотит переходит в гидробиотит, далее в вермикулит и, в конечном итоге, в монтмориллонит и каолинит.

Биотит полностью разлагается концентрированной серной кислотой (H₂SO₄), что является его отличительным химическим признаком. Соляная кислота (HCl) не взаимодействует с минеральной структурой биотита.

Применение биотита

Практическое применение биотита достаточно разнообразно. Основные области применения биотита:

• электротехническая и радиопромышленность;
• оптическое приборостроение;
• строительная индустрия;
• сельское хозяйство;
• лакокрасочная промышленность;
• косметическая промышленность;
• ювелирная промышленность;
• геология.

Применение биотита (в виде слюдобумаги) для целей электротехнической и радиопромышленности связанно с его электроизоляционными свойствами, которые сохраняются и при высоких температурах. В оптической промышленности он применяется как материал, обладающий значительным двупреломлением.

В строительстве биотит, как одна из составляющих частей вермикулита, применяется в качестве наполнителя при производстве шумоизолирующих и теплоизоляционных материалов, а также как декоративный материал при облицовке деревянных панелей.

Способность биотита к ионному обмену используется для его насыщения различными жидкими удобрениями. На основании этого свойства он применяется в сельском хозяйстве как удобрение, содержащее микроэлементы. В лакокрасочной промышленности порошок биотита используется при производстве жаростойких масс, красок и эмалей.

Косметическая промышленность использует мелкодисперсный биотит как перламутровую добавку к пудрам и другим изделиям. Ювелиры обрабатывают биотит методом кабошон. Обработанный биотит прекрасно подходит для изготовления перстней или серег. В геологии, с использованием изотопного геохронологического метода, ученые на основании исследования природного биотита определяют возраст формирования геологических пород.

Несмотря на то, что биотит известен уже очень давно, область его полезных свойств постоянно расширяется. Можно с уверенностью сказать, что позитивный потенциал этого минерала еще далеко не исчерпан, и со временем он подарит нам новые, неисчерпаемые возможности в промышленности и научных исследованиях!