Biotite

黒雲母（バイオタイト）は、雲母族に属する層状ケイ酸塩鉱物のグループであり、一般化学式はK(Mg,Fe)₃AlSi₃O₁₀(F,OH)₂で表されます。鉄に富む端成分のアナイトとマグネシウムに富む端成分のフロゴパイトとの間で固溶体系列を形成し、よりアルミニウムに富む変種としてシデロフィライトやイーストナイトが存在します。1998年までは国際鉱物学連合（IMA）により単一の鉱物種として扱われていましたが、現在は鉱物グループとして分類されています。しかし、化学分析が行われていない暗色雲母に対しては、現場では今もこの名称が使われています。1847年にJ.F.L.ハウスマンが、雲母の光学特性を研究したフランスの物理学者ジャン＝バティスト・ビオにちなんで命名しました。黒雲母の構造は、鉄、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、酸素、水素からなる層がカリウムイオンによって弱く結合されたものです。鉄に富む黒雲母は「鉄雲母」と呼ばれることもありますが、この用語はヘマタイトの鱗片状雲母状変種を指すこともあるため、未分析の鉄に富む黒雲母に対しては現場用語「レピドメレーン」がこの混乱を避けるために用いられます。また、「白雲母」（マスコバイト）に対して「黒雲母」としても知られ、両者は同一岩石中に共存し、時に隣接して産出することもあります。他の雲母と同様、黒雲母は完全な底面劈開を示し、容易に剥離する柔軟な薄板やラメラを形成します。結晶系は単斜晶系で、顕著なピナコイドで終わる板状から柱状の結晶を持ち、4つの柱面と2つのピナコイド面が擬六方晶系の形状を作り出します。断口は不平坦ですが、劈開のため観察は困難です。色は緑がかったものから褐色、黒色まであり、風化すると黄色に変わります。透明から不透明で、ガラス光沢から真珠光沢を示し、条痕は灰白色です。大きな結晶は積み重なったページに似ていることから「ブック」と呼ばれます。モース硬度は2.5～3です。黒雲母は酸性およびアルカリ性溶液の両方に溶解し、低pHで最も速く溶解します。溶解は高度に異方的であり、結晶のエッジ表面は底面よりも45～132倍速く反応します。薄片では、黒雲母は中程度の浮き彫りを示し、淡いものから濃い緑がかった褐色または褐色で、中程度から強い多色性を示します。複屈折は高いですが、その深い固有の色によってしばしば隠されます。直交ニコル下では、劈開線にほぼ平行に消光し、特徴的な「バーズアイメープル」消光、すなわち薄片研磨時の柔軟なラメラの歪みによるまだら模様を示すことがあります。底面断面は通常六角形で、直交ニコル下では等方性を示します。黒雲母の結晶構造はTOT-c型です。すなわち、平行なTOT層が陽イオン（c）によって弱く結合されています。各TOT層は、単一の八面体シート（O）の両側に強く結合した2つの四面体シート（T）を持ちます。TOT層間の弱いイオン結合が黒雲母に完全な底面劈開を与えています。四面体シートはシリカ四面体（4つの酸素に囲まれたケイ素）からなり、4つのケイ素原子のうち1つがアルミニウムに置き換えられています。各四面体は4つの酸素のうち3つを隣接する四面体と共有して六角形のシートを形成し、残りの頂点酸素が八面体シートに結合します。八面体シートは三八面体型で、ブルーサイトシートのような構造を持ち、典型的な陽イオンはマグネシウムまたは二価鉄です。頂点酸素はブルーサイトシートの一部の水酸基を置換し、四面体シートと八面体シートを強く結合します。四面体シートは強い負電荷（バルク組成AlSi₃O₁₀⁵⁻）を帯び、一方、三八面体シートは正電荷（M₃(OH)₂⁴⁺、Mは二価イオン）を帯びます。結合したTOT層は残留負電荷（M₃(AlSi₃O₁₀)(OH)₂⁻）を持ち、層間のカリウムイオンによって中和されます。TシートとOシートの六角形のサイズがわずかに異なるため、結合によってシートが歪み、六方対称性が単斜晶系に破られますが、元の対称性は擬六方晶系の結晶形状に依然として見られます。黒雲母グループの鉱物は、多くの火成岩および変成岩に産出します。例えば、黒雲母はヴェスヴィオ山の溶岩や西ドロミテのモンツォーニ貫入複合岩体に見られます。花崗岩中の黒雲母は、その火山岩相当物である流紋岩中のものよりもマグネシウムに乏しい傾向があります。一部のランプロファイアでは必須の斑晶です。大きな劈開可能な結晶は、米国ニューイングランド、バージニア州、ノースカロライナ州、およびカナダ・オンタリオ州のバンクロフトやサドベリーなどのペグマタイト脈で時折見られます。黒雲母は多くの変成片岩の主要構成鉱物であり、適切な組成の下で広範囲の圧力と温度にわたって形成されます。露出した大陸地殻の最大7%を占めると推定されています。暗色雲母（黒雲母またはフロゴパイト）をほぼ完全に含む火成岩は、グリマーライトまたはバイオタイタイトと呼ばれます。黒雲母は、その一般的な変質生成物である緑泥石とともに見られることがあります。