Biotite

Биотит — это группа листовых силикатных минералов семейства слюд с общей химической формулой K(Mg,Fe)₃AlSi₃O₁₀(F,OH)₂. Он образует ряд твёрдых растворов, где аннит является железосодержащим конечным членом, а флогопит — магнийсодержащим; к более глинозёмистым разновидностям относятся сидерофиллит и истонит. До 1998 года Международная минералогическая ассоциация рассматривала биотит как отдельный минеральный вид, но теперь он классифицируется как группа минералов. Название до сих пор используется в полевых условиях для тёмных слюд, не подвергавшихся химическому анализу. Й.Ф.Л. Хаусман назвал его в 1847 году в честь французского физика Жана-Батиста Био, изучавшего оптические свойства слюды. Структура биотита состоит из листов железа, магния, алюминия, кремния, кислорода и водорода, слабо связанных ионами калия. Богатый железом биотит иногда называют «железистой слюдой», но этот термин также может относиться к чешуйчатой слюдоподобной форме гематита; полевой термин «лепидомелан» позволяет избежать этой путаницы для неанализированного богатого железом биотита. Он также известен как «чёрная слюда», в отличие от «белой слюды» (мусковита), и оба могут встречаться вместе в одних и тех же породах, иногда бок о бок. Как и другие слюды, биотит обладает совершенной спайностью по базису и образует гибкие листы или пластинки, которые легко отслаиваются. Его сингония моноклинная, с таблитчатыми или призматическими кристаллами, заканчивающимися выраженным пинакоидом; четыре грани призмы и две грани пинакоида создают псевдогексагональную форму. Излом неровный, хотя его трудно разглядеть из-за спайности. Цвет варьируется от зеленоватого до коричневого или чёрного, при выветривании становится жёлтым. Может быть прозрачным до непрозрачного, со стеклянным до перламутрового блеском и серовато-белой чертой. Крупные кристаллы называют «книгами», потому что они напоминают стопки страниц. Твёрдость по шкале Мооса 2,5–3. Биотит растворяется как в кислых, так и в щелочных растворах, причём наиболее быстрое растворение происходит при низком pH, а растворение сильно анизотропно — поверхности рёбер кристалла реагируют в 45–132 раза быстрее, чем базисные поверхности. В шлифе биотит имеет умеренный рельеф и бледно- или тёмно-зеленовато-коричневый или коричневый цвет, с умеренным или сильным плеохроизмом. Обладает высоким двупреломлением, часто маскируемым глубоким собственным цветом. В скрещённых николях он угасает примерно параллельно линиям спайности и может проявлять характерное угасание типа «птичий глаз» — пятнистый рисунок, возникающий из-за деформации гибких пластинок при шлифовке шлифа. Базисные сечения обычно гексагональные и выглядят изотропными в скрещённых николях. Кристаллическая структура биотита — TOT-c: параллельные слои TOT слабо связаны катионами (c). Каждый слой TOT состоит из двух тетраэдрических листов (T), прочно связанных с обеих сторон одного октаэдрического листа (O). Слабая ионная связь между слоями TOT обеспечивает биотиту его совершенную спайность по базису. Тетраэдрические листы состоят из кремнекислородных тетраэдров (кремний, окружённый четырьмя атомами кислорода), причём каждый четвёртый атом кремния замещён алюминием. Каждый тетраэдр делит три из четырёх своих атомов кислорода с соседями, образуя гексагональный лист; оставшийся вершинный кислород связывается с октаэдрическим листом. Октаэдрический лист является триоктаэдрическим, структурированным как лист брусита, с типичными катионами магния или двухвалентного железа. Вершинные атомы кислорода замещают некоторые гидроксильные группы из листа брусита, прочно связывая тетраэдрические и октаэдрические листы. Тетраэдрические листы несут сильный отрицательный заряд (валовый состав AlSi₃O₁₀⁵⁻), в то время как триоктаэдрический лист имеет положительный заряд (M₃(OH)₂⁴⁺, где M — двухвалентный ион). Комбинированный слой TOT имеет остаточный отрицательный заряд (M₃(AlSi₃O₁₀)(OH)₂⁻), нейтрализуемый межслоевыми ионами калия. Поскольку гексагоны в листах T и O немного различаются по размеру, связывание искажает листы, нарушая гексагональную симметрию до моноклинной, хотя исходная симметрия всё ещё видна в псевдогексагональной форме кристалла. Минералы группы биотита встречаются во многих магматических и метаморфических породах. Например, биотит встречается в лаве Везувия и в интрузивном комплексе Монцони в западных Доломитовых Альпах. В граните биотит, как правило, беднее магнием, чем в его вулканическом эквиваленте — риолите. Он является важным фенокристом в некоторых лампрофирах. Крупные кристаллы со спайностью иногда встречаются в жилах пегматитов, например, в Новой Англии, Виргинии и Северной Каролине, США, а также в Банкрофте и Садбери, Онтарио, Канада. Биотит является ключевым компонентом многих метаморфических сланцев и образуется в широком диапазоне давлений и температур при подходящем составе. По оценкам, он составляет до 7% обнажённой континентальной коры. Магматическая порода, состоящая почти полностью из тёмной слюды (биотита или флогопита), называется глиммеритом или биотититом. Биотит может встречаться вместе со своим обычным продуктом изменения — хлоритом.