Biotite

黑云母是云母族中的一组层状硅酸盐矿物，通用化学式为K(Mg,Fe)₃AlSi₃O₁₀(F,OH)₂。它形成固溶体系列，铁端元为铁黑云母，镁端元为金云母；含铝较多的变种包括铁叶云母和镁黑云母。直到1998年，国际矿物学协会一直将黑云母视为单一矿物物种，但现在将其归类为矿物组。该名称在野外仍用于未经化学分析的深色云母。J.F.L.豪斯曼于1847年以法国物理学家让-巴蒂斯特·毕奥的名字命名，毕奥曾研究云母的光学性质。黑云母的结构由铁、镁、铝、硅、氧和氢组成的层片构成，这些层片通过钾离子弱结合。富铁黑云母有时被称为“铁云母”，但该术语也可指一种片状、云母状的赤铁矿；野外术语“鳞云母”可避免这种混淆，用于未经分析的富铁黑云母。它也被称为“黑云母”，与“白云母”（白云母）相对，两者可共存于同一岩石中，有时甚至相邻。与其他云母一样，黑云母具有极完全底面解理，形成易剥落的柔性片状或薄层。其晶系为单斜晶系，晶体呈板状至柱状，以显著的平行双面终止；四个柱面和两个平行双面形成假六方形状。断口不平坦，但因解理而难以观察。颜色从绿色到棕色或黑色不等，风化后变为黄色。可透明至不透明，具有玻璃至珍珠光泽，条痕为灰白色。大晶体被称为“书”，因其形似堆叠的书页。莫氏硬度为2.5–3。黑云母在酸性和碱性溶液中均可溶解，在低pH值下溶解最快，且溶解具有高度各向异性——晶体边缘表面的反应速度比底面快45至132倍。在薄片中，黑云母显示中等突起，颜色为浅至深绿褐色或棕色，具有中至强多色性。它具有高双折射率，常被其深色本色掩盖。在正交偏光下，其消光大致平行于解理线，并可能呈现特征性的“鸟眼枫木”消光——一种因薄片磨制过程中柔性薄层变形而产生的斑驳图案。底面切面通常为六边形，在正交偏光下呈均质体。黑云母的晶体结构为TOT-c型：平行的TOT层通过阳离子（c）弱键结合。每个TOT层有两个四面体片（T）牢固键合在单个八面体片（O）的两侧。TOT层之间的弱离子键赋予黑云母极完全底面解理。四面体片由硅氧四面体（硅被四个氧包围）构成，其中四分之一的硅原子被铝取代。每个四面体与相邻四面体共享其四个氧中的三个，形成六方网层；剩余的顶端氧键合到八面体片。八面体片为三八面体，结构类似于水镁石片，典型阳离子为镁或亚铁。顶端氧取代了水镁石片中的部分羟基，牢固键合四面体片和八面体片。四面体片带有强负电荷（整体组成为AlSi₃O₁₀⁵⁻），而三八面体片带有正电荷（M₃(OH)₂⁴⁺，其中M为二价离子）。组合的TOT层具有残余负电荷（M₃(AlSi₃O₁₀)(OH)₂⁻），由层间钾离子中和。由于T片和O片中六边形的尺寸略有不同，键合会使片层扭曲，将六方对称性破坏为单斜，但原始对称性在假六方晶体形状中仍然可见。黑云母族矿物存在于许多火成岩和变质岩中。例如，黑云母见于维苏威火山的熔岩和西多洛米蒂山蒙佐尼侵入杂岩中。在花岗岩中，黑云母的镁含量往往低于其火山对应物流纹岩。它是某些煌斑岩中重要的斑晶。大的可劈开晶体偶尔见于伟晶岩脉中，例如美国新英格兰、弗吉尼亚和北卡罗来纳州，以及加拿大安大略省的班克罗夫特和萨德伯里。黑云母是许多变质片岩的关键组分，并在合适的成分下于广泛的压力和温度范围内形成。据估计，它占暴露大陆地壳的7%。几乎完全由深色云母（黑云母或金云母）组成的火成岩称为云母岩或黑云母岩。黑云母可能与其常见的蚀变产物绿泥石共生。