Свойства и применение слюды. Слюда - это что за минерал? Описание и свойства слюды

Самыми распространенными являются мусковит, биотит, флогопит, лепидолит. Поскольку эти названия довольно таки трудно выговорить и запомнить, их называют одним общим термином - слюда. Все слюды схожи по своей структуре, хотя и содержат в себе различные металлы. Слюда очень мягкая и имеет свойство расщепляться на очень тонкие полупрозрачные слои, имеющие гладкую поверхность. Слюда – прозрачный кристаллический минерал, она может быть перламутровой, матовой и блестящей. Слюда бывает разных цветов: желтой, зеленой, красной, коричневой и черной, а может быть просто прозрачной и бесцветной. Для получения новых оттенков слюду смешивают с оксидами железа.

Слюда залегает в земной коре и относится к вулканическим породам, т.к. образовалась в результате остывания расплавленной лавы. Но в отдельных случаях она произошла из других минералов в результате метаморфизма – процесса минерального и структурного изменения горных пород под воздействием температуры, давления и воды. Например, мусковит очень часто образуется в результате изменения минералов алюминия.

Добывают слюду в шахтах в виде тонких пластов. Лидерами по добыче слюды являются США, Канада, Индия, Бразилия, Мадагаскар, Намибия и Россия. В России месторождения слюды находятся в Иркутской области, Карелии, Забайкалье, Якутии, Таймыре и Кольском полуострове.

В промышленном производстве слюду расслаивают и разрезают на куски нужного размера и различной толщины. Листовая слюда обладает хорошими электроизоляционными свойствами, она не проводит тепло и электричество. Поэтому она широко используется в радиоэлектронике, при производстве огнестойких материалов и электрооборудования. В кораблестроении слюда используется в иллюминаторах и при строительстве яхт. Мелкочешуйчатая слюда применяется для изготовления теплоизоляционных материалов, а также используется как сорбент в сельском хозяйстве.

Слюду также используют как декоративный материал. При реставрации изделий декоративно-прикладного искусства из дорогих пород дерева или слоновой кости слюда используется наравне с фольгой и перламутром.

В настоящее время слюда широко применяется в косметологии при производстве минеральной косметики. Ее добавляют в пудры, румяна, тени, что придает коже сияние, делает ее более гладкой и светлой.

А еще у слюды богатая история. В XVI-XVII веках окна в царских дворцах, купеческих и боярских домах, церквях были закрыты слюдой. В то время на Руси ее называли «хрусталем» и «стеклом московским». Мастера соединяли между собой множество различных по размерам кусочков слюды, таким образом, создавая слюдяные оконницы. Они были украшены различными изображениями или орнаментом. В XVII веке слюдяные оконницы расписывали красками и изображали на них траву и цветы, зверей и птиц. Слюдяные оконницы того времени можно назвать русским аналогом западноевропейских витражей. Дневной свет, проникавший сквозь такие разноцветные окошки, создавал особенное, радостное настроение и делал интерьер уютней. В светильниках и фонарях пластинки слюды служили окошками, которые закрывали открытый огонь. Изысканные дверцы ящиков для хранения одежды и тканей, шкатулок для драгоценностей и деловых бумаг тоже были выполнены из слюды. Также широко слюда применялась для убранства церквей и при создании икон.

Добыча слюды являлась одним из важных русских промыслов. Стоила она дорого, от пятнадцати до ста пятидесяти рублей за пуд в зависимости от сорта, поэтому только богатые люди могли «стеклить» ею окна. Крестьяне же прорубленные в стенах домов отверстия, закрывали бычьим пузырем, сыромятной кожей, холстом или бумагой. И только по берегам Ангары и Лены, т.е. в тех местах, где залежи слюды выходили на поверхность, бедный люд имел возможность ее использовать.

Слюда была важной статьей экспорта – ее вывозили на Восток «персидские купцы» и на Запад «купцы франкские и греческие… потому что этот камень имеется только здесь». Русская слюда считалась наилучшей в мире и была известна в Европе под названием «мусковита».

Но по прочности и способности пропускать свет слюда не выдерживает конкуренции со стеклом, поэтому в XVIII веке слюдяные оконницы начали заменять стеклом. Сначала это затронуло дома богатых людей, а затем стеклить окна стали повсеместно, хотя долгое время стекло и слюда все же соседствовали, а в некоторых регионах России слюдяные оконницы сохранялись вплоть до начала ХХ века.

Время и влажность – главные враги слюды – безжалостно расслаивают когда-то плотные пластинки и превращают их в блестящую россыпь. Сейчас только единичные экземпляры слюдяных оконниц и старинных изделий из слюды можно увидеть на экспозициях и выставках. Большая часть этих уникальных сокровищ скрыта в музейных хранилищах. Собрания старинных слюдяных оконниц находятся в музеях Московского Кремля, Государственном Эрмитаже, Государственном историческом музее, музее-заповеднике Коломенское и музее-заповеднике Переславля-Залесского.

Вот такой интересный этот минерал – слюда.

Слюда мусковит обладает высокой химической стойкостью. Соляная кислота его не разлагает при нагревании до 300 градусов Цельсия. Он также не восприимчив к щелочам.

Слюда, обладая высокими диэлектрическими свойствами, значительной термостойкостью, способностью расщепляться на тончайшие листы, является непревзойденным электроизоляционным материалом, широко применяемым в радиотехнике.

Впервые синтетическая слюда, фторфлогопит, была получена российским ученым К.Д. Хрущевым в 1887 году. Искусственная слюда почти прозрачна и по ряду характеристик превосходит природную.

Слюда мусковит прозрачна, имеет стеклянный блеск. Флогопит, как правило, темная слюда, просвечивающая лишь в тонких листах.

Выход готовых изделий из листовой слюды от добытого сырья составляет в среднем 8,25%. Это обуславливает достаточно высокую цену на изделия и их дефицит.

Термостойкость мусковита, т. е. температура, при которой он сохраняет свои свойства, достигает 700 градусов Цельсия. Для сравнения, температура плавления алюминия составляет 660 градусов, свинца — 327, серебра — 962.

Химический состав состав слюды доходит до 40 элементов. При этом резкие колебания в химическом составе наблюдаются даже в слюдах одного месторождения и, нередко, одного кристалла.

В соответствии со спектральной классификацией астероидов выделяют довольно редкий тип углеродных астероидов класса G. Считается, что эти астероиды в основном сложены из низкотемпературных гидратированных силикатов, таких как слюда и глина с примесью углерода или органических соединений.

Если в бетон добавить слюду, это резко повысит его прочность, при этом снизится тепло-- и звукопроводность.

В середине XVII века цена листовой слюды варьировалась от 20 до 50 копеек за лист. Для сравнения, иностранные купцы того времени платили за 1000 белок 16 рублей, за пуд черной икры — 1 рубль.

Слюда относится к электроизоляционным материалам высшего класса нагревостойкости: при нагреве до нескольких сот градусов она сохраняет свои электрические свойства.

Вторая половина XVIII ознаменовалась успехами в производстве стекла, снижением его цены. Это привело к падения спроса на слюду, сокращению ее добычи. Однако, иллюминаторы боевых кораблей продолжали делать из слюды, т. к. стеклянные не выдерживали залпов орудий.

Название разновидности слюды «вермикулит» произошло от латинского слова «червячок», т. к. при нагревании он образует длинные червеобразные столбики и жгуты.

Слюда является одним из наиболее распространенных минералов земной коры. В обычных горных породах она встречается в виде мельчайших чешуек. Промышленные же месторождения, где кристаллы достигают крупных размеров, чрезвычайно редки.

За точку отсчета слюдяного промысла в Мамско--Чуйском районе принято считать август 1689 года, когда Якутский воевода Зиновьев выдал казаку Афанасию Пущину «Наказную память», которой он обязывался «...сыскать и промыслить по Витиму реке слюды...»

Пластины слюды широко используются и как материал для дизайна. Так, слюда используется для каминных экранов, создавая декоративный эффект и одновременно защищая от воздействия высоких температур.

В годы Великой Отечественной войны потребность в высококачественной слюде, используемой в оборонной промышленности, резко увеличилась. Слюда была в остром дефиците: Карельские месторождения были захвачены врагом, Бирюсинское истощилось. Вся добыча мусковита велась только на Мамско--Чуйском месторождении.

Слово «слюда» («слуда») - исконно русское. Смысл выражения «слудиться» издревле означал -«слоиться». Впервые слово «слуда» упоминается в «Остромировом евангелии» (1057 г.)

В России начала XXI века сложилась парадоксальная ситуация: держава, обладающая огромными ресурсами слюды, вынуждена покупать ее за границей, т. к. собственная добыча практически не ведется. История циклична: абсолютно идентичная ситуация наблюдалась в начале прошлого столетия.

Один из крупнейших в истории кристаллов мусковита был найден в Канаде. Его размер составил 1,95х2,85х0,6 м и весил он около 7 тонн.

В древнем индейском городе Теотиуакан в Мексике обнаружено странное сооружение, названное «Слюдяной храм». Подобных сооружений не обнаружено больше нигде в мире. Его уникальность заключается в том, что строение сверху прикрывает двойной слой слюды- мусковита, назначение которого до сих пор неизвестно.

Во времена Петра I существовал большой спрос на слюду («московское стекло») со стороны Западной Европы и Америки, используемую для иллюминаторов боевых кораблей, который удовлетворялся, в основном, за счет Мамской слюды.

Ни древние греки, ни римляне не были знакомы со слюдой. В ученых трактатах Западной Европы стали называть слюду «Витрум Московитикум», т. е. стекло Московии. Позднее название упростилось, стало короче - «московит» и, наконец, в минералогии укрепилось как «мусковит»

План:

1 Структура
2 Свойства
3 Классификация
4 Разновидности
- 4.1 Изоморфизм
5 Применение
- 5.1 История
- 5.2 В современной технике
- 5.3 Для дизайна и реставрации
6 Добыча слюды

Введение

Скальный обломок со слюдой

Слюды - группа минералов-алюмосиликатов, обладающих слоистой структурой и имеющих общую формулу R 1 (R 2) 3 (OH, F) 2 , где R 1 = К, Na; R 2 = Al, Mg, Fe, Li. Слюда - один из наиболее распространённых породообразующих минералов интрузивных, метаморфических и осадочных горных пород, а также важное полезное ископаемое.

1. Структура

Основной элемент структуры слюды представляет собой трёхслойный пакет из двух тетраэдрических слоёв 4− или 4− , между которыми находится октаэдрический слой из катионов R 2 . Два из шести атомов кислорода октаэдров замещены гидроксильными группами (ОН) или фтором. Пакеты связаны в непрерывную структуру через ионы К + (или Na +) с координационным числом 12. По числу октаэдрических катионов в химической формуле различают диоктаэдрические и триоктаэдрические слюды. В первых катионы Al 3+ занимают два из трёх октаэдров, оставляя один пустым; во вторых катионы Mg 2+ , Fe 2+ и Li + с Al 3+ занимают все октаэдры.

Слюды кристаллизуются в моноклинной (псевдотригональной) системе и образуют столбчатые или пластинчатые кристаллы. Относительное расположение шестиугольных ячеек поверхностей трёхслойных пакетов обусловлено их поворотами вокруг оси c на различные углы, кратные 60°, в сочетании со сдвигом вдоль осей a и b элементарной ячейки. Это предопределяет существование нескольких полиморфных модификаций (политипов) слюды, обладающих, как правило, моноклинной симметрии.

2. Свойства

Слоистая структура слюды и слабая связь между пакетами сказывается на её свойствах: пластинчатость, совершенная (базальная) спайность, способность расщепляться на чрезвычайно тонкие листочки, сохраняющие гибкость, упругость и прочность. Кристаллы слюды могут двойниковаться по «слюдяному закону» с плоскостью срастания (001) и часто имеют псевдогексагональные очертания.

Твёрдость по минералогической шкале 2,5-3; плотность 2770 кг/м³ (мусковит), 2200 кг/м³ (флогопит), 3300 кг/м³ (биотит). Мусковит и флогопит бесцветны и в тонких пластинках прозрачны; оттенки бурого, розового, зелёного цветов обусловлены примесями Fe 2+ , Mg 2+ , Cr 2+ и др. Железистые слюды - бурые, коричневые, тёмно-зелёные и чёрные в зависимости от содержания и соотношения Fe 2+ и Fe 3+ .

3. Классификация

По химическому составу выделяют следующие группы слюды:

1. Алюминиевые слюды:

мусковит KAl 2 (OH) 2 ,
парагонит NaAl 2 (OH) 2 ,

2. магнезиально-железистые слюды:

флогопит KMg 3 (OH, F) 2 ,
биотит K (Mg, Fe) 3 (OH, F) 2 ,
лепидомелан KFe 3 (OH, F) 2 ;

3. литиевые слюды:

лепидолит KLi 2-x Al 1+x (OH, F) 2 ,
циннвальдит KLiFeAl (OH, F) 2
тайниолит KLiMg 2 (OH, F) 2

4. Разновидности

Встречаются ванадиевая слюда - роскоэлит KV 2 AISi 3 O 10 ](OH) 2 , хромовая слюда - хромовый мусковит, или фуксит, и др. В слюде широко проявляются изоморфные замещения: К + замещается Na + , Ca 2+ , Ba 2+ , Rb + , Cs + и др.; Mg 2+ и Fe 2+ октаэдрического слоя - Li + , Sc 2+ , Jn 2+ и др.; Al 3+ замещается V 3+ , Cr 3+ , Ti 4+ , Ga 3+ и др.

4.1. Изоморфизм

В слюдах наблюдаются совершенный изоморфизм между Mg 2+ и Fe 2+ (непрерывные твёрдые растворы флогопит - биотит) и ограниченный изоморфизм между Mg 2+ - Li + и Al 3+ -Li + , а также переменное соотношение окисного и закисного железа. В тетраэдрических слоях Si 4+ может замещаться Al 3+ , а ионы Fe 3+ могут замещать тетраэдрический Al 3+ ; гидроксильная группа (OH) замещается фтором. Слюды часто содержат различные редкие элементы (Be, В, Sn, Nb, Ta, Ti, Mo, W, U, Th, Y, TR, Bi), содержащиеся в виде субмикроскопических минералов-примесей: колумбита, вольфрамита, касситерита, турмалина и др. При замене К + на Ca 2+ образуются минералы группы хрупких слюд - маргарит CaAl 2 (OH) 2 и др., более твёрдые и менее упругие, чем собственно слюды. При замещении межслоевых катионов К + на H 2 O наблюдается переход к гидрослюдам, являющимся главными компонентами глинистых пород.

5. Применение

Слюдяное окно

Различные изделия из электротехнической слюды. Используется как теплостойкий диэлектрик.

5.1. История

Ладонь, вырезанная из слюды (Хоупвеллская традиция)

Благодаря широкой распространённости и способности слюды расщепляться на очень тонкие, почти прозрачные листы, она использовалась с древних времён. Слюда была известна в Древнем Египте, Древней Индии в Греческой и Римской цивилизации, Китае, у ацтеков. Первое использование слюды в пещерной живописи относится к верхнему палеолиту. Слюда была обнаружена в Пирамиде Солнца в Теотиуакане .

Позднее слюда являлась весьма распространенным материалом для изготовления окон. Примерами могут служить оконницы ХII века, хранящиеся в Эрмитаже, отверстия в которых были закрыты слюдой; возок Петра Первого; светильники для парадного выхода царей в Историческом музее. В старинных светильниках пластины слюды служили в качестве окошек, закрывающих огонь. Слюда широко применялась для украшения внутреннего пространства и отделки храмов, а также при создании икон.

Интереснейшим и красивейшим способом применения слюды является её использование в просечном железе в старинном северном русском промысле, широко развитом в XVII-XVIII веках в Великом Устюге. Тончайшие ажурные узоры покрывали «теремки» - ларцы для хранения тканей, одежды, различных ценностей и деловых бумаг. Деревянную основу обтягивали тканью или кожей, покрывали слюдой, а поверх набивали ажурные листы железа. Цветные фигуры и мерцание слюды оживляли строгую графику прорезных узоров. В кораблестроении слюда применялась на боевых кораблях в иллюминаторах.

5.2. В современной технике

Лист обработанной слюды

Существует три вида промышленных слюд:

листовая слюда;
мелкая слюда и скрап (отходы от производства листовой слюды);
вспучивающаяся слюда (например, вермикулит).

Промышленные месторождения листовой слюды (мусковит и флогопит) высокого качества с совершенными кристаллами больших размеров редки. Крупные кристаллы мусковита встречаются в гранитных пегматитах (Мамско-Чуйский район Иркутской области, Чупа, Лоухский район Карелии, Енско-Кольский район Мурманской обл, а также месторождения Индии, Бразилии, США). Месторождения флогопита приурочены к массивам ультраосновных и щелочных пород (Ковдорское на Кольском полуострове) или к глубоко метаморфизованным докембрийским породам первично карбонатного (доломитового) состава (Алданский слюдоносный район Якутии, Слюдянский район на Байкале), а также к гнейсам (Канада и Малагасийская Республика).

Мусковит и флогопит используют как высококачественный электроизоляционный материал, в электро-, радио- и авиатехнике. Ещё один промышленный минерал литиевых руд - лепидолит - используется в стекольной промышленности для изготовления специальных оптических стёкол.

Мелкая слюда и скрап используются как электротехнический изоляционный материал (например, слюдобумага). Обожжённый вспученный вермикулит применяется как огнестойкий изоляционный материал, наполнитель бетона для получения тепло- и звукозащитных материалов и утеплителей, для теплоизоляции печей.

Фасонные штампованные детали из слюды применяются для высокопрочной электрической изоляции источников тока, для электрической изоляции и крепления внутренней арматуры в электронных приборах, для крепления и изоляции внутренней арматуры сверхминиатюрных электронных ламп. Наиболее распространённой неисправностью микроволновой (СВЧ) печи является прогорание, повреждение защитной прокладки. В большинстве микроволновых печей прокладка, защищающая волновод, устанавливается в специальный «карман» и фиксируется винтом.

5.3. Для дизайна и реставрации

Реставрационные и восстановительные работы предполагают крайне важный, зачастую определяющий момент - применение исторически достоверных материалов, использованных первоначально и впоследствии утраченных или повреждённых. При восстановлении предметов декоративно-прикладного искусства, например при инкрустировании изделий из кости или дорогих пород дерева, наряду с перламутром, фольгой, применяется слюда.

В настоящее время слюда применяется при постройке яхт; пластины слюды широко используются и как материал для дизайна. Так, слюда используется для каминных экранов, создавая декоративный эффект и одновременно защищая от воздействия высоких температур (благодаря превосходным термоизолирующими свойствам); применяется в витражах и в росписи по слюде; используется в ювелирном деле в качестве основы и как элемент украшений.

6. Добыча слюды

Слюда разрабатывается подземным или открытым способами с применением буровзрывных работ. Кристаллы слюды выбирают из горной массы вручную. Разработаны методы промышленного синтеза слюды. Большие листы, получаемые путём склеивания пластин слюды (миканиты), используются как высококачественный электро- и теплоизоляционный материал. Из скрапа и мелкой слюды получают молотую слюду, потребляемую в строительной, цементной, резиновой промышленности, при производстве красок, пластмасс и т. д. Особенно широко используется мелкая слюда в США.

Слюды представляют собой целую группу минералов-силикатов, содержащих в своих комплексных анионах кремний и алюминий. Общие черты представителей этой группы - слоистая структура и одинаковая химическая формула, в связи с этим их часто объединяют одним и тем же названием -слюда.

Слюда является горной породой, поэтому в ее месторождения разрабатываются с помощью буровзрывных работ. Сбор кристаллов слюды подразумевает под собой личное участие специалиста. Образование этого минерала происходит двумя способами: в результате остывания расплавленной лавы либо в итоге метаморфизма других минералов. Сегодня существуют и способы промышленного синтеза слюды.

Свойства слюды

Слюда обладает большим количеством полезных свойств, благодаря которым ее применение выходит далеко за рамки одной отрасли.

Слюда обладает таким удивительным свойством, как спайность . Это означает, что слюда способна разделяться на части в определенном направлении, причем получившиеся в результате раскола части будут обладать гладкими параллельными поверхностями. Кроме того, слюда способна расщепляться на тончайшие слои , которые сохраняют особенно важные качества слюды - ее способность сгибаться, упругость и чрезвычайную прочность. Также слюда служит прекрасным электроизолятором .

Слюда может образовывать двойники. Ими называют сростки нескольких кристаллов минерала в один, при этом кристаллы связаны между собой осью или плоскостью симметрии. Образование двойников слюды происходит по особому слюдяному закону.

Слюда может быть практически любого цвета: от желтого и красного до насыщенного черного. Получение дополнительных оттенков происходит с помощью добавления оксидов железа. Более того, слюда может вовсе не иметь цвета и отличаться прозрачностью.

Применение слюды

Слюда была хорошо известна практически всем древним цивилизациям: ее полезные свойства применялись Древнем Египте и Древней Греции, в Индии, Китае и даже у ацтеков. На Руси в двенадцатом веке слюда применялась для изготовления окон . Кроме того, она использовалась и при возведении храмов - слюдой украшали их внутреннее пространство. Изготовление икон также редко обходилось без слюды.

В наше время слюда применяется как электроизоляционный материал , а также в авиа- и радиотехнике. Вермикулит, один из видов слюды, крайне полезен в качестве наполнителя бетона для получения звуко- и теплозащитных материалов и утеплителей, а также для теплоизоляции печей.

Необыкновенную важность слюда представляет для реставраторов . Это связано с тем, что процесс реставрации требует использования аутентичных материалов, применявшихся изначально. Современный дизайн и ювелирное дело также редко обходятся без слюды, которая является прекрасным декоративным материалом. Слюда полезна при изготовлении каминных экранов, поскольку не только обеспечивает прекрасный внешний вид, но и надежную защиту от действия высоких температур.

Вероятно, вы не раз видели минералы, которые прозрачны на вид и легко ломаются на части, а его пластинки похожи на очень плотный целлофан. Дети называют этот минерал желатином. А ученые именуют его слюдой.

Вообще-то термин «слюда» подразумевает целое семейство минералов, рождающихся в горах. Это биотит, мусковит, лепидолит и флогопит. Но для обычных людей, далеких от минералогии, это все – слюда. Между собой все эти представители одного семейства схожи, а вот по химическому составу есть различия: каждый содержит свой металл, отличный от собрата.

Но вот качество легкой расслойки характерно для всех слюдовых. Минерал этот очень мягкий, его моно поцарапать даже ногтем. И все его «родственники» образуют одинаковые виды кристаллов, различается в данном случае окраска. Слюда может быть бесцветной и прозрачной, может быть зеленой или желтой, может напоминать застывшую нефть, быть коричневым или совсем черным, а может – и красным.

Слюда является одним из особенно распространенных минералов, называемых породообразующими. А ее пластинчатость и легкое расщепление между слоями объясняется просто – такова структура минерала и столь невысока связь между отдельными пакетами. Кстати, слюда может расщепляться на настолько тонкие листочки, что порой они напоминают лист бумаги. При этом определенная прочность, хорошая гибкость сохраняются. Спайность у слюды совершенная (или, иначе говоря, базальная).

Кристаллы слюды иногда имеют псевдогексагональные очертания.

Залегает слюда в земной коре, в соединении с другими горными породами. Вся эта связка была когда-то рождена действием вулкана: расплавленная лава постепенно остывала, и выделялись слюда, гранит и многие другие минералы. Но в отдельных случаях слюда создавалась в результате метаморфизма – изменений, которые вызваны были воздействием влаги, теплом и давлением. Благодаря примерно таким же параметрам когда-то создавалась нефть.

Слюда добывается в шахтах горняками. В настоящее время наиболее крупные пункты добычи слюды разрабатываются в Соединенных Штатах Америки, на Мадагаскаре, в Канаде и Индии, в Южной Америке и России.

Слюда порой добывается серьезными, массивными кусками. Чтобы использовать потом слюду в промышленности, ее расслаивают, и затем нарезают нужными блоками. Но где же используют этот непрочный минерал?

Слюда работает хорошим изолятором, она задерживает как электрический ток, так и тепло. Именно поэтому слюда необходима для производства различных огнестойких материалов и в сфере электроприборов.

А когда-то люди использовали слюду для окон – вместо стекла. Это было тогда, когда стекла еще не было.

Разная окраска слюды объясняется примесями разных металлов. Так, флогопит и мусковит чаще всего прозрачны, а биотит иногда бывает розовым или красным (примеси железа), либо зеленым (магний).