水白云母和伊利石

水白云母和伊利石常被当作同义语，指同一种矿物，实际上其含义是不同的。水白云母是水化了的白云母，是白云母在风化壳中(也有在低温热液条件下)受水的作用，特别是酸性水的作用失去部分的K+，由H3O+代替K+进入层间域。其化学式为

K2－x(H3O+)xAl4［Al2Si6S20］(OH)4

伊利石则是泥质岩或土壤中的粘土矿物(如高岭石、蒙脱石等)向云母转化的产物。其K+含量亦少于白云母，同时Al3+代替Si4+也较少，两者正好形成电荷平衡，其化学式为

K2－xAl4［Al2－xSi6+xO20］(OH)4

因此，在土壤以及各种泥质岩石中类似白云母的矿物，实际上大都是伊利石。只有在风化壳中受到改造了的水化白云母才叫水白云母。但因为两者都是粘土矿物和白云母之间的过渡产物，所以在实际上两者很难分辨。

［化学组成］与白云母相比，其K2O含量减少(＜6%);H2O可增至8%～9%;Al2O3可减少至25%;SiO2可增至55%。

［形态］单斜晶系;常呈鳞片状或致密块体。其土状块体的颗粒常极细小，通常小于2μm，一般在200～2000nm之间。

［物理性质］白色、灰色、有时带黄、绿色调;玻璃光泽，致密块状者呈油脂光泽或土状光泽。解理平行{001}，完全;硬度2～3。相对密度2.5～2.8。

［成因产状］水白云母系白云母受风化转变为粘土矿物的中间产物，常见于白云母片岩、片麻岩等风化后所成的土壤中;进一步风化，可形成高岭石等粘土矿物。伊利石则为页岩、泥岩中的主要矿物;长石等受风化、蚀变亦可形成伊利石。测算伊利石的结晶度可以帮助判定岩石的变质程度。

［鉴定特征］一般用肉眼无法确切鉴定，需用借助其他仪器分析方法。

［用途］水云母岩和伊利石岩均可作为陶瓷原料，紫砂陶的粘土原料中有大量伊利石。提纯的水云母粉和伊利石粉可作为优良的塑料、橡胶、涂料填料。

蛭石Mg0.7(Mg，Fe2+，Fe3+)6［Al2Si6O20］(OH)4·8H2O

［化学组成］与黑云母相比，K+被水合镁离子(Mg·6H2O)2+代替，Fe2+被氧化为Fe3+。其成分不很固定，化学式只代表最常出现的大致情况。蛭石中K2O最大含量小于5%。

［形态］单斜晶系，通常仍保持了黑云母或金云母的片状、鳞片状外形。

［物理性质］褐色、黄褐色、青铜黄色;光泽较黑云母强，常呈油脂光泽。硬度1～1.5;解理平行{001}，完全;薄片基本不具弹性而具挠性。相对密度2.4～2.7。

蛭石在灼热时，迅速膨胀，体积可增大15～20倍，状似水蛭(蚂蟥)，故名蛭石。膨胀后呈带黄的银白色，体重(重量/包括空隙在内的容积)降至0.6～0.9。膨胀的原因是层间域中的水分子气化的结果。焙烧过的蛭石具极强的隔音隔热性能。

［成因产状］主要为黑云母经低温热液蚀变和风化作用改造的产物。

［鉴定特征］形态、颜色似金云母，但其薄片无弹性、光泽暗、灼烧后膨胀。

［用途］蛭石具有优良的吸附性和离子交换性，膨胀蛭石含有大量密闭空气，故具有轻质、隔热、隔音、耐火、耐冻、抗菌性能，用于环保、节能、消音、绝热、轻质建材、园林、畜牧、无土栽培等领域。

蒙脱石—皂石族

本族结构的特点是层间域充填了与水分子结合的Mg2+、Ca2+、Na+等离子(水合离子)，在结构单元层内八面体片中有低价阳离子代替高价阳离子(如Mg2+代替Al3+)，在四面体片中也可以有Al3+代替Si4+。

图15-38 蒙脱石的晶体构造

Mg2+、Ca2+、Na+与水分子的结合能力很强，其离子水合热分别为1882、1435和406(kJ/mol)，都超过了K+的水合热(kJ/mol)。因此，本族矿物的层间阳离子可以把大量水分子吸引到晶格中来，使矿物含有大量层间水(图15－38)。这是本族矿物的重要特征。

与云母族相比，本族矿物结构单元层剩余负电荷少，而且常常是由于八面体片中阳离子置换产生的，与层间阳离子距离远，吸引力小，因此本族矿物具有遇水膨胀和离子交换

两项重要性质。

(1)晶格可膨胀性当水分子进入层间域时，可使晶格沿c轴方向增大。例如，水分子数目不同时，结构单元层间沿c轴的间距大小和层间域中可容纳水分子层数的对照如表15－5所列。在实验中测得的最大d值达48?，为没有水分子时的5倍。本族矿物的这一特点对工程地质条件常有很大影响。层间含Mg2+、Ca2+时吸水量最多，含Na+时吸水达一定量即软化为糊状，含K+的层状硅酸盐几乎没有吸水性。

表15－5蒙脱石—皂石族矿物水分子数与结构单元层间距和层间域中水分子层数的对照

(2)阳离子交换性由于结构单元层对层间域中的阳离子吸引力弱，对水合离子吸引力尤其弱，所以本族矿物的层间域中的阳离子可以比较自由地进出晶格。例如含钙、镁的硬水流过含钠的蒙脱石，Ca2+、Mg2+即可进入晶格而将Na+置换出来，进入水中。矿物的阳离子交换性在工业上有很大的用途。

本族某些矿物的理想化学式如下:

矿物学简明教程

其中以蒙脱石较重要，现描述如下。

蒙脱石(微晶高岭石、胶岭石)

［化学组成］成分变化很大，除层间阳离子的种类和数量以及水分子的多少可变外，其成分与囊脱石、贝得石间均呈过渡关系。此外，还可以含少量Fe2+、Mn2+、Ti4+、Ni2+等。

［形态］单斜晶系，常呈土状块体。

［物理性质］白色或微呈浅红、浅灰、浅绿等色调;土状光泽或蜡状光泽。硬度1～2;有滑感。相对密度2～3。吸水后体积胀大数倍并分散为糊状。

［成因产状］实际上是由火山玻璃在碱性条件下脱玻分解、结晶形成的，其条件是溶液呈碱性且富含Mg、Ca、Na而少K，火山岩在雨量偏少的地区最容易风化产生蒙脱石。蒙脱石进一步风化可再变为更稳定的高岭石等矿物。成因类型主要三种:沉积型、残积型、热液型。

［鉴定特征］土状、吸水膨胀并分散可作为初步鉴定的依据，进一步鉴定需用其他手段。

［用途］以蒙脱石为主要矿物的粘土称膨润土，利用离子交换性能制备钠基、有机膨润土。主要用作钻井泥浆材料、铁矿球团粘结剂、型砂粘结剂、涂料稠化剂;有机膨润土用于食用油的脱色、精制、除毒;净化石油化工产品;在造纸、橡胶工业中用作填充料。