MICA X2Y4–6Z8O20(OH,F)4

42
H
2
O+cation trao đổi Montmorillonit Vermiculit Gián đoạn
Chlorit Chlorit
H
2
O zeolit Paligorskit Sepiolit
6.8. MICA X2Y4–6Z8O20(OH,F)4
Nhóm khoáng vật mica rất đa dạng về mặt hoá học và vật lí học. Nhưng hết thảy chúng
đều có tinh thể dạng tấm, có cát khai hoàn toàn theo {001} và đây là hệ quả của cấu trúc tinh
thể dạng lớp. Trong số các mica phổ biến nhất, bốn khoáng vật sau có ý nghĩa kinh tế:
muscovit, paragonit, phlogopit và lepidolit.
6.8.1. Cấu trúc tinh thể
Đặc điểm cấu trúc cơ sở của mica là lớp TOT. Hai lá tứ diện biểu hiện trên hình 6.24.
Bên trái, tất cả tứ diện đều hướng đỉnh lên, bên phải tứ diện hướng đỉnh xuống. Hai lá này xếp
chồng, ghép với nhau bằng một lá cation phối trí bát diện, như thể hiện trên hình 6.25 và 6.26.
Khi ghép thành lớp TOT, các lá T đều hướng đỉnh tứ diện vào trong, tập trung điện tích của
nhóm chức cho lá O. Cấu trúc có thể coi như
có lá O brucit Mg
3
(OH)
6
(trong phlogopit) hay
gibbsit Al
2
(OH)
6
(trong muscovit). Bốn trong sáu ion (OH) của chúng thay bằng 4 oxy, chia

đều cho hai lá T. Các ion (OH) còn lại nằm tại tâm các lục giác tạo bởi oxy đỉnh.
Như vậy, mỗi lục giác liên quan với lục giác kế tiếp bởi phép quay 0º hay bội của 60º.
Phép quay này kết hợp với bước chuyển a/3 do cation Y định đoạt (như trên đã nói), dựng lên
cách sắp xếp nguyên tử trong các ô mạng kế tiếp nhau. Các lớp xếp lên nhau theo những trình
tự khác nhau, khi trình tự ấy lặp lại đều
đặn chúng sẽ tạo nên ô mạng cơ sở với một, hai, ba
lớp hay nhiều hơn (hình 6.27).



43

Các trình tự phổ biến nhất là 1M (chu kì c gồm 1 lớp), 2M
1
, 2M
2
(chu kì c đều gồm 2 lớp)
thuộc hệ một nghiêng, 3T với 3 lớp và đối xứng ba phương
٭
. Hình 6.27 cho thấy 1M và 2O (2
lớp, trực thoi) gồm bước chuyển theo một phương x, 2M
1
và 2M
2
theo hai phương x, 2T và
6H theo cả ba phương x. (Trong hệ sáu phương OX, OY và OU là các phương tương đương).
Những sai khác so với các trật tự trên không phải không có trong tự nhiên.

Trong các mica phổ biến như muscovit, phlogopit và biotit, cation phân bố không trật tự.
Ví dụ, (Fe,Mg) trong vị trí bát diện và (Si,Al) trong tứ diện. Thông số mạng của mica chịu

ảnh hưởng của sự thay thế ion: thông thường mica hai bát diện và ba bát diện phân biệt nhau
bằng vị trí của hiệu ứng (060) trên biểu đồ nhiễu xạ tia X. Đối với hai loại mica trên, d
060
lần
lượt bằng 1,50 và 1,53 – 1,55. Những cấu trúc mica mô tả trên là mô hình lí tưởng. Trong
thực tế, các tứ diện Si–O gắn với nhau thành lá với ô tam giác kép, tức là với đối xứng ba
phương (không phải sáu phương). Sai khác của lá tứ diện kéo theo sự biến dạng của lá bát

٭
Xem thêm 5.3.3. Đa dạng.


44
diện: khoảng cách giữa các oxy đỉnh phần nào kém phù hợp với kích thước của cạnh bát diện.
Cấu trúc hai bát diện có nhiều sai hỏng hơn so với cấu trúc ba bát diện (xem dưới đây).
Mọi vectơ thay thế có trong amphibol cũng gặp trong mica. Những vectơ chính là:
KNa
−1
Al
VI
Al
IV
Mg
−1
Si
--1
FeMg
−1
NaAl
IV


−1
Si
−1
Muscovit và paragonit là những mica hai bát diện phổ biến nhất. Muscovit thường gặp
trong đá phiến sét biến chất thấp và trung bình. Thay thế tschermak thường xảy ra trong cả hai
mica, mặc dầu mica thay thế này thường mang tên phengit. Thông thường mica phengit chứa
nhiều magnesi và silic, bởi vì thay thế phengit là MgSiAl
−1
Al
−1,
ngược với thay thế
tschermak.









Hình 6.27
Sự dịch chuyển tương đối của lá tứ diện xếp chồng Các tứ diện hướng đỉnh vào nhau,
nhưng không đối đỉnh. Chúng xê dịch tương đối a/3 theo một hay nhiều vectơ
6.8.2. Đặc điểm hoá học
Thành phần hoá học của mica biểu thị bằng công thức tổng quát sau:


45

X
2
Y
4–6
Z
8
O
20
(OH,F)
4

trong đó, X là K, Na hay Ca, Ba, Rb, Cs, v.v…; Y là Al, Mg, hay Fe, Mn, Cr, Ti, Li,
v.v…; Z là Si hay Al, Fe
3+
và Ti.
Mica hai bát diện
Bảng 6.11
Công thức hoá học gần đúng của mica
X Y Z
Mica Muscovit K
2
Al
4
Si
6
Al
2
phổ Paragonit Na
2
Al

4
Si
6
Al
2

biến Glauconit (K,Na)
1,2–2,0
(Fe,Mg,Al)
4
Si
7–7,6
Al
1,0–0,4
Mica giòn Margarit Ca
2
Al
4
Si
4
Al
4
Mica ba bát diện
X Y Z
Phlogopit K
2
(Mg,Fe
2+
)
6

Si
6
Al
2

Mica Biotit K
2
(Mg,Fe,Al)
6
Si
6–5
Al
2–3

phổ biến Zinnwaldit K
2
(Fe,Li,Al)
6
Si
6–7
Al
2–1

Lepidolit K
2
(Li,Al)
5 - 6
Si
6–5
Al

2–3

Mica giòn Clintonit Ca
2
(Mg,Al)
6
Si
2–5
Al
5–3

Mica chia ra hai loạt: mica hai bát diện và mica ba bát diện với lượng cation trong vị trí Y
tính trên đơn vị công thức lần lượt là 4 và 6 tuỳ hoá trị (+3 hay là +2). Mỗi loạt lại chia tiếp
tuỳ bản chất của ion chính trong vị trí X. Trong mica phổ biến, X thường chứa K hay Na,
nhưng trong cái gọi là “mica giòn” X thường có Ca. Mica còn được phân chia chi tiết hơn,
dựa vào các thành phần trong X, Y và Z; điều này thể hiện bằng công thức gần đúng trong
bảng 6.11. Đối với muscovit và paragonit, khi tỉ lệ Si/Al vượ
t qua 6 : 2 thì điện tích dương dôi
dư sẽ được cân bằng; bởi vì vị trí Y sẽ có sự thay thế tương ứng của cation hóa trị hai cho
nhôm hóa trị ba.
Phần lớn mica có đặc điểm là chứa nước trong thành phần; số liệu phân tích hóa cho thấy
độ chứa này nằm trong khoảng 4 ÷ 5 % H
2
O
+
, ngoài những mica với độ chứa fluor cao (bảnh
6.12).
Tính chất vật lí
Các khoáng vật mica đều có quang dấu âm và Np gần vuông góc với mặt cát khai hoàn
toàn (001). Lát mỏng vuông góc với mặt cát khai cho thấy dấu kéo dài dương. Hầu hết các

mica đều là tinh thể hai trục quang; mica hai bát diện có giá trị góc 2V trung bình, mica ba bát
diện có giá trị góc 2V nhỏ; số ít mica là tinh thể một trục quang rõ rệt. Trong mặt (001) của
bản mica có lưỡng chiết suất rất yếu, nhưng trong mặt vuông góc với (001) thì giá trị này lớ
n
hơn.
Mica màu có tính đa sắc mạnh và độ hấp phụ mạnh nhất là đối với sóng sáng dao động
song song với mặt cát khai, trừ những biệt lệ hiếm hoi. Mica hai bát diện thường có mặt
quang trục vuông góc với (010), một số khác (trừ vài ba biotit với loại cấu trúc 2M
1
) có mặt
quang trục song song với (010). Mọi mica đều bộc lộ song tinh (“luật song tinh mica”) với
mặt phân cách {001} và trục song tinh [310]. Tinh thể hoàn thiện thường cho thấy các mặt
{110} và do vậy chúng đều có mặt cắt ngang (// mặt cát khai) giả lục giác.



46
Bảng 6.12
Số liệu phân tích hoá của mica
1 2 3 4 5 6
SiO
2
48,42 49,50 40,95 38,32 34,73 49,76
TiO
2
0,87 0,08 0,82 2,89 2,83 0,22
Al
2
O
3

27,16 3,50 17,28 15,21 16,67 25,31
Fe
2
O
3
6,57 21,20 0,43 1,49 3,50 0,80
FeO 0,81 2,50 2,38 15,58 21,70 3,20
MnO 0,01 vết 0,22 1,21 0,42
MgO vết 4,90 22,95 13,17 5,95 0,09
CaO vết 1,16 0,00 0,74 0,00 0,05
Li
2
O – 4,35
Na
2
O 0,35 0,13 0,16 0,20 0,41 0,61
K
2
O 11,23 8,58 9,80 8,01 9,35 9,20
F vết 0,62 – 0,91 3,96
H
2
O
+
4,31 5,69 4,23 4,04 3,01 2,81
H
2
O
–
0,19 0,61 0,48 0,07 0,33

99,91 97,86 100,13 100,00 100,39 101,95
–O ≡ F
0,26 0,39 1,67
∑
99,91 97,86 99,87 100,00 100,00 100,28

Số ion tính trên 24 O(OH,F,Cl)
Si 6,597 7,550 5,724 5,677 5,499 6,641
Al 1,403 0,450 2,276 2,323 2,501 1,359
∑
8,000 8,000 8,000 8,000 8,000 8,000
Al 2,959 0,179 0,562 0,335 0,610 2,623
Ti 0,089 0,009 0,084 0,322 0,337 0,023
Fe
3+
0.672 2,433 0,340 0,166 0,417 0,080
Fe
2+
0,091 0,319 0,276 1,930 2,873 0,357
Mn – 0,001 – 0,028 0,162 0,047
Mg – 1,114 4,776 2,980 1,404 0,018
Li – – – – – 2,336
∑
3,811 4,055 6,038 5,761 5,803 5,484
Ca – – – 0,117 – 0.007
Na 0,092 0,038 0,034 0,057 0,126 0,157
K 1,952 1,670 1,746 1,514 1,889 1,567
∑
2,044 1,708 1,780 1,688 2,015 1,731
F – – 0,278 – 0,456 1,672

OH 3,916 4,000 3,946 4,000 3,179 2,503
∑
3,916 4,000 4,224 4,000 3,635 4,175
1. Muscovit, low-grade psammitic schist, Inverness-shire, Scotland, UK (Lambert,
R.St.J., 1959, Trans. Roy. Soc.Edingburgh, 63, 553-88).