Минерал аллофан — виды и свойства

Описание и внешние признаки

Аллофан, вместе и имоголитом и галлуазитом, принадлежит к группе вторичных глинистых минералов.  Это широко распространенный минерал бокситовой породы (нижнекаменноугольные отложения). Гипергенен, т.е. образуется под воздействием физических и химических процессов в атмосфере и гидросфере при низких температурах.

Происхождение названия — от греческого слова “Allosphanos”, что в переводе значит “оказывающийся другим”. Необычное название обусловлено тем, что при проверке в пламени газовой горелки внешний облик минерала изменяется. К тому же, воздействие температуры помогло определить, что это — не медная руда, за которую его ошибочно принимали без дополнительных исследований.

В природе обычно встречается в почвах, покрытых вулканическим пеплом, а также в подсоленных грунтах. Определенные отличительные характеристики, а именно сферическая форма аллофона, является его отличительной чертой. Удельная поверхность плоская и заметно уменьшается при сушке. Таким образом, появляется возможность рассчитать внешнею и внутреннюю поверхность, и, следовательно, диаметр сферических тел.

Близкородственные минералы — каротин, самоит и опал-аллофан (шроттерит).

Классификация

Аллофан подразделяется на виды по цветовому окрашиванию материала:

  • аллофан-эвансит (allophane-evansite), фосфат-аллофан (phosphate-allophane) — фосфатосодержащий аллофан;
  • медный (cupro-allophane) — обогащенный медью минерал;
  • железный — (ferriallophane) — аллофан, в составе которого присутствует Fe3+;
  • свинцовый (plumballophane) — аллофан с содержанием свинца.

У минерала стекловидное тело, обычно появляется с маммилярной поверхностью (полусферическую округлую); иногда землянистый и припыленный, похож на варицит и опал. Цвет аллофона без примесей — белый; с примесями железа — красновато-коричневый. Наиболее встречающееся оттенки минерала — яблочно-зеленый, светло-голубой или голубой (в смеси с вариантом); зеленый (в составе с малахитом) и зеленый кремнистый (в с добавлением кремнистого малахита).

Образцы небесно-голубого цвета, найденные около Бридстова в Девоншире и на о. Сардиния имеют особенно привлекательный вид.

Аллофан — это официально утвержденное название Международной Минералогической Ассоциацией. Однако он также известен под названиями Айдырлит (в честь Айдырлитского месторождения в Южном Урале, Россия), Эренбергит (Ehrenbergit), Элхуярит (Elhuyarit) (в честь найденых минералов в месторождении вблизи Фрисдорфа, Германия), Ферилофан или Разумовский (в честь русского ученого-минералога Г.К. Разумовского), Риманнит (Riemannit) (в честь немецкого ученого Бернхарда Риманна).

Химический состав

Химическая формула аллофана — (Al2O3)(SiO2)1.3-2.2.5-3H2O. Эта модель отображает структуру минерала как такую, в которой кремниевые тетэдральные связи соединяются с 1 или 2 цепями оксида алюминия. Таким образом, соотношение кремния и оксида в связи составляет 1 к 0,5 соответственно.

Структуры аллофана характеризуются преобладанием связи кремний (Si) — кислород (O) — алюминий (Al), т.е. большинство атомов алюминия координируется тетраэдрически. Морфология аллофана варьируется от кольцеобразных частиц до неправильных элементов. Размеры малых отдельных частиц-агрегатов имеют диаметр порядка 30-50 ангстрем.

Аллофан — один из немногих минералов, известных только в аморфном состоянии. Минерал всегда имеет вторичное происхождение, являющееся результатом разложения различных белков силикатов (например, полевой шпат).

Известны случаи разложения аллофана с переходом в галлуазит.

Типичные примеси — титан (Ti), железо (Fe), магний (Mg), кальций (Ca), натрий (Na) и калий (K).

Природа возникновения аллофана не изучена до конца. Так, последние опыты синтеза глин в лабораторных условиях показали образование аллофана (алюмокремниевого геля), который в дальнейшем распадается на другие формы. В то же время ученые считали, что минерал образовывается на ранних стадиях выветривания базальта в условиях тропического климата. Однако практический опыты показал образования метагаллуазита и каолинита.

Физические свойства

Объемный вес аллофона низкий из-за высокой пористости, возникающей в связи с дискретностью сферул. В климатических условиях избыточной влажности встречаются низкие показатели объемной плотности минерала.

Почва, в которой есть месторождение минерала или с примесью вулканического пепла, характеризуется меньшей прочностью на сдвиг по сравнению с почвой, где отсутствует аллофан. Этот процесс объясняется меньшей силой сцепления, так как сила трения не изменяется.

Как увлажненность грунта, так и пределы влаги, имеют тенденцию быть высокими в грунте с аллофаном. Точка завядания, выраженная на основе глины, также высокая и, как и пределы влаги, заметно уменьшается при высушивании. В условиях очень влажного климата точка увядания может превышать 100%.

Также к отличительным особенностям причисляют высокое содержание фосфата по сравнению с содержанием железа в почве. Этот феномен объясняется тем, что алюминий растворяется в оксидах водорода, органических комплексах и аллофане, каждый из которых обладает возможностью удерживать фосфат.

Твердость по шкале Мооса — 2,5-3, плотность — 1,9. Удельный вес — 1,85 — 1,89. Излом породы неровный, раковистый.

Добыча (месторождения)

Все типы глинистых минералов встречаются в почвах. Аллофан, как и имоголит, галлуазит встречаются в грунтах, образованных вулканическим пеплом или с его примесями. У аллофана химический состав похож на состав каолина, но у первого отсутствует кристаллическая структура. Он образуется при распаде алюминосиликатов, например, полевой шпат, которые подвергаются выветриванию или гидротермальным изменениям.

Аллофан был описан под разными названиями. Еще в 1809 году немецкий физик Бернард Риман нашел заполненные полости в извести аллофоном в Грефенталь около Заальфельд в Тюрингии. Почти в это же время минерал нашли в ямах осадочных пород (мел) в Чарльтон в графстве Кент, где он образовал трещины и воронкообразные полости. Свое название минерал получил в 1861 году от немецкого химика Фридриха Стормейера и немецкого ученого-минералога Иоганна Хаусманна.

Залежи аллофона встречаются в трещинах и полостях шахт, где добывают медь и железо.

Минерал часто встречается в в Японии, Новой Зеландии, США, Канаде, Индонезии, Швеции, Южной Америке и Африке. В зависимости от геологической истории и климатических условий соотношения кремния и алюминия в натуральном камне отличается.

В России на Южном Урале залежи аллофана были найдены в Учалинском районе и Байкальском месторождении. В бирюзе Техутского месторождения (Армения) содержание примесей аллофана составляет порой 50%. Аналогичная ситуация в месторождении Маднеули, Грузия. В береговом, Закарпатской области (Украина) аллофан существует в виде вулканических камней белого, серого, желтого или коричневого цветов. В Польше на Складском месторождении был найден аллофан зеленого и голубого цветов. В Чешской республике найдены сталактиты небесно-голубого цвета в месторождении Золотые Горы, Чешская Силезия.

Сфера применения аллофана

Украшения

В ювелирных изделиях яркие и разноцветные камни аллофана используются в качестве вставок. Обычно они содержат примеси благородного опала и кремнистого малахита. Минерал хорошо вбирает краски, поэтому его часто используют для имитации бирюзы или других драгоценных камней.

Бытовое использование

Почвы с содержанием аллофана интересны с точки зрения парникового эффекта. Экспериментальные исследования показывают, что содержание азота (необходимого для роста растений) и углерода в почве зависит от содержания грунтом вулканических примесей — оно выше по сравнению с грунтом без примесей аллофана.

Японским производителем отделочных и строительных материалов Global Inax была разработана плитка Ecocarat (представлена на российском рынке под названием “Дыхание стен”). Плитка изготовлена из аллофана. Благодаря своей порисуй структуре она поглощает избыточную влажность и в тоже время характеризуется устойчивостью к появлению грибков и плесени. Подходит для облицовки стен, так как из-за пористой структуры ее нельзя использовать в качестве напольного покрытия в помещениях с выводом водопровода. Также плитка обладает функций поглощения запахов и летучих органических соединений, поэтому ее используют для облицовки стен в специально отведенных комнатах для курения.

Как отличить от подделки

Как и другие глиныстые материалы аллофан определяется по характерному запаху глины. Во влажном состоянии кристаллы прозрачные. Сухие агрегаты легко крошатся в руках, при смачивании становятся пластичными и липнут к языку и жирными на ощупь.

Характерна также реакция на воздействие высокой температуры — при нагревании не плавится, а рассыпается. В растворе серной кислоты (HCl) растворяется и образовывает студенистый кремнезем.

Под электронным микроскопом минерал определяется в виде типичных полукруглых образований.

Аллофан, благодаря своим свойством и окрасу, может отлично вписаться в интерьер либо стать ювелирным украшением.

х