میکا چیست، انواع آن کدامند و چه کاربردی دارد؟

میکا (Mica) گروهی از کانی های سنگ ساز فیلوسیلیکاته آلومینیوم – پتاسیم آبدار هستند و در برخی از سنگ‌های آذرین، دگرگونی و رسوبی یافت می‌شوند. از انواع میکاها می‌توان به بیوتیت، فلوگوپیت (رنگ تیره) و مسکویت، لیپدولیت و پاراگونیت (رنگ روشن) اشاره کرد. از این میان، مسکویت و فلوگوپیت از Micaهای مهم تجاری هستند. خاصیت کشسانی و انعطاف پذیری خوب، نفوذناپذیری و عایق حرارتی از ویژگی‌ های کانی های میکا است. این ویژگی‌های منحصر به فرد باعث شده تا از Micaها در صنعت استفاده های متعددی شود. از کاربردهای mica می‌توان به استفاده در ابزارهای نوری، به عنوان مادۀ جاذب، روان کننده و پُرکننده و صنایع الکترونیک و برق اشاره کرد. Micaها دارای رخ کامل هستند. این ویژگی به بلورهای کانی اجازه می‌دهد به ورقه های بسیار نازکی که سخت و انعطاف پذیر هستند تقسیم شوند.

میکا چیست؟

میکا به گروهی از کانی های سیلیکاته سنگ ساز گفته می‌شود که هابیت ورقه‌ای (صفحه‌ای) و رخ تقریباً کامل دارند و عموماً نرم هستند. لایه های نازک میکاها، کشسان بوده و خاصیت خمش پذیری دارد.

منظور از این که میکاها کانی های سیلیکاته هستند این است که ساختمان‌شان از چهار وجهی‌های SiO₄ تشکیل شده است. این کانی ها در گروه فیلوسیلیکات ها قرار دارند، زیرا ساختمان‌شان به صورت ورقه‌ای است و به خوبی در امتداد یک سطح یا یک ورق، جدا می‌شوند.

Mica ترکیب فوق العاده ای از خواص شیمیایی، فیزیکی، الکتریکی، حرارتی و مکانیکی را ارائه می‌دهد که در هیچ محصول عایق دیگری یافت نمی شود.

انواع میکا

فرمول شیمیایی عمومی میکاها به صورت XY_2-3Z₄O₁₀(OH, F)₂ است. در جایگاه X، Y و Z کاتیون های زیر می‌توانند بنشینند:

X= K, Ba, Na, Ca, (H₃O), (NH₄)

Y= Al, Mg, Fe²⁺, Li, Cr, Mn, V, Zn

Z= Si, Al, Fe³⁺, Be, Ti

تفاوت بین گونه‌های mica به تفاوت در کاتیون های X و Y بستگی دارد. بار توسط کاتیون‌های بزرگ با بار منفرد – به عنوان مثال، پتاسیم در مسکوویت – که به لایه‌های دوتایی متصل به هم می‌پیوندند و ساختار کامل را تشکیل می‌دهند، متعادل می‌شود.

Micaها به لحاظ ساختمان بلوری شامل سه دسته هستند:

1. میکاهای تتدراهدرال: دارای 2-3 اتم در موقعیت Y فرمول شیمیایی عمومی هستند.
2. میکاهای دی اکتاهدرال: دارای 4 اتم در موقعیت Y هستند.
3. میکاهای تری اکتاهدرال: دارای 6 اتم در موقعیت Y هستند.

همانطور که بیان شد، Mica واژه‌ای است که به مجموعه ای از کانی های فیلوسیلیکات اتلاق می‌شود. 37 کانی در گروه میکا وجود دارد؛ اما مهمترین و معروف ترین آن‌ها عبارتند از:

1. بیوتیت.
2. مسکویت.
3. پاراگونیت.
4. فلوگوپیت.
5. گلوکونیت.
6. لیپدولیت.

مسکویت و فلوگوپیت به دلیل برش کامل، انعطاف پذیری و کشسانی، نفوذ ناپذیری، هدایت حرارتی و الکتریکی کم و استحکام دی الکتریک بالا، کاربرد گسترده ای در صنعت، تجارت و کالاهای خانگی پیدا کرده‌اند.

1- انواع میکا؛ بیوتیت

بیوتیت در بسیاری از سنگ های آذرین (مانند گرانیت ها و گرانودیوریت ها) وجود دارد، در بسیاری از توده های پگماتیت رایج است. همچنین یکی از اجزای اصلی بسیاری از سنگ های دگرگونی (مانند گنیس، شیست و هورنفلس) است. بیوتیت بر اثر هوازدگی شیمیایی به راحتی تغییر می‌کند، به همین دلیل، در رسوبات و سنگ های رسوبی نادر است. در طی هوازدگی شیمیایی، بیوتیت تمایل دارد خاصیت ارتجاعی خود را از دست داده و به پوسته های خاکستری نقره‌ای و بی رنگ تبدیل شود. در یک مرحله میانی نسبتاً رایج، بیوتیت هوازده به رنگ زرد طلایی و دارای درخشندگی برنزی است و ممکن است توسط ناظران بی تجربه به عنوان دانه های طلا اشتباه گرفته شود.

2- مسکوویت

مسکوویت میکایی است که در هر سه گروه اصلی سنگ ها یعنی آذرین، دگرگونی و سنگ های رسوبی قابل جستجو است. این کانی به ویژه گنیس، شیست ها و فیلیت ها رایج است. در سنگ‌های ریزدانه‌ای مانند فیلیت‌ها، مسکویت به صورت دانه‌های میکروسکوپی (سریسیت) وجود دارد که به این سنگ‌ها درخشش ابریشمی می‌دهد.

در سنگ های آذرین، مسکویت در سنگ‌های گرانیتی رخ می‌دهد. در پگماتیت‌های گرانیتی پیچیده و درون بلوردان های میارولیتی، که حفره‌های ماگمایی متأخر و کریستالی در سنگ‌های آذرین هستند، رایج است. تصور می‌شود که بیشتر مسکویت در سنگ‌های آذرین در اواخر یا بلافاصله پس از تثبیت ماگمای اصلی تشکیل شده باشد.

مسکوویت در برابر هوازدگی نسبتاً مقاوم است. بنابراین در بسیاری از خاک‌های توسعه یافته بر روی سنگ‌های مسکوویت‌دار و همچنین در رسوبات آواری و سنگ‌های رسوبی حاصل از آنها وجود دارد.

3- پاراگونیت

پاراگونیت تنها در تعدادی از سنگ های دگرگونی وجود دارد: گنیس، شیست و فیلیت. به نظر می‌رسد پاراگونیت در این سنگ‌ها، اساساً همان نقش مسکویت را ایفا می‌کند. با این حال، ممکن است بسیار رایج‌تر از آن چیزی باشد که به طور کلی تصور می شود. تا همین اواخر، تقریباً تمام میکاهای رنگ روشن در سنگ‌ها، بدون بررسی نسبت پتاسیم به سدیم، مسکویت نامیده می‌شدند. بنابراین برخی از پاراگونیت‌ها ممکن است به اشتباه به عنوان مسکوویت شناسایی شده باشند. هوازدگی آن اساساً مشابه هوازدگی مسکویت است.

4- فلوگوپیت

فلوگوپیت در سنگهای آذرین نادر است. با این حال، در برخی از سنگ های اولترامافیک (فقیر از سیلیس) رخ می‌دهد. به عنوان مثال، در برخی از پریدوتیت ها، به ویژه آنهایی که کیمبرلیت نامیده می‌شوند، که سنگ‌هایی هستند که الماس در آنها وجود دارد، رخ می دهد. فلوگوپیت نیز جزء نادر برخی از پگماتیت های غنی از منیزیم است. با این حال، شایع‌ترین رخداد آن در سنگ‌های آهکی ناخالص است که تحت متاسوماتیسم تماسی قرار گرفته‌اند، فرآیندی که از طریق آن ترکیب شیمیایی سنگ‌ها تغییر می‌کند.

5- انواع میکا؛ لپیدولیت

لپیدولیت تقریباً به طور انحصاری در پگماتیت های پیچیده لیتیوم دار وجود دارد، اما به عنوان جزئی از چند گرانیت نیز ثبت شده است. لپیدولیت به عنوان سنگ معدن لیتیوم استخراج می‌شود.

6- گلوکونیت

گلوکونیت در محیط های دریایی تشکیل می‌شود. نام شن و ماسه سبز به طور گسترده برای رسوبات غنی از گلوکونیت به کار می‌رود. می‌توان آن را در بسترهای دریا یافت که در آن رسوبات آواری، که ناشی از جابجایی مواد معدنی و مواد آلی به مکان‌هایی غیر از محل مبدا آنها است، وجود ندارد یا تقریباً وجود دارد. اگرچه برخی از گلوکونیت‌ها از سیلیکات های لایه‌ای از قبل موجود (به عنوان مثال، بیوتیت آواری) به وجود آمده اند، به نظر می‌رسد که بیشتر آن از ژل‌های آلومینوسیلیکات متبلور شده است – شاید تحت تأثیر فعالیت های بیوشیمیایی که محیط های کاهش دهنده ایجاد می‌کنند.

ویژگی های کانی های گروه میکا

میکاهایی که در بالا نام برده شد، ویژگی های منحصر به خود را دارند. اما به طور کلی، در تعداد زیادی از ویژگی‌ها، مشترک هستند و اصولاً وجه شباهت‌شان در این ویژگی ها باعث شده است تا همگی در گروه mica قرار بگیرند. مشخصه‌های اصلی و کلی کانی های گروه میکا که به واسطۀ آن‌ها مورد شناسایی قرار می‌گیرند در زیر بیان شده است.

• کانی های گروه میکا از لایه‌های t-o-t و کاتیون‌های بین لایه‌ای، همراه با مقدار کمی آبِ قابل تعویض یا اساساً بدون آب ساخته شده‌اند.
• سیستم تبلور آن ها منوکلینیک است؛ اما زاویۀ بلورشناسی ß در آن ها تقریباً 90 درجه است. از این رو، تقارن منوکلینیک را نمی‌توان به آسانی مشاهده کرد.
• بلورها معمولاً تخت هستند و سطوح قاعده‌ای مشخصی دارند که طرح الماسی شکل یا هگزاگونال با زوایای تقریبی 60 و 120 درجه ایجاد می‌کنند. از این رو، بلورهای کانی های گروه mica معمولاً به شکل‌های ارترومبیک یا هگزاگونال در طبیعت ظاهر می‌شوند.
• صفت ویژۀ کانی‌های گروه میکا، رخ بسیار کامل آن‌ها در راستای {001} است. چنانچه با یک وسلیۀ نوک پهن، ضربه ای روی صفحۀ رخ کانی های Mica وارد آید، یک شکل شش شعاعی ظاهر می‌شود که در راستای سه خط واقع شده‌اند. دو تا از این خط ها تقریباً با لبه‌های منشور موازی هستند و خط سوم که کاملاً مشخص است، با صفحۀ آینه ای {010} موازی است.
• جانشینی یونی محدودی بین عضوهای مختلف گروه میکا وجود دارد، به طوری که دو عضو آن ممکن است در یک ورقۀ بلوری به صورتی موازی متبلور شوند و رخ کاملاً مشخصی از هر دو عبور کند.
• میکاها کانی هایی آبدوست هستند. ورق های mica شفاف تا مات هستند و انعطاف پذیر می‌باشند.

رنگ کانی های میکا

• رنگ مسکوویت از بی رنگ تا متمایل به سبز، تا آبی-سبز تا سبز زمردی، صورتی و قهوه ای و دارچینی متغیر است.
• بیوتیت ها سیاه، قهوه ای، قرمز تا قرمز قهوه ای، قهوه ای مایل به سبز و سبز آبی.
• فلوگوپیت ها شبیه بیوتیت ها هستند اما رنگ شان قهوه ای عسلی است.
• لپیدولیت ها تقریباً بی رنگ، صورتی، اسطوخودوس یا خرمایی هستند.
• پاراگونیت‌ها بی رنگ تا سفید هستند.

بیوتیت‌ها و فلوگوپیت‌ها دارای خاصیتی هستند که به آن پلئوکریسم (یا به‌طور مناسب‌تر برای این کانی‌ها، دورنگی) می‌گویند. یعنی هنگامی که در جهت‌های کریستالوگرافی مختلف مشاهده می‌شوند، به‌ویژه با استفاده از نور پلاریزه عبوری، رنگ‌های مختلف یا جذب متفاوت نور یا هر دو را نشان می‌دهند.

مزیت های کانی mica

• میکا هنگامی که در معرض الکتریسیته، نور، رطوبت و دماهای شدید قرار می‌گیرد پایدار است و آسیب نمی‌بیند.
• عایق حرارت و گرما را از خود عبور نمی‌دهد.
• از نظر شیمیایی بی اثر است.
• بسیار سبک است.
• خاصیت دی الکتریک دارد.
• صفحات نازک mica (در حد میکرومتر) در برابر تشعشعات شفاف (مانند ذرات آلفا) نسبتاً پایدار هستند.
• میکا در برابر بیشتر گازها غیر قابل نفوذ است.

کاربردهای میکای طبیعی

Mica یک کانی طبیعی خاص و استثنایی است؛ زیرا در عین حال که یک رسانای حرارتی خوب است، یک عایق الکتریکی خوب نیز می‌باشد. از این رو، بیشترین استفاده از میکا به عنوان عایق الکتریکی در تجهیزات الکترونیکی است. میکای ورقه‌ای عمدتاً در صنایع الکترونیک و برق استفاده می‌شود (در قطعات الکتریکی و الکترونیک). همچنین در اجزای هوافضا در سامانه های موشکی پرتاب از هوا، زمین و دریا کاربرد دارد. در دستگاه‌های لیزر، الکترونیک پزشکی و سامانه‌های راداری نیز از میکای ورقه‌ای استفاده دارد.

• و به عنوان ورق پوشش دهنده در پنجره بخاری‌ها و کورهایی که با گاز و نفت کار می‌کنند، کاربرد دارد.
• استفاده به عنوان دیافراگم برای تجهیزات تنفس اکسیژن.
• استفاده در صفحه های نشانگر برای قطب نماهای ناوبری.
• استفاده در فیلترهای نوری و پیرومترها.
• پوشش های دیافراگم تابش برای اجاق‌های ماکرو ویو و عناصر گرم کننده میکترمیک استفاده می‌شود.
• به عنوان پنجره ای در آشکارسازهای تشعشع مانند لوله های گایگر مولر استفاده می‌گردد.
• میکای بلوک کیفیت بالا به دلیل انعطاف پذیری، شفافیت و مقاومت در برابر گرما و حملات شیمیایی، برای پوشش شیشه های گیج دیگ‌های بخار فشار بالا پردازش می‌شود.
• فقط مسکویت با کیفیت بالا که به انواع مختلف میکای یاقوت سرخ هند یا موسکویت یاقوتی نامیده می‌شود، به عنوان دی الکتریک در خازن‌ها استفاده می‌شود.
• از ورقه های mica بسیار با کیفیت، برای تولید خازن‌های استاندارد کالیبراسیون استفاده می‌شود. درجه پایین بعدی در خازن های انتقال مورد استفاده قرار می‌گیرد. خازن‌های گیرنده از درجه کمی پایین‌تر از مسکویت با کیفیت بالا استفاده می کنند.
• از ورق‌های میکا برای تامین ساختار سیم گرمایش (مانند کانتال یا نیکروم) در عناصر گرمایشی استفاده می‌شود و می‌تواند تا دمای 900 درجه سانتی گراد (1650 درجه فارنهایت) را تحمل کند.
• ماسه‌های سبز غنی از گلوکونیت در ایالات متحده به عنوان کود استفاده می‌شوند.

Mica در چه سنگ هایی وجود دارد؟

در سراسر جهان، میکاها  در داخل سنگ های آذرین، دگرگونی و رسوبی یافت می‌شوند. معادن عمده‌ای که این ماده معدنی تولید می‌شود در کانادا، روسیه، فنلاند، کره جنوبی، ایالات متحده، هند، چین و فرانسه وجود دارد. بلورهای بزرگ mica معمولاً از پگماتیت های گرانیتی و انواع سنگ های آذرین درونی درشت بلور استخراج می شود.

در سنگ های آذرین، mica از ماگما متبلور می‌شود.

در سنگ های دگرگونی، فرایندهای دگرگونی شامل گرما و فشار می‌تواند Mica ایجاد کند. در این فرایند، میکا توسط مایعاتی که در طول دگرگونی مجاورتی و منطقه ای در گردش هستند، رسوب کرده و نهشته می‌شود.

در سنگ های رسوبی میکاها از از سیالات و از طریق فرآیندهای هوازدگی متبلور می‌شوند.

برخی از Micaها از دگرسانی کانی هایی مانند فلدسپات ها ایجاد می‌شوند.

میکاهایی که به صورت بلورهای بزرگ ایجاد شده‌اند، اغلب کتاب (book) نامیده می‌شوند. اندازه آنها ممکن است تا چندین متر برسد. اگرچه برخی از دانه‌های mica بسیار کوچک هستند، اما همه آنها به جز آنهایی که توده‌های سرسیتی را تشکیل می‌دهند دارای سطوح پولکی و براق هستند.