Минералогия с основами кристаллографии и петрографии

3.4. СЛОИСТЫЕ СИЛИКАТЫ И АЛЮМОСИЛИКАТЫ.

В структуре слоистых силикатов тетраэдрические слои кремнекислородных тетраэдров образуют совместно с октаэдрическими бруситовыми или гиббситовыми слоями двухслойные (каолинит, серпентин), трехслойные (тальк) или четырехслойные (хлориты) нейтральные пакеты. Пакеты в двухслойных силикатах сложены одним тетраэдрическим и одним октаэдрическим слоями (рис. 19); причем в двухслойных пакетах Si⁴⁺ никогда не замещается на Al³⁺. В трехслойных пакетах - два тетраэдрических и один октаэдрический слой, расположенный между ними (рис. 20).

В минералах группы монтмориллонита, в отличие от талька, между пакетами располагаются молекулы воды. Количество воды между пакетами может изменяться в широких пределах, с чем связана их способность набухать в воде. Для минералов этой группы характерны широкие изоморфные замещения Si⁴⁺ на Al³⁺, избыточные отрицательные заряды компенсируются при этом ионами Ca, Na, K, располагающимися вместе с молекулами воды между пакетами. В минералах группы слюд тетраэдрические слои обычно сложены кремне- и алюмокислородными тетраэдрами, а между трехслойными пакетами располагаются ионы К, компенсирующие избыточные заряды пакетов (рис. 21). В гидрослюдах наряду с ионами К между пакетами присутствуют ионы оксония (Н₃О)⁺, молекулы воды и гидратированные ионы магния Mg(OH)⁺. Для четырехслойных пакетов характерно чередование трехслойных пакетов с октаэдрическими слоями брусит - гидраргиллитового типа. Главными катионами слоистых силикатов являются Mg, Al, Fe. Ca и Na играют значительно меньшую роль, чем в ленточных силикатах. Все слоистые силикаты относятся к основным солям и содержат значительное количество (ОН)- ионов, а также другие добавочные анионы. В некоторых из них большую роль играет кристаллизационная, межcлоевая и адсорбированная вода.

Близость структур отдельных слоистых силикатов друг с другом и со структурами слоистых алюмосиликатов приводит к появлению различных смешанно-слоистых силикатов. Из-за слоистой структуры для этих минералов характерны таблитчатые кристаллы, чешуйчатые агрегаты, иногда скрытокристаллические. Для них характерны совершенная и весьма совершенная спайность по слоистости, низкая твердость. Из-за слабой связи между слоями и большого расстояния между ними многие слоистые силикаты обладают ионно-обменными свойствами, способны поглощать воду и другие вещества с полярными молекулами. Слоистые силикаты, особенно в мелкочешуйчатых агрегатах, трудно отличаются друг от друга. Значительную помощь при диагностике может оказать термический анализ, инфракрасная спектроскопия, электронная микроскопия и другие специальные методы диагностики. Основная масса слоистых силикатов является продуктами гидролиза островных, цепочечных, ленточных, а также каркасных силикатов. Это минералы гидротермально-измененных пород и поверхностных процессов. Они возникают также в контактово-метасоматических (скарны) и метаморфических процессах. В результате гидролиза возникает множество смешанно-слоистых минералов типа тальк-хлоритов, пирофиллит-хлоритов и других. Наиболее типичными продуктами гидролиза являются хлориты и слюды. Затем гидролиз ведет к образованию гидрослюд, монтмориллонита, и наконец, каолинита, гидроксидов алюминия и кремнезема. Степень развития процессов гидролиза определяется в первую очередь температурой, рН среды, интенсивностью водообмена, активностью катионов. Так, при высокой активности Mg и Al в условиях относительно высокой температуры возникают хлориты, а в условиях высокой активности К - мусковит (особенно по каркасным алюмосиликатам). При более низкой температуре и высокой активности Mg²⁺, Al³⁺, Ca²⁺,Na⁺ образуются смешанно-слоистые хлорит-смектиты, которые при более низкой температуре замещаются смектитами. Смектиты - это минералы семейства монтмориллонита (монтмориллонит, бейделлит, нонтронит и др.). "Смектит" - английский синоним названия монтмориллонит. При более высокой активности К образуются иллиты, затем иллит-смектиты и смектиты, иллит - гидромусковит и другие гидрослюды. В условиях высокой активности Mg²⁺ возникает вермикулит, который затем замещается смешанно-слоистым вермикулит-смектитом и смектитами. При достаточном водообмене смектиты в свою очередь переходят в кандиты.

Кандиты - это минералы группы каолинита (каолинит, галлуазит, диккит). Наряду с конечными продуктами гидролиза может существовать большое число промежуточных соединений. При этом за счет разных исходных минералов возникают сложные тончайшие смеси слоистых силикатов и слоистых алюмосиликатов. В таких смесях обычно содержатся минералы кремнезема, гидроксиды Al, Fe, Mn, оксиды Fe, Mn, иногда карбонаты Mg, Fe, Ca и другие вторичные и остаточные минералы. Подобные образования характеризуются тонкодисперсностью, способностью давать с водой пластичные массы и получили название "глинистые минералы". Они объединяют минералы группы монтмориллонита и группы каолинита. Глины часто содержат также хлорит, серпентин, гидрослюды, которые являются типичными слоистыми алюмосиликатами. В настоящем курсе мы рассмотрим слоистые силикаты и алюмосиликаты представленные в таблице 7.

Таблица 7 Слоистые силикаты и алюмосиликаты

Оглавлениe| Назад| Следующая страница