Литология. Кн. 2 - Фролов В.Т.
ISBN 5—211—02383—8
Скачать (прямая ссылка):
Группа смектитов, или сапонита-монтмориллонита, — важнейшая и весьма интересная в научном и практическом отношении — объединяет бесцветные и зеленые, а также желтовато-зеленые разбухающие минералы, обладающие подвижной решеткой, способной увеличивать свой размер при поглощении воды и других жидкостей от 12,4 до 17,8 А, а при прокаливании до 6000C сокращаться до 9,7 А (см. табл. 12.6; 12.7). Они способны мылиться даже в морской воде. В них более широко, чем в гидрослюдах, развит изоморфизм — замещение Al на трехвалентные Fe (нонтронит) и Cr (волконскоит), двухвалентные Mg (сапонит), Zn (соконит), Ca и одновалентные Li (гекторит, циннвальдит), Cu (медмонтит) и другие, а также замещение Si на трехвалентные Al (бейделлит) и Fe (нонтронит). Они, таким образом, представлены как ди-, так и триоктаэдрическими подгруппами. К ним примыкает (если не входит) и часть вермикулитов, в которых широко развито замещение Si на Al (в тетраэдрах) и Al в октаэдрах на Fe3+, Ti4, Mg, Ca, Li, Na, Ni, Fe+2; в обменных катионах высокая концентрация Mg.
При таком широком замещении слои оказываются электрически заряженными, обычно отрицательно. Заряд частично нейтрализуется поглощенными катионами Na, Ca, Mg, Н, H3O+ и др. Одноименно заряженные слои связываются слабо (до появления сил отталкивания), между ними легко проникают ди-польные молекулы воды, иногда до 26 молекул на элементарную ячейку (Рентгеновские методы..., 1955, с. 129), и крупные молекулы органических соединений, включая и углеводородных. Вероятно, на последние они оказывают каталитическое действие. Слои раздвигаются до почти полной диспергации. Число слоев молекул воды может достигать 4. В этих широких пространствах в водной «среде» могут строиться и упорядоченные структуры типа бруситовых октаэдров и др. На организацию этих ассоциаций катионов, воды и крупных молекул углеводородов, возможно, оказывает влияние как матрица структура тетраэдров.
Подгруппа монтмориллонита — диоктаэдрические минералы — монтмориллонит, бейделлит, нонтронит, волконскоит и др. — со структурой пирофиллита (трехслойной, тип 2:1), в которой Si частично замещен на Al, а Al в октаэдрах частично или полностью (в сапоните) — на Mg. Отношение Si : Al в монтмориллонитах непрерывно меняется от 1 : 1 до 3 : 1 (у три-октаэдрических).
Состав поглощенных катионов определяет довольно сильные различия свойств смектитовых глин. При преобладании Na (в
асканитах, гюльаби, огланлинских бентонитах и др.) межплоскостное расстояние в воздушно-сухих глинах меньшее, равное 12,4—12,5 А, и оно складывается из толщины трехэтажного слоя пирофиллита или гидрослюд (9,7—10 А) и одного слоя воды (2,8 А), окружающего катионы Na. При преобладании Ca, который окружен уже двумя слоями воды (5,6 А), толщина слоя вместе с межслоем становится 15—16 А (килы, гумбрин, нальчикиты и др.). В целом у всех смектитов большая емкость катионного обмена, что сочетается с огромной поверхностной энергией, создающейся на сколах частиц высокой дисперсности.
Оптические методы диагностики основаны на низких показателях преломления (см. табл. 12.4) у большинства смектитов и довольно высоком двупреломлении (0,020—0,040). Они сравнительно легко узнаются и по термограммам (см. 12.3.8), прежде всего по глубине низкотемпературного эндотермического изгиба (100—2000C), и по потере свойства набухать после такого прогрева. Эта фаза рентгеновским методом определяется как слюдистая, т. е. 10-ангстремовая, чем смектиты отличаются от хлоритов (у них сохраняется толщина слоя вместе с межслоем в 14—14,3 А). Рентгеновская дифрактометрия наиболее разру-шающа для них.
Подгруппа сапонита — триоктаэдрические разбухающие " смектиты, уступающие по распространенности диоктаэдричес-ким: сапонит (Mg-й), гекторит (Ca- и Li-й), соконит (Zn-й), циннвальдит (K-Li-Fe2+-A), медмонтит (Cu-й) и др. (табл. 12.1; 12.4; 12.6; 12.7). Они чаще встречаются как продукты преобразования базальтов, особенно на океаническом дне (Дриц, Кос-совская, 1985), а также в их миндалинах. Ферриоксисапониты содержат до 25% Fe2O3.
Смектитовые минералы, как и гидрослюдистые, образуются в щелочной среде и в окислительных и реже в слабовосстановительных условиях. Конкретный вид смектита определяется также исходным веществом — материнской породой. Монтмориллониты — самые устойчивые минералы в современных морях и океанах, в них перерождаются вулканические стекла и другие силикатные минералы как в морях, так и на суше — в почвах степей и других семиаридных и аридных зон. Но они редки в вулканическом элювии, в котором господствуют кислые условия. При латеритном выветривании они образуются на первой, щелочной стадии (вместе с гидрослюдами или по ним), но затем трансформируются в каолиниты.
Группа хлоритов — обширная группа зеленых (до бесцветных) и буроватых неразбухающих минералов с четырехэтажными слоями (тип 2:1:1) толщиной 14 А — магнезиальных и магнезиально-железистых гидросиликатов и алюмосиликатов (Грим, 1956, 1967; Дриц, Коссовская, 1984, 1985; Bailey, 1975; и др.). В их состав входит небольшое количество хрома и марганца. Решетка жесткая, хлориты не разбухают в воде, за ис-
