Литология - Япаскурт О.В.
ISBN 978-5-7695-4685-3
Скачать (прямая ссылка):
Глинистые минералы возникают преимущественно в процессе химического выветривания или (реже) гидротермальной переработки различных пород на суше и на дне морских водоемов, а затем они переоткладываются водными потоками, льдом или ветром, формируя слои глинистых отложений. По степени их уплотнения выделяют: глинистые илы — водонасыщенные осадки с пористостью свыше SO-90 %; глины — породы с пористостью около 80 — 40%, которые обладают наиболее отчетливо выраженным свойством пластичности; уплотненные глины, размокающие только через несколько часов после смачивания, и неразмокающие в воде аргиллиты, имеющие пористость от 5 до 2%.
Последние формируются из глин, погруженных на глубины не менее 2 — 4 км, где температуры приближаются к 80 — 120 °С. Глинистые частицы при этом сближаются настолько тесно, что их удерживают в связанном состоянии межмолекулярные силы. Вместе с тем в вышеупомянутых термобарических условиях у уплотненных глинистых пород меняются вещественные составы значительной части компонентов исходного осадка. В их кристаллических решетках осуществляется замена отдельных катионов на иные, обладающие, как правило, меньшими ионными радиусами сравнительно с вытесненными частицами; а из межслоевых промежутков кристаллических решеток удаляются молекулы связанной воды и ОВ. Такие минеральные преобразования, происходящие без фазовых переходов и с сохранением обшей «архитектуры» кристаллического каркаса глинистой частицы, именуются трансформациями, о которых кратко рассказано в гл. 4.
7.2. Краткая характеристика породообразующих минералов
Для того чтобы лучше представить себе процессы формирования и изменения глинистых пород, обратимся к основам кристаллографии и минералогии слоистых силикатов. Вспомним об архитектуре кристаллических решеток глинистых минералов. Их основными «строительными микроблокам и* служат кремнекисло-ролные тетраэдры и алюмиииево-кислородно-гидроксильные либо машиево-кислоролно-гилроксильные октаэдры. Тетраэдры и октаэдры через общие анионы О2- либо (ОН)"" выстраиваются в слои (рис. 7.1) либо в поясные ленты. Комбинации тетраэлрических и октаэдрическнх слоев образуют пакеты, различные по своему устройству для различных семейств глинистых минералов.
Проще всего устроены пакеты минералов семейства каолинита: они двухслойны (рис. 7.2, А). Каждый тетраэдрический слой через общие анионы О'2 структурно связан со слоем октаэдриче-ским. В центре каждого тетраэдра располагается катион SiJ\ а внутри
Рис. 7.1. Схема строении тстраэдрнческого (А) и октаэлрического (Б) слоев в структуре слоистых силикатов
каждых двух из трех октаэдров помешается Al3* (каждый третий октаэдр остается незаселенным, отчего данная разновидность минералов именуется диоктаэдрической). Пакеты каолинита чередуются между собой таким образом, что группы (ОН)" основания октаэдри чес кого слоя находятся напротив анионов О2' вершин тетраэдров нижележащего пакета. Расстояния между ними очень небольшие — немногим больше 2А при общем параметре каоли-нитовой решетки — ее межслоевым расстоянием около 7А (напомним, что lA — ангстрем равен M"10 м, или 10~7 мм; в настоящее время вместо упомянутой меры в физике используют нанометры (1 им = 10"6 мм), однако таблицы для расчетов межплоскостных расстояний методами лабораторных рентген-дифрактомет-рических анализов и градуировки приборов издавна опубликованы в ангстремах, и литологи-глиншики по традиции продолжают пользоваться данной единицей измерения). Так, на столь мизерных расстояниях между вышеупомянутыми пакетами их объединяют и прочно удерживают известные физикам силы ближнего Действия — так называемые водородные связи. По этой причине кристаллы каолинита бывают наиболее правильно ограненными и вырастают зачастую на несколько порядков крупнее чешуек иных глинистых минералов.
Родственники каолинита — диккит и накрыт, имеющие одинаковые с ним химические формулы, отличаются определенными разворотами пакетов друг относительно друга вокруг кристаллографической оси «с», подобно тому, как на иголку нанизывают
1*5
Рис. 7.2. Пакеты слоистых с (Li и катов: А — двухслойных; Б — трехслойных
картонные карточки, попеременно поворачивая их в разные стороны. Такое свойство изменений кристаллической решетки именуется политипиеи, т.е. ликкит и накрит — это политинные модификации каолинита. Для их формирования требуется тепловая активизация (7">20О'С на стадии метагенеза либо при эндогенно-гидротермальном прогреве породы).
Имеется ешс один «родственник» этих минералов — галлуа-зит, у которого межплоскостное расстояние больше ?А, и туда помещаются молекулы Н;0. Этот минерал бывает развит в корах выветривания по п про класти чес ким осадкам кислого состава.
Гомологами каолинитовых минералов являются минералы группы серпентина, отличающиеся тем, что у них в центре октаэдри-ческих ячей вместо алюминия поселились двухвалентные катионы Mg2+ или Fe2+. Они занимают 3 ячейки из 3 возможных, поэтому такая разновидность минералов относится к категории триок-таэдрических. Забегая несколько вперед, заметим, что диоктаэд-рические каолиниты более всего развиты на континентальных, а триоктаэдрические серпинтиниты — на океанических блоках земной коры.
