Минералогия - Бетехтин А.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Другим очень важным свойством минералов этой группы, представленных обычно тонкодисперсными массами, является сильно выраженная способность к обмену катионами, подобно тому как это установлено для цеолитов и специальных веществ, называемых пермутитами. Глины, состоящие главным образом из монтмориллонита, на 100 г вещества содержат от 60 до 100 миллиэквивалентов обменных катионов, главным образом Ca2+, K2+, Na1+, тогда как в каолинах устанавливается всего 3—15 мг-экв этих (катионов. Поскольку после тонкого помола обмен катионами увеличивается до трех раз, считают, что эти обменные катионы могут располагаться не только на поверхности частиц, но и внутри кристаллических фаз (очевидно,
1 Молекулы H2O располагаются в межпакетных пространствах, т. е. проникают вдоль плоскостей, разграничивающих плоские пакеты кристаллической структуры. Так как каждый пакет с обеих сторон на внешних плоскостях содержит гидроксиль-ные ионы и, следовательно, пакеты примыкают друг к другу по поверхностям, несущим одинаковые заряды, то нет ничего удивительного в том, что при проникновении воды" легко происходит раздвижение этих . пакетов.
Фиг. 585. Бентонит
Маленький кубик справа—в сухом состоянии; больной слева—тот же бентонит после впитывания воды, удерживающей.я в его массе
чрезвычайно важной в практическом отношении особенностью минералов группы монтмориллонита является их свойство набухать в присутствии воды (фиг. 585), а при нагревании постепенно отдавать адсорбированную воду. В связи с этим величина C0 кристаллической решетки может колебаться в значительных пределах: от 9.6
до 28.4 А в зависи-
в пространствах между слоистыми пакетами в кристаллических решетках).
Согласно представлениям Росса и Гендрикса эти обменные катионы («внешние основания»), хотя и входят в состав минералов группы монтмориллонита, но не участвуют в самой кристаллической ' структуре их. Будучи адсорбированы, они лишь компенсируют остаточный отрицательный заряд кристаллической решетки, возникший в результате замены в ней более высоковалентных катионов более низковалентными (например, Al3+ на Mg2+ или Si4+ на Al3+). В самом деле, если в кристаллической структуре бейделлита: Al2[Si4Oi0][OH]2-- пН20, мы часть катионов Al3+ заменим катионами Mg2+, то возникнет остаточный отрицательный заряд, который может быть погашен, например, Na1+ (в среднем на долю обменных оснований приходится заряд 0.33):
Na0.33
AIb67Mg0^3[Si4O10] [OH]2 - nH20. Ту же картину будем иметь в случае замены Si4+ на Al3+:
Al2[(Si3.67Al0.33)O10] [OH]2 ¦ nH20.
Этим объясняется сложность химических формул для минералов группы монтмориллонита, рассчитываемых по способу, предложенному Россом и Гендриксом. Мы не будем приводить здесь этих расчетов. Укажем лишь, что количество катионов шестерной координации, как правило, получается свыше 2 (2.05—2.27). Наличие ионов Al четверной координации, заменяющего Si4+, характерно для богатых алюминием разностей.
К числу минералов этой группы относятся следующие (формулы приведены в упрощенном виде):
Сапонит........Mg3TSi4 10] [0Н]о-пН20
Бейделлит.......Al2 [Si4O10] [OHJ2-пН20
Монтмориллонит. . . . m{Mg3 [Si4O10] [OH]2I-P(I(Al1Fe)2[Si4O10][OH]2} •HH2O
Нонтронит.......m{Mg, [Si4O10] [OHJ,\ •Pi(Fe1 Al)2 [Si4O30] [OH]2LnH2O
Сокснит........Zn3 [Si4O10] [OH]2-пН20
САПОНИТ — Mg3[Si4Oio] [OHJ2 • ПН2О. Название происходит от слова «сапо» — мыло. Содержание SiO2 колеблется от 46 до 56% в зависимости от содержания воды; MgO — от 21 до 25%. В виде изоморфных примесей почти постоянно присутствуют AbO3, Fe2O3, иногда Cr2O3, NiO, FeO, а также устанавливаются CaO1 Na2O и др. Рентгенометрические исследования показывают тождество кристаллического строения с монтмориллонитом.
Встречается в землистых, глиноподобных или плотных массах. В сыром виде они мягки, жирны на ощупь, растираются между пальцами. В сухом состоянии превращаются в плотные, пористые или тонкогубчатые хрупкие массы с неровным изломом.
Цвет сапонита белый с желтоватым, красноватым, зеленоватым (от содержания Ni) оттенком. В высушенном состоянии матовый. Показатели преломления изучены недостаточно. Они колеблются в зависимости от содержания воды и изоморфных примесей. Никеленосные разности показывают более высокие цифры. N=1.51 —1.55. Двупреломление низкое. Отдельные чешуйки оптически одноосны (отрицательны) или двуосны (2V мал).
Твердость колеблется в зависимости от степени дегидратации и в сухом состоянии достигает 2.5. Уд. вес 2.2—2.3. Кривые обезвоживания не изучались. Богатые магнезией (до 24%) разности обладают типичными свойствами бентонитовых глин
Большей частью образуется в зоне выветривания магнезиальных горных пород, главным образом серпентинитов, в ассоциации с магнезитом и опалом; иногда встречается в связи с доломитами и магнезитами, В виде значительной залежи был обнаружен при проходке железнодорожного туннеля в Монреале (Канада). Описана редкая находка сапонита также в гидротермальных образованиях в районе месторождений самородной меди на полуострове Кюин (оз. Мичиган в Северной Америке), повидимому как продукт изменения каких-то магнезиальных силикатов в миндалинах основных эффузивных пород. В Марокко (Африка) в прежнее время добывался как мыльный камень. В старой литературе приводятся многочисленные находки, принадлежность которых к сапониту не ясна, так как многие из них по свойствам скорее близки к свпиолиту. Имеются указания на присутствие сапонита в ряде пунктов СССР. Важно отметить, что даже при наличии полного химического анализа точная диагностика этого минерала невозможна без рентгенометрических исследований.
