Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Оксфордская глина ( юрский период ) обнажена недалеко от Уэймута , Англия

Глинистые минералы представляют собой водные филлосиликаты алюминия , иногда с переменным количеством железа , магния , щелочных металлов , щелочноземельных металлов и других катионов, обнаруженных на некоторых планетных поверхностях или вблизи них .

Глинистые минералы образуются в присутствии воды [1] и были важны для жизни, и многие теории абиогенеза включают их. Они являются важными составляющими почв и с древних времен были полезны людям в сельском хозяйстве и производстве .

Свойства [ править ]

Гексагональные листы глинистого минерала (каолинита) ( изображение СЭМ, увеличение × 1340)

Глины образуют плоские шестиугольные пластинки, похожие на слюды . Глинистые минералы являются обычными продуктами выветривания (включая выветривание полевого шпата ) и продуктами низкотемпературных гидротермальных изменений . Глинистые минералы очень распространены в почвах, в мелкозернистых осадочных породах, таких как сланцы , аргиллиты и алевролиты, а также в мелкозернистых метаморфических сланцах и филлитах .

Глинистые минералы обычно (но не обязательно) ультрамелкозернистые (обычно считаются размером менее 2 микрометров по стандартной классификации размеров частиц), и поэтому для их идентификации и изучения могут потребоваться специальные аналитические методы. К ним относятся дифракция рентгеновских лучей , методы дифракции электронов , различные спектроскопические методы, такие как мессбауэровская спектроскопия , инфракрасная спектроскопия , рамановская спектроскопия и SEM - EDS или автоматизированные минералогические процессы. Эти методы могут быть дополнены микроскопией в поляризованном свете., традиционный метод установления фундаментальных явлений или петрологических отношений.

Возникновение [ править ]

Учитывая потребность в воде, глинистые минералы относительно редки в Солнечной системе , хотя они широко встречаются на Земле, где вода взаимодействует с другими минералами и органическими веществами . Глинистые минералы были обнаружены в нескольких местах на Марсе , [2] , включая Echus Чашма , Mawrth Vallis , в четырехугольник Memnonia и четырехугольник Elysium . Спектрография подтвердила их присутствие на астероидах, включая карликовые планеты Церера [3] и Темпель 1 , [4], а также спутник Юпитера Европа . [5]

Классификация [ править ]

Глинистые минералы можно классифицировать как 1: 1 или 2: 1, это происходит потому, что они в основном состоят из тетраэдрических силикатных листов и октаэдрических гидроксидных листов, как описано в разделе структуры ниже. Глина 1: 1 будет состоять из одного тетраэдрического листа и одного октаэдрического листа, и примерами могут быть каолинит и серпентинит . Глина 2: 1 состоит из октаэдрического листа, зажатого между двумя тетраэдрическими листами, примерами являются тальк , вермикулит и монтмориллонит .

К глинистым минералам относятся следующие группы:

  • Каолин группа , которая включает в себя минералы каолинит , дикит , галлуазит и накрит ( полиморфы из Al
    2    Si
    2    О
    5    (ОЙ)
    4    ). [6]
    • Некоторые источники включают каолинит-серпентиновую группу из-за структурного сходства. [7]
  • Группа смектита, которая включает диоктаэдрические смектиты, такие как монтмориллонит , нонтронит и бейделлит, и триоктаэдрические смектиты, такие как сапонит . [6] В 2013 году аналитические тесты марсохода Curiosity показали, что результаты соответствуют присутствию смектитовых глинистых минералов на планете Марс . [8] [9] [10]
  • Группа иллита, в которую входят глинистые слюды. Иллит - единственный распространенный минерал. [6]
  • Группа хлорита включает широкий спектр подобных минералов со значительными химическими вариациями. [6]
  • Существуют и другие типы глины 2: 1, такие как палыгорскит (также известный как аттапульгит ) и сепиолит , глины с длинными водными каналами внутри их структуры.

Варианты смешанной голубой глины существуют для большинства вышеуказанных групп. Упорядочивание описывается как случайный или регулярный порядок и далее описывается термином reichweite , что в переводе с немецкого означает диапазон или охват. Литературные статьи будут относиться, например, к упорядоченному иллит-смектиту R1. Этот тип будет заказан в стиле ISIS. R0, с другой стороны, описывает случайный порядок, также встречаются другие расширенные типы упорядочения (R3 и т. Д.). Смешанные глинистые минералы, которые являются идеальными типами R1, часто получают собственные названия. Упорядоченный хлорит-смектит R1 известен как коренсит, иллит-смектит R1 - ректорит. [11]

История [ править ]

Кристаллографическая структура глинистых минералов стала лучше понятна в 1930-х годах с развитием техники дифракции рентгеновских лучей (XRD), необходимой для расшифровки их кристаллической решетки. [7] Стандартизация терминологии возникла в этот период [7] с особым вниманием к похожим словам, приводящим к путанице, таким как лист и плоскость. [7]

Структура [ править ]

Как и все филлосиликаты, глинистые минералы характеризуются двумерными слоями SiO2, разделенными углами.
4тетраэдры и / или AlO
4октаэдры. Листовые агрегаты имеют химический состав (Al, Si)
3О
4. Каждый тетраэдр кремнезема разделяет 3 своих вершинных атома кислорода с другими тетраэдрами, образуя гексагональный массив в двух измерениях. Четвертая вершина не является общей с другим тетраэдром, и все тетраэдры «указывают» в одном направлении; т.е. все неразделенные вершины находятся на одной стороне листа.

В глинах тетраэдрические листы всегда связаны с октаэдрическими листами, образованными из небольших катионов, таких как алюминий или магний, и координируются шестью атомами кислорода. Неразделенная вершина тетраэдрического листа также образует часть одной стороны октаэдрического листа, но дополнительный атом кислорода расположен над зазором в тетраэдрическом листе в центре шести тетраэдров. Этот атом кислорода связан с атомом водорода, образуя группу ОН в структуре глины. Глины можно разделить на категории в зависимости от способа упаковки тетраэдрических и октаэдрических листов в слои.. Если в каждом слое есть только одна тетраэдрическая и одна октаэдрическая группа, глина известна как глина 1: 1. Альтернатива, известная как глина 2: 1, имеет два тетраэдрических листа с неподеленными вершинами каждого листа, направленными друг к другу и образующими каждую сторону октаэдрического листа.

Соединение между тетраэдрическим и октаэдрическим листами требует, чтобы тетраэдрический лист стал гофрированным или скрученным, вызывая дитригональное искажение гексагонального массива, и октаэдрический лист сплющен. Это сводит к минимуму общие искажения валентности связи кристаллита.

В зависимости от состава тетраэдрических и октаэдрических листов слой не будет иметь заряда или будет иметь чистый отрицательный заряд. Если слои заряжены, этот заряд уравновешивается межслоевыми катионами, такими как Na + или K + . В любом случае промежуточный слой также может содержать воду. Кристаллическая структура сформирована из набора слоев, чередующихся с промежуточными слоями.

Биомедицинские применения глин [ править ]

Поскольку большинство глин изготовлено из минералов, они обладают высокой биосовместимостью и интересными биологическими свойствами. Благодаря дискообразной и заряженной поверхности глина взаимодействует с рядом макромолекул, таких как лекарства, белок, полимеры, ДНК и т. Д. Некоторые из применений глин включают доставку лекарств, тканевую инженерию и биопечать. [ требуется дальнейшее объяснение ]

Применение минометов [ править ]

Минералы глины могут быть включены в известково-метакаолиновые растворы для улучшения механических свойств. [12] Электрохимическое разделение помогает получить модифицированные сапонитсодержащие продукты с высокими концентрациями минералов группы смектита, меньшим размером минеральных частиц, более компактной структурой и большей площадью поверхности. Эти характеристики открывают возможности для производства высококачественной керамики и сорбентов на основе тяжелых металлов из сапонитсодержащих продуктов. [13] Кроме того, шлифование хвоста происходит во время подготовки сырья для керамики; такая переработка отходов имеет большое значение для использования глиняной пульпы в качестве нейтрализующего агента, поскольку для реакции требуются мелкие частицы. Эксперименты на Histosolнейтрализация щелочной глинистой суспензии показала, что нейтрализация со средним уровнем pH 7,1 достигается при добавлении 30% пульпы, а экспериментальный участок с многолетними травами подтвердил эффективность этого метода. Более того, рекультивация нарушенных земель является неотъемлемой частью социальной и экологической ответственности горнодобывающей компании, и этот сценарий учитывает потребности сообщества как на местном, так и на региональном уровнях. [14]

См. Также [ править ]

  • Химия глины  - химическая структура, свойства и реакции глинистых минералов.
  • Керамзитовая глина
  • Аргиллиты / глины на планете Марс
    • Четырехугольник Эолиды  - Одна из 30 карт четырехугольника Марса.
    • Состав Марса  - раздел геологии Марса
    • Хронология Марсианской научной лаборатории
  • Обратное выветривание
  • Общество минералов глины
  • Дифракция рентгеновских лучей на глинистые минералы

Ссылки [ править ]

  1. Перейти ↑ Kerr PF (1952). «Образование и распространение глинистых минералов» . Глины и глинистые минералы . 1 (1): 19–32. DOI : 10,1346 / CCMN.1952.0010104 .
  2. ^ Технологический институт Джорджии (20 декабря 2012 г.). «Глины на Марсе: больше, чем ожидалось» . Science Daily . Дата обращения 22 марта 2019 .
  3. ^ Ривкин А.С., Volquardsen Е.Л., Кларк ВЕ (2006). «Состав поверхности Цереры: открытие карбонатов и богатых железом глин» (PDF) . Икар . 185 (2): 563–567. DOI : 10.1016 / j.icarus.2006.08.022 .
  4. ^ Napier WM, Викрамасингхе JT, Викрамасингхе NC (2007). «Происхождение жизни в кометах». Int. J. Astrobiol. 6 (4): 321–323. DOI : 10.1017 / S1473550407003941 .
  5. ^ Greicius T (26 мая 2015). «Глиноподобные минералы, обнаруженные на ледяной коре Европы» . НАСА .
  6. ^ a b c d "Группа минералов глины" . Аметистовые галереи . 1996. Архивировано из оригинала 27 декабря 2005 года . Проверено 22 февраля 2007 года .
  7. ^ а б в г Бейли SW (1980). «Сводка рекомендаций номенклатурного комитета AIPEA по глинистым минералам» . Являюсь. Минеральная. 65 : 1–7.
  8. ^ Agle DC, Brown D (12 марта 2013). «Марсоход НАСА находит условия, когда-то подходящие для древней жизни на Марсе» . НАСА . Дата обращения 12 марта 2013 .
  9. ↑ Wall M (12 марта 2013 г.). «Марс мог когда-то поддерживать жизнь: что вам нужно знать» . Space.com . Дата обращения 12 марта 2013 .
  10. ↑ Chang K (12 марта 2013 г.). «Марс когда-то мог поддерживать жизнь, - утверждает НАСА» . Нью-Йорк Таймс . Дата обращения 12 марта 2013 .
  11. Перейти ↑ Moore DM, Reynolds Jr RC (1997). Рентгеновская дифракция, идентификация и анализ глинистых минералов (2-е изд.). Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. ISBN 9780195087130. OCLC  34731820 .
  12. ^ Андрейковичова, S .; Велоза, Алабама; Ferraz, E .; Роча, Ф. (2014). «Влияние добавки глинистых минералов на механические свойства воздушно-известково-метакаолиновых растворов». Строительные и строительные материалы . 65 : 132–139. DOI : 10.1016 / j.conbuildmat.2014.04.118 .
  13. ^ Чантурия, Вирджиния; Миненко, В.Г .; Макаров, ДВ (2018). «Передовые методы извлечения сапонита из воды алмазоперерабатывающих заводов и областей применения сапонита» . Минералы . 8 (12): 549. DOI : 10,3390 / min8120549 . Эта статья включает текст, доступный по лицензии CC BY 4.0 .
  14. ^ Пашкевич, МА; Алексеенко, А.В. (2020). «Перспективы повторного использования хвостов алмазно-глинистых хвостов на руднике Ломоносова, Северо-Запад России» . Минералы . 10 (6): 517. doi : 10.3390 / мин 10060517 . Эта статья включает текст, доступный по лицензии CC BY 4.0 .