СДЕЛАЙТЕ СВОИ УРОКИ ЕЩЁ ЭФФЕКТИВНЕЕ, А ЖИЗНЬ СВОБОДНЕЕ

Благодаря готовым учебным материалам для работы в классе и дистанционно

Скидки до 50 % на комплекты
только до 20.07.2025

Готовые ключевые этапы урока всегда будут у вас под рукой

Организационный момент

Проверка знаний

Объяснение материала

Закрепление изученного

Итоги урока

Глинистые минералы

Категория: Прочее

Нажмите, чтобы узнать подробности

Презенташка для студентов кафедры ТНВиМ КНИТУ по дисциплине "Минералогия и кристаллография" - Глинистые минералы

Просмотр содержимого документа
«Глинистые минералы»

Класс СИЛИКАТЫ Глинистые минералы

Класс СИЛИКАТЫ

Глинистые минералы

Кому интересны глины? Катализаторы Коллоидные растворы Органоглины Производство бумаги Буровые растворы Химия глинистых минералов Строительство и инжиниринг Почвоведение и сельское хозяйство Седименто-логия Минералогия глин Минералогия Петрология глин Седиментогенез Диаганез Стратиграфия Коллекторы нефти Производство керамики Экономическая геология Гидротермальное изменение Запасы и резервы

Кому интересны глины?

Катализаторы

Коллоидные растворы

Органоглины

Производство бумаги

Буровые растворы

Химия глинистых минералов

Строительство и инжиниринг

Почвоведение и сельское хозяйство

Седименто-логия

Минералогия глин

Минералогия

Петрология глин

Седиментогенез

Диаганез

Стратиграфия

Коллекторы нефти

Производство керамики

Экономическая геология

Гидротермальное изменение

Запасы и резервы

Что такое «глинистые минералы»? Существуют различные определения По мнению древних – часть компоненты Земли в системе «Земля-воздух-вода-огонь» Определения зависят от дисциплины: Геология: размер зерна менее 2 мкм Строительство: свойство пластичности Производство керамики: отвержение при обжиге Геология: размер зерна менее 2 мкм Строительство: свойство пластичности Производство керамики: отвержение при обжиге Химия: водные силикаты алюминия Химия: водные силикаты алюминия ОБЩЕЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ: вторичные водные силикаты, алюмосиликаты и ферросиликаты, слагающие основную массу глин, аргиллитов и тонких фракций некоторых других осадочных пород. Наиболее распространённые представители - каолинит, монтмориллонит, бейделлит, галлуазит, иллит.

Что такое «глинистые минералы»?

Существуют различные определения

  • По мнению древних – часть компоненты Земли в системе «Земля-воздух-вода-огонь»
  • Определения зависят от дисциплины:
  • Геология: размер зерна менее 2 мкм Строительство: свойство пластичности Производство керамики: отвержение при обжиге
  • Геология: размер зерна менее 2 мкм
  • Строительство: свойство пластичности
  • Производство керамики: отвержение при обжиге
  • Химия: водные силикаты алюминия
  • Химия: водные силикаты алюминия

ОБЩЕЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ: вторичные водные силикаты, алюмосиликаты и ферросиликаты, слагающие основную массу глин, аргиллитов и тонких фракций некоторых других осадочных пород.

Наиболее распространённые представители - каолинит, монтмориллонит, бейделлит, галлуазит, иллит.

Глины и их место в международной классификации Для единообразия систематики и последующей классификации минералов IMA в 2009 г. приняла следующую иерархическую схему 1. Класс (mineral class) 2. Подкласс (mineral subclass) 3. Семейство (mineral family) 4. Надгруппа (mineral supergroup) 5. Группа (mineral group(s)) 6. Подгруппа или ряд (mineral subgroup(s) или mineral series) (S.J.Mills, F.Hatert, E.H.Nickel, and G.Ferraris. The standardisation of mineral group hierarchies: application to recent nomenclature proposals // Eur. J. Mineral, October 2009, v. 21, p. 1073-1080)

Глины и их место в международной классификации

Для единообразия систематики и последующей

классификации минералов IMA в 2009 г. приняла

следующую иерархическую схему

  • 1. Класс (mineral class)
  • 2. Подкласс (mineral subclass)
  • 3. Семейство (mineral family)
  • 4. Надгруппа (mineral supergroup)
  • 5. Группа (mineral group(s))
  • 6. Подгруппа или ряд (mineral subgroup(s) или mineral series)

(S.J.Mills, F.Hatert, E.H.Nickel, and G.Ferraris. The standardisation of mineral group hierarchies: application to recent nomenclature proposals // Eur. J. Mineral, October 2009, v. 21, p. 1073-1080)

Место филлосиликатов в общей  минералогической классификации   класс Самородные элементы класс Сульфиды класс Сульфосоли класс Галогениды класс Окислы класс Гидроокислы …… класс Силикаты подкласс Несосиликаты (островные ортосиликаты) подкласс Cоросиликаты (островные диорто- и ортодиортосиликаты) подкласс Циклосиликаты (кольцевые силикаты) подкласс Иносиликаты (цепочечные/ленточные силикаты подкласс Филлосиликаты (слоистые/листовые силикаты) подкласс Тектосиликаты (каркасные силикаты) подкласс Несосиликаты (островные ортосиликаты) подкласс Cоросиликаты (островные диорто- и ортодиортосиликаты) подкласс Циклосиликаты (кольцевые силикаты) подкласс Иносиликаты (цепочечные/ленточные силикаты подкласс Филлосиликаты (слоистые/листовые силикаты) подкласс Тектосиликаты (каркасные силикаты)

Место филлосиликатов в общей минералогической классификации

  • класс Самородные элементы
  • класс Сульфиды
  • класс Сульфосоли
  • класс Галогениды
  • класс Окислы
  • класс Гидроокислы
  • ……
  • класс Силикаты
  • подкласс Несосиликаты (островные ортосиликаты) подкласс Cоросиликаты (островные диорто- и ортодиортосиликаты) подкласс Циклосиликаты (кольцевые силикаты) подкласс Иносиликаты (цепочечные/ленточные силикаты подкласс Филлосиликаты (слоистые/листовые силикаты) подкласс Тектосиликаты (каркасные силикаты)
  • подкласс Несосиликаты (островные ортосиликаты)
  • подкласс Cоросиликаты (островные диорто- и ортодиортосиликаты)
  • подкласс Циклосиликаты (кольцевые силикаты)
  • подкласс Иносиликаты (цепочечные/ленточные силикаты
  • подкласс Филлосиликаты (слоистые/листовые силикаты)
  • подкласс Тектосиликаты (каркасные силикаты)
Структура глинистых минералов

Структура глинистых минералов

Тетраэдрическая сетка Базовый строительный блок силикатов – тетраэдр SiO 4 -4 Связанные вместе апикальные атомы кислорода формируют сетку Тетраэдрическая сетка не существует сама по себе

Тетраэдрическая сетка

  • Базовый строительный блок силикатов – тетраэдр SiO 4 -4
  • Связанные вместе апикальные атомы кислорода формируют сетку
  • Тетраэдрическая сетка не существует сама по себе
Октаэдрическая сетка В глинистых минералах тетраэдрическая сетка всегда совмещается с октаэдрической Катион ( Al +3 , Mg +2 , Fe +2 и др, кроме Ca +2 , Na +1 , K +1 ) окружён 6 соседями – кислородными или гидроксильными группами Минералы могут быть составлены октаэдрической сеткой Брусит Mg 3 (OH) 6 Гиббсит Al 2 (OH) 6

Октаэдрическая сетка

  • В глинистых минералах тетраэдрическая сетка всегда совмещается с октаэдрической
  • Катион ( Al +3 , Mg +2 , Fe +2 и др, кроме Ca +2 , Na +1 , K +1 ) окружён 6 соседями – кислородными или гидроксильными группами
  • Минералы могут быть

составлены октаэдрической сеткой

  • Брусит Mg 3 (OH) 6
  • Гиббсит Al 2 (OH) 6
  • Благодаря близости размеров тетраэдрические и октаэдрические сетки легко совмещаются друг с другом с образованием единого гетерогенного слоя. Связь между гетерогенными слоями у глинистых минералов может быть различной в зависимости от особенностей строения слоя и его заряда. У некоторых глинистых минералов она достаточно прочна и обеспечивается взаимодействием атомов кислорода и гидроксильных групп (Н-связь) или катионами, располагающимися в межслое (ионно-электростатическая связь). У других минералов связь между слоями менее прочная и обусловлена молекулярными силами.
  • В первом случае глинистые минералы имеют более жесткую кристаллическую структуру, то есть такую, когда молекулы воды и обменные катионы не могут проникать в межслоевое пространство кристалла. У минералов с жесткой кристаллической структурой (каолинит, гидрослюда, хлорит, палыгорскит) внутрикристаллическое набухание (расширение межслоевого расстояния при взаимодействии с молекулами воды) отсутствует . Во втором случае глинистые минералы (монтмориллонит, нонтронит) имеют раздвижную кристаллическую структуру. При гидратации таких минералов молекулы воды и обменные катионы могут проникать в межслоевое пространство и существенно увеличивать межслоевое расстояние, обусловливая этим большое внутрикристаллическое набухание.
Основы классификации филлосиликатов Тип слоя (1:1, 2:1) Межслоевой материал и заряд слоя (группы) Характер заселения катионами октаэдрической сетки – три- или диоктаэдрический (подгруппы) Химический состав Политипия Транс-вакантная или цис-вакантная структура 2 : 1 1 : 1 Т : О Т : О : Т

Основы классификации филлосиликатов

  • Тип слоя (1:1, 2:1)
  • Межслоевой материал и заряд слоя (группы)
  • Характер заселения катионами октаэдрической сетки

– три- или диоктаэдрический (подгруппы)

  • Химический состав
  • Политипия
  • Транс-вакантная или цис-вакантная структура

2 : 1

1 : 1

Т : О

Т : О : Т

Классификация планарных филлосиликатов  Терминология рекомендована Номенклатурным комитетом AIPEA Тетраэдрическая сетка Октаэдрическая сетка Слой Пакет Тетраэдрическая сетка Межслоевой промежуток (межслой) Плоскости

Классификация планарных филлосиликатов Терминология рекомендована Номенклатурным комитетом AIPEA

Тетраэдрическая сетка

Октаэдрическая сетка

Слой

Пакет

Тетраэдрическая сетка

Межслоевой промежуток (межслой)

Плоскости

Планарные и непланарные филлосиликаты Пирофиллит

Планарные и непланарные филлосиликаты

Пирофиллит

Генезис глин и формирование минеральной единицы Глинистые минералы являются продуктом выветривания преимущественно алюмосиликатов и силикатов магматических и метаморфических горных пород на дневной поверхности. В процессе выветривания глинистые материалы испытывают стадийные преобразования структуры и химического состава в зависимости от изменения физико-химических условий среды выветривания и седиментации. В состав минералов входят слои, состоящие из кремнекислородных тетраэдров и алюмогидроксильных октаэдров, эти слои объединяются в элементарные пакеты, совокупность которых формирует частицу минерала.

Генезис глин и формирование минеральной единицы

  • Глинистые минералы являются продуктом выветривания преимущественно алюмосиликатов и силикатов магматических и метаморфических горных пород на дневной поверхности. В процессе выветривания глинистые материалы испытывают стадийные преобразования структуры и химического состава в зависимости от изменения физико-химических условий среды выветривания и седиментации.
  • В состав минералов входят слои, состоящие из кремнекислородных тетраэдров и алюмогидроксильных октаэдров, эти слои объединяются в элементарные пакеты, совокупность которых формирует частицу минерала.
Группа каолинита Группа каолинита (каолинит, галлуазит) представлена минералами c пакетом, состоящим из одного слоя октаэдров и одного слоя тетраэдров (1: 1). Пакеты прочно связаны между собой и плотно прилегают друг к другу, в результате чего молекулы воды и катионы металлов не могут входить в межпакетное пространство и минерал не набухает в воде, а также обладает низкой ёмкостью катионного обмена (ЕКО). Каолинит образуется преимущественно экзогенным путём при выветривании различных алюмосиликатов в кислой среде, при гидротермальном изменении полевошпатовых пород (Каолинизация). Составляет основу каолина, входит в состав глин, мергелей и глинистых сланцев. Слоистая структура каолинита придает породам на его основе (глинам и каолинам) свойство пластичности.

Группа каолинита

  • Группа каолинита (каолинит, галлуазит) представлена минералами c пакетом, состоящим из одного слоя октаэдров и одного слоя тетраэдров (1: 1). Пакеты прочно связаны между собой и плотно прилегают друг к другу, в результате чего молекулы воды и катионы металлов не могут входить в межпакетное пространство и минерал не набухает в воде, а также обладает низкой ёмкостью катионного обмена (ЕКО).
  • Каолинит образуется преимущественно экзогенным путём при выветривании различных алюмосиликатов в кислой среде, при гидротермальном изменении полевошпатовых пород (Каолинизация). Составляет основу каолина, входит в состав глин, мергелей и глинистых сланцев. Слоистая структура каолинита придает породам на его основе (глинам и каолинам) свойство пластичности.
Каолинит Каолинит - глина типа 1 : 1 или Т : О Крайне низко или отсутствует изоморфное замещение Беден доступными «питательными» элементами Не набухает (стабилен по причиине Н-связи между слоями) Продукт кислого выветривания (Низкий pH, обычные условия для ряда почв РФ). Стабилен в кислой среде Эффективная площадь поверхности = 10 – 30 m2/g  Активна только внешняя поверхность

Каолинит

  • Каолинит - глина типа 1 : 1 или Т : О
  • Крайне низко или отсутствует изоморфное замещение
  • Беден доступными «питательными» элементами
  • Не набухает (стабилен по причиине Н-связи между слоями)
  • Продукт кислого выветривания (Низкий pH, обычные условия для ряда почв РФ). Стабилен в кислой среде
  • Эффективная площадь поверхности = 10 – 30 m2/g

Активна только внешняя поверхность

Галлуазит Близок к каолиниту, от которого отличается более высоким содержанием воды; половина количества воды находится в виде гидроксила, а остальная - в виде молекул H 2 O. Кристаллическая структура галлуазита состоит из каолинитовых двухслойных пакетов, беспорядочно смещённых один относительно другого вдоль осей а и Ь. При рассмотрении галлуазита под электронным микроскопом заметна трубчатость и виден рулонообразный облик его кристаллов.

Галлуазит

  • Близок к каолиниту, от которого отличается более высоким содержанием воды; половина количества воды находится в виде гидроксила, а остальная - в виде молекул H 2 O.

Кристаллическая структура галлуазита состоит из каолинитовых двухслойных пакетов, беспорядочно смещённых один относительно другого вдоль осей а и Ь. При рассмотрении галлуазита под электронным микроскопом заметна трубчатость и виден рулонообразный облик его кристаллов.

Смектиты Группа монтмориллонита или группа смектитов (монтмориллонит, нонтронит, бейделлит и др.) с трёхслойным пакетом вида тетраэдр-октаэдр-тетраэдр. Связь между пакетами слаба, туда проникают молекулы воды, из-за чего минерал сильно набухает. Отличается высокой ЕКО (до 80-120 мг-экв на 100 г.). В октаэдрической сетке распространены изоморфные замещения

Смектиты

  • Группа монтмориллонита или группа смектитов (монтмориллонит, нонтронит, бейделлит и др.) с трёхслойным пакетом вида тетраэдр-октаэдр-тетраэдр. Связь между пакетами слаба, туда проникают молекулы воды, из-за чего минерал сильно набухает. Отличается высокой ЕКО (до 80-120 мг-экв на 100 г.).

В октаэдрической сетке распространены изоморфные замещения

Монтмориллонит Глина типа 2:1 или Т : О : Т Продукт активного выветривания Всегда имеет отрицательный заряд ввиду изоморфного замещения Слои имеют слабую связь Катионы адсорбированы в межслое Высокая удельная поверхность (до 600—800 м 2 /г) Набухает Высокая ЕКО Площадь внутренней поверхности намного выше внешней Частички очень малы (в отличии от каолинита)

Монтмориллонит

  • Глина типа 2:1 или Т : О : Т
  • Продукт активного выветривания
  • Всегда имеет отрицательный заряд ввиду изоморфного замещения
  • Слои имеют слабую связь
  • Катионы адсорбированы в межслое
  • Высокая удельная поверхность (до 600—800 м 2 /г)
  • Набухает
  • Высокая ЕКО
  • Площадь внутренней поверхности намного выше внешней
  • Частички очень малы (в отличии от каолинита)


Скачать

Рекомендуем курсы ПК и ППК для учителей

Вебинар для учителей

Свидетельство об участии БЕСПЛАТНО!