4.1.6. Группа монтмориллонита – каолинита с радикалом [Si4o10]4– (собственно глинистые минералы)
Семейство включает большое число минеральных видов, представляющих собой основные слоистые силикаты, реже алюмосиликаты сложного переменного состава, часть из которых содержит также межслоевую воду. В качестве катионов в них присутствуют Al, Mg, в меньшей мере Fe, иногда Mn, Cu, Zn, Cr и даже Ca, Na и др. В глинистых минералах активно проявляется изоморфизм, следствием чего является непостоянство их химического состава. Среди глинистых минералов распространены политипные модификации.
Минералы семейства с учетом особенностей структуры и состава делятся на два подсемейства:
– смектиты – глинистые минералы, имеющие в структуре трехслойные (два тетраэдрических и между ними октаэдрический) пакеты с широко проявленными изоморфными замещениями, межслоевой водой и заметной неустойчивостью химического состава;
– кандиты – глинистые минералы, отличающиеся наиболее простым составом с ограниченным изоморфизмом, являющиеся основными слоистыми силикатами Al, и имеющие в структуре двухслойные пакеты (тетраэдрический и октаэдрический). Свое название подсемейство получило по первым буквам из названий входящих сюда политипных модификаций (каолинит, накрит, диккит).
Особенностью глинистых минералов (особенно смектитов) является их способность к адсорбции различных ионов (чаще катионов). Смектиты выделяются ещё и способностью к ионному обмену.
Отличительной особенностью глинистых минералов является их гигроскопичность – способность жадно поглощать воду, переходя в пластичную массу. Поглощение воды у одних происходит без увеличения объема, у других – наоборот, с заметным увеличением объема, что можно использовать в диагностических целях.
Среди смектитов и кандитов в свою очередь выделяются группы, включающие отдельные минеральные виды. Далее рассмотрена характеристика наиболее распространенных минеральных видов.
4.1.6.1. Подгруппа смектитов
Монтмориллонит – (Al,Mg,Na)2[Si4o10](oh)2∙nH2o
Название минерал получил по месту первой находки в Монтмориллоне (Франция). Является широко распространенным минералом некоторых глин, особенно бентонитовых.
Химический состав. Количество межслоевой воды непостоянно, что приводит к заметным колебаниям других компонентов и непостоянству состава. В качестве примесей могут присутствовать Fe, Cr, Ca, Cu, Zn. Монтмориллонит, как и все смектиты, обладает высокими адсорбционными свойства, а кроме того, и способностью к катионному обмену.
Сингония моноклинная.
Кристаллы не наблюдаются.
Агрегаты плотные, а также рыхлые легкие («воздушные») массы. В электронном микроскопе зерна монтмориллонита выглядят как бесформенные частички с рваными краями.
Спайность, видимо, весьма совершенная по {001}. Излом в плотных агрегатах неровный до раковистого. Твердость около 1. Очень мягкий. Жирный на ощупь. Плотность непостоянна, 1,7–2,5 г/см3. В рыхлых агрегатах чрезвычайно легкий.
Цвет белый, серый, желтоватый, буроватый, зеленоватый, красноватый, розоватый, голубоватый. Блеск восковой, в сухом состоянии матовый.
Диагностические признаки. Как и всем глинистым минералам монтмориллониту свойственна низкая твердость и плотность, гигроскопичность (в сухом виде прилипает к языку), глинистый запах. От других глинистых минералов отличается часто рыхлыми агрегатами, очень маленькой плотностью, жирностью на ощупь, а также тем, что при поглощении воды увеличивается в объеме иногда до 10 раз. Точная диагностика выполняется аналитически. В естественном залегании поверхность образований, сложенных в основном монтмориллонитом, в период дождей превращается в скользкую гелеподобную массу, а после подсыхания приобретает сморщенный трещиноватый вид, поскольку нижние слои продолжают разбухать, а верхние при потере влаги в объеме уменьшаются. При длительном высыхании в засушливом климате поверхность таких образований переходит в чрезвычайно рыхлые легкие массы (лёсс).
а б
Рис. 83. Бентонитовая
(монтмориллонитовая) глина в виде
плотных однородных агрегатов (а). Зерна
монтмориллонита с рваными краями в
электронном микроскопе (б). www.geokom.com
Образование. Типичный экзогенный минерал, образующийся в корах выветривания обычно по богатым магнием базитам и гипербазитам в условиях щелочной среды. В корах выветривания он находится в ассоциации с каолинитом, нонтронитом, галлуазитом, серпентином, магнезитом, опалом.
Значительные скопления монтмориллонитовых (бентонитовых) глин рассматриваются как продукты подводного выветривания, возникающие при взаимодействии морской воды с вулканогенно-осадочными толщами. Бентонитовые глины кроме монтмориллонита содержат каолинит, гидрослюды, цеолиты, кремнезем и др. минералы. Монтмориллонит известен также как продукт изменения галлуазита под действием соленой морской воды в условиях щелочной среды при трансгрессии моря.
Монтмориллонит присутствует в составе некоторых почв, развивающихся по породам разного состава.
Минерал может возникать непосредственно из низкотемпературных почти нейтральных гидротермальных растворов. Как гидротермальный минерал он входит в состав продуктов низкотемпературного гидротермального метасоматического изменения вмещающих пород на ряде рудных месторождений, в том числе сульфидных. Совместно с другими глинистыми минералами монтмориллонит может образоваться как продукт аргиллизации серпентинитов.
Изменение. Являясь в основном экзогенным минералом, монтмориллонит относительно устойчив в поверхностных условиях. В пустынных местностях монтмориллонит с поверхности переходит в тонкий легко переносимый ветром материал, в последующем формирующий лёссовые отложения, основной составной частью которых он является.
При метаморфизме переходит в тальк, хлориты.
Значение. Является важным компонентом кор выветривания. Применяется в химической, нефтяной, пищевой и др. отраслях и медицине как адсорбент.