Файл: Горбунов, Н. И. Минералогия и коллоидная химия почв.pdf

Ввиду разнообразных изоморфных замещений и переменного химического состава гидрослюд диагностировать их трудно. Рент­ генографическим и термическим методом часто приходится опре­ делять гидрослюды как группу минералов. В ряде случаев можно определить в смесях раздельно гидромусковит и гидробиотит.

Показатель светопреломления у гидрослюд, как и у многих минералов, меняется в зависимости от гидратации.

Для диагностики гидрослюд целесообразно использовать дан­ ные химического состава и прежде всего содержание калия. Ве­ личина емкости поглощения гидрослюд редко превышает 45— 50 мг-экв на 100 г фракции менее 0,001 мм.

Химический состав природных гидрослюд разнообразен. Не­

скручивается в удлиненные червеобразные палочки и столбики. Элементарная ячейка вермикулита сходна с элементарной ячей­ кой биотита, но несколько больше последней ввиду замещения калия на магний и железо. Химический состав вермикулита ко­ леблется в пределах: MgO 14—25%; А120 3 10—17%; Fe20 3 3— 17%; Si02 34—42%; SiÖ2:R20 3 = 3. Содержание воды достигает

12—20%. Вода выделяется в интервале 100—300е. Сингония, ве­ роятно, моноклинная.

Решетка вермикулита состоит из трехслойных (трехэтажных) пакетов, подобно монтмориллониту (рис. 12). Между силикат­ ными слоями находятся вода и обменные основания, главным образом магний. Емкость обмена у вермикулита 100 мг-экв и больше на 100 г фракции менее 0,001 мм. Это триоктаэдрический минерал, с разбухающей решеткой, но встречается и диоктаэдри­ ческий вермикулит.

В почвах и глинистых породах вермикулит встречается в не­ больших количествах. Образуется вермикулит в гидротермальных и обычных условиях из биотита, хлорита, флогопита и др.

Новейшие рентгенографические данные позволяют предпола­ гать, что минералы, определенные ранее как вермикулит, на самом деле являются гидробиотитами или имеют смешанносло­ истую слюда-вермикулитовую структуру.

На рентгенограммах вермикулита при максимальной гидра­ тации имеется отражение 14Â, которое считают вторым порядком (002). Первый порядок базального отражения 28 А не всегда обнаруживается. Показано, что кипячение глины, содержащей вермикулит, с азотнокислым аммонием приводит к смещению линии 14А до 11 А. У хлорита этого не происходит. При насыще­

41

Рис. 12. Схематическое изображение участка структуры вермикулита со слоя­ ми молекул воды

Одновременно изменяется содержание межслоевой воды: в слу­ чае насыщения калием слой воды равен 1,34 А, кальцием 5,1А.

Вермикулит образует смешаннослоистые образования со слю­ дами и гидрослюдами. В этом случае наблюдается нерациональ­ ный порядок отражений. Вермикулиты дают комплекс с глицери­ ном, при этом межплоскостное расстояние увеличивается.

В качестве косвенного признака для определения вермикули­ та может служить химический состав, в частности, содержание значительного количества магния (14%) и отсутствие калия.

МОНОТЕРМИТ

Монотермит был открыт в месторождении Часов-Яр Д- С. Бе­ лянкиным (1942) и изучен им и В. П. Петровым. Минерал назван монотермитом потому, что на термограмме был обнаружен один большой эндотермический эффект при температуре около 570°. Рентгенограмма монотермита имеет сходство с рентгенограммой смеси гидрослюды и каолинита, что дает повод предполагать, что монотермит не индивидуальный минерал, а смесь или сросток двух минералов. Некоторые исследователи считают его смесью

42

каолинита и гидрослюды или каолинита и монтмориллонита. По своим свойствам монотермит отличается от гидрослюДы и каоли­ нита. В. П. Петров относит монотермит к самостоятельным мине­ ралам вследствие своеобразия его керамических свойств, опти­ ческих признаков и химического состава. Емкость поглощения катионов для фракции менее 0,001 мм равна 30—50 мг-экв на 100 г. Механический, химический состав и физико-химические свойства монотермита представлены в табл. 12—14.

Т а б л и ц а 12. Механический состав монотермитных глин, %

Монотермиг, часовъярский 2,25 8,72 54,1 37,6 1,64 0,63 0,24 2,85 0,49 2,86 Монотермит, марка Ч-О 2,93 8,71 54,8 37,3 1,78 0,63 0,61 1,20 0,21 2,50

Т а б л и ц а 14. Физико-химические свойства монотермитных глин

ХЛОРИТЫ

Хлориты описаны нами ранее (стр. 17), куда мы и отсылаем читателя.

43

СМЕШАННОСЛОИСТЫЕ МИНЕРАЛЫ

О существовании смешаннослоистых минералов известно с 1934 г. (Grüner, 1934). Сведения о них мы находим в ряде статей и монографий, в частности в сборнике «Рентгеновские методы определения минералов глин», изданном в 1961 г. и переведен­ ном на русский язык в 1965 г. В 1962 г. мной опуоликована статья, в которой сказано, что в результате превращения минералов «часто обнаруживаются одновременно гидрослюды, каолинит, монтмориллонит либо в смесях, либо в более сложных сочетать ях, например в форме смешаннослоистых минералов» (Горбунов,

1962, стр. 224).

Смешаннослоистые минералы состоят из слоев различных ин­ дивидуальных минералов. Широкое распространение смешанно слоистых минералов позволило некоторым авторам считать, что индивидуальные минералы встречаются редко. Такой вывод нам представляется преждевременным по следующим соображениям^:

1) обычно минералы определяются в какой-нибудь одной фракции одинакового механического состава, но при более дроб­ ном изучении фракций, возможно, будѵт обнаружены индивиду­

альные минералы там, где их раньше не находили; 2) по данным Уивера, анализы 6000 образцов показали, что

в большинстве объектов присутствуют смешаннослоистые мине­

ралы; 3) не у всех почв и подстилающих пород изучен минералоги­

ческий состав.

Несмотря на осторожность высказанного выше мнения, широ­ кое распространение смешаннослоистых минералов не вызывает сомнений. «Нам приходилось лишь в немногих образцах черно­ земов встречать монтмориллонит в чистом виде, т. е. в качестве самостоятельного, без примесей, минерала» (Горбунов, 1963, стр. 129). В этой же работе приведены структуры и классифика­ ция смешаннослоистых минералов (стр. 66, 71), а в более поздних публикациях рассмотрено их распространение в различных ти­

пах почв (Горбунов, 1967, 1968а).

Почвоведы и геологи часто одинаково называют смеси инди­ видуальных минералов и смешаннослоистые образования неза­ висимо от природы связи между минералами: например, гидро- слюдисто-монтмориллоннтовая ассоциация или вермикулит-хло-

ритовая ассоциация.

Присутствие смешаннослоистых минералов, по мнению ряда авторов, позволяет уточнить генезис и происхождение почв, и в этом направлении проводятся исследования. Значение смешан­ нослоистых минералов для свойств почв в сравнении с механиче­ ской смесью почти не изучено. В ряде случаев, по-видимому, раз­ личий не будет. Ввиду отсутствия количественных данных о содержании смешаннослоистых минералов в почвах, трудно го­ ворить об их значении для физико-химических свойств.

44

Смешаннослоистые минералы принято обозначать составным названием, например, гидрослюда — монтмориллонит, хлорит — вермикулит, тогда как механические смеси разделяются запятой: гидрослюда, монтмориллонит, хлорит, вермикулит и т. д.

Самым простым примером смешаннослоистых образований являются гидратированные слои в глинистом минерале. Пере­ слаивание пакетов может быть упорядоченным (регулярным, правильным), неупорядоченным (нерегулярным, неправильным), промежуточным. Если обозначить слой одного минерала через А, а другого через В, то в правильном смешаннослоистом мине­ рале чередование слоев имеет вид АВАВАВ или ААВВАА и т. д. В нерегулярных смешаннослоистых минералах чередование слоев будет произвольным: АВВААВ. В промежуточных вариантах имеет место либо тенденция к упорядоченному чередованию сло­ ев, либо к разделению слоев разного типа. Наиболее распростра­ ненными являются слюда-монтмориллонитовые, слюда-вермику- литовые, гидрослюда-монтмориллонитовые минералы. Обнаруже­ ны и более сложные минералы, состоящие из трехи более пакетов различных минералов. Например, слюда — хлорит — монтморил­ лонит.

Смешаннослоистые минералы с регулярным чередованием слоев встречаются, по-видимому, реже. Некоторым из них даны специальные названия:

Алевгрдит — мусковитовые слои с разными катионами. Браваизит •— иллит -f- монтмориллонит.

Гидробиотит — биотит + вермикулит + магний.

Тосудит (алуштит) — диоктаэдрический хлорит + монтмориллонит. Судоит * — ди-триоктаэдрический хлорит.

Донбассит — диоктаэдрический хлорит. Хлорит — триоктаэдрическая слюда 4- брусит.

Набухающий хлорит — слои слюды и колонны брусита.

По мнению Милло (1968), специфические названия не лучше, чем простое перечисление образующих структуру слоев. Значи­ тельное разнообразие сочетаний слоев и изменчивость количест­ венных соотношений между разными компонентами могут поро­ дить запутанную номенклатуру. Поэтому без крайней необходи­ мости новых терминов надо избегать.

Специальные названия не получили широкого распростране­

*В 1969 г. в Японии на Конференции международной ассоциации по изуче­

нию глин было принято диоктаэд.рические хлориты называть донбасситами, а ди-триоктаэдрические — судоитами.

45

ния, тем более, что одни и те же названия присваивают различ­ ным минералам. Например, под корренситом Мак-Юан понимает чередование слоев хлорита с набухающим хлоритом, Липпман — чередование слоев хлорита и монтмориллонита, Уивер и Бред­ ли— чередование слоев хлорита и вермикулита. Во избежание путаницы Милло считает целесообразным указывать минералы, из которых создаются смешаннослоистые образования, а новые названия давать лишь минералам с регулярным чередованием слоев. Напомним, что такие минералы, как гидробиотит и хлорит, также могут быть названы смешаннослоистыми, поскольку пер­ вый состоит из слоев биотита и вермикулита, второй—-из слоев брусита и слюды, но едва ли следует отказываться от традицион­ ных терминов. Когда речь идет о деталях структуры, надо ука­ зывать, что данный минерал является смешаннослоистым.

В приведенной ниже классификации минералов можно обна­ ружить некоторые названия смешаннослоистых минералов, не принятые в СССР.

СЕПИОЛИТ, ПАЛЫГОРСКИТ

Сепиолит Mgs^OulHzO-nHaO или 3M g0-4Si03-2H20 явля­ ется магнезиальным силикатом, а палыгорскит MgAl[Si4OH][OH]2-

•пН20 или Mg0-Al20 3-4Si02-5H20 — Al-магнезиальным алюмо­ силикатом. Эта группа минералов имеет, в отличие от других глинистых минералов, цепочечную структуру (рис. 13). Решетка у них ненабухающая. Оба минерала содержат цеолитную воду, которая удаляется при 350° без изменения решетки. Вследствие спутанноволокнистого строения и рыхлого сложения эти минера­

лы имеют низкий объемный вес.

Сепиолит имеет моноклинную псевдоромбическую ячейку. Цвет его белый, зеленовато-желтый, розово-белый. Обнаружен в ассоциации с магнезитом, доломитом, опалом в осадочных по­ родах. Образуется из серпентинов, вермикулита. Разлагается в соляной и серной кислотах.

Палыгорскит образуется при выветривании минералов, обога­ щенных магнием: пироксенов, амфиболов. В почвах встречается в небольшом количестве, но обнаружены и большие залежи (до­ бывается для тех же целей, что и асбест). Цвет белый с серова­ тым, желтоватым, зеленоватым оттенками. Палыгорскит разла­ гается в горячей серной кислоте.

46