Struktury a klasifikace jílových minerálů (JM) - 2
Minerály skupiny smektitu
se dělí na dioktaedrické smektity a trioktaedrické smektity,
obě podskupiny mají vrstvy typu 2:1
náboj smektitu je 0,2-0,4 (s nižším nábojem)
nebo 0,4-0,6 (s vyšším nábojem)
dioktaedrické smektity – montmorillonit, beidelit, nontronit
trioktaedrické smektity – saponit, hectorit
v ideálním dioktaedrickém montmorillonitu neexistuje náboj na tetraedrech, pouze je
tvořen substitucemi v oktaedrech, podobně i v trioktaedrickém hectoritu
v dioktaedrickém beidelitu a nontronitu je náboj vrstev soustředěn na tetraedrické síti,
podobně i v trioktaedrickém saponitu
minerály skupiny VERMIKULITu mají náboj tvořený substitucemi v oktaedrické i
tetraedrických vrstvách (náboj 0,6-1,5 mol na vrstvu 2:1 = vzorcovou jednotku)
díky náboji vrstev obsahuje v mezivrství hydratované vyměnitelné kationty,
mezivrství může přijímat vodu a organické látky, tím se mění jeho
mezirovinná vzdálenost a může expandovat (BOBTNAT)
Smektit může do mezivrství přijímat X molekul vody a také
organické látky, potom jeho mezirovinná vzdálenost je proměnlivá
v závislosti na vlhkosti, aby se odlišil, vzorek se sytí
ethylen glykolem (EG), tak, že na vzorcovou jednotku připadnou
2 molekuly EG, díky nim se mezivrství roztáhne na maximum
všeobecný krystalochemický vzorec
dioktaedrických smektitů:
Mx+y(R3+
2-yR 2+
y)(Si4-xAlx)O10(OH)2*nH2O
trioktaedrických smektitů:
Mx-y(R2+
2-yR 3+
y)(Si4-xAlx)O10(OH)2*nH2O
dioktaedrické
montmorillonit:
Mx[Al2-x(Fe2+ Mg)]xSi4O10(OH)2*nH2O
beidellit:
MxAl2(Si4-xAlx)O10(OH)2*nH2O
nontronit:
MxFe3+
2(Si4-xAlx)O10(OH)2*nH2O
trioktaedrické
saponit:
Mx(Mg3-yFe 2+
y)(Si4-xAlx)O10(OH)2*nH2O
hectorit:
Mx(Mg3-xLix)Si4O10(OH)2*nH2O
Rtg-difrakční (XRD) záznam smektitu v přírodním stavu s jednou
a dvěmi vrstvami vody a etylénglykolem (EG) v expandujícím
mezivrství.
Na-smektit má nižší schopnost vázat vodu ze vzdušné vlhkosti
než Ca-forma. Změna záznamu po sycení parami EG indikuje
přítomnost expandujících vrstev jílových minerálů.
Šucha (2001)
vodné roztoky
(mezivrstevná vzdálenost
smektitu a vermikulitu
při různé vlhkosti a
s různým mezivrstevným
kationtem)
Vermikulit je jediný minerál skupiny vermikulitu,
může být dioktaedrický i trioktaedrický,
obě podskupiny mají vrstvy typu 2:1
náboj vermikulitu je 0,6-1,5 mol na vrstvu 2:1 = vzorcovou jednotku
a je tvořený substitucemi v oktaedrické i tetraedrických vrstvách
díky náboji vrstev obsahuje v mezivrství hydratované vyměnitelné kationty,
mezivrství může přijímat vodu a organické látky, tím se mění jeho
mezirovinná vzdálenost a může expandovat (BOBTNAT)
všeobecný krystalochemický vzorec:
Mx(Mg, Fe3+)3(Si4-xAlx)O10(OH)2*4H2O
uspořádání molekul vody ve vermikulitu
Schema struktury hlavních skupin fylosilikátů
struktura minerálů skupiny chloritu
obecný vzorec:
vrstva2:1: [(R2+, R3+)3(Si4-xR3+
x)O10(OH)2]+
mezivrství: [(R2+, R3+)3(OH)6]+
další zobrazení struktury chloritů
minerály skupiny chloritů mají vrstvy typu 2:1 (TOT),
kde oktaedrická síť může být dioktaedrická i trioktaedrická,
náboj vrstvy 2:1 je vázán na tetraedry, kde dochází k substituci 1Al za 1 Si na 4 Si,
tento náboj je naprosto vyrovnán mezivrstvím, proto jejich celkový náboj je cca 0
v mezivrství je další oktaedrická síť, opět může být di i trioktaedrická,
kationty v oktaedrech mezivrství jsou obklopeny OH skupinami
nejčastější jsou chlority s trioktaedrickou sítí v 2:1 vrstvě i v mezivrství
palygorskit, sepiolit
mají porušené periodické opakování vrstvy 2:1, tetraedry mají periodicky inverzní
polohu, toto způsobuje ve struktuře vznik větších dutin (kanálků), ve které je např.
voda, podobná vodě zeolitů,nebo v dutině je vyměnitelný kationt, krystalochemické
obecné vzorce:
sepiolit Mg8Si12O30(OH)4(OH2)4*n(R2+(H2O)8)
palygorskit MgAl3Si8O20(OH)3(OH2)4*n(R2+(H2O)4)
Schema struktury smíšeně vrstevných minerálů
Struktura smíšeně vrstevného minerálu illit-smektit
Fundamentální
částice
A
A
A
A
A
A
20
30
10
10
MacEwanův
krystalit
~15
10
2 vrs tevný illit
3 vrs tevný illit
smektit
smektit
vrstvy smektitu s
hydratovaným mezivrstvím
vrs tvy illitu s
de hydra tova ným mezivrstvím
podle Altan er and Bethke, 1988
(Reynolds, 1985) (Nadeau et al., 1984)
Al-hydroxi mezivrstevný smektit a vermikulit
(v některých oblastech mezivrství jsou nevyměnitelné Al-hydroxidy)
jméno chemický vzorec krystalová soustava složení okt.
vrstvy
poznámka náboj
(mol/vzorc. jedn.)
CEC
(meq/100g)
měrný
povrch
(m
2
/g)
Flogopit KMg3(Si3Al)O10(OH, F)2 1polytyp mon, 1 trig trioktaedrická sk. slíd 1 5-15
Biotit K(Mg0,6-1,8 Fe2,4-1,2)(Si3Al)O10(OH, F)2 2 polytypy mon, 1trig trioktaedrická sk. slíd 1 5-15
Annit KFe3(Si3Al)O10(OH, F)2 mon trioktaedrická sk. slíd 1 5-15
Lepidolit K (Li Al)3 (SiAl)4O10(OH, F)2 2 polytypy mon, 1trig trioktaedrická sk. slíd 1 5-15
Clintonit CaAl2[Al2Si2O10(OH)2] + CaMg3[Al2Si2O10(OH)2] směsný krystal trioktaedrická sk. křehkých slíd 2 5-15
Paragonit NaAl2(Si3Al)O10(OH, F)2 2 polytypy mon dioktaedrická sk. slíd 1 5-15
Muskovit KAl2(Si3Al)O10(OH, F)2 3 polytypy mon, 1 trig dioktaedrická sk. slíd 1 5-15
Fengit K[Al1,5(Mg, Fe)0,5](Si3,5Al0,5)O10(OH, F)2 odr. muskovitu dioktaedrická sk. slíd, odr. musk. 1 5-15
Illit K0,89 (Al1,85 Mg0,10 Fe0,05) (Si3,2 Al0,8)O10(OH)2 3 polytypy mon, 1 trig dioktaedrická sk. hydroslíd 0.75 15-40 150 * 10
3
(mořské
sed.)
Glaukonit K<1 (Fe
3+
Al) (Mg Fe
2+
) (SiAl)4O10(OH)2 2 polytypy mon dioktaedrická sk. slíd 0.8 15-40
Margarit CaAl2(Al2Si2)O10(OH)2 mon dioktaedrická sk. křehkých slíd 2 5-15
Tab. 2.2.12 Ideální chemické složení minerálů skupiny slíd, křehkých slíd a hydroslíd, které jsou nejrozšířenější v půdách a v povrchovémprostředí podle
Thompsona a Ukrainczyka (2002), Bernarda et al. (1992) a Šuchy (2002)