Каолинит (происходит от названия местности Каолин в Китае)

2.68M

Category:

industry

Минералогия глин

1. 2. Элементы земной коры

Copyright©2001
Элементы земной коры
8-35 km crust
% by weight in crust
O
Si
Al
Fe
Ca
Na
K
Mg
other
= 49.2
= 25.7
= 7.5
= 4.7
= 3.4
= 2.6
= 2.4
= 1.9
= 2.6
82.4%
12500 km dia
SIVA
2

3. Образование почв

Copyright©2001
Образование почв
Материнская порода
Остаточные
почвы
~ in situ при выветривании (под
воздействием атмосферных агентов
) материнских пород
Переотложенные
почвы
~ при выветривании и
переносе
под воздействием ветра
воды, люда
SIVA
3

4. Материнские породы

Copyright©2001
Материнские породы
~ сформированные при одном из этих процессов
изверженные
Сформировались при
охлаждении магмы
(лавы)
напр., гранит
осадочные
Сформировались при
постепенном накоплении
осадка и уплотнении
напр., известняк
метаморфические
Сформировались при
изменении изверженных и
осадочных пород под
воздействием температуры
и давления
напр., мрамор
SIVA

5. Остаточные почвы

6. Переотложенные почвы

Copyright©2001
Переотложенные почвы
SIVA
агенты:
термины:
ветер
“эоловые”
море (соленая вода)
“морские”
озерами (пресная вода)
“лакустриновые”
рекой
“аллювиальные”
льдом
“гляциальные”
6

7. 8. Основные структурные элементы

Copyright©2001
Основные структурные элементы
Структуры глинистых минералов состоят из двух
основных элементов.
hydroxyl or
oxygen
oxygen
aluminium or
magnesium
silicon
0.26 nm
Кремнекислородные
тетраэдры
SIVA
0.29 nm
Алюмокислородные
октаэдры
8

9. Тетераэдрические слои

Copyright©2001
Тетераэдрические слои
Несколько тетраэдров объединены вместе в
тетраэдрические слои.
tetrahedron
hexagonal
hole
SIVA
9

10. Тетераэдрические и октаэдрические слои

Copyright©2001
Тетераэдрические и октаэдрические слои
Для простоты представим кремнекислородные
тетраэдрические слои, как:
Si
а алюмокислородные слои как:
Al
SIVA
10

11. Различие глинистых минералов

Copyright©2001
Различие глинистых минералов
Различные комбинации тетраэдрических и октаэдрических
слоев образуют различные глинистые минералы:
1:1 глинистые минералы (e.g., каолинит, галлуазит):
SIVA
11

12. Различие глинистых минералов

Copyright©2001
Различие глинистых минералов
Различные комбинации тетраэдрических и октаэдрических
слоев образуют различные глинистые минералы:
2:1 глинистые минералы (e.g., монтмориллонит, иллит)
SIVA
12

13. Каолинит (происходит от названия местности Каолин в Китае)

Copyright©2001
Каолинит
(происходит от названия местности Каолин в Китае)
Al
обычно
70-100
слоев
Соединены сильными Н
связами
не легко отделяются друг
от друга
SIVA
Si
Al
Si
0.72 nm
Al
Si
Al
Si
Соединенеие общими
атомами кислорода

14. 15. Каолинит

Copyright©2001
Каолинит
Характер кристаллов:
В основе кристаллической структуры каолинита лежат бесконечные листы из тетраэдров Si—O4,
имеющих три общих кислорода и связанных попарно через свободные вершины алюминием и
гидроксилом. Эти листы соединены между собой слабыми связями, что обусловливает весьма
совершенную спайность каолинита и возможность различного наложения одного слоя на другой,
что, в свою очередь, ведет к некоторому изменению симметрии всей кристаллической постройки.
Спайность совершенная. Излом занозистый. Тв. 1,5-2. Пл.2, 6.
Блеск землистый Цвет белый. Черта белая
SIVA
Образуется при каолинизации (выветривании и гидротермальном
изменении полевошпатовых пород).
КАОЛИНИТ (увеличение х 1350)
15

16. Каолинит

Copyright©2001
Каолинит
используется как краска, в керамической и
фармацевтической промышленности
(OH)8Al4Si4O10
Галлуазит
входит в группу каолинита; имеет гидратированную
структуру
(OH)8Al4Si4O10.4H2O
SIVA
16

17. Монтмориллонит

Copyright©2001
Монтмориллонит
также называется смектит; расширяется при соприкосновении с водой
Si
Al
Si
Si
Al
легко разделяется
с помощью воды
Связан слабыми Вандер-Ваальсовыми
связями
SIVA
0.96 nm
Si
Si
Al
Si
17

18.

19. 20. Монтмориллонит

Copyright©2001
Монтмориллонит
высоко реакционные глины (набухающие)
(OH)4Al4Si8O20.nH2O
Бентонит
на контакте с водой
Высокое сродство с водой
группа монтмориллонита
используется в строительстве
SIVA
20

21. Иллит

22. Другие…

Copyright©2001
Другие…
хлорит
A 2:1:1 (???).
Si
Al
Al or Mg
вермикулит
монтмориллонитовая группа; 2 межслоевой группы воды
аттапульгит
цепочечная структура (нет слоев); тонко-игольчатые агрегаты
SIVA
22

23. Глинистые частицы

24. Глинистая структура (агрегаты)

25. Глинистая структура (агрегаты)

Copyright©2001
Глинистая структура (агрегаты)
геохимические условия окружающей среды (т.е., pH,
температура, присутствие катионов в воде) в период
седиментации существенно влияют на агрегатообразование.
глинистые частицы имеют тенденцию выравниваться
перпендикулярно направленному на них давлению.
SIVA
25

26. 27. Сканирующий электронный микроскоп

28. Другие…

Copyright©2001
Другие…
X-Ray Diffraction (XRD) –
рентгено-фазовая дифракция
определение атомной структуры и присутствия минерала
Differential Thermal Analysis (DTA) –
дифференциальный термальный анализ
определяет присутствие минерала
SIVA
28

29. Casagrande’s PI-LL диаграммы

Copyright©2001
Casagrande’s PI-LL диаграммы
60
U-line
Plasticity Index
50
montmorillonite
illite
A-line
40
30
kaolinite
20
halloysite
10
chlorite
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Liquid Limit
SIVA
29

30. 31. Зона поверхности

Copyright©2001
Зона поверхности
зона поверхности на ед. массы (m2/g)
чем меньше зерна, тем выше зона поверхности
напр., почвенное зерно с плотностью 2.7
10 mm 3
Зона пов. = 222.2 mm2/g
SIVA
1 mm 3
Зона пов. = 2222.2 mm2/g
31

32. Изоморфные замещения

Copyright©2001
Изоморфные замещения
замещения Si4+ и Al3+ другими катионами низкой
валентности (Mg2+)
в результате – несбалансированный заряд
(отрицательная сеть)
Положительно
+ +
+ + _ заряженный край
+ _ _ _ _
Отрицательно
+ _ _ _
__
заряженная
+ _
_
_
_ _ _ _ _
поверхность
_
_
_ _
_
SIVA
Глинистая частица с отрицательной сетью
32

33. Способность катионного обмена (c.e.c)

Copyright©2001
Способность катионного обмена
(c.e.c)
катионный обмен
способность захватывать катионы из воды(т.е., в
результате образования негативной сети)
измеряется в meq/100g (сетевой негативный заряд на 100 г.
глины)
миллиэквивалент
Способность замещения растет с увеличением
валентности.
Al3+ > Ca2+ > Mg2+ >> NH4+ > K+ > H+ > Na+ > Li+
SIVA
33

34. Сравнение

35. Катионная концентрация в воде

Copyright©2001
Катионная концентрация в воде
катионная концентрация падает с увеличением расстояния от
частицы
clay particle
+
+
+
+
+
+
++
+
+
+
+
+
+ +
+
+
+
+ +
+ + +
+
+ + +
+
+
+ + +
+ + + ++
++
+
+
SIVA
- + cations
+
- ++ +
+
+ +
+
+ +
+
+
-+ + + +
+
- +
+ + +
+
+
+
-+ +
+
+
+
+
-+
+
+
double layer
+
+
+
+
+
+
free water
35
+

36. Адсорбированная вода

Copyright©2001
Адсорбированная вода
тонкий слой воды плотно связанный с поверхностю
глинистой частицы (как кожа)
1-4 молекул воды - толщина (1 nm)
более вязкая, чем обычная вода
SIVA
-
Адсорбированная
вода
36

37. Глинистые частицы в воде

38. 39. Глины

Copyright©2001
Глины
Глинистые частицы имеют вид пластин или
игольчатый облик. Они негативно заряжены.
Глины пластичны; Алеврит, песок, гравий не
пластичны.
Глины имеют высокую способность сжиматься
(усушаться) и низкую способность к расширению.
SIVA
39

40. Монтмориллониты

Copyright©2001
Монтмориллониты
монтмориллониты имеют очень высокую зону внешней
поверхности, способность к катионному обмену, сродство к
воде. Они образуют реакционно способные глины.
Монтмориллониты имеют очень высокую способность
водопоглощения (100+), индекс пластичности и
активности (1-7).
Бентонит (форма монтмормлонита) часто используется
при бурении.
SIVA
40

English Русский Rules