Agyagásvány

Tábornok
Agyagásvány IX. Kategória : szilikátok
Példák a kaolinitra , az egyik agyagásványra.
Strunz osztály	9.E
Kémiai formula	kaolinit vagy halloizit ( Al 2 O 3 2 Si O 2 ( O H ) 4 vagy Al 2 (Si 2 O 5 ) (OH) 4, egyéb szilikátok és filoszilikátok, például illit K 0,65 Al 2 [Al 0,65 Si 3,35 O 10 ] OH, Montmorillonit (Na, Ca) 0,3 (AI, Mg) 2 Si 4 O 10 OH 22 . n H 2 O, szepiolit Mg 4 Si 6 O 15 (OH) 22 . 6 H 2 O...
Azonosítás
Szín	fehér, szürke, sárgás, barnás, zöldes, rózsaszín, vöröses, fehéres. Nagyon gyakran összetételüktől függően változó
Kristály rendszer	triklinika (kaolinit), monoklinika (montmorillonit) ...
Hasítás	tökéletes követés (001) a lapok síkjában
Szünet	?
Habitus	kriptokristályos anyag, por alakú,
Mohs-skála	1-től 2-ig
Szikra	földes
Optikai tulajdonságok
Átláthatóság	átlátszó és átlátszatlan
Kémiai tulajdonságok
Sűrűség	2,25 (szaponit), 2,6 (kaolinit), 2 - 2,7 (montmorillonit), 2,6 - 2,9 (illit)
Kémiai viselkedés	mechanikai tulajdonságok (agyagöntés, plaszticitás stb.)

SI és STP mértékegységei, hacsak másképp nem szerepel.

Az agyagásványok , vagy egyszerűen csak a agyagok , amelyek alumínium-szilikát hidratált családnak fiiiosziiikátok . Ezek az ásványi anyagok alkotják az argillaszerű kőzetek és az ezekből a kőzetből származó anyagok esetleges finomítása után nyert anyagokat (ezeket a kőzeteket és ezt az anyagot agyagnak is nevezik ).

Agyagásványok

Ez utóbbit három nagy családba sorolják a lap vastagsága (0,7; 1,0 vagy 1,4 nm ) szerint, amelyek tetraéderes (Si) és oktaéderes (Al, Ni, Mg, Fe 2+ , Fe 3+ , Mn, Na, K, stb. ). A lapok közötti szakaszon víz és ionok lehetnek . Ennek eredményeként a lapok közötti távolság változhat, ezért az agyag hidratálódása (tágulása) vagy kiszáradása (összehúzódása) során makroszkopikus dimenziós variációk alakulnak ki, amelyek repedéseket okozhatnak. A sok agyagásványt tartalmazó száraz anyag "megragadja a nyelvet" (műanyag pasztát képezve felszívja a vizet).

A filoszilikátok kis mikrometrikus kristályok, hatszögletű lemezek vagy (mikro) szálak formájában vannak. Ezek a phyllitous ásványok halloysite , kaolinit , montmorillonit , illit és bravaizit , glaukonit , szmektitek , interbedded is, mint a vermikulitok , rostos ásványi anyagok, mint attapulgitek vagy szepiolit , végül kloritokat és csillámok , az utóbbi nagyon apró gyakran változik kell sorolni agyagok.

Eredete változatos: a kőzetek vagy a kőzetmaradványok megváltozása a helyi viszonyoktól függően az endogén kőzetek, az üledékbevitelű talajok , a diagenesis , a vulkánkitörés, a specifikus meteoritok változási zónáinak függvényében . A röntgenvizsgálatok (radiokristályográfia, röntgendiffrakció stb.) Növekedése lehetővé tette az agyagok tanulmányozását és jellemzését.

Az agyagásványok szerkezete

Az agyagásványok tetraéderes és oktaéder lapokból állnak, amelyeket az interfoliar térnek nevezett tér keresztez:

A tetraéder lapok hatszögletű hálóban vannak elrendezve, és egy szilícium vagy alumínium atomot körülvevő oxigén tetraéderekből állnak.
Az oktaéder lapok két oxigén- hidroxil sík által alkotott oktaéderekből állnak, amelyek nagyobb atomokat kereteznek: Al, Fe, Mg, Li stb. Az oktaéderlemez alkotó kationjai - vegyértéküktől függően - a réteg kitöltési sebességének módosulását idézik elő. Így például egy tisztán magnézium-oktaéder réteg esetében, amely tehát Mg 2+ atomokból áll , 100% -os kitöltési sebesség alakul ki, az összes oktaéder elfoglalt, trioktaéderes agyagról beszélünk. Ezzel szemben például egy tisztán alumínium oktaéderréteg esetében, amely ezért Al 3+ atomokból áll , a kitöltési sebesség 2/3 lesz, két oktaéder van kitöltve és az egyik üresen marad, üres állásról beszélünk.
Helyettesítések történhetnek a tetraéderes vagy az oktaéderes réteg különböző alkotó atomjai között. Ezek a helyettesítések tartós töltéshiányt idéznek elő, sok agyag stabilan negatív töltésű fajtá téve. Ezeket a töltéseket kompenzálja a kationok beépítése az agyag felületébe.
Az OH - csoportok jelen szélén a agyagok is indukál egy kapacitás csere és adszorpciós töltött részecskék. Ezek a hidroxilcsoportok azonban a következőképpen függnek a pH-tól: Alacsony pH esetén a felszíni hidroxilok teljesen protonáltak (OH), az agyag összességében pozitív éltöltést mutat. Magas pH-nál a hidroxilok deprotonálódnak, a felület összességében negatív (O 2− ). Ezután változó terhelésekről beszélünk. Ez utóbbiak sokkal kevésbé fontosak, mint az állandó terhelések, de mégis szerepet játszanak az agyag cserekapacitásában.
Számítási példa az állandó töltés: Ha figyelembe vesszük a kaolinit, általános képletű Si 4 Al 4 O 10 (OH) 8 , a töltés egyensúly van az alábbiak szerint: 4 atom Si 4+ + 4 alkilcsoport Al 3+ + 18 atomok O 2 - + 8 atom H + = . Ennek az agyagnak nincs tartós töltése, ezért nincs összekötő kationja a töltés semlegesítéséhez. Ennek az agyagnak a teljes cserekapacitása a változó éltöltésekhez kapcsolódik. Megfordítva, egy montmorillonit általános képletű (Na) 0,6 (Al 3.4 , Mg 0,6 ) Si 8 O 20 (OH) 4 nH 2 O mutatja az alábbi egyenleg: 8 atomos Si 4+ + 3.4 atomok Al 3+ + 0,6 atom Mg 2+ + 24 atom O 2− + 4 atom H + = ezt a hiányt 0,6 egyértékű kation vagy 0,3 kétértékű kation beépítése tölti ki (a példában Na 0,6-nak tekintjük ). Ennek az agyagnak a teljes cserekapacitása kapcsolódik állandó terheléséhez, valamint élterheléséhez. $(4 * 4) + (4 * 3) + (18 * -2) + (8 * 1) = 0$ $(4 * 8) + (3,4 * 3) + (0,6 * 2) + (24 * -2) + (4 * 1) = - 0,6$

Duzzadó és cserélhető tulajdonságok

Egyes agyagok képesek megnövelni az érintetlen tereiket. Ez a tulajdonság hidratált kationok (Na, Ca, stb. ) Beépítéséből származik, amely lehetővé teszi a tartós töltéshiány kompenzálását. Ez a jelenség már nem létezik, ha az agyag töltése túl magas ( pl. Mica: -1 teljes agyag töltés tökéletesen ellensúlyozva dehidratált kationokkal (K)) vagy nulla ( pl. Pirofillit, talkum: 0 teljes agyag töltés, nincs interferoliar kation). A kiterjeszthető fajok azok, amelyek töltése 0,3 és 0,8 között változik, amely magában foglalja a szmektitek és a vermikulitok alosztályát is. A hidratált kationokon keresztül beépített víz lehetővé teszi a kristályos szerkezet duzzadását. A duzzanat annál is fontosabb, mivel a páratartalom magas. Tökéletesen száraz állapotban a szmektitnek nincsenek vízmolekulái, a lap + interfoláris távolság = 10 Å , mint egy pirofillit. A szmektit lapja + interfoláris távolsága így 10 Å és 18 Å közötti lehet .

Az agyag állandó és változó töltését kompenzáló kationok többnyire továbbra is cserélhetők a környezetben. így minden agyagnak megvan a maga CEC- je, amely tanúsítja az agyagásványok egyik legnagyobb családjához való tartozásukat. Jelzésként a szmektitek sokkal nagyobb cserekapacitással rendelkeznek, mint a kaolinitok, mert utóbbiak esetében cserekapacitásukat csak változó terhelések diktálják.

A szerkezet különbsége a dioktaéderes és a trioktaéderes oktaéder lap között.
Egy trioktaéderes TOT agyag atomszerkezete.
A trioktaéderes TOT agyag rétegeinek szerkezete.
A tetraéderes lap nézete ál-hexagonális hálóba rendezve.
10 lapos köteg megtekintése.

Az agyagásványok osztályozása

Az agyagokat megkülönböztetik a tetraéderes és az oktaéderes lapok egymásra építésének típusa, az oktaéder réteg kationja, az agyag töltése és a közbenső anyag típusa szerint.

Az agyagásványok több nagy családra oszthatók:

Úgynevezett 1: 1 vagy TO agyagásványok: Ezek egy tetraéderes lapból állnak, amely egy oktaéder réteget nyúlik ki. Jellemzően 7 Å méretűek (TO + interfoliar). Az oktaéderlemez jellegétől függően megkülönböztetünk dioktaéderes lapos TO agyagokat ( brucit típusú lap , Mg (OH) 2 ) és trioktaéder lapos TO agyagokat ( gibbsite típusú lap , Al (OH) 3 ).
Úgynevezett 2: 1 vagy TOT agyagásványok: Ezek két tetraéder lapból állnak, amelyek egy oktaéder réteget kereteznek. A fajtól függően méretük 10 Å és 18 Å között van (TOT + interfoliar). Ami a TO agyagokat illeti, megkülönböztetünk TOT agyagokat dioktaéder lapokkal és TOT agyagokat trioktaéder lapokkal.
Az úgynevezett 2: 1: 1 vagy TOT: O agyagásványok: Ezek két tetraéder lapból állnak, amelyek egy oktaéder réteget kereteznek, az interfoliar teret egy oktaéder lap tölti ki. Ennek az oktaéderes közbülső lapnak ugyanaz a szerkezete, mint a brucitnak, ebben az esetben brucit lapról beszélünk. A 2: 1: 1 agyagok mérete általában 14 Å (TOT + O). Ezt a csoportot a kloritok nagy csoportja alkotja. Osztályozásuk az oktaéderréteg és a brucitréteg dioktaéderes vagy trioktaéderes aspektusa szerint is történik.

Az agyagok összefoglaló táblázata

Használt nómenklatúra: Te = tetraéderes Si kationok száma sejtenként, Oc = az oktaéder töltete sejtenként, a zárójelben az oktaéder kation szerepel.

A besorolás magyarázata: példa 0,6 töltésű montmorillonitra (interferoliar nátriummal): (Na) 0,6 (Al 3,4 , Mg 0,6 ) Si 8 O 20 (OH) 4 nH 2 O: A tetraéderes réteg teljes egészében Si ; ezért van Te = 8Si, ezzel ellentétben az oktaéder (definíció szerint) egy Al↔Mg szubsztitúciót mutat, ezért megvan a pozitív töltések egyenlege (ebben a példában) = 3,4 × 3 + 0,6 × 2 = 11,4; ugyanakkor a TOT agyag oktaéderének tökéletes töltése 12. Ezután az Oc <12/12 esetben találjuk magunkat. Figyelem, nem ritka, hogy a képleteket agyagok fél hálóján találják meg, a példa montmorillonitja ekkor (Na) 0,3 (Al 1,7 , Mg 0,3 ) Si 4 O 10 (OH) 2 nH 2 O lesz.

Agyagok 1: 1 TB

egyházmegyei	egyházmegyei	trioktaéder	trioktaéder
Te / Si = 4 Oc = 12/12	Te / Si = 4 Oc = 12/12	Te / Si = 4 Oc = 12/12	Te / Si <4 Oc> 12/12
Stabil távolság	Változtatható távolság	Stabil távolság	Stabil távolság
Kaolinit (Al), Nacrite (Al), Dickite (Al)	Halloysite (Al)	Antigorit (Mg), krizotil (Mg), lizardit (Mg, Al)	Kronstedtit (Fe 2+ , Fe 3+ ), Berthiérine (Al, Fe 2+ ), Amezit (Al, Mg)

2: 1 TOT dioktaéder agyagok

Te / Si = 8	Te / Si = 8	Te / Si <8	Te / Si <8	Te / Si <8
Oc = 12/12	Oc <12/12	Oc = 12/12	Oc> 12/12	Oc = 12/12
Stabil távolság	Változtatható távolság	Változtatható távolság	Változtatható távolság	Stabil távolság
Pirofillit (Al)	Szmektitek: montmorillonit * (Al)	Smektitek : Beïdellit (Al, Fe), Nontronite (Fe 3+ )	Vermikulit *** (Al)	Moszkovita (Al, K), az illit ** (Al, K), szericit (Al, K), Damouzite (Al, K), Paragonite (Al, Na), glaukonit (Al, Fe), Celadonite (Al, Fe)

A „szmektit” kifejezés, amelyet gyakran bántalmazó módon használnak, az összes TOZ-fajt jelöli, duzzanatot, amelynek töltése -0,2 és -0,6 között van.
Amikor a Te / Si <8 azt jelenti, hogy a tetraéderes réteg Si 4+ kationjai általában kisebb vegyértékű kationokkal (Al 3+ , Fe 3+ ...) vannak helyettesítve , és ez azt jelenti, hogy negatív töltés van a a lap felülete (kompenzáló kationokkal, amelyek gyakran lúgok, például Na + ).
Hasonlóképpen, amikor Oc <12/12, ez azt jelenti, hogy az oktaéder réteg réteg kationjai (általában Al 3+ vagy Fe 3+ ) általában kisebb vegyértékű kationokkal (Mg 2+ ...) vannak helyettesítve , és ezért ez is negatív töltés meglétét vonja maga után a lap felületén.

* Montmorillonit , amelynek egyik formája Si 4 O 10 Al 5/3 Mg 1/3 Na 1/3 (OH) 2 képlettel rendelkezik, folteltávolítóként vagy mélyépítésben használt bentonit néven ismert „Terre de Sommières ” néven, kolloid tulajdonságai miatt ( habarcsokban lágyítószer ). A halloysite-szel ellentétben két montmorillonit lap között több vízréteg játszódhat le , ezért a két lap közötti elválasztás 0,96 nm- től a teljes elválasztásig terjedhet .

** az illit (1 nm ), általános képletű KAl 2 (AISi 3 O 10 ) (OH) 2töltése -0,75 és -0,9 között van. Terrakotta tárgyak gyártásához használható. A szerkezet a illitek közel van, hogy a csillámok , de különbözik a mértéke a Si / Al szubsztitúció (alacsonyabb a illit), reagáltatjuk kálium (alacsonyabb a illit), és egy bizonyos fokú zavar a illit. Halmozási lapok.
*** A vermikulit töltése -0,6 és -0,9 között van.

2: 1 TOT trioktaéder agyagok

Te / Si = 8	Te / Si = 8	Te / Si <8	Te / Si <8	Te / Si <8
Oc = 12/12	Oc <12/12	Oc = 12/12	Oc <12/12	Oc = 12/12
Stabil távolság	Változtatható távolság	Változtatható távolság	Változtatható távolság	Stabil távolság
Talkum (Mg), Minnesotaïte (Mg, Fe 2+ )	Smektitek : sztevensit (Mg), hektorit (Mg, Li)	Szmektitek: szaponit (Mg), bowlingit (Mg, Fe 2+ ), szukonit (Mg, Zn)	Vermikulit (Ni 2+ ), Batavit (Mg)	Phlogopite (Mg), Illite (Mg, Fe, K), Biotite (Mg, Fe, K), Lepidolite (Mg, Fe, K), Ledikite (Mg, Fe, K)

Agyagok 2: 1: 1 TOTO

TOT csúszás	Egyházmegyei	Egyházmegyei	Trioctahedral	Trioctahedral
'Brucitic' O interfoliar lap	Egyházmegyei	Trioctahedral	Egyházmegyei	Trioctahedral
	Donbasite	Cookeite , Sudoite	Franklinfurnaceit	Diabantite , penninií , chamosit , Brunsvigite , klinoklor , thuringit , Ripidolite , Sheridanite

A Tri-Tri csoport a legelterjedtebb a földön. A Di-Tri és a Di-Di csoportok ritkábbak. A Tri-Di csoport még mindig ismeretlen, ilyen ásványt még nem fedeztek fel.

Az agyagok jellemzése

röntgendiffrakció

Az agyagok felismerésére alkalmazott egyik technika a röntgendiffrakciós elemzés . Ehhez a technikához a minta speciális előkészítése szükséges. Az egyes előállítási módszerek különböző információkat nyújtanak az ásvány szerkezetéről.

A dezorientált készítményt - amint a neve is mutatja - egy kompakt porból készítik, amelynek alkotóelemeit dezorientálták. Számos módszert alkalmaznak: porszintű, " oldalsó betöltés ", " visszatöltés " vagy akár " porlasztva szárítás ". A por „tökéletes” dezorientációja továbbra is kényes technika, amelyet erősen befolyásolhatnak egyes ásványi anyagok által kiváltott lehetséges preferenciális irányok. A dezorientált por továbbra is az ásványi mintában lévő fázisok azonosítására szolgáló főleg az előállítási módszer marad. Ez utóbbi lehetővé teszi az alkotó fázisok összes diffrakciós síkjának megszerzését. Az agyagokat a maguk részéről nehezebb megkülönböztetni ezzel a technikával, mert kristálytani síkjaik nagyrészt azonosak egyik családból a másikba. Ezután a diffraktogramok egymásra helyezett csúcsokat mutatnak, ami bonyolultabbá teszi a fázisok leolvasását és azonosítását. Noha bizonyos hátrányai vannak (a filoszilikátok esetében), a diffrakciós síkok globális látása lehetővé teszi olyan paraméterek elérését, mint az oktaéderréteg töltési sebessége stb.

A dezorientált készítmény változata magában foglalja a por kapillárisba helyezését. Ez a technika hasonló eredményeket ad, de sokkal kisebb anyagmennyiséggel dolgozhat.

Az orientált tárgylemezek elkészítése egy módszer, amelyet a mintában lévő különböző filoszilikátok megkülönböztetésére használnak. Ez abból áll, hogy a minta adott ideig megülepedhet ( Stokes-törvény ) annak érdekében, hogy csak a <2 μm <frakciót nyerje vissza , amelyet a „tiszta” agyagfázist tartalmazó frakciónak tekintenek. Ezt az oldatban lévő frakciót ezután üveglemezre helyezzük, majd szárítjuk. A szárítás során a lamellás agyag részecskék valamennyien a kristálytani síkjuknak (001) megfelelően tájékozódnak (mint a földre hulló papírköteg, az összes oldal nagy arccal lefelé néz). Amikor ezt a lemezt diffrakciónak vetik alá, ezért csak a 001 vonalakat kapjuk meg (vagyis 001, 002 stb. ). Ezek a vonalak jellemzőek az agyagásványok nagy családjaira.

Bizonyos esetekben a diffrakciós csúcsok végzetesen egymásra helyezkednek. Az agyagok megkülönböztetése érdekében ezután különféle kezeléseket hajtanak végre a lapközi tér módosítása céljából: melegítés, savanyítás, az interfoliar kation pótlása stb. A diffrakciós csúcsok alakulásának vizsgálatával kis szögben, a kezeléstől függően, ismerje fel az agyagot.

A geokémia mellett ezt a technikát a törvényszéki tudósok is használják, hogy megpróbálják meghatározni a föld nyomainak eredetét, amelyek utalást jelenthetnek a vizsgálat során.

Metilénkék teszt

A különböző agyagtípusok felismerése érdekében végezhet metilénkék tesztet . Az agyaggal való érintkezés után a metilénkék koncentrációjának mérésével az utóbbi CEC- jét közvetett módon levezetjük . Ez lehetővé teszi az ásvány globális osztályozását.

Színek

Az agyag részecskék nem felelősek a talaj színéért. A talaj vörös, narancssárga, sárga, zöld, kék színe (agyag vagy nem) a vas talajállapotának köszönhető ( az első három esetben Fe 3+ , az utolsó kettőben Fe 2+ ). Ha a talaj fehér felé hajló színű, az azért van, mert ezt az elemet feloldották és kiürítették a profilból.

Másrészt, agyag (férfi név) a neve egy szín egy nagyon halvány semleges szürke hajló fehér .

Kémia

A vízben az agyag részecskék olajcseppként viselkednek a vinaigrette-ben: összeállnak és szuszpenzióban " micellákat " alkotnak : az agyagról azt mondják, hogy "szétszórt" állapotban van. A jelenléte oldott ásványi sók hordozó pozitív töltések ( Ca , Mg , K , Na , NH 4, Fe , Mn, Cr, Ti, Al, Ba, Sr ...) a micellákat összekapcsolja: az agyag flokkulálódik . Az agyagoknak ez a tulajdonsága lehetővé teszi, hogy diszpergált állapotban folyékony legyen, sárban pépes és száraz talajban szilárd legyen. Az agyag egy kationokkal pelyhes kolloid .

Megjegyzések és hivatkozások

Megjegyzések

zeolitok itt nem szerepelnek, mert szerelvényszerkezeteik háromdimenziósak maradnak, méretüktől és tulajdonságuktól függetlenül.
illit a mérsékelt égövi zónákban, a kaolinit a trópusi környezetben képződik. Vannak időjárásálló agyagok és maradványagyagok.

Hivatkozások

A osztályozása ásványok választott , hogy a Strunz , kivéve a polimorf szilícium-dioxid, amelyek közé sorolják szilikátok.
" Az ásványok és kőzetek makroszkopikus azonosítása " ( Archívum • Wikiwix • Archive.is • Google • Mit kell tenni? )
(fr + en) Alain Meunier , Argiles , Springer,2005, 472 p. ( ISBN 3-540-21667-7 , online olvasás ).
(en) Rossman F. Giese és Carel J. Van Oss , kolloid és felületi tulajdonságok agyagok és a kapcsolódó ásványi anyagok , Dekker,2002, 312 p. ( ISBN 0-8247-9527-X ).