Гидрослюдистые глины - Влияние состава и состояния глинистых грунтов на морозное пучение

Количественные подсчеты показывают, что преобладающим минералом в глинистых породах различного возраста является гидрослюда: для пород додевонского возраста количество образцов, в которых среди ассоциаций глинистых минералов преобладает гидрослюда, в некоторых случаях доходит до 95%, среди пород мезозойского и кайнозойского возрастов это соотношение составляет в среднем 58%.

Причинами, которые обусловливают доминирующее значение гидрослюд среди глинистых минералов отложений различных геологических периодов, являются возможность образования гидрослюд в морских и континентальных условиях, превращение их в другие глинистые минералы в процессе метаморфизма, а также поступление первичных слюд в глинистую и даже коллоидную фракцию в результате механического разрушения горных пород.

Гидрослюды относятся к наиболее распространенной группе глинистых минералов, состоящей из многих разновидностей: гидробиотит, гидромусковит (иллит), серицит, глауконит и др. Между гидрослюдами и глинистыми минералами других групп существуют промежуточные минералы.

По химическому составу гидрослюды разнообразны. Структурная формула гидромусковита, являющегося типичным гидрослюдистым минералом, имеет вид: (КН3О)Аl2(ОН)2*[(Si, Al)4O10]nH2O. Гидрослюды отличаются от слюд меньшим содержанием щелочей, большим - воды и обогащенностью оксидом калия. По содержанию SiО2, равному 49,8-51,4 %, гидрослюды занимают промежуточное положение между каолинитом (43,9-45,1%) и монтмориллонитом (59,3-65,0%). Гидрослюды имеют трехслойную, но, в отличие от монтмориллонита, нелабильиую кристаллическую структуру, мотив которой 2:1 (рис. 2.3.1).

схема структуры гидрослюды по р. гриму

Рис.2.3.1. Схема структуры гидрослюды по Р. Гриму

1 - кислород; 2 - гидроксил; 3 - алюминий; 4 - калий, вода; 5 - кремний (на ? замещен алюминием)

Таким образом, имея структурный мотив такой же, как у монтмориллонита, гидрослюды отличаются от него межслоевым комплексом и зарядом, приходящимся на элементарную ячейку. Если у монтмориллонита заряд ячейки равен примерно 0,66, то у, гидрослюд он составляет примерно 1,3. Кроме того, у гидрослюд в отличие от монтмориллонита заряд располагается близко к поверхности структурного слоя вследствие того, что источником заряда у них являются не только октаэдрические, но и тетраэдрические сетки. Благодаря этим особенностям соседние структурные слои в гидрослюдах прочно связываются межслоевыми катионами (главным образом катионом K+) за счет ионных сил, так что полярные молекулы не могут проникать между ними и вызывать расширение решетки. Межслоевые катионы, уравновешивающие отрицательный заряд слоев, являются при этом необменными.

Следовательно, у гидрослюд основными активными поверхностями являются разорванные связи краевых частей кристаллов и их внешние базальные грани. Однако в отличие от каолинита внешние базальные грани гидрослюд, несущие нескомпенсированный отрицательный заряд, активно взаимодействуют с дисперсионной средой. Этим объясняется тот факт, что по величине гидрофильности, по активности в обменных и адсорбционных реакциях гидрослюды занимают промежуточное положение между каолинитом и монтмориллонитом.

Похожие статьи




Гидрослюдистые глины - Влияние состава и состояния глинистых грунтов на морозное пучение

Предыдущая | Следующая