Savimineraali, luokka IX : silikaatit | |
Esimerkkejä kaoliniitista , joka on yksi savimineraaleista. | |
Kenraali | |
---|---|
Strunz-luokka | 9.E |
Kemiallinen kaava | kaoliniitti tai halloyisiitti ( Al 2 O 3 2 Si O 2 ( O H ) 4 tai Al 2 (Si 2 O 5 ) (OH) 4, muut silikaatit ja filosilikaatit, kuten illiitti K 0,65 Al 2 [Al 0,65 Si 3,35 O 10 ] OH, Montmorilloniitti (Na, Ca) 0,3 (AI, Mg) 2 Si 4 O 10 OH 22 . n H 2 O, Sepioliitti Mg 4 Si- 6 O 15 (OH) 22 . 6 H 2 O... |
Henkilöllisyystodistus | |
Väri | valkoinen, harmaa, kellertävä, ruskehtava, vihertävä, vaaleanpunainen, punertava, valkeahko. Hyvin usein vaihteleva niiden koostumuksen mukaan |
Kristallijärjestelmä | trikliini (kaoliniitti), monokliini (montmorilloniitti) ... |
Pilkkominen | täydellinen seuranta (001) arkkien tasossa |
Tauko | ? |
Habitus | kryptokiteinen materiaali, jauhemainen, |
Mohsin asteikko | 1 - 2 |
Kimallus | maanläheinen |
Optiset ominaisuudet | |
Läpinäkyvyys | läpinäkyvä läpinäkymätön |
Kemialliset ominaisuudet | |
Tiheys | 2,25 (saponiitti), 2,6 (kaoliniitti), 2 - 2,7 (montmorilloniitti), 2,6 - 2,9 (illiitti) |
Kemiallinen käyttäytyminen | mekaaniset ominaisuudet (muovaussavi, plastisuus jne.) |
SI- ja STP- yksiköt, ellei toisin mainita. | |
Savi- mineraalit , tai yksinkertaisesti savet ovat alumiinisilikaattia sammutettua perheen fyllosilikaattien . Nämä mineraalit ovat tärkeimmät ainesosat savea kiviä ja materiaali on saatu nämä kivet ensin mahdollisesti jalostuksen (nämä kivet ja tämä materiaali kutsutaan myös savet ).
Jälkimmäiset luokitellaan kolmeen suureen perheeseen arkkien paksuuden (0,7; 1,0 tai 1,4 nm ) mukaan, mikä vastaa useita tetraedrisen (Si) ja oktaedrisen (Al, Ni, Mg, Fe 2+ , Fe ) kerroksia 3+ , Mn, Na, K jne. ). Arkkien välinen rako voi sisältää vettä ja ioneja . Tämä johtaa vaihteluihin arkkien välisessä etäisyydessä ja siten saven makroskooppisissa mittavaihteluissa, kun se kosteutuu (laajenee) tai kuivuu (supistuu), mikä voi aiheuttaa halkeamia. Paljon savimineraaleja sisältävä kuiva materiaali "tarttuu kieleen" (imee vettä muodostaen muovipastan).
Fyllosilikaattien ovat muodoltaan pieniä mikrometri- kiteitä, on kuusikulmainen levyt tai (mikro) kuituja. Nämä ovat kylmämineraalit halloysiitti , kaoliniitti , montmorilloniitti , illiitti ja bravaisiitti , glaukoniitti , smektiitit , keskitetyt , kuten vermikuliitit , kuituiset mineraalit, kuten attapulgiitit tai sepioliitit , lopuksi kloriitit ja micat , jälkimmäiset hyvin pieninä paloina, jotka muutetaan usein rinnastettaviksi savet.
Alkuperä on vaihdellut: muuttaminen kiviä tai kiven tähteet riippuen paikallisista olosuhteista riippuen muutos vyöhykkeillä endogeenisen kiviä, maaperässä sedimentin osuus , diagenesis , tulivuorenpurkaus erityisiä meteoriitit. Röntgentutkimusten (radiokristallografia, röntgendiffraktio jne.) Nousu on mahdollistanut savien tutkimisen ja karakterisoinnin.
Savimineraalit koostuvat kaikki pinosta tetraedrisiä ja oktaedrisia arkkeja, jotka ovat välissä tilaa, jota kutsutaan rajapinnaksi:
Joillakin savilla on kyky lisätä välitilojaan. Tämä ominaisuus syntyy hydratoitujen kationien (Na, Ca jne. ) Yhdistämisestä, mikä tekee mahdolliseksi kompensoida pysyvien varausten alijäämät. Tätä ilmiötä ei enää ole, jos savipanos on liian korkea ( esim. Mikat: kokonaissavipitoisuus -1 tasapainossa täydellisesti dehydratoiduilla kationeilla (K)) tai nolla ( esim. Pyrofylliitti, talkki: kokonaissavupitoisuus 0, ei välitöntä kationia). Laajentuvat lajit ovat niitä, joiden varaus vaihtelee välillä 0,3 - 0,8, joka sisältää sekä smektiittien että vermikuliittien alaluokan. Hydratoitujen kationien kautta lisätty vesi sallii kiteisen rakenteen turpoamisen. Turvotus on sitäkin tärkeämpää, koska kosteus on korkea. Täysin kuivassa tilassa smektiitissä ei ole vesimolekyylejä, arkki + interferolaarinen etäisyys = 10 Å , kuten pyrofylliitti. Smektiitin arkki + interfolaarinen etäisyys voi siten vaihdella välillä 10 Å - 18 Å .
Saven pysyviä ja vaihtelevia varauksia kompensoivat kationit pysyvät pääosin vaihdettavissa ympäristössä. jokaisella savella on siis oma CEC, joka todistaa kuulumisestaan yhteen suurimmista savimineraalien perheistä. Viitteenä smektiiteillä on paljon suurempi vaihtokapasiteetti kuin kaoliniiteilla, koska jälkimmäisten osalta niiden vaihtokapasiteetti määrää vain vaihtelevat kuormat.
Rakenneero dioktaedrisen ja trioktaedrisen oktaedrisen levyn välillä.
Trioktaedrisen TOT-saven atomirakenne.
Trioktaedrisen TOT-saven kerrosten rakenne.
Näkymä tetraedrilevystä järjestettyinä pseudo-kuusikulmaisiin silmiin.
Näkymä 10 arkin pinosta.
Savet erotetaan tyypiltään tetraedrisen ja oktaedrisen arkin pinontayhdistelmän, oktaedrisen kerroksen kationin, saven varauksen ja rajapintamateriaalin tyypin mukaan.
Savimineraalit on jaettu useisiin suuriin perheisiin:
Käytetty nimikkeistö: Te = tetraedristen Si- kationien lukumäärä solua kohden, Oc = oktaedrin varaus solua kohti, suluissa ilmoitetaan oktaedrinen kationi.
Selitys luokitus: esimerkiksi montmorilloniitti varauksen 0,6 (jossa interfoliar natrium): (Na) 0,6 (Al 3,4 , Mg 0,6 ) Si 8 O 20 (OH) 4 nH 2 O: tetraedrisen kerros on täysin Si ; Siksi meillä on Te = 8Si, päinvastoin oktaedri osoittaa (määritelmän mukaan) substituution Al↔Mg, joten positiivisten varausten tasapaino (tässä esimerkissä) = 3,4 × 3 + 0,6 × 2 = 11,4; TOT-saven oktaedronin täydellinen varaus on kuitenkin 12. Löydämme itsemme sitten tapauksesta Oc <12/12. Huomiota, se ei ole harvinaista löytää kaavat puoli-mesh savia, montmorilloniitti esimerkin tulee sitten (Na) 0,3 (Al 1,7 , Mg 0,3 ) Si 4 O 10 (OH) 2 nH 2 O
dioktaedrinen | dioktaedrinen | trioktaedrinen | trioktaedrinen |
Te / Si = 4
Oc = 12/12 |
Te / Si = 4
Oc = 12/12 |
Te / Si = 4
Oc = 12/12 |
Te / Si <4
Oc> 12/12 |
Vakaa väli | Vaihteleva väli | Vakaa väli | Vakaa väli |
Kaoliniitti (Al), Nacrite (Al), Dickite (Al) | Halloysite (Al) | Antigorite (Mg), Krysotiili (Mg), Lizardite (Mg, AI) | Kronstedtiitti (Fe 2+ , Fe 3+ ), Berthiérine (Al, Fe 2+ ), amesiitti (Al, Mg) |
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 |
Vakaa väli | Vaihteleva väli | Vaihteleva väli | Vaihteleva väli | Vakaa väli |
Pyrofylliitti (Al) | Smektiitit: Montmorilloniitti * (Al) | Smektiitit: beidelliitti (Al, Fe), nontroniitti (Fe 3+ ) | Vermikuliitti *** (Al) | Moskoviitti (Al, K), Illite ** (Al, K), Sericite (Al, K), Damouzite (Al, K), Paragonite (Al, Na), Glaukoniitti (Al, Fe), Celadonite (Al, Fe) |
* Montmorilloniitti , jonka yksi muoto on kaava Si 4 O 10 Al 5/3 Mg 1/3 Na 1/3 (OH) 2, tunnetaan nimellä "Terre de Sommières ", jota käytetään tahranpoistoaineena tai maa- ja vesirakennuksessa käytettynä bentoniittina kolloidisten ominaisuuksiensa vuoksi (pehmittimet laastissa ). Toisin kuin halloysiitissa , kahden montmorilloniittilevyn välillä voi tapahtua useita vesikerroksia, minkä vuoksi kahden arkin välinen etäisyys voi olla välillä 0,96 nm täydelliseen erotukseen. ** illite (1 nm ), jolla on kaava Kal 2 (AISi 3 O 10 ) (OH) 2, lataus on -0,75 - -0,9. Sitä voidaan käyttää terrakottaesineiden valmistuksessa. Illiittien rakenne on lähellä micaa, mutta eroaa Si / Al-substituutioasteesta (alhaisempi illiitissä), kaliumin läsnäolosta (alhaisempi illiitissä) ja tietyssä määrin häiriöistä. |
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 |
Vakaa väli | Vaihteleva väli | Vaihteleva väli | Vaihteleva väli | Vakaa väli |
Talkki (Mg), Minnesotaïte (Mg, Fe 2+ ) | Smektiitit: Stevensite (Mg), Hectorite (Mg, Li) | Smektiitit: saponiitti (Mg), Bowlingite (Mg, Fe 2+ ), saukoniitti (Mg, Zn) |
Vermikuliitti (Ni 2+ ), Bataviitti (Mg) |
Flogopiitti (Mg), Illite (Mg, Fe, K), Biotiitti (Mg, Fe, K), Lepidoliitti (Mg, Fe, K), Ledikite (Mg, Fe, K) |
TOT-lipsahdus | Dioktaedrinen | Dioktaedrinen | Trioctahedral | Trioctahedral |
'Brucitic' O -välilevy | Dioktaedrinen | Trioctahedral | Dioktaedrinen | Trioctahedral |
Donbasite | Cookeite , Sudoite | Franklinfurnaceite | Diabantite , Penninite , Chamosite , Brunsvigite , Clinochlore , Thuringite , Ripidolite , Sheridanite |
Yksi savien tunnistamiseen käytetyistä tekniikoista on röntgendiffraktioanalyysi . Tämä tekniikka vaatii näytteen erityistä valmistelua. Kukin valmistusmenetelmä antaa erilaista tietoa mineraalin rakenteesta.
Desorientoitu valmiste tehdään, kuten nimestäkin käy ilmi, kompaktista jauheesta, jonka ainesosat ovat disorientoituneet. Käytetään useita menetelmiä: tasainen jauhe, " sivulataus ", " takaisin lastaus " tai jopa " suihkukuivaus ". Jauheen "täydellinen" desorientaatio on edelleen herkkä tekniikka, johon tiettyjen mineraalien aiheuttamat mahdolliset etusijasuunnat voivat vaikuttaa voimakkaasti. Disorientoitumaton jauhe on edelleen valmistusmenetelmä, jota käytetään pääasiassa mineraalinäytteen faasien tunnistamiseen. Jälkimmäinen mahdollistaa kaikkien rakenneosien diffraktiotasojen saamisen. Savia on puolestaan vaikeampaa erottaa tällä tekniikalla, koska niiden kristallografiset tasot ovat suurelta osin identtisiä perheestä toiseen. Difraktogrammit esittävät sitten päällekkäisiä piikkejä, mikä tekee vaiheiden lukemisesta ja tunnistamisesta monimutkaisemman. Vaikka diffraktiotasojen globaali visio kuitenkin tuo esiin tiettyjä haittoja (filosilikaateille), on mahdollista saavuttaa parametreja, kuten oktaedrisen kerroksen täyttymisnopeus jne.
Desorientoidun valmisteen muunnelma sisältää jauheen asettamisen kapillaariin. Tämä tekniikka antaa samanlaisia tuloksia, mutta antaa sinun työskennellä paljon pienempien materiaalimäärien kanssa.
Suuntautuneiden dioiden valmistus on menetelmä, jolla erotetaan näytteen eri filosilikaatit. Se koostuu siitä, että näytteen annetaan laskeutua tietyn ajanjakson ajan ( Stokesin laki ) saadakseen takaisin vain <2 μm: n murto-osan , jota pidetään "puhtaan" savifaasin sisältävänä jakeena. Tämä fraktio liuoksessa kerrostetaan sitten lasilevylle ja kuivataan sitten. Kuivumisen aikana lamellaariset savipartikkelit kaikki suuntaavat kristallografisen tasonsa (001) mukaan (kuten maahan laskeutuva paperipino, kaikki sivut päätyvät suuriksi kuvapuoli alaspäin). Kun tämä levy alistetaan diffraktiolle, saamme siis vain 001-viivat (ts. 001, 002 jne. ). Nämä linjat ovat ominaisia suurille savimineraaliperheille.
Joissakin tapauksissa diffraktiohuiput ovat kohtalokkaasti päällekkäin. Savien erottamiseksi suoritetaan sitten erilaisia hoitoja, joiden tarkoituksena on arkkien välisen tilan muuttaminen: lämmitys, happamoituminen, rajapintakationin korvaaminen jne. Tarkastelemalla diffraktiohuippujen evoluutiota matalissa kulmissa käsittelystä riippuen voimme tunnista savi.
Lisäksi geokemiaan , tätä tekniikkaa käytetään myös oikeuslääketieteen tutkijat yrittää määrittää alkuperän jälkiä maa, joka voi olla osoitus tutkimuksen aikana.
Voit tunnistaa erityyppiset savet tekemällä metyleenisinisellä testillä . Mittaamalla metyleenisinisen pitoisuus saven kanssa kosketuksen jälkeen, sen jälkeinen CEC päätetään epäsuorasti . Tämä mahdollistaa mineraalin luokittelun maailmanlaajuisesti.
Savihiukkaset eivät ole vastuussa maaperän väristä. Maaperän punainen, oranssi, keltainen, vihreä, sininen väri (savi tai ei) johtuu maaperän raudan tilasta (Fe 3+ kolmessa ensimmäisessä tapauksessa ja Fe 2+ kahdessa viimeisessä). Kun maa on väriltään valkoista, se johtuu siitä, että tämä elementti on liuennut ja poistettu profiilista.
Lisäksi savea (uros nimi) on nimi, joka väri on hyvin vaalean neutraali harmaa hoito- ja valkoinen .
Vedessä savipartikkelit käyttäytyvät kuin öljypisarat vinaigrettissä: ne ryhmittyvät yhteen ja muodostavat " misellejä " suspensiossa: saven sanotaan olevan "hajallaan". Kun läsnä on liuennut mineraalisuoloja kuljettaa positiiviset varaukset ( Ca , Mg , K , Na , NH 4, Fe , Mn, Cr, Ti, Al, Ba, Sr ...) saa misellit sitoutumaan toisiinsa: savi flokkuloidaan . Tämä savien ominaisuus antaa sen olla nestemäinen hajallaan, tahnamainen mudassa ja kiinteä kuivassa maaperässä. Savi on kolloidi, joka flokkuloi kationien kanssa .