MINERAŁY ILASTE

Informacje ogólne Minerały ilaste są uwodnionymi glinokrzemianami Al, Mg i Fe, należącymi do krzemianów warstwowych, o budowie pakietowej. Pakiety zbudowane są z dwóch, trzech lub czterech warstw na przemian glinowych i krzemowych, ułożonych względem siebie równolegle. Warstwa krzemowa składa się z czworościanów (tetraedrów), w narożach któych znajdują się atomy tlenu a w środku Si4+. Warstwę glinów tworzą natomiast ośmiościany (oktaedry); w 8 ich narożach tkwią atomy tlenu lob grupy OH w środku zaś najczęściej Al3+. Czworościany i ośmiościany powiązane są ze sobą warstwowo, w ten sposób, że trzy atomy tlenu jednego czworościanu należą równocześnie do trzech innych czworościanów, tworząc mostki typu Si-O-Si zaś czwarty atom tlenu łączy się z warstwą ośmiościanów mostkiem Si-O-Al W zależności od wzajemnego układu warstw oktaedrów i tetraedrów mogą one należeć do krzemianów: * dwuwarstwowych * trójwarstwowych *czterowarstwowych

a) b) Rys. Schematyczna budowa czworościanu krzemowego (a) oraz ośmiościanu glinowego (b)

Podział minerałów ilastych według Stocha (1974)

Wzór i właściwości sorpcyjne Ogólny wzór minerałów ilastych można ująć następująco: nSiO2Al2O3·nH2O Minerały ilaste bywają bezpostaciowe lub krystaliczne, o różnych odstępach między poszczególnymi pakietami. Mimo struktury krystalicznej są one koloidami, mającymi ładunek elektryczny, zwykle ujemny, w wyniku czego dodatnio naładowane kationy są przyciągane i sorbowane na powierzchni minerału ilastego. Różne odległości pakietów w strukturze minerału powodują sorpcję międzypakietową jonów. Zwiększa to ogólną pojemność sorpcyjną danego minerału. Na przykład powierzchnia zewnętrzna 1g iłu koloidalnego jest około 1000razy większa w porównaniu z powierzchnią 1g piasku!

Minerały dwuwarstwowe Składają się z pakietów, które tworzy jedna warstewka czworościanów krzemowych i jedna ośmiościanów glinowych. Budowę tego rodzaju określa się zapisem 1:1. Najważniejszym przedstawicielem tej grupy jest kaolinit (należy tu także: dickit, serpentyn), dlatego często nazywa się tę grupę: grupą kaolinitu. Charakterystyczną cechą tej grupy minerałów ilastych jest mała odległość między pakietami, wynosząca w przypadku kaolinitu zaledwie 0,28nm. Skutkiem tego jest bardzo słaba nasiąkliwość, mała plastyczność i niewielkie zdolności wymiennego sorbowania kationów.

KAOLINIT Al4(OH)8(Si4O10) CECHY MAKROSKOPOWE: WYSTĘPOWANIE Postać występowania: kaolinit krystalizuje w układzie jednoskośnym. Pokrój kryształów: łuseczkowy. Barwa: biała, żółtawa, czasem z odcieniem zielonym. Połysk: tłusty, matowy, perłowy. Rysa: biała. Twardość: 2,25. Łupliwość: doskonała. Gęstość: 2,63 g . cm-1. WYSTĘPOWANIE Kaolinit najczęściej jest produktem wietrzenia glinokrzemianów (głównie skaleni) w środowisku wilgotnym i w obecności CO2 (odczyn kwaśny). Proces kaolinizacji rozwija się zwłaszcza w skałach granitowych i pokrewnych. Kaolinit jest głównym składnikiem glin i iłów, występuje powszechnie w zwietrzelinach i glebach, w których wchodzi w skład frakcji ilastej.

KAOLINIT

KAOLINIT Kaolinit jest głównym minerałem ilastym gleb klimatu tropikalnego, silnie wypłukanych z zasad. Tworzeniu się kaolinitu podczas wietrzenia glinkokrzemianów, sprzyja umiarkowany kwaśny odczyn. Gleby naszego klimatu charakteryzują się niewielką jego zawartością.

Minerały trójwarstwowe Należą do najcenniejszych minerałów ilastych naszych gleb. Każdy z ich pakietów zbudowany jest z dwóch warstewek czworościanów krzemowych i oddzielającej je warstewki ośmiościanów glinowych. Budowę tego typu określa się 2:1. Grupę minerałów trójwarstwowych dzieli się, ze względu na właściwości, na trzy podgrupy, których nazwy pochodzą od głównego przedstawiciela danej podgrupy: Podgrupa montmorylonitu, Podgrupa wermikulitu, Podgrupa illitu.

Podgrupa montmorylonitu Charakteryzuje się, w porównaniu z kaolinitem, znaczną i zmienną odległością między pakietami. Dzięki temu do przestrzeni międzypakietowych z łatwością wnikają drobiny wody, powodując ich rozciągnięcie i tym samym zwiększenie objętości kryształu. Minerał charakteryzuje się zatem dużą nasiąkliwością, zdolnością pęcznienia oraz znacznymi zdolnościami sorbowania kationów. Minerały tej podgrupy są uważane za cenne minerały glebowe, bo w dużym stopniu mają wpływ na zdolności sorpcyjne gleby i jej zasobność w składniki pokarmowe roślin.

MONTMORILLONIT CECHY MAKROSKOPOWE: WYSTĘPOWANIE Postać występowania: montmorillonit krystalizuje w układzie jednoskośnym. Pokrój kryształów: łuseczkowy. Barwa: biała, z odcieniem szarym, różowym bądź czerwonym. Połysk: tłusty, matowy, perłowy. Rysa: biała. Twardość: 2,25. Łupliwość: doskonała. Gęstość: 1,7 - 2,7 g.cm-1. WYSTĘPOWANIE Montmorillonit powstaje w strefie wietrzenia ciemnych skał magmowych: diabazów, bazaltów i gabra w warunkach alkalicznych. Jest on głównym składnikiem iłów bentonitowych. W glebach występuje jedynie tam, gdzie zaistniały warunki alkaliczne, niezbędne przy jego tworzeniu.

MONTMORILLONIT

Podgrupa wermikulitu Posiadają podobną budowę jak montmorylonit, charakteryzują się nieco mniejszymi przestrzeniami międzypakietowymi i mniejszą rozciągliwością. Minerał ten występuje w skałach i glebach charakteryzujących się wysoką zawartością magnezu, dlatego w warstwie oktaedrycznej znaczna ilość jonów Al zastąpiona jest jonami Mg. Wermikulit charakteryzuje się największymi spośród minerałów ilastych zdolnościami wymiennego sorbowania kationów.

WERMIKULIT CECHY MAKROSKOPOWE: WYSTĘPOWANIE Postać występowania: wermikulit krystalizuje w układzie jednoskośnym. Pokrój kryształów: krótkie słupki lub tabliczki o zarysach sześciobocznych. Barwa: żółtawa, zielonawa lub brunatna. Połysk: tłusty, matowy, perłowy. Rysa: biała. Twardość: 1,0. Łupliwość: doskonała. Gęstość: 2,3 g . cm-1. WYSTĘPOWANIE Wermikulit jest produktem wietrzenia lub hydrotermalnego rozkładu biotytu. Występuje powszechnie w zwietrzelinach i glebach, w których wchodzi w skład frakcji ilastej.

WERMIKULIT

Podgrupa illitu (miki) Posiada budowę podobną do montmorylonitu, ale posiada znacznie mniejsze przestrzenie międzypakietowe, które są częściowo lub całkowicie zapełnione jonami potasu. Minerały illitu są nierozciągliwe i charakteryzują się niewielkimi zdolnościami sorpcji wymiennej kationów, jednak trzykrotnie większymi od kaolinitu.

ILLIT CECHY MAKROSKOPOWE: WYSTĘPOWANIE Postać występowania: illit krystalizuje w układzie jednoskośnym. Pokrój kryształów: łuseczkowy. Barwa: biaława, zielonawa lub brunatnawa. Połysk: tłusty, matowy, perłowy. Rysa: biała. Twardość: 1,0 - 2,0 Łupliwość: doskonała. Gęstość: 2,6 - 2,9 g . cm-1. WYSTĘPOWANIE Illit najczęściej jest produktem wietrzenia glinokrzemianów (głównie skaleni). Może również powstawać w procesach przemian innych minerałów ilastych i muskowitu. Illit jest pospolitym składnikiem iłów, występuje powszechnie w zwietrzelinach i glebach, w których wchodzi w skład frakcji ilastej.

Minerały czterowarstwowe Główny przedstawiciel: chloryt, Posiadają pomiędzy dwoma pakietami trójwarstwowymi warstwę ośmiościanów magnezowo – tlenowych (magnez nie jest wymienialny). Tego typu budowę określa się zapisem 2:1+1. Chloryt charakteryzuje się minimalną rozciągliwością i zdolnościami sorpcyjnymi zbliżonymi do illitu.

CHLORYT (Fe, Mg, Al.) 6 [(OH) 2| (Si, Al.) 4 O10] Układ krystalograficzny: jednoskośny Twardość: 2-3 Gęstość: 2,6-3,3 Rysa: zielona do brązowej Barwa: zielona w odcieniach czasami brązowa, fioletowa, biała Przełam: blaszkowy Połysk: szklisty Łupliwość: doskonała

Występowanie minerałów ilastych Minerały ilaste stanowią ilościowo ważny składnik skał osadowych, jak również występują w dużych ilościach w glebach, gdzie dominują jako frakcja ilasta (części mniejsze od 0,002 mm). W GLEBACH minerały ilaste decydują o właściwościach chemicznych i fizycznych tych utworów, a co za tym idzie – o ich żyzności.

Literatura: Dobrzański B., Zawadzki S., 1981 - Gleboznawstwo, Stoch L., 1974 – Minerały ilaste. Kozydra Z., Wyrwicki R., 1970 – Surowce ilaste. http://www.ar.wroc.pl/~weber/ilaste.htm http://pl.wikipedia.org/wiki/Minera%C5%82y_ilaste http://commons.wikimedia.org/wiki/category:kaolinite?uselang=pl