Смектит ( от древнегреческого σμηκτός ( smēktós ) «смазанный»; от σμηκτρίς ( smēktrís ) «земля ходячего, земля фуллера »; букв. «натирающая земля; земля, имеющая свойство очищать») [1] — минеральная смесь различные набухающие пластинчатые силикаты ( филлосиликаты ), имеющие трехслойную структуру 2:1 (ТОТ) и относящиеся к глинистым минералам. Смектиты в основном состоят из монтмориллонита , но часто могут содержать вторичные минералы, такие как кварц и кальцит . [2]
В глинистой минералогии смектит является синонимом монтмориллонита (также названия чистой глинистой минеральной фазы), что указывает на класс набухающих глин. Термин «смектит» обычно используется в Европе и Великобритании, тогда как термин «монтмориллонит» предпочтителен в Северной Америке, но оба термина эквивалентны и могут использоваться как взаимозаменяемые. Для промышленного и коммерческого применения термин «бентонит» чаще всего используется вместо смектита или монтмориллонита.
Структура слоя 2:1 (TOT) состоит из двух тетраэдрических (T ) слоев кремнезема (SiO 2 ), которые электростатически сшиты через центральный октаэдрический (O) слой Al 2 O 3 ( гиббсит ) или Fe 2 O 3 . . Элементарные слои ТОТ не связаны жестко друг с другом, а разделены свободным пространством: прослойкой, в которой находятся гидратированные катионы и молекулы воды . Смектит может набухать из-за обратимого включения воды и катионов в межслоевое пространство.
Слои ТОТ заряжены отрицательно из-за изоморфного замещения атомов Si(IV) атомами Al(III) в двух внешних тетраэдрических слоях кремнезема и из-за замены атомов Al(III) или Fe(III) на Mg2+ . или катионы Fe 2+ во внутреннем октаэдрическом слое гиббсита. Поскольку заряды +4, рожденные Si(IV) и обычно компенсируемые зарядами -4 от окружающих атомов кислорода, становятся +3 из-за замещения Si(IV) на Al(III), возникает электрический дисбаланс: +3 −4 = −1. Избыток отрицательных зарядов в слое ТОТ должен быть компенсирован наличием положительных катионов в промежуточном слое. Те же рассуждения применимы и к центральному слою гиббсита элементарной единицы ТОТ, когда ион Al 3+ замещается ионом Mg 2+ в гиббситовых октаэдрах. Электрический дисбаланс составляет: +2 −3 = −1.
Основными катионами в прослоях смектита являются Na + и Ca2 + . Катионы натрия ответственны за наибольшее набухание смектита, тогда как ионы кальция обладают меньшей способностью набухать. Смектит кальция обладает значительно меньшей способностью к набуханию, чем смектит натрия, но также менее склонен к сжатию при высыхании. [3]
Степень гидратации катионов и соответствующие им гидратные радиусы объясняют набухание или сжатие слоистых силикатов. Другие катионы, такие как ионы Mg 2+ и K + , проявляют еще более контрастный эффект: сильно гидратированные ионы магния являются «набухающими», как в вермикулите (полностью расширенный промежуточный слой), тогда как плохо гидратированные ионы калия являются «коллапсирующими», как в иллите (полностью разрушенный промежуточный слой). ).
Поскольку межслоевое пространство смектитов более открыто и поэтому более доступно для воды и катионов, смектиты обладают самой высокой катионообменной емкостью (ЕКО) среди глинистых минералов, обычно встречающихся в почвах. Лишь более расширяющийся вермикулит и некоторые более редкие алюмосиликатные минералы ( цеолиты ) с внутренней канальной структурой могут иметь более высокий ЕКО, чем смектит.
Смектиты образуются в результате выветривания базальтов , габбро и богатого кремнеземом вулканического стекла (например, пемзы , обсидиана , риолита , дацита ) . Многие смектиты образуются в вулканических гидротермальных системах (например, гейзерных ), где горячая вода, просачиваясь через пористую матрицу или трещины отложений вулканического пепла ( пемзы , пуццолана ), растворяет большую часть аморфного кремнезема (до 50 мас.% SiO 2 ). можно растворить), оставив смектит на месте. Этот механизм ответственен за образование месторождения бентонита (Серрата-де- Нихар ) Кабо-де-Гата в юго-восточном регионе Альмерии в Андалусии ( Испания ). Бентонит Вайоминг MX-80 образовался аналогичным образом в меловой период , когда вулканический пепел падал во внутреннее море американского континента. Высокопористый (с большой и легкодоступной удельной поверхностью ) и очень реакционноспособный вулканический пепел быстро вступал в реакцию с морской водой . В результате гидролиза кремнезема большая часть кремнезема растворилась в морской воде и была удалена из золы, что привело к образованию смектитов. Смектиты, обнаруженные во многих морских глинистых месторождениях, часто образуются таким образом, как это происходит с ипрскими глинами, обнаруженными в Бельгии и очень богатыми смектитами.
Смектиты широко используются в самых разнообразных промышленных целях. В гражданском строительстве его обычно используют в виде густой бентонитовой суспензии при рытье глубоких и узких траншей в земле для поддержки боковых стен и предотвращения их обрушения. Он также используется в качестве раствора для буровых растворов . Смектиты, чаще называемые бентонитами, являются кандидатами в качестве буферных и засыпных материалов для заполнения пространства вокруг высокоактивных радиоактивных отходов в глубоких геологических хранилищах. Смектиты также служат добавкой в красках или загустителем для различных препаратов.
Terre qui a la proprieté de nettoyer. Земля, имеющая свойство очищать
