Шаварлаг эрдэс: ангилал, найрлага, шинж чанар, хэрэглээ

2024 Зохиолч: Henry Conors | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-02-12 10:49

Шаварлаг эрдэсүүд нь зарим гаригийн гадаргуу дээр эсвэл ойролцоо байдаг төмөр, магни, шүлтлэг, шүлтлэг метал болон бусад катионуудын янз бүрийн хольцтой усан хөнгөн цагааны филлосиликат юм.

Тэд усны дэргэд үүсдэг ба нэгэн цагт амьдрал үүсэхэд чухал ач холбогдолтой байсан тул абиогенезийн олон онолд тэдгээрийг энэ үйл явцад оруулдаг. Эдгээр нь хөрсний чухал бүрэлдэхүүн хэсэг бөгөөд эрт дээр үеэс хүн төрөлхтөнд газар тариалан, үйлдвэрлэлд ашиг тустай байсаар ирсэн.

Боловсрол

Шавар нь гялтганууртай төстэй хавтгай зургаан өнцөгт хуудас үүсгэдэг. Шаварлаг ашигт малтмал нь өгөршлийн нийтлэг бүтээгдэхүүн (хээрийн жоншны өгөршлийг оруулаад), бага температурт гидротермаль өөрчлөлтийн бүтээгдэхүүн юм. Эдгээр нь хөрсөнд, занар, шавар, алевролит зэрэг нарийн ширхэгтэй тунамал чулуулаг, түүнчлэн нарийн ширхэгтэй хувирмал занар, филлитэд маш түгээмэл байдаг.

Онцлогууд

Шаварлаг эрдэс нь ихэвчлэн (гэхдээ заавал биш) маш нарийн хэмжээтэй байдаг. Бөөмийн стандартын ангилалд тэдгээрийг ерөнхийдөө 2 микрометрээс бага гэж үздэг тул тэдгээрийг тодорхойлох, судлахын тулд тусгай аналитик техник шаардагдана. Эдгээрт рентген туяаны дифракц, электроны дифракцийн техник, Мессбауэр спектроскопи, хэт улаан туяаны спектроскопи, Раман спектроскопи болон SEM-EDS гэх мэт янз бүрийн спектроскопийн аргууд, эсвэл автоматжуулсан эрдэс судлалын процессууд орно. Эдгээр аргуудыг туйлширсан гэрлийн микроскопоор нөхөж болох бөгөөд энэ нь үндсэн үзэгдэл эсвэл петрологийн харилцааг тогтоодог уламжлалт арга юм.

Тохируулга

Усны хэрэгцээг харгалзан шаварлаг эрдэс нь нарны аймагт харьцангуй ховор байдаг ч ус бусад эрдэс бодис, органик бодисуудтай харилцан үйлчилдэг дэлхий дээр өргөн тархсан байдаг. Тэд мөн Ангараг гаригийн хэд хэдэн газраас олдсон. Одой гараг Церера, Темпел 1, Бархасбадийн дагуул Европ зэрэг астероидууд болон гаригууд дээр байгааг спектрографи баталжээ.

Ангилал

Үндсэн шаварлаг эрдэс бодисууд дараах кластерт багтдаг:

• Каолин бүлэг, үүнд каолинит, диккит, халлойзит, накрит (Al2Si2O5 (OH) 4 полиморф) зэрэг эрдэс бодисууд орно. Зарим эх сурвалжид бүтцийн ижил төстэй байдлаас шалтгаалан каолинит-серпентин бүлгийг багтаасан байдаг (Бэйли1980).
• Монтмориллонит, нонтронит, бейделлит зэрэг диоктаэдр смектитүүд болон сапонит зэрэг триоктаэдр смектитүүдийг багтаасан смектит бүлэг. 2013 онд Curiosity роверын хийсэн аналитик туршилтууд Ангараг гариг дээр смектит шаварлаг эрдэс бодис байгаатай нийцэж байгаа үр дүнг олсон.
• Иллит бүлэг, үүнд шавар гялтгануур орно. Иллит бол энэ бүлгийн цорын ганц түгээмэл эрдэс юм.
• Хлоритын бүлэгт химийн ихээхэн өөрчлөлттэй олон төрлийн ижил төрлийн эрдэс бодисууд багтдаг.

Бусад зүйл

Эдгээр эрдсүүдийн өөр төрлийн сепиолит эсвэл аттапульгит, дотоод бүтэц нь урт усны сувагтай шавар зэрэг байдаг. Холимог давхаргын шаврын өөрчлөлтүүд нь дээр дурдсан ихэнх бүлгүүдэд хамааралтай. Захиалга нь санамсаргүй эсвэл тогтмол захиалга гэж тодорхойлогддог бөгөөд Германаар "хүрээ" эсвэл "хамрах хүрээ" гэсэн утгатай "Reichweit" гэсэн нэр томъёогоор тодорхойлогддог. Уран зохиолын нийтлэлд жишээлбэл, захиалгат иллит-смектит R1-ийн тухай өгүүлдэг. Энэ төрөл нь ISISIS ангилалд багтдаг. Харин R0 нь санамсаргүй дарааллыг дүрсэлдэг. Эдгээрээс гадна та бусад өргөтгөсөн захиалгын төрлүүдийг (R3 гэх мэт) олж болно. R1-ийн төгс төрөл болох холимог давхаргын шаварлаг ашигт малтмал нь ихэвчлэн өөр өөрийн нэрийг авдаг. R1 эрэмбийн хлорит-смектитийг коррензит, R1 - иллит-смектит - ректорит гэж нэрлэдэг.

Судлагын түүх

Шаврын мөн чанарын талаарх мэдлэг илүү ойлгомжтой болсон1930-аад онд рентген туяаны дифракцийн технологийг хөгжүүлснээр шаварлаг хэсгүүдийн молекулын шинж чанарыг шинжлэхэд шаардлагатай байв. Энэ хугацаанд нэр томъёоны стандартчилал гарч ирсэн бөгөөд навч, онгоц зэрэг төөрөгдөл үүсгэсэн ижил төстэй үгсэд онцгой анхаарал хандуулсан.

Бүх филлосиликатын нэгэн адил шаварлаг эрдсүүд нь SiO4 булангийн тетраэдр ба/эсвэл AlO4 октаэдрийн хоёр хэмжээст хавтангаар тодорхойлогддог. Хуудасны блокууд нь химийн найрлагатай (Al, Si) 3O4. Цахиурын тетраэдр бүр бусад тетраэдрүүдтэй 3 оройн хүчилтөрөгчийн атомыг хуваалцаж, хоёр хэмжээст зургаан өнцөгт тор үүсгэдэг. Дөрөв дэх оройг өөр тетраэдртэй хуваалцдаггүй бөгөөд бүх тетраэдрүүд нэг чиглэлд "цэгдэг". Бүх хуваагдаагүй оройнууд нь хуудасны нэг талд байна.

Бүтэц

Шаварт тетраэдр хуудаснууд нь хөнгөн цагаан эсвэл магни зэрэг жижиг катионуудаас бүрэлдэж, зургаан хүчилтөрөгчийн атомаар зохицуулагддаг октаэдр хуудастай үргэлж холбогддог. Тетраэдр хуудасны дан орой нь мөн октаэдрийн нэг талын хэсгийг бүрдүүлдэг боловч нэмэлт хүчилтөрөгчийн атом нь зургаан тетраэдрийн төв дэх тетраэдр хуудасны цоорхойн дээр байрладаг. Энэхүү хүчилтөрөгчийн атом нь шаврын бүтэц дэх OH бүлгийг үүсгэдэг устөрөгчийн атомтай холбогддог.

Шаварыг тетраэдр болон октаэдр хавтангууд давхаргад хэрхэн савлаж байгаагаар нь ангилж болно. Хэрэв давхарга бүр нь зөвхөн нэг тетраэдр ба нэг октаэдр бүлэгтэй бол 1: 1 ангилалд хамаарна. 2:1 гэж нэрлэгддэг шавар нь хоёр тетраэдр хуудастайтус бүрийн хуваагдаагүй орой нь бие бие рүүгээ чиглэж, найман өнцөгт хуудасны тал бүрийг бүрдүүлдэг.

Тетраэдр болон октаэдр хуудасны хоорондох холболт нь тетраэдр хуудас нь атираат эсвэл мушгирах шаардлагатай бөгөөд энэ нь зургаан өнцөгт матрицын дитригональ гажилтыг үүсгэж, октаэдр хуудсыг тэгшлэхэд хүргэдэг. Энэ нь кристаллитын нийт валентын гажуудлыг багасгадаг.

Тетраэдр болон октаэдр хуудасны найрлагаас хамааран давхарга нь цэнэггүй эсвэл сөрөг утгатай байна. Хэрэв давхаргууд цэнэглэгдсэн бол энэ цэнэгийг Na+ эсвэл K+ зэрэг давхарга хоорондын катионуудаар тэнцвэржүүлнэ. Аль ч тохиолдолд завсрын давхарга нь ус агуулж болно. Кристал бүтэц нь бусад давхаргуудын хооронд байрлах давхаргын овооноос үүсдэг.

Шавар хими

Ихэнх шавар нь эрдэс бодисоор хийгдсэн байдаг тул биологийн зохицол өндөртэй, сонирхолтой биологийн шинж чанартай байдаг. Дискний хэлбэр, цэнэгтэй гадаргуугаас шалтгаалан шавар нь уураг, полимер, ДНХ гэх мэт өргөн хүрээний макромолекулуудтай харилцан үйлчилдэг. Шаврын зарим хэрэглээнд эм хүргэх, эдийн инженерчлэл, био хэвлэх зэрэг орно.

Шавар хими нь шаврын химийн бүтэц, шинж чанар, урвал, түүнчлэн шаварлаг эрдсүүдийн бүтэц, шинж чанарыг судалдаг химийн хэрэглээний салбар юм. Энэ бол органик бус болон бүтцийн талаархи ойлголт, мэдлэгийг агуулсан салбар хоорондын салбар юм.хими, физик хими, материалын хими, аналитик хими, органик хими, минералоги, геологи болон бусад.

Шаврын хими (болон физик) болон шаварлаг эрдсийн бүтцийг судлах нь эрдэм шинжилгээний болон үйлдвэрлэлийн асар их ач холбогдолтой, учир нь тэдгээр нь түүхий эд (керамик гэх мэт) болгон ашигладаг хамгийн өргөн хэрэглэгддэг үйлдвэрлэлийн ашигт малтмалын нэг юм., шингээгч, катализатор гэх мэт.

Шинжлэх ухааны ач холбогдол

Хөрсний шаварлаг эрдсүүдийн өвөрмөц шинж чанар, тухайлбал нанометрийн масштабын давхаргат бүтэц, тогтмол болон солигдох цэнэгтэй байх, молекулуудыг шингээх, хадгалах (интеркалат) чадвар, тогтвортой коллоид дисперс үүсгэх чадвар, Гадаргуугийн бие даасан өөрчлөлт, давхарга хоорондын химийн өөрчлөлт, бусад нь шавар химийн судалгааг маш чухал бөгөөд маш олон төрлийн судалгааны талбар болгож байна.

Байгаль орчны шинжлэх ухаанаас химийн инженерчлэл, керамик эдлэлээс цөмийн хаягдлын менежмент хүртэл шаварлаг ашигт малтмалын физик-химийн шинж чанар нь олон төрлийн мэдлэгийн салбарт нөлөөлдөг.

Тэдгээрийн катион солилцооны чадвар нь хөрсөнд хамгийн их агуулагдах катионуудыг (Na+, K+, NH4+, Ca2+, Mg2+) тэнцвэржүүлэх, хөрсний үржил шимт байдалд шууд нөлөөлдөг рН-ыг зохицуулахад чухал ач холбогдолтой. Шавар (болон ашигт малтмал) судлах нь ихэвчлэн хуурай газраас (голын ус) далай хүртэл ирдэг Ca2+-тай тэмцэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Ашигт малтмалын найрлага, агуулгыг өөрчлөх, хянах чадвар нь хөгжлийн явцад үнэ цэнэтэй хэрэгсэл болдогБохирдсон усыг химийн мэдрэгч эсвэл цэвэрлэх бодис үүсгэх гэх мэт янз бүрийн хэрэглээ бүхий сонгомол шингээгч. Энэ шинжлэх ухаан нь шаварлаг эрдсийн бүлгүүдийг ангилахад асар их үүрэг гүйцэтгэдэг.