Смектит

мини|Типичен модел на пукнатини на бентонит богат со смектит по неговото сушење и собирање
Смектит (; ; )  — минерална мешавина од разни силикати што отекуваат (филосиликати), кои имаат трослојна структура 2:1 (TOT) и припаѓаат на глинените минерали. Смектитите главно се состојат од монтморилонит, но често можат да содржат секундарни минерали како што се кварц и калцит. 

Терминологија
Во минералогијата на глините, смектитот е синоним на монтморилонит (исто така име на чиста глинеста минерална фаза) за означување класа глини. Терминот смектит најчесто се користи во Европа и во Обединетото Кралство, додека терминот монтморилонит се претпочита во Северна Америка, но двата термина се еквивалентни и можат да се користат наизменично. За индустриски и комерцијални примени, најчесто се користи терминот бентонит наместо смектит или монтморилонит.

Минералошка структура

Структурата 2:1 (TOT) се состои од два силикатни (SiO2) тетраедарски (T) слоја кои се електростатски поврзани преку централен октаедарски (O) слој од Al2O3 (гибсит) или Fe2O3. Елементарните TOT слоеви не се цврсто поврзани меѓусебно, туку се одвоени со слободен меѓуслоен простор во кој се наоѓаат хидратирани катјони и молекули на вода. Смектитот може да набабрува поради реверзибилното вклучување на вода и катјони во меѓуслојниот простор.

TOT слоевите се негативно наелектризирани поради изоморфната супституција на Si(IV) атоми со Al(III) атоми во двата надворешни силикатни тетраедарски слоја и поради замената на Al(III) или Fe(III) атоми со Mg2+ или Fe2+ катјони во внатрешниот октаедарски слој на гибсит. Бидејќи +4 полнежите што ги носи Si(IV), нормално компензирани со −4 полнежи од околните кислородни атоми, стануваат +3 поради супституцијата на Si(IV) со Al(III), настанува електрична нерамнотежа: +3 −4 = −1. Вишокот негативен полнеж во TOT слојот мора да се компензира со присуство на позитивни катјони во меѓуслојот. Истото важи и за средишниот гибситен слој на TOT елементарната единица кога Al3+ јон се заменува со Mg2+ јон во гибситен октаедар. Електричната нерамнотежа е: +2 −3 = −1.

Улогата на меѓуслојните катјони во процесот на набабрување
Главните катјони во меѓуслоевите на смектитот се Na+ и Ca2+. Натриумовите катјони се одговорни за најголемо отечување на смектитот, додека калциумовите јони имаат помали својства на набабрување. Калциумскиот смектит има значително помал капацитет на набабрување од натриумскиот смектит, но е и помалку подложен на собирање при сушење.

Степенот на хидратација на катјоните и нивните соодветни хидратирани полупречници го објаснуваат однесувањето на отечување или собирање кај филосиликатите. Други катјони како Mg2+ и K+ покажуваат уште поизразен ефект: силно хидратираните магнезиумови јони се „набабрувачи“, како кај вермикулит (целосно проширен меѓуслој), додека слабо хидратираните калиумови јони се „колапсери“, како кај илит (целосно колабиран меѓуслој).

Бидејќи меѓуслојниот простор на смектитите е поотворен и полесно достапен за вода и катјони, смектитите покажуваат највисок капацитет за катјонска размена (CEC) меѓу глинестите минерали кои најчесто се среќаваат во почвите. Само понабабрувачкиот вермикулит и некои поретки алуминосиликатни минерали (зеолити) со внатрешна канална структура можат да покажат повисок CEC од смектитот.

Процес на формирање

Смектитите се формираат од елувијален процес на базалт, габро и силикатно вулканско стакло (на пр., пемза, обсидијан, риолит, дацит). Многу смектити се формираат во вулкански хидротермални системи (како гејзерски системи), каде што топла вода што циркулира низ порозната матрица или пукнатините на наслагите од вулканска пепел (пемза, позолан) раствора поголем дел од аморфен силика (до 50 мас.% од SiO2 може да се раствори), оставајќи смектит на местото. Овој механизам е одговорен за формирањето на бентонитското лежиште (Serrata de Нихар) во Кабо де Гата во југоисточниот регион на Алмерија во Андалузија (Шпанија). Вајоминг MX-80 бентонит е формиран на сличен начин во текот на креда кога вулканска пепел паѓала во внатрешно море на американскиот континент. Високо порозната (со голема и лесно достапна специфична површина) и многу реактивна вулканска пепел брзо реагирала со морска вода. Поради хидролиза на силика, поголемиот дел од силика се растворил во морската вода и бил отстранет од пепелта, што довело до формирање на смектити. Смектитите пронајдени во многу морски глинести наслаги често се формирани на овој начин, како што е случајот со ипресиските глини во Белгија, кои се многу богати со смектити.

Индустриски примени

Смектитите најчесто се користат во многу разновидни индустриски примени. Во градежништвото, рутински се користат како густа бентонитска суспензија при ископување на длабоки и тесни ровови во земјата за потпирање на страничните ѕидови и спречување нивно уривање. Исто така се користат како кал при флуидно дупчење. Смектитите, почесто нарекувани бентонит, се кандидати како тампон и материјал за пополнување на просторот околу високоактивен радиоактивен отпад во длабоки геолошки складишта. Смектитите служат и како адитив во бои или како згуснувачи за различни препарати.

 Наводи 

 Дополнително читање 

 Mitchell, J. K. (2001). Physicochemistry of soils for geoenvironmental engineering. In Geotechnical and geoenvironmental engineering handbook (pp. 691–710). Springer, Boston, MA.
 Mitchell, J. K., & Soga, K. (2005). Fundamentals of soil behavior (Vol. 3). New York: John Wiley & Sons.
 Mackenzie, R. C., & Mitchell, B. D. (1966). Clay mineralogy. Earth-Science Reviews, 2, 47–91.
 Jeans, C. V., Merriman, R. J., Mitchell, J. G., & Bland, D. J. (1982). Volcanic clays in the Cretaceous of southern England and Northern Ireland. Clay Minerals, 17(1), 105–156. https://doi.org/10.1180/claymin.1982.017.1.10
 Wagner, J. F. (2013). Chapter 9: Mechanical properties of clays and clay minerals. In: Developments in Clay Science, 5, 347–381. Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-098258-8.00011-0

 Надворешни врски 

Категорија:Филосиликати
Категорија:Минерали на натриумот
Категорија:Минерали на калциумот
Категорија:Минерали на алуминиумот