Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Общие положения о рентгеноструктурных данных глинистых минералов

Общие положения о рентгеноструктурных данных глинистых минералов

16.10.2017

Здесь приводятся данные рентгеноструктурных исследований глинистых минералов и рассматривается возможность использования этих данных для определения минералов. Диффракционные свойства многих глинистых минералов в значительной степени сходны, вследствие чего определения, основанные на данных рентгеновской диффракции, часто представляют собой сложную задачу.
Содержащиеся в настоящей главе и в таблицах рентгеновские данные приведены в kX; они сопоставлены со значениями, полученными для кальцита. Последние определения числа Авогадро, от которого зависит абсолютное значение межплоскостного расстояния кальцита, показывают, что для перехода от значений, выраженных в kX, к ангстремам (А) первые должны быть умножены на 1,00202. Различия между единицами измерения kX и А существенны лишь в тех случаях, когда точность измерений достигает 0,5%.
Структурные данные выражены нами в единицах kX в связи с тем, что эти единицы используются в недавно вышедшей под редакцией Г.В. Бриндли книге «Рентгеновское определение и структура глинистых минералов», изданной в качестве монографии Минералогическим обществом Великобритании. Приводимые ниже структурные данные заимствованы из этой книги, на что было получено особое разрешение.
Глинистые минералы в подавляющем большинстве состоят из весьма мелких частиц. Для получения рентгеноструктурных данных обычно используются те или иные варианты метода порошка. Вследствие специфических особенностей глинистых минералов для их исследования часто требуются особые камеры и особая экспериментальная методика. Камеры и методики, полностью удовлетворяющие требованиям исследования других материалов, не могут быть применены к глинистым минералам. В последнее время вопрос о применении рентгеновских методов к исследованию глинистых минералов был рассмотрен Бриндли, и в нижеследующем изложении многое заимствовано из его работы. Для ознакомления с общими проблемами рентгеновских методов следует обратиться к известным работам Брегга, Бургера, Джеймса, Вильсона и др.
Для глинистых минералов характерно незначительное число рефлексов (если только такие имеются), соответствующих межплоскостным расстояниям, меньшим чем 1 kX. В силу этого при медном Kа-излучении нет необходимости распространять пленку или камеру за пределы угловых значений 2v порядка 90 или 100°. Отсюда ясно, что образец может быть помещен ближе к фокусу рентгеновской трубки и время экспозиции может быть сокращено благодаря удалению той части обычной цилиндрической камеры, которая соответствует интервалу 90° < 2v < 180°.
Часто наиболее важными рефлексами глинистых минералов являются базальные рефлексы первых порядков. Эти рефлексы могут соответствовать большим (20—30А) межплоскостным расстояниям. Для получения отчетливой регистрации таких рефлексов, лежащих в области малых углов отражения, необходимы особые камеры и особая экспериментальная техника исследования. Для изучения точной формы или профилей таких рефлексов требуются камеры, в которых возможна регистрация межплоскостных расстояний порядка 50 А. При обычных исследованиях глинистых минералов используются камеры диаметром от 9 до 20 см.
Большинство глинистых минералов состоит из чешуйчатых частиц, вследствие чего при приготовлении порошкового препарата в нем легко может возникнуть агрегатная ориентировка чешуек. В связи с этим нужна особая предосторожность в приготовлении и установке в камере препаратов глин; в противном случае благодаря расположению частиц ориентированными агрегатами будут получены базальные рефлексы с повышенной интенсивностью. Для некоторых видов исследования эти базальные рефлексы особенно желательны. Например, при исследовании смешанно-слоистых структур указанная тенденция к образованию ориентированных агрегатов весьма полезна. Брэдли, Грим и Кларк описали способ приготовления хорошо ориентированных агрегатов и их использования в рентгеноструктурных исследованиях.
В монтмориллонитовых и вермикулитовых глинах базальные межплоскостные расстояния меняются в зависимости от влажности окружающей среды. Вследствие этого может оказаться необходимым контролировать влажность воздуха внутри камеры. В последнее время были предложены специальные методы использования органических комплексов глинистых минералов при их рентгеновском исследовании. Эти методы имеют первостепенное значение для целей определения минералов глин.
Несовершенства кристаллов сказываются в особенностях диффракционных картин, и их анализ особенно существенен для глинистых минералов. Ниже перечисляются возможные типы несовершенства.
Вследствие высокосимметричного расположения атомов в различных слоях и сравнительно слабых сил связи между слоями последние могут смещаться относительно друг друга. При этом геометрические особенности расположения атомных слоев, непосредственно прилегающих друг к другу, остаются теми же, хотя взаимное расположение более отдаленных атомов разных силикатных слоев может изменяться. Следствием таких несовершенств является отсутствие отражений некоторых типов. Если слои смещены беспорядочно в двух неколинеарных направлениях, важнейшей чертой соответствующих диффракционных картин являются эффекты двумерной диффракции. Если, например, смещения происходят в направлении обеих осей а и b, то из всех рефлексов hkl единственно возможны рефлексы (00l). Эффекты двумерной диффракции в этом случае являются следствием упорядоченности в пределах слоев, и соответствующие рефлексы индицируются лишь двумя индексами, именно индексами hk. Эти рефлексы представлены скорее широкими полосами диффракции, чем острыми линиями, и поэтому обычно легко распознаются.
Другой тип несовершенства представлен в смешанно-слоистых структурах, в которых переслаиваются слои различного типа. Так как слои многих глинистых минералов весьма сходны (состоят из кремнекислородных тетраэдрических слоев и плотно упакованных слоев из атомов кислорода и гидроксильных групп), они могут переслаиваться, образуя структуры, почти столь же устойчивые, как и структуры, состоящие из слоев одного типа. Если чередование различных слоев упорядоченное, то результирующая структура определяется единой элементарной ячейкой, только больших размеров. Примером служит хлорит. При неупорядоченном чередовании различных слоев возникают новые диффракционные эффекты, в частности в диффракционных картинах появляются нецелочисленные серии отражений от базальных плоскостей.
Форма и размеры кристаллических частиц, подвергаемых рентгеновскому исследованию, также вызывают определенные диффракционные эффекты. Так, если кристаллические частицы имеют определенную форму, форму пластинок или палочек, то некоторые рефлексы могут быть более широкими, чем другие. Изучение диффузности рефлексов и их профиля должно давать сведения о форме и размерах кристаллов. Однако несовершенства решеток глинистых минералов также могут быть причиной аналогичных диффракционных эффектов, и в лучшем случае можно рассчитывать только на качественные результаты. Значительно более полные данные о размере и форме частиц с большим успехом могут быть получены с помощью электронной микроскопии.