ГлавнаяАллофан. Как и следовало ожидать, это аморфное вещество состоит из частиц, не имеющих определенной и правильной формы. На электронной микрофотографии образца аллофана из Индианы (фиг. 22) видны округлые комковатые частицы, которые, возможно, характерны для высушенного аморфного вещества. В округлых массах иногда встречаются отверстия, что может быть результатом сжатия вещества при высыхании. Образец из Вулвича, Англия (фиг. 23), характеризуется частицами, имеющими незначительно округленные очертания, но в общем неопределенную форму.
Каолинит. Электронная микрофотография хорошо окристаллизованного каолинита (фиг. 24) выявляет хорошо образованные шестиугольные чешуйки, часто с преобладающим удлинением (фиг. 26) в одном направлении. Удлинение должно быть параллельно либо (010), либо (110). У некоторых частиц края скошены, так что боковые грани не перпендикулярны плоскости чешуек. Иногда частицы кажутся сдвойникованными. В плохо окристаллизованных каолинитах частицы имеют менее четко выраженную форму шестиугольных чешуек. Грани чешуек кажутся выщербленными и неправильными, а их гексагональные очертания выражены лишь схематично (фиг. 25).
Аноксит из месторождения, в котором он первоначально был обнаружен (фиг. 27), представлен гексагональными чешуйками с немного изломанными и неправильными очертаниями.
Электронные микрофотографии различных образцов каолинита выявляют частицы, наибольшие размеры которых в плоскости чешуек колеблются от 0,3 до 4 u, а толщина — от 0,05 до 2 u. Это не означает, что в некоторых глинах не содержатся каолинитовые частицы большего размера, так как подобные более крупные частицы могут разламываться или каким-нибудь другим путем уменьшаться в размерах в процессе приготовления препарата для электронно-микроскопического исследования. Таким образом, каолинитовые частицы легко измельчаются до указанных размеров. В результате длительного механического воздействия могут быть получены и более мелкие частицы.
Как правило, плохо окристаллизованные каолиниты состоят из более мелких частиц, чем хорошо окристаллизованные разновидности этого минерала. Однако каолиниты с частицами меньшего размера не всегда обладают низкой степенью окристаллизованности. Так, например, каолинитовый компонент из так называемого флинтклея весьма тонкодисперсен и хорошо окристаллизован.
Диккит. Диккит встречается в виде хорошо ограненных шестиугольных пластинчатых частиц, часто имеющих удлинение в одном направлении (фиг. 28). Размеры частиц исследованных образцов изменяются в пределах примерно от 2,5 до 8 u; толщина их колеблется от 0,07 до 0,25 u. Частицы диккита настолько крупны, что их часто можно изучать с помощью обычного поляризационного микроскопа.
Накрит. На электронных микрофотографиях немногочисленных образцов накрита изображены округлые пластинчатые частицы несколько неправильной формы. У некоторых частиц можно рассмотреть нечеткие гексагональные очертания (фиг. 29). Пластинки накрита в диаметре обычно меньше 1 u и имеют толщину приблизительно от 0,025 до 0,15 u.
Галлуазит. Как показали многочисленные исследования, по своим морфологическим особенностям галлуазит резко отличается от каолинита, так как его частицы обладают удлиненной, а не пластинчатой формой (фиг. 30, 31). В настоящее время известно (благодаря работе Бейтса), что на электронных микрофотографиях галлуазит характеризуется вытянутыми трубчатыми частицами. Трубчатый характер частиц галлуазита убедительно доказывают наблюдаемые па микрофотографиях кольцеобразные формы, которые могут представлять собой концы трубчатых частиц. В некоторых случаях трудно установить, являются ли галлуазитовые частицы действительно трубками или пластинчатыми образованиями с закрученными и свернутыми краями. Бейтс выдвинул предположение, что процесс сворачивания пластинок галлуазита возможен лишь для очень тонких чешуек. Число силикатных слоев таких чешуек настолько мало, что напряжения, вызываемые геометрическим несоответствием кремнекислородных и алюмогидроксильных сеток каждого слоя, не могут быть преодолены общим совокупным эффектом сил взаимосвязи между слоями, который бы препятствовал изгибу при большем числе последовательных слоев.
По электронным микрофотографиям многих образцов галлуазита Бейтс определил размеры галлуазитовых трубок. Выяснилось, что внешние диаметры имеют размеры от 0,04 до 0,19 u при среднем значении 0,07 u. Внутренние диаметры имеют средний размер 0,04 u, колеблясь от 0,02 до 0,1 u. Средняя толщина стенки трубки равна 0,02 u. Изображенные на фиг. 31 частицы галлуазита отличаются высокой степенью однородности своих размеров; эта особенность не является характерной для галлуазитов из многих других месторождений.
На некоторых электронных микрофотографиях галлуазита (2Н2О) видны частицы с расщепленными концами или частично развернувшиеся трубки. Это явление, по-видимому, является следствием перехода от разновидности галлуазита с 4Н2O к разновидности с 2Н2О.
Монтмориллонит. Многочисленные электронные микрофотографии монтмориллонита изображают беспорядочные расплывчатые массы чрезвычайно малых частиц. Часто невозможно выявить какие-либо характерные особенности отдельных частиц, однако в некоторых случаях создается впечатление, что большие агрегаты состоят из наложенных чешуйчатых частиц, не имеющих правильных очертаний. По-видимому, отдельные частицы имеют толщину порядка 0,002 u. Таким образом, некоторые монтмориллониты сравнительно легко разрушаются до чешуек с толщиной, приближающейся к высоте одной элементарной ячейки. Оценить размеры поверхности чешуек трудно, однако, по всей вероятности, эти размеры примерно в 10—100 раз превышают толщину частиц.
Матьё-Сико, Меринг и Перрен-Бонне показали, что изменения в составе обменных катионов, поглощенных монтмориллонитами, отражаются на облике частиц на электронных микрофотографиях. Согласно этим авторам, Na-монтмориллонит выявляется в виде более или менее непрерывной, расплывчатой массы, образующей пленку, в которой часто встречаются разрывы, пересекающиеся под углом 120°. Н-монтмориллонит выявляется в виде мозаики из агрегатных масс с отчетливыми гексагональными очертаниями; размеры таких масс часто достигают в диаметре 300 А и в толщину от 50 до 80А. Са-монтмориллонит имеет вид агрегатов неправильной формы, размеры которых увеличиваются по мере старения суспензии, из которой готовятся препараты. При концентрациях Са++, равных, по крайней мере, половине емкости поглощения катионов, агрегаты растут как в толщину, так и по величине своей поверхности. Согласно Матьё-Сико и др., указанные отличительные особенности этих монтмориллонитов связаны с различием сил притяжения между монтмориллонитовыми частицами и соотношением между величиной сил притяжения у краев частиц и их базальных плоскостей.
Электронные микрофотографии нонтронита показывают, что этот богатый железом член монтмориллонитовой группы в основном состоит из удлиненных щепкоподобных частиц (фиг. 34), кроме которых встречаются частицы в виде чешуек, иголок и палочек различной величины. Частицы некоторых образцов как будто имеют бороздки, параллельные направлению, в котором частицы имеют наибольшую протяженность. Длина щепковидных частиц может достигать нескольких микрон и часто раз в 5 превосходит их ширину. Толщина таких частиц равна высоте одной или нескольких элементарных ячеек.
Некоторые из богатых магнием членов монтмориллонитовой группы состоят, по-видимому, из изометричных чешуйчатых частиц такого же типа, какой характерен для богатых алюминием монтмориллонитов. Примером такого монтмориллонита является сапонит из Долины Смерти, Калифорния (фиг. 35). Однако фторсодержащий магнезиальный монтмориллонит — гекторит — состоит из тонких лентоподобных частиц, которые теряют свой характерный облик при образовании агрегатов (фиг. 36). Длина лент гекторита достигает примерно 1 u, а ширина — 0,1 р. Самыё тонкие ленты имеют толщину всего только от 12 до 18A. Короткие края некоторых частиц образуют с длинными краями вполне отчетливые углы, однако их величина непостоянна.
Соконит (фиг. 37), насколько можно судить по имеющимся данным, встречается в виде широких щепкообразных частиц толщиной приблизительно 50 А. Частицы, представленные па фиг. 37, разнообразны по своей форме, и некоторые из них могут относиться к другим глинистым минералам.
Иллит. На электронной микрофотографии фитьенского иллита, штат Иллинойс, США, видны небольшие нечетко обозначенные чешуйки, обычно группирующиеся в неупорядоченные агрегаты (фиг. 38). Некоторые чешуйки имеют отчетливую гексагональную форму. Толщина самых тонких частиц приблизительно 30 А, диаметр от 0,1 до 0,3 u. Чешуйки некоторых других иллитов имеют неправильную, но хорошо обозначенную форму и отличаются равномерной толщиной. Электронные микрофотографии иллита сходны с микрофотографиями некоторых монтмориллонитов. Однако частицы иллита более крупные и толстые и имеют более резкие очертания.
На фиг. 40 видны щепковидные частицы иллита, выявленные при исследованиях Уивером (Пенсильванский государственный колледж). За исключением морфологических особенностей (находится во фракции в 1 u, выделенной из песчаника), этот образец обладает всеми свойствами иллита. Гексагональные пластинки, которые встречаются вместе с щепковидными частицами, относятся, по-видимому, к каолиниту. Причина удлиненности формы частиц иллита до сих пор еще не выяснена.
Вермикулит и хлорит. В настоящее время не имеется никаких сведений об электронномикроскопических исследованиях вермикулитовых и хлоритовых глинистых минералов. Основываясь на структурных соображениях, можно полагать, что электронные микрофотографии этих минералов должны быть сходными с электронными микрофотографиями иллитов. Возможно, однако, что вермикулит представлен более тонкими чешуйками.
Аттапулыит-сепиолит-палыгорскит. Как видно из электронной микрофотографии аттапульгита (фиг. 41), частицы этого минерала представлены как отдельными узкими удлиненными пластинками, так и пучками таких пластинок. He существует как будто никаких указаний на трубчатый характер частиц аттапульгита, который установлен для частиц галлуазита. Пластинки аттапульгита достигают максимальной длины в 4—5 u и максимальной толщины от 50 до 100 А. Ширина их в два-три раза превышает толщину. Создается впечатление о стремлении к образованию пучков из двух или трех параллельных пластинок или толстых пучков из большого числа пластинок.
Некоторые сепиолиты, подобно аттапульгиту, также имеют волокнистое строение и состоят из удлиненных частиц (фиг. 42); эти образования были названы Ферсманом a-сепиолитами, или парасепиолитами. Другие сепиолиты, названные Ферсманом в-сепиолитами, состоят из чрезвычайно малых пластинчатых частиц неправильной формы (фиг. 43). В некоторых случаях удлиненные частицы волокнистой разновидности сепиолита можно интерпретировать как трубки, однако до сих пор не установлено, в какой мере это отвечает действительности. У сепиолита волокна имеют примерно те же размеры, что и у аттапульгита. Размеры частиц пластинчатой разновидности сепиолита точно не известны, однако максимальный их размер не превышает 1 u. Причина отмеченного различия между обеими разновидностями точно не установлена, но не исключено, что пластинчатая форма обусловлена некоторым замещением в структуре атомов магния атомами алюминия.
Смешанно-слоистые минералы. Пока нет достаточных данных о характере электронных микрофотографий смешанно-слоистых минералов, на основании которых можно было бы сделать какие-либо обобщения. Фиг. 44 представляет собой микрофотографию метабентонита, в котором наблюдается беспорядочное переслаивание 80% иллита (неразбухающего, диоктаэдрического) и 20% разбухающего глинистого минерала. На микрофотографии видны тонкие пластинки с неправильными, но резкими очертаниями. Эти пластинки имеют небольшую тенденцию к образованию агрегатов.
