Autors: prof. Valdis Segliņš
Mālu minerāli ir silikāti. Pēc minerālu skaita, izplatības un nozīmes silikātu klasi var uzskatīt par galveno minerālu klasi. Tās sastāvā ietilpst apmēram 1116 kristāliskas uzbūves minerālu, kuri kopā veido 80% no visas Zemes garozas masas, tajā skaitā 12% - kvarcs un laukšpati. Daudzi no tiem veido ļoti svarīgu derīgo izrakteņu atradnes, tos fizikālo īpašību un ķīmiskā sastāva dēl augstu vērtē dažādās rūpniecības un tehnikas nozarēs, nereti izmanto arī kā dārgakmeņus un dekoratīvos akmeņus.
Lielākā daļa silikātu ir sarežģīti katjonu un daudzveidīgu anjonradikāļu kompleksi, kurus vēl vairāk sarežģī silikātu klasē sevišķi bieži novērojamā atsevišķu jonu un radikāļu izomorfa aizvietošanās ar citiem, cieto šķīdumu veidošanās un citu minerālu daļiņu mehāniski piejaukumi. Šo īpatnību dēļ noskaidrot silikātu minerālu uzbūvi un sastādīt to formulas tikai pēc ķīmiskās analīzes datiem vien bieži nemaz nav iespējams. Lai to izdarītu, jānoskaidro, kāda ir minerālu kristāliskā režģa uzbūve, jāuzzina, kādā veidā ķīmiskie elementi, kas veido šo režģi, saistīti savā starpā, kā tie izvietojas starp citiem elementiem un tamlīdzīgi, jo uz šīm īpatnībām balstās arī silikātu minerālu klasifikācija.
Galvenie jebkura silikātu minerāla uzbūves elementi ir anjongrupas [SiO4]4-. Tie ir silīcija un skābekļa tetraedri (Si-O tetraedri), kuru centrā novietoto Si4+ jonu no visām pusēm vienmērīgi aptver četri O2- joni, veidojot noslēgtu telpisku tetraedra formas ģeometrisku ķermeni ar vienu O2- jonu katrā šī tetraedra virsotnē.
Četrvērtīgajam Si4+ jonam, tieši saistoties ar katru no tam apkārt izvietotajiem divvērtīgajiem O2- joniem, katrā tetraedra virsotnē paliek pa vienai brīvai skābekļa valences saitei, ar kurām tas savukārt var piesaistīt citus jonus vai arī citus Si-O tetraedrus. Tādējādi tiek veidoti dažādi salikti Si-O anjonradikāļi tetraedru kombināciju veidā. Raksturīgi, ka O2- jonu saistījums tetraedros ar silīciju ir daudz ciešāks nekā ar citu metālu katjoniem, un tādēļ tie vienmēr saglabājas kā patstāvīgas minerāla uzbūves pamatvienības, starp kurām brīvajā telpā novietojas ar tām saistītie metālu katjoni, hidroksilgrupas un citi joni, kas ietilpst minerālu sastāvā.
Daudzas silikātu īpašības ir atkarīgas no tā, vai Si-O tetraedri minerālā atrodas atsevišķu izolētu [SiO4]4- grupu veidā vai arī, savienojoties savā starpā, veido dažādu tipu saliktās anjongrupas, kā ari no tā, kāds ir šo salikto anjongrupu veids. Vadoties pēc šīm pazīmēm, izdala vairākus silikātu struktūras tipus. Visus silikātus pēc uzbūves iedala šādās apakšklasēs atkarībā no struktūras tipa.
Slāņu vai lapveida struktūras tipa silikātu minerāli
Starp tiem visai ievērojama loma ir mālu minerāliem.Kaolinīts - Al4(OH)8[Si4O10]. Monoklīnas singonijas minerāls. Sastopams slēptkristāliskās blīvās, pulvera, zemjainās masās. Krāsa balta, piemaisījumu dēļ var būt nokrāsots dažādās krāsās. Cietība 1-1,5. Blīvums 2,6 g/cm3. Stipri higroskopisks, sausi paraugi “līp” pie mēles. Sausā stāvoklī taustot taukains. Samitrinātā veidā plastisks. Mitrā stāvoklī piemīt raksturīga māla smarža. Viens no galvenajiem petrogēnajiem minerāliem, kas veido mālu iežus un kā piemaisījums ir arī karbonātos, drupu iežos. Viendabīgu no kaolinīta veidotu māla iezi sauc par kaolīnu.
Stipri higroskopisks, sausi paraugi “līp” pie mēles. Mitrā stāvoklī raksturīga māla smarža. Precīza noteikšana ir iespējama tikai laboratorijas apstākļos.
Veidojas dēdēšanas garozās no laukšpatiem, vizlām un citiem alumosilikātiem.
Izmanto porcelāna izgatavošanai, papīrrūpniecībā, kā ūdensnecaurlaidīgu materiālu celtniecībā un citās saimniecības nozarēs.
Lielākās atradnes atrodas seno platformu kristālisko vairogu teritorijās.
Kaolinīta minerālu saturošu iezi sauc par kaolīnu, tā ir kaolinīta rūda. Kaolīna ieguve pasaulē ir stabila aptuveni 41 miljona tonnu līmenī izteikti dominējot ASV, Krievijai un Čehijai – attiecīgi 21%, 14% un 10% no eksporta pasaulē 2005. gadā. Kaolinīta resursi pasaulē nav tikuši noteikti, kā arī nav zināms izpētīto un novērtēto krājumu daudzums, to 2005. gadā vērtēja kā kaolīnu vairāku desmitu miljardu tonnu apjomā.
Detalizētu pamata informāciju skatīt: http://webmineral.com/data/Kaolinite.shtmlHaluazīts Al4(OH)8[Si4O10]. 4H2O. Pēc sastāva un fiziskām īpašībām kaolinītam līdzīgs minerāls, bet tas veido opālam līdzīgas baltas krāsas masas ar vaska spīdumu. Tas ir raksturīgs bāzisku iežu un dažu metāla rūdu atradņu dēdēšanas garozu minerāls.
Papildus datus skatīt: http://webmineral.com/data/Halloysite.shtmlMontmorilonīts – (Al2Mg3)[Si4O10](OH)2 . nH2O (minerāla beidelīta paveids), (sin. bentonīts). Tie ir monoklīnās singonijas kristāli, bet dabā sastopami kā agregāti - kaolīnam līdzīgas slēptkristāliskās blīvas masas. Krāsa balta, nereti zilgani balta vai iesārta, piemaisījumi to krāso arī citās krāsās. Spīdums matēts. Cietība 1-2,5. Blīvums apmēram 2 g/cm3. Aptaustot šķiet taukains. Samitrinoties stipri sabriest, starp Si-O tetraedru slāņiem iespiežoties ūdenim. Ir izplatīts petrogēns minerāls. Parasti vērtē atsevišķā minerālu grupā, kuru kopā sauc par bentonītu māliem, lai arī ne vienmēr tas ir pareizi.
Veidojas efuzīvo iežu (tufu, vulkānisko pelnu) dēdēšanas procesos.
Izmanto kā absorbentu naftas produktu attīrīšanai, tekstilrūpniecībā un citās saimniecības nozarēs.
Papildus informāciju skatīt: http://webmineral.com/data/Montmorillonite.shtmlhttp://mrsec.wisc.edu/Edetc/pmk/pages/montmorillonite.htmlhttp://www.enrgworks.com/ch/Chapter3.pdfNontronīts - (Fe, Al)2[Si4O10](OH) 2. nH2O. Minerāla ķīmiskais sastāvs ir mainīgs. Tie ir monoklīnās singonijas kristāli, bet tie ir sastopami ļoti reti. Krāsa pelēki zaļa zemjainām masām un dzeltenīgi zaļa pseidomorfozēm pa piroksēna lieliem kristāliem. Cietība aptuveni 2. Blīvums 1,73-1,87 g/cm3.
Ievērojamos daudzumos veidojas ultrabāzisku iežu dēdēšanas garozās. Tas var saturēt arī ievērojamu niķeļa daudzumu.
Minerāls ir droši diagnoscējams tikai laboratorijas apstākļos.
Papildus informācija: http://webmineral.com/data/Nontronite.shtmlHidrovizlas
Hidrovizlu minerāli ir sākotnēji vizlu minerāli, kuru īpašības ir nozīmīgi mainītas. Mainītas ir arī slāņus savienojošās katjonu saites, tomēr kristāliskā struktūra ir saglabājusies un šie minerāli atrodas nosacītā pārejas posmā no vizlām uz mālu minerāliem. Raksturīga to kopīgā iezīme ir kristalizācijas ūdens molekulu salīdzinoši viegla zaudēšana minerālus karsējot. Vairums no šiem minerāliem veidojas zemas temperatūras hidrotermālos apstākļos, kā arī izvirdumiežu dēdēšanas rezultātā.
Ilīts - KAl2(OH)2[(Al,Si)4O10] . nH2O ir trīs dažādu minerālu (damorīta, gilbertīta un sericīta) kopējs apzīmējums (sin. hidromuskovīts vai arī monotermīts). Veidojas dēdēšanas procesos kā muskovīta hidrolīzes produkts. Veido slēptkristāliskas, ļoti sīkgraudainas blīvas zvīņvedīgu un plāksnīšu masas, parasti atrodas maisījumā ar citiem dēdēšanas minerāliem (visbiežāk kaolinītu). Krāsa tīrā veidā balta. Taustot pirkstos, šķiet taukains. Galvenais petrogēnais minerāls, kas veido mālus, sevišķi ugunsizturīgos.
No muskovīta atšķiras ar daudz mazāk elastīgām plāksnītēm, sastopamību baltās viendabīgās masās kopā ar kaolinītu.
Sastopams ar muskovītu bagātu iežu (muskovīta slānekļi, gneisi, kvarca – sericīta iežu) dēdēšanas garozās.
Papildus informācija: http://webmineral.com/data/Illite.shtmlVermikulīts – (Mg,Fe2+,Fe3+)3[(Al,Si)4O10](OH)2 . 4H2O. Ķīmiskais sastāvs ir mainīgs, var saturēt līdz pat 11% NiO. Monoklīnās singonijas minerāls. Veidojas biotīta un flogopīta hidrolīzes rezultātā. Krāsa zeltaini brūna vai bronzas brūna, reti var novērot zaļganu atspīdumu. Cietība 1,5-2,0. Blīvums 2,3-2,7 g/cm3.
Nosakāms pēc minerāla apjoma maiņām to sakarsējot (tilpums palielinās 15-25 reizes), no vizlām atšķiram ar dzelteni brūno krāsu un minerāla lapiņu trauslumu, tās nav elastīgas.
Lielas atradnes zināmas Krievijā (Kovdoras atradne Murmanskas apgabalā), Kazahstānā (Altintasas atradne), Brazīlijā un Kanādā.
Izmanto visai ierobežoti apstrādātas (pārkarsētas) kā labu siltumizolācijas materiālu.
Papildus informācija internetā: http://webmineral.com/data/Vermiculite.shtmlGlaukonīts - K(Fe3+,Al,Fe2+,Mg)2-3(OH)2[(Si,Al)4O10] . nH2O. Veidojas sedimentācijas procesos jūrās un okeānos. Kristāli - monoklīnās singonijas, bet parasti ir sīki ieapaļi graudiņi ieslēgumu veidā karbonātu un mālu iežos. Krāsa dažādu nokrāsu zaļa. Spīdums parasti matēts, svaigākiem graudiem spožs, stiklains vai taukains. Skaldnība laba. Cietība 2-3, blīvums 2,2-2,9 g/cm3. Petrogēns minerāls, iegūst glaukonīta smilšu veidā.
Raksturīga zaļā krāsa un atrašanās nogulumu iežos raudinu un plāksnīšu veidā.
Izmanto kālija minerālmēslu un zaļo krāsu izgatavošanai (plaši izmanto militārās tehnikas un aprīkojuma krāsošanai), ūdens mīkstināšanai.
Hlorīti
Kopā tā ir visai ievērojama vizlām līdzīgu minerālu grupa ar ļoti sarežģītu un mainīgu ķīmisko sastāvu, tomēr dominē magnija, dzelzs un alumīnija alumosilikāti, nereti satur arī ievērojamus hroma un niķeļa piejaukumus.
Visiem hlorītu minerāliem ir raksturīga tikai monoklīnā singonija, tie ir lokšņveida un zvīņaini agregāti, retāk –viendabīgas masas vai slēptkristāliski agregāti (šamozīts) un oolīti. Minerālu kristālu skaldnība ir izteikta, plāksnītes ir lokanas, bet nav elastīgas. Krāsa – dažādu nokrāsu zaļa līdz pat melnai. Cietība 2-3, blīvums 2,6-2,9 g/cm3.
Pēc ķīmiskā sastāva hlorītus iedala divās pamata grupās: magneziālie un dzelzs hlorīti, tomēr to iedalījums un precīza diagnoscēšana ir iespējama tikai laboratorijas apstākļos.
Pie magneziālo hlorītu grupas piederīgi ir vairāk kā desmit minerālu, starp tiem kā izplatītākie ir penīns, klinohlors un prohlorīts.
Penīns - (Mg, Fe)5Al[AlSi3O10] [OH]8. Galvenais hlorītu grupas minerāls. Veidojas gandrīz tikai metamorfisma procesos, parasti sastopams zvīņainu vai lapveida agregātu veidā. Krāsa zaļa līdz zaļgani melnai. Spīdums stiklains, uz skaldnības plaknēm var būt arī perlamutra spīdums. Skaldnība ļoti laba. Cietība 2-2,5. Blīvums 2,60-2,85 g/cm3. Viens no metamorfo iežu kardinālajiem minerāliem, bet ļoti bieži veido smalku pārklājumu uz kvarca un citu minerālu kristāliem pegmatītu dzīslās. .
Raksturīga tumšzaļā, bieži gandrīz zalganmelnā krāsa, ļoti labā skaldnība. Atšķirībā no vizlām penīna (hlorītu) lapiņas nav elastīgas.
Starp dzelzi saturošiem hlorītiem paši raksturīgākie ir šamozīts - (Fe2+, Mg, Fe3+)6[AlSi3O10](OH)8 un tīringīts - (Fe2+, Mg, Fe3+, Al)6[Al2Si2O10](OH,O)8. Minerāli makskopiski nav tieši diagnoscējami un ir atšķirami tikai ar ķīmisko analīžu palīdzību.
Raksturīga to atšķirības pazīme ir oolītu agregāti un zaļgani melnās svītras.
Šamozīts ir tumši zaļš līdz melnas krāsas minerāls, tam raksturīga paraģenēzi ar siderītu un dzelzs sulfīdiem.
Tīringīts visbiežāk veido tumši zaļas krāsas slēptkristāliskas masas, kolodiāli dispersus agregātus.
Literatūra papildus lasīšanai
Nickel, E. H. (1995). The definition of mineral. The Canadian Mineralogist. Vol. 33, pp. 689-690
Ford, W. E., Dana, E. S. (1932). A textbook of mineralogy. Fourth Edition, John Whiley & Sons, New York, 851 pp.
Mason, B., Berry, L. G. (1968). Elements of mineralogy. W. H. Freeman and Company, San Francisco, 550 pp.
O' Donoghue (1990). American nature guides - rocks and minerals. Gallery Books, New York, 224 pp.
Smyth, J.R., McCormick, T.C. (2004). Minerals: definition, properties and occurrences. In: Fundamental Science of Earth Materials. University of Colorado, 75 pp.
Akadēmiskais centrs