Minerały ilaste

Minerały ilaste są warstwowymi uwodnionymi krzemianami i glino-krzemianami o różnym składzie chemicznych i właściwościach fizycznych. Minerały ilaste zbudowane są z warstw tetraerdów krzemowo-tlenowych i oktaedrów wodorotlenowych, które ze sobą są połączone w charakterystyczny i określony dla danego minerału sposób. Dzielą się na pięć grup:

  • kandydy (między innymi kaolinit)
  • smektyty (między innymi montmoryllonit)
  • wermikulity
  • hydrołyszczyki (między innymi illit)
  • grupę pałygorskitu

Najpowszechniej występujące to kaolinit, haloizyt, illit, grupa smektytów i wermikulit. Minerały ilaste są zaliczane do hydrolizatów, tzn. powstają w wyniku procesów wietrzenia chemicznego a ich tworzenie zależy od składu chemicznego pierwotnej skały oraz warunków wietrzenia. Przykładowo illit (w połączeniu ze smektytem) należy do najbardziej powszechnych minerałów ilastych wchodzących w skład skał osadowych i powstaje z wietrzenia skaleni w klimacie umiarkowanym. Kaolin jest wiązany z wietrzeniem skaleni w klimacie tropikalnym (ciepłe, wilgotne środowisko w obecności dwutlenku węgla), ale może także powstawać kosztem innych minerałów ilastych w trakcie procesów diagenetycznych. Montmorylonit (główny składnik iłów bentonitowych) jest produktem wietrzenia podmorskich law bazaltowych. Wermikulit jest produktem wietrzenia biotytu.

Skład chemiczny i struktura minerału decyduje o właściwościach fizycznych. Dla przykładu illit i kaolinit charakteryzują się niewielkimi zmianami objętości przy zmianie wilgotności i dlatego są powszechnie stosowane jako surowce do produkcji wyrobów ceramicznych. W przeciwieństwie do nich, smektyty a zwłaszcza montmorylonit zmieniają swoją objętość w znacznie większym stopniu. Dlatego montmorylonit wykorzystywany jest jako materiał uszczelniający, np. w zaporach wodnych lub otworach wiertniczych. Zawartość minerałów ilastych w osadach znacznie wpływa na też ich właściwości mechaniczne. Minerały ilaste charakteryzują się różną wartością efektywnego kąt tarcia wewnętrznego (np. montmorylonit 0o, illit - 4,2o a kaolinit - 5,2o). Im wyższa ich zawartości tym wyższa spójność oraz tym niższy kąt tarcia wewnętrznego osadu. W mechanice gruntów ich zawartość wyznacza także granice konsystencji.

Literatura

Kondner, R.L., Vendrell, J.R., 1963. Clay mineral effects on the stress-strain response of soild in direct shear, Proceedings of the eleventh national conference on clays and clay minerals.
Rannka, K., Anderson-Skold, Y., Hulten, C., Larson, R., Leroux, V., Dahlin, T., 2004. Quick clay in Sweden, Report of Swedish Geotechnical Institute.