Gil mineral rentgen difraksiyasi - Clay mineral X-ray diffraction

Gil minerallar eng xilma-xil minerallardan biri, ammo ularning barchasi kristal yoki don miqdori 2 um dan past bo'lgan umumiylikka ega. Kimyoviy loylar kristall tuzilishi va kimyoviy tarkibi bilan belgilanadi. Ba'zan mayda don cho'kindi jinslar deb noto'g'ri talqin qilingan loylar deb ta'riflanadi, bu aslida "loy kattaligi fraktsiyasi" ning ta'rifidir mineralogiya cho'kindi Uchta kristalografik gil guruhi mavjud: platinli gil (fillosilikatlar ), tolali gil minerallar va amorf gil. Fillosilikatlar eng ko'p tarqalgan loy bo'lib, a qatlamiga qarab turkumlanadi tetraedral va an oktahedral qatlam. Ko'pgina loylar uchun oktahedral qatlam markazlashgan Al3+, Fe3+, yoki Mg (OH)2, lekin ba'zida Zn2+, Li+ va Kr3+ o'rnini bosishi ham mumkin. Si4+ odatda tetraedral qatlamning markazidir, lekin Al3+ ko'pincha qisman o'rnini bosadi va zaryadning nomutanosibligini keltirib chiqaradi. Ikki qatlamli loylar tetraedral qatlam va oktahedral qatlamdan (T-O) iborat bo'lib, uch qatlamli loylarda ikkita tetraedral qatlam (T-O-T) tomonidan siqilgan oktahedral qatlam mavjud. Al o'rnini bosganda3+ Si uchun4+ zaryadlarning nomutanosibligini hosil qiladi, loy qatlamini muvozanatlash uchun qatlamlararo kation tetraedral qatlamlar orasini to'ldiradi.[1]

Rentgen nurlarining difraksiyasi va gillari

Ikki qatlamli loy, kaolinit (T-O) va pirofilit (T-O-T) ning qizil o'qi bilan Z o'lchamini ko'rsatish uchun. T-O-T gillari tabiiy ravishda Z yo'nalishi bo'yicha kattaroqdir, chunki qo'shimcha tetraedral qatlam tomonidan ta'minlangan qo'shimcha qatlam.

Odatda, kukun Rentgen difraksiyasi (XRD) - bu tasodifiy yo'naltirilgan mikrokristallarning o'rtacha qiymati, agar u etarli miqdordagi namuna bo'lsa, barcha kristal yo'nalishini teng ravishda aks ettirishi kerak. X-nurlari sekin aylanayotganda namunaga yo'naltirilgan bo'lib, ular hosil qiladi difraktsiya naqshlari turli burchaklarda to'plangan rentgen nurlarining intensivligini ko'rsatadigan. Tasodifiy yo'naltirilgan XRD namunalari loy minerallari uchun unchalik foydali emas, chunki loylar odatda X va Y o'lchamlariga o'xshashdir. Z o'lchamlari loydan loyga farq qiladi va eng diagnostik hisoblanadi, chunki Z o'lchovi tetraedral-oktahedral (T-O) yoki tetraedral-oktahedral-tetraedral (T-O-T) qatlamining balandligini anglatadi. Ikkala tetraedral va oktahedral qatlamlarda markaziy kation o'rnini bosganligi sababli Z o'lchovi kattalashishi yoki kamayishi mumkin. T-O-T gil qatlami orasidagi zaryadlarni muvozanatlashtiruvchi kationning mavjudligi va hajmi Z o'lchamiga ham ta'sir qiladi. Shu sababli, loy minerallari odatda namunalarni tayyorlash orqali aniqlanadi, shunda ular bazalni oshirishga yo'naltiriladi (00)l) aks ettirish.[2] D pozitsiyalari yordamida hisoblanadi Bragg qonuni ammo loy minerallarini tahlil qilish bir o'lchovli bo'lgani uchun, l tenglamani tuzib, n o'rnini bosishi mumkin l b = 2d sinΘ. Loylarning rentgen diffraktsiyasini o'lchashda d doimiy va is rentgen nurlanish manbasidan ma'lum bo'lgan to'lqin uzunligi, shuning uchun bir 00 dan masofal cho'qqisi boshqasiga teng.[2]

XRD yordamida loylarni aniqlash

Bazal ko'zgular bazal qatlamning d-oralig'ini beradi va ular qalinligini bildiradi silikat qatlamlar va birlik katakchasida ko'pincha ko'p qatlamlar mavjud.[1] Gil mineral cho'qqilarini odatda cho'qqining yarmiga qadar kengligi (ya'ni to'liq kengligi maksimal yarmida, FWHM) bilan farqlash mumkin. To'g'ri aniqlangan kristalli minerallar keskin cho'qqilarga ega, kristaldan kristalgacha bo'lmagan gillar esa ikki tomondan sezilarli kenglikdagi keng cho'qqilarni hosil qiladi. Ushbu keng cho'qqilar loylarning qaysi cho'qqilarini aniqlashni osonlashtiradi. Ushbu cho'qqilarni yaxshiroq identifikatsiya qilish uchun ma'lum bo'lgan difraktsiya naqshlari bilan taqqoslash mumkin, ammo agar ba'zi tepaliklar boshqalaridan kengroq bo'lsa, ehtimol bir nechta loy mavjud.[2] Gil minerallar jamiyati noma'lum loy bilan taqqoslash maqsadida kollektsion gillarni saqlaydi. Clay Mineral Jamiyatidan mavjud bo'lgan loylarning aksariyati tabiiy ravishda hosil bo'lganligi sababli, ular tarkibida kerakli loydan tashqari boshqa minerallar ham bo'lishi mumkin.[3] Nazariy usullar yordamida hisoblangan diffraktsiya naqshlari odatda eksperimental difraktsiya naqshlari bilan mos kelmaydi, shuning uchun loyni aniqlashda yordam beradigan ma'lum namunalardan olingan difraktsiya naqshlaridan foydalanish hisoblagandan afzalroqdir. Ba'zi foydali qazilmalarni fon ma'lumotlari yoki oldindan tahlil yordamida identifikatsiyadan chiqarib tashlash mumkin.[1]

Yaxshi kristallangan va toza namunalar rentgen diffraktsiyasi uchun juda mos keladi, ammo bu gil uchun kamdan-kam hollarda bo'ladi.[4] Loy minerallari deyarli har doim juda oz miqdordagi loy bo'lmagan minerallar bilan aralashadi, ular zich cho'qqilarni keltirib chiqarishi mumkin, hattoki namlik juda oz bo'lsa ham loy emas. Agar qo'shimcha minerallar mavjudligi ma'lum bo'lsa, loylarni loydan ajratishga harakat qilish kerak, aks holda qo'shimcha cho'qqilarni kutish kerak. Tabiatda uchraydigan loy bilan bog'liq ba'zi keng tarqalgan minerallar; ba'zida kvarts, dala shpatlari, seolitlar va karbonatlarning organik moddalari mavjud.[2] Loylarning sintezi ushbu biriktirilgan materiallarning ayrimlarini kamaytirishi mumkin, ammo toza namunalarni kafolatlamaydi kvarts yoki boshqa tegishli materiallar hali ham odatda sintetik loy bilan birga ishlab chiqariladi.

Loy minerallari jamiyatidan sotib olingan Nontronit standartidagi rentgen difraksiyasi sxemasi. Qizil qutilar nontronitga tegishli keng cho'qqilarni anglatadi. Moviy quti standartda mavjud bo'lgan kvartsga tegishli keskin tepalikni anglatadi.

Qatlamli loy minerallarini aralashtiring

Aralash qatlamlik, bir-birining orasini yopishtirish va interstratifikatsiya - bu qatlamlarning o'zaro o'sishi bilan ikki yoki undan ortiq turdagi loy bilan hosil bo'ladigan loy minerallariga tegishli bo'lgan atamalar. Aralash qatlamlik jismonan aralashtirilgan loylarga tegishli emas. Loylarda aralash qatlamlik talqin qilishda qiyinchilik tug'diradi, shuning uchun odatda ko'p tahlil qilish zarur. Ikki komponentli gil eng ko'p uchraydi, tarkibida ikkitadan ortiq tarkibiy qism bo'lgan ko'pkomponentli gil juda kam uchraydi. Butun diffraktsiya sxemasi identifikatsiyalashga yordam beradi va cho'qqilarni alohida emas, balki butun sifatida ko'rib chiqish kerak.[2]

Ikki teng komponentli aralash qatlamli gillarni (har bir loydan 50%) aniqlash eng oson. Ushbu loylar ikkala komponentning 001 oralig'i yig'indisiga teng bo'lgan, 001 oralig'i bo'lgan bitta, aralash bo'lmagan loy deb o'ylanadi. Ba'zida keng tarqalgan 50/50 aralash qatlamli gillarga dozyite, a kabi noyob nomlar ham berilgan Serpantin /Xlorit. Tasodifiy stakalash bilan teng bo'lmagan tarkibiy qismlarga ega bo'lgan aralash gillar aperiodic 00 hosil qiladil irratsional naqshlar deb nomlanuvchi difraktsiya naqshlari. The o'zgarish koeffitsienti (CV) foiz hisoblanadi standart og'ish d (001) ning o'rtacha har xil aks ettirishdan hisoblangan. Agar CV 0,75% dan kam bo'lsa, unda mineral noyob nom bilan ataladi. Agar CV 0,75% dan katta bo'lsa, unda aralash qatlamli nomenklatura qo'llaniladi.[2]

Gil mineral rentgen difraksiyasiga tayyorgarlik

Shovqinni 00 kamaytirish uchun gillarni gil bo'lmagan minerallardan ajratish kerakl cho'qqilar. Gil bo'lmagan minerallarni odatda ajratish mumkin saralash etarlicha kichik mashda namunalar. Namunalarni ozgina maydalash kerak, ammo ularni maydalash kerak emas, chunki loy bo'lmagan minerallar loy kattaliklariga kamayadi va ularni namunadan ajratib bo'lmaydi. Yengil maydalash yumshoq loylarni parchalab tashlaydi, osonroq olib tashlash uchun esa qattiqroq loyqalarni buzilmasdan saqlaydi.[2]

Namunalar quyidagicha bo'lishi kerak bir hil iloji boricha donning kattaligi va tarkibi jihatidan ularni rentgen difraksiyasi uchun o'rnatilishidan oldin va uzun, tekis va qalin namunalar juda mos keladi. Namuna tayyorlash uchun odatda to'rt usul qo'llaniladi va ulardan foydalanish qiyinligi va maqsadga muvofiqligi turlicha.

Shisha slayd usuli

Tez-tez ishlatiladigan to'rt usuldan eng osoni va eng tezkor, ammo eng kam aniqligi. Bir stakan mikroskop slayd bilan qoplangan to'xtatib turish suvdagi namuna, keyin 90 ° C darajasida pechga qo'yiladi va quritilishi uchun qoldiriladi. Ba'zi namunalar uchun bu qadar yuqori haroratda quritish loylarga zarar etkazishi mumkin. Bunday holda, xona haroratida quritish mumkin, ammo ko'proq vaqt talab etiladi. Yo'nalish odatda adolatli bo'ladi va zarralar eng yaxshi zarralar bilan tepaga qarab ajratiladi. Ushbu usul mo''tadil va yuqori burchaklarda noaniq difraktsiya intensivligini ta'minlovchi yupqa plyonkalarni ishlab chiqaradi.[2]

Smear usuli

Bu quyma namunaviy tarkibiy qismlarni aniqlaydigan tezkor usul. Namuna a bilan eziladi ohak va pestle kukunni shisha slaydga surib bo'lguncha. Keyin kukun bir necha tomchi tarqatuvchi eritma bilan aralashtiriladi, odatda etanol, ammo boshqalari mavjud va slaydga teng ravishda tarqaladi. Katta va kichik donli fraktsiyalar ham ushbu usuldan foydalanishlari mumkin.[2]

Filtrni membranani tozalash usuli

Ushbu usul tez filtrlash yoki tez aralashtirishni engish uchun o'lchov ajratilishini oldini oladi tezlikni o'rnatish. Namuna a ga quyiladi vakuum filtri apparati va tezda filtrlanadi, ammo namlik qolgan bo'lsa ham, havo olinmaydi, qolgan qismi esa suyuq bo'ladi. Keyin nam namuna shisha slaydga teskari yo'naltiriladi va filtr qog'ozi olinadi. Tez filtrlash zarracha hajmini filtr qog'oziga yig'ishga imkon beradi, uni teskari va slaydga o'rnatilganda ta'sir qiladi.[3][5]

Santrifüjli gözenekli plastinka

Eng keng tarqalgan to'rtta usuldan eng yaxshi difraksiya naqshlarini ishlab chiqaradi, ammo eng yuqori malakani talab qiladi va ko'p vaqt talab etadi. Tugatgandan so'ng, namunalar qalin agregatlarga va afzal yo'nalishga ega. G'ovakli keramik plitani ushlab turish uchun mo'ljallangan maxsus apparat a ga joylashtirilgan santrifüj konteyner va to'xtatilgan namuna bilan to'ldirilgan. Santrifüj, suyuqlikni g'ovakli plastinka orqali 100 ° C dan pastroq namlash uchun namuna qoldiradi. Ushbu usulning afzalligi shundaki, almashinadigan kationlarni a ni o'tkazib olib tashlash mumkin xlorid namuna quritilganidan keyin plastinka orqali eritma. Kationlarni almashinish qatlamlararo o'zgaruvchan kationlarga ega bo'lgan standartlar uchun eng yuqori ko'rsatkichlarni belgilashda foydali bo'lishi mumkin. Masalan, nontronitda kaltsiy ham, natriy ham bo'lishi mumkin bo'lgan interlayer mavjud. Agar noma'lum namunada ushbu kationlardan faqat bittasi bo'lganligi shubha qilingan bo'lsa, keraksiz kationni almashtirish orqali aniqroq standart tayyorlanishi mumkin.[2][6]

Izohlar

  1. ^ a b v Faure, Gunter (1998). Geokimyo tamoyillari va qo'llanilishi: geologiya talabalari uchun to'liq qo'llanma (2-nashr). Yuqori Saddle River, NJ: Prentice Hall. ISBN  978-0023364501.
  2. ^ a b v d e f g h men j Reynolds, Dueyn M. Mur; Robert C. (1997). Rentgen diffraktsiyasi va loy minerallarini aniqlash va tahlil qilish (2. tahr.). Oksford [u.a.]: Oksford universiteti. Matbuot. ISBN  9780195087130.
  3. ^ a b Chipera, S.J .; Bish, D.L. (2001). "Gil minerallar jamiyatining boshlang'ich tadqiqotlari Manba gillari: kukun rentgen nurlari difraksiyasini tahlil qilish". Gil va gil minerallar. 49 (5): 389–409. Bibcode:2001CCM .... 49..398C. doi:10.1346 / CCMN.2001.0490507.
  4. ^ Brindli, G (1952). "Gil minerallarini rentgen difraksiyasini tahlil qilish orqali aniqlash". Gil va gil minerallar. 201 (1): 119. Bibcode:1952CCM ..... 1..119B. doi:10.1346 / ccmn.1952.0010116.
  5. ^ Drever, J.I. (1973). "Filtrni-membranani tozalash usuli bilan rentgen difraksiyasini tahlil qilish uchun yo'naltirilgan loy mineral namunalarini tayyorlash" (PDF). Amerikalik mineralogist. 58: 741–751.
  6. ^ Kinter, EB.; Diamond, S. (1956). "Tuproq loylarini yo'naltirilgan-agregatlarini rentgen-difraksiyani tahlil qilish uchun tayyorlash va davolashning yangi usuli". Tuproqshunoslik. 82 (2): 111–120. doi:10.1097/00010694-195602000-00003.