علوم الأرض والجيولوجيا

خصائص المعادن الطينية

1998 الموسوعة الجيولوجية الجزء الخامس

ترجمة أ.د عبد الله الغنيم واخرون

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

خصائص المعادن الطينية المعادن الطينية علوم الأرض والجيولوجيا

تتحكم الخصائص المختلفة لمعادن الطين في الأهمية الاقتصادية للمواد الطينية.

– الاستبدال الأيوني:

من أهم خصائص معادن الطين، قابلية المعدن للإبقاء على كاتيونات وانيونات معينة، والتي يمكن أن تستبدل بها بسهولة كاتيونات وأنيونات أخرى.

الكاتيونات الاستبدالية الشائعة في المواد الطينية مثل (H+, Mg2+, Ca2+, Na, K+) والأنينونات مثل (NO3-, PO43-, Cl, SO42-) وترجع القدرة الاستبدالية لمعادن الطين إلى سببين.

 

السبب الأول هو وجود روابط مكسورة حول حواف وحدات السيليكا والألومنيا، مما يؤدي إلى وجود شحنات غير مكتملة يتم اتزانها بادمصاص كاتيونات.

والسبب الآخر هو توافق تركيب بعض الأنيونات مع الوحدات الرباعية الأوجه لأيونات الهيدروكسيل، مما يسمح للأنيونات بالإدمصاص أو بالإحلال لأيونات الهيدروكسيل.

 

وتعتبر خاصية الاستبدال الأيوني والتفاعلات الاستبدالية ذات أهمية قصوى في كل المجالات التي تستخدم فيها المواد الطينية.

ومثال ذلك الإبقاء على البوتاس المضاف في المخصبات في التربة، وذلك بالإعتماد على الاستبدال الأيوني بين أملاح البوتاسيوم ومعدن الطين في التربة.

 

– نظام طين – ماء:

الخاصية الهامة الأخرى للمواد الطينية هي القابلية للإمساك بالماء. والماء من نوعين، النوع الأول هو الماء ذو درجة الحرارة المنخفضة، والآخر ممثل بالهيدروكسيل التركيبي.

وعند تسخين معادن الطين عند درجة حرارة تتراوح بين 100 و 150°س يتم طرد الماء ذي درجة الحرارة المنخفضة، وهو الماء المحبوس في الفراغات أو على السطح أو حول حواف المعادن المكونة للمادة.

 

علاوة على ذلك فهو الماء الذي يوجد بين طبقات الوحدات البنائية للمعادن، مثل المونتموريلونيت والماء الذي يحتل الفتحات الأنبوبية بين وحدات التركيب المستطيلة من معادن السيبيوليت والأتابولجيت والباليجورسكيت.

وتشير الأدلة على ادمصاص جزئيات الماء في البداية على أسطح المواد الطينية، ولا يوجد حتى الآن اتفاق على تركيب كيفية إدمصاص الماء والذي تحدد طبيعته والعوامل التي تتحكم فيه، خواص مثل اللدونة وقوى الترابط والتضام أو الدموج (compaction)، وخواص أخرى للمواد الطينية التي بالتالي تتحكم في الاستخدام الاقتصادي للمواد الطينية.

 

– فقد الماء:

يحدث فقد للماء من المواد الطينية عند تسخينها. تفقد المواد الطينية الماء المدمص بين الطبقات، أو ماء الهيدروكسيل داخل التركيب الذري لمعادن الطين.

يصاحب فقد الماء من المعادن تغير في التركيب، وعند درجات حرارة عالية نسبية تؤدي التغيرات التركيبية إلأى تكون معادن جديدة.

والتعديلات التركيبية ذات أهمية خاصة عندما تحرق المواد الطينية أثناء تصنيع مواد الخزف والصيني والطابوق.

 

– تفاعل معادن الطين مع المواد العضوية:

من الخواص الأخرى لمعادن الطين القابلية للتفاعل مع المواد العضوية.

ويستخدم الطين ذو القابلية القوي للادمصاص في إزالة لون الزيوت، بينما يستخدم البعض الآخر كعامل مساعد في عملية التكسير (التقطير الهدام) للمواد العضوية.

 

تعتمد بعض طرق تحليل المواد الطينية على تفاعل معادن الطين مع المواد العضوية.

وعلى سبيل المثال فإنه من السهولة التعرف على معدن المونتموريلونيت، بواسطة الأشعة السينية بعد معالجته بالجليسرول أو الايثيلين جليكول، الذي يستبدل الماء في مواقعه بين الطبقات محدثاً تممداً محسوساً في الشبكة الفراغية للمعدن في اتجاه المحور (جـ)، وتستخدم بعض المواد العضوية للتعرف على معادن الطين وذلك باكتساب صبغة ذات لون مميز.

 

الخواص البصرية:

يصعب تحديد الخواص البصرية لمعادن الطين نظراً لصغر حجم حبيباتها بحيث لا يمكن دراستها تحت المجهر بسهولة، علاوة على الاختلاف في معادن الطين نفسها.

 ويحدث الإحلال في التركيب الذري للمعادن، والاختلاف في كمية الماء بين الطبقي تغيير في الخواص البصرية.