Minerály a horniny Slovenska      :: prepni na celú stránku

Pod drobnohľadom

Íly v geologických procesoch - 4. Skupina serpentínu a kaolinitu - podskupina kaolinitu
zdroj:
Íly v geologických procesoch, Vladimír Šucha, Acta geologica slovaca, 2001
pridané:
25.8.2006

Podskupina kaolinitu

Všeobecný vzorec tejto podskupiny je Al2Si2O5(OH)4. Kaolinitové minerály sú tvorené jednou tetraedrickou a jednou dioktaedrickou sieťou, ktoré vytvárajú jednu vrstvu hrubú 0,7 nm s triklinickou základnou bunkou (obr. 4.1). Prakticky žiadna substitúcia nebola v tejto podskupine identifikovaná. Minerály podskupiny kaolinitu sú nasledujúce: kaolinit (s rôznymi stupňami usporiadania), halloyzit (s rôznym stupňom hydratácie), dickit a nakrit (bližšie pozri Giese, 1988; Murray et al., 1993).

KAOLINIT

Triklinický minerál s veľkosťou častíc od desatín mikrometra až po niekoľko mm (vo výnimočných prípadoch, keď hovoríme o tzv. vermikulárnom kaolinite, ktorý môže vzniknúť ako pseudomorfóza po sľudách (obr.4.2). Tvar častíc je často pravidelný hexagonálny. Farba monominerálnych výskytov alebo akumulácií je biela, veľmi časté sú odtiene spôsobené minerálnymi prímesami. Najčastejšie sú to rôzne odtiene okrovej a červenej spôsobené oxyhydroxidmi Fe. V pôdach a sedimentoch sú kaolinity submikroskopických rozmerov a nadobúdajú farbu hornín, v ktorých sa vyskytujú. Kaolinitové agregáty sú rozpadavé a mäkké, ale kaolinit ako horninová prímes sa môže vyskytovať aj vo veľmi tvrdých horninách (napr. čiastočne hydrotermálne alterovaný ryolit, pieskovec atď.). Patrí k najbežnejším fylosilikátom a zaraďujeme ho do veľkej skupiny ílových minerálov.

Kaolinit obsahuje vo svojej štruktúre veľmi často malé množstvo (niekoľko %) vrstiev sľudy, vermikulitu alebo smektitu (Moore a Reynolds, 1997). Termicky je málo stabilný a už pri teplotách 450 až 550 oC dochádza k rozkladu jeho štruktúry. Väzba medzi jednotlivými vrstvami je relatívne slabá, a tak viaceré organické látky sú schopné interkalovať kaolinit (interkalácia je vstup cudzorodej látky - molekúl alebo iónov, do medzivrstvia fylosilikátov). Štruktúrna usporiadanosť kaolinitu predstavujúca množstvo vrstiev pravidelne usporiadaných nad sebou je veľmi variabilná a do značnej miery odráža podmienky jeho vzniku a podmieňuje možnosti jeho využitia v praxi. Vyskytuje sa prakticky vo všetkých geologických prostrediach. Pre jeho vznik sú charakteristické relatívne nízke pH (=4 a menej) a vysoká aktivita Al. Často vzniká v hydrotermálnom prostredí ako súčasť okolorudných premien, alebo počas postsedimentárnej premeny hornín v diagenetickom štádiu. Kvantitatívne najviac kaolinitu vzniká ako produkt zvetrávania, pre ktoré je charakteristická humídna a teplá klíma (napr. vlhké trópy, kde aj v súčasnosti dochádza k vzniku veľkého množstva kaolinitu). Najčastejšími primárnymi minerálmi, z ktorých kaolinit vzniká sú živce, sľudy a vulkanické sklo. Preto aj najvýznamnejšie kaolínové kôry zvetrávania nachádzame na granitoidoch a arkózach. Na

mnohých miestach vo svete nachádzame hrubé kôry zvetrávania tvorené kaolinitom ako dominantným minerálom (bližšie pozri kapitolu 6). Takéto horniny potom nazývame kaolínmi. Kaolíny môžu vznikať nielen intenzívnym zvetrávaním hornín, ale aj sekundárne, ako naplaveniny pretransportované z pôvodných kôr zvetrávania. Takto vzniknuté kaolíny tvoria veľmi často ložiská

najkvalitnejšej suroviny (Kraus, 1989; Murray a Keller, 1993). Kaolín ako surovina patrí medzi neobnoviteľné suroviny

najdlhšie využívané človekom. Najstaršie použitie bolo sústredené hlavne na oblasť keramiky a porcelánu. Ako prví ho začali využívať čínski výrobcovia porcelánu, odkiaľ sa umenie výroby porcelánu dostalo do Európy. Aj sám názov kaolín je odvodený od čínskeho Kau-ling, čo znamená názov vŕšku v strednej Číne (provincia Jiang Xi), odkiaľ pochádzal kaolín odoslaný v 17. storočí do Európy. Svetoznámy čínsky, anglický, nemecký, ale aj český porcelán je priamo viazaný na kvalitné ložiská kaolínov. Spotreba kaolínov vo svete neustále rastie a táto surovina má aj veľmi dobré perspektívy do budúcnosti. Tradičná potreba kaolínov pre keramické produkty je stále aktuálna, ale aj tak tvorí z celkovej svetovej spotreby menšinu. Najviac sa tejto suroviny spotrebúva v papierenskom priemysle ako nenahraditeľné plnidlo na výrobu kvalitného papiera a ako plnidlo

v gumárenskom a chemickom priemysle (Harben a Kužvart, 1996). Kaolinit sa nachádza prakticky všade okolo nás, drvivá väčšina pôd a sedimentov obsahuje kaolinit, a preto nemá význam jeho náleziská spomínať. Najvýznamnejšie kaolínové ložiská vo svete sa nachádzajú v štáte Georgia v USA, v Brazílii a v Číne. Menšie sú na Ukraine, v Taliansku, Nemecku a Veľkej Británii (Murray a Keller, 1993; Harben a Kužvart, 1996). U nás vzhľadom na geologickú históriu sme nemali dlhé periódy vhodné pre kaolínové zvetrávanie, a tak aj množstvo ložísk je relatívne malé (Kraus, 1989). K najvýznamnejším patrí oblasť Lučenskej kotliny s ložiskami Horná Prievrana (primárne zvetrávacie ložisko na paleozoických metamorfitoch a fylitoch) a Vyšný Petrovec (sekundárne ložisko preplaveného kaolínu). Potom je to ložisko Rudník v Košickej kotline (preplavený kaolín z kôry zvetrávania na tzv. popročskom granite). Jeho využitie je podmienené menší výskytom vhodných akumulácií. V keramike môže slúžiť len ako prímes do suroviny, lebo vysoký obsah vody spôsobuje praskanie výrobkov po vypálení. Významnejšie akumulácie hydrotermálneho kaolinitu sú u nás v JZ časti Kremnických vrchov, ale tu ide hlavne o zmesi spolu so smektitom, čo limituje možnosti použitia. Identifikácia kaolinitu makroskopicky je nemožná a preto sa na to využívajú viaceré laboratórne metódy.

Najbežnejšie sa používa rtg difrakcia, pomocou ktorej je kaolinit ľahko rozpoznateľný (na základe identifikačných bazálnych reflexov, ktoré sú násobkom d-parametra 001 reflexu = 0,71 nm; obr. 4.3). Rtg difrakčnou analýzou bazálnych reflexov môžeme určiť len podskupinu kaolinitu ako celok, jednotlivé minerály sa takýmto spôsobom odlíšiť nedajú. Na ich rozlíšenie musíme použiť analýzu nebazálnych reflexov, ako aj iné analytické metódy ako je infračervená spektroskopia (pozri kapitolu 3). Problémom je určiť prítomnosť kaolinitu, resp. minerálov podskupiny kaolinitu vtedy, ak sú v zmesi s chloritom, ktorý má niektoré reflexy na tom istom mieste. V takom prípade môžeme použiť interkaláciu s organickou látkou - dimetylsulfoxidom (kaolinit molekuly dimetylsulfoxidu prijíma do medzivrstvia, čím zmení svoj d-parameter, zatiaľ čo chlorit je voči nemu rezistentný), alebo použijeme IČ spektroskopiu. Kaolinit má charakteristické OH vibrácie (okolo 3670 cm-1), pomocou ktorých je možné jednoznačne určiť prítomnosť kaolinitu.

Íly v geologických procesoch, Vladimír Šucha (Acta geologica slovaca)