Тема 3. Формы нахождения воды в минералах

Вода – существенная составная часть многих минералов. Кроме этого процессы минералообразования происходят непосредственно в водной среде, при разных температурах (гидротермальные воды), в которых вода является растворителем и переносчиком минеральных веществ в ионном или коллоидном виде.

Вода в минералах может быть трех типов: кристаллизационной, цеолитной и адсорбционной.

1) Кристаллизационная (конституционная, координационная) вода– вода, содержащаяся в минералах в виде молекулы Н2О, является следствием их гидратации.

Минералы, содержащие кристаллизационную воду, принято называть кристаллогидратами. В соответствующих формулах вода фигурирует целыми молекулами, Н₂О.

Например: Ca(SO₄)*2H₂O – Ca(SO₄)*0,5H₂O – Ca(SO₄)

гипс(монокл. с.) алебастр ангирит (ромб. с.)

Прочность связи кристаллизационной воды в отдельных кристаллогидратах весьма различна. В большинстве случаев выделение кристаллизационной воды происходит при температуре до 300˚С

Признаки: 1) строгое положение в кристаллической решетке;

2) строгое количество молекул Н₂О в формуле минерала.

Выделение кристаллизационной воды сопровождается разрушением кристаллической решетки с образованием безводного соединения или кристаллогидрата с промежуточным количеством воды.

2) Цеолитная вода – имеет место в так называемых цеолитах – минералах класса силикатах, которые имеют ячеисто – каркасное строение кристаллической решётки.

Например: п/к каркасные силикаты – натролит, анальцим (группа цеолитов).

В пустотах этого каркаса и располагаются молекулы Н₂О. При нагревании или под давлением эта вода свободно выходит из каркаса, при этом кристаллическая решетка не разрушается благодаря тому, что молекулы воды не принимают непосредственного участия в построении структуры минерала. Удаленная цеолитная вода, может быть легко восстановлена минералом.

3) Адсорбционная вода – представляет собой молекулы Н₂О, которые благодаря силе поверхностной энергии минерала механически притягиваются к его поверхности.

Содержание адсорбционной воды постоянно изменяется. Она удаляется из минералов, главным образом до температуры 110˚С, при этом кристаллическая структура минерала не разрушается.

Например: гидрогётит – FeO(OH)*2H₂O в процессе дегидратации превращается в безводный гидроксид железа – гётит FeO(OH).

Различают следующие типы адсорбционной воды:

А) Межплоскостная вода – характерна для силикатов со слоистым строением кристаллической решетки.

Каждый пакет слоистой структуры может иметь небольшую мощность с двумя, тремя или четырьмя листочками и значительное протяжение вдоль слоя. Такой двухмерный слой адсорбирует воду всей поверхностью, и в структуре минерала его слои чередуются со слоями адсорбированной воды. В результате адсорбции воды или ее потери решетки минерала разбухает или сжимается но не разрушается. Например: монтмориллонит – (AL, Mg)₂*(OH)₂[Si₄O₁₀]*nH₂O, решётка которого при поглощении воды разбухает, что приводит к значительному увеличению объёма минерала.

Увеличение расстояния между слоями в периоде С_о – в 3 раза (от 9,6 до 28,9Ǻ).

Б) Вода включений – захороненные остатки минералообразующей среды в различного рода пустотах минерала.

По подсчетам В.И. Вернадского, на долю воды находящейся во включениях в минералах, приходится около 0,1 всей массы воды океанов.

Эта вода по существу является механически включённой в минералы, но в отличие от обычной адсорционной воды может быть выделена только при более высоких температурах, так как она выполняет ультрамикроскопические пустоты и при этом разрушается структура минералов.

В минералогии существует термогравиметрический метод исследования воды в минералах, основанный на измерении потери массы минерала при его нагревании. Например: STA-409 Luxx, прибор, выпускаемый немецкой фирмой Netzsch.