ΑΡΓΙΛΙΚΑ ΟΡΥΚΤΑ

Ο φλοιός της Γης αποτελείται κατά κύριο λόγο από αργιλοπυριτικά ορυκτά.

Η βασική δομική μονάδα των αργιλοπυριτικών ορυκτών είναι το τετραεδρικής δομής μόριο πυριτίου – οξυγόνου (SiO

Κάθε άτομο  πυριτίου (Si) περιβάλλεται από τέσσερα άτομα οξυγόνου (Ο), που σχηματίζουν ένα πυριτικό τετράεδρο, με ισχυρούς (εσωτερικούς) ομοιοπολικούς δεσμούς και τετραπλό (εξωτερικό) αρνητικό φορτίο.

Τα ανιόντα πυριτικά τετράεδρα (SiO συνδέονται με:

• Διάφορα κατιόντα, όπως αργιλίου (Al) ή μαγνησίου (Mg) ή σιδήρου (Fe)
• Γειτονικά πυριτικά τετράεδρα, σχηματίζοντας διατάξεις με τις ακόλουθες μορφές:

Οι δυνατότητες σχηματισμού διαφόρων ορυκτών με αυτούς τους τρόπους είναι ανεξάντλητες.

Φυλλοπυριτικά είναι τα ορυκτά που τα μόριά τους είναι διατεταγμένα σε φύλλα. Σε αυτά ανήκουν οι ομάδες: των αργιλικών ορυκτών, των σερπεντινών, των  μαρμαρυγιών, του τάλκη και των χλωριτών.

Τα αργιλικά ορυκτά αποτελούν τη σημαντικότερη ομάδα των φυλλοπυριτικών ορυκτών.

Τα φυλλοπυριτικά ορυκτά αποτελούνται από εναλλασσόμενα πυριτικά τετραεδρικά και αργιλικά οκταεδρικά στρώματα.

Πυριτικά τετραεδρικά στρώματα

Τα πυριτικά τετράεδρα των φυλλοπυριτικών ορυκτών μοιράζονται τα τρία οξυγόνα της βάσης τους με γειτονικά τους τετράεδρα και ενώνονται έτσι σε επίπεδους σχηματισμούς, τα τετραεδρικά στρώματα, με βασική δομική μονάδα το Si^-2

Οι βάσεις των τετραέδρων σχηματίζουν μεταξύ τους εξαμελείς δακτυλίους. Στην κορυφή των τετραέδρων παραμένει το τέταρτο οξυγόνο ελεύθερο που μπορεί να συνδεθεί με άλλα κατιόντα.

Στο κέντρο του κάθε δακτυλίου και στο ύψος των οξυγόνων των κορυφών των τετραέδρων βρίσκεται ένα υδροξύλιο (ΟΗ).

Τα τετραεδρικά στρώματα στοιβάζονται κατά ύψος με τρόπο, ώστε οι βάσεις και οι κορυφές τους να «αντικρίζουν» αντίστοιχα τις βάσεις και τις κορυφές των γειτονικών τους στρωμάτων.

Μεταξύ των τετραεδρικών στρωμάτων βρίσκονται στρώματα κατιόντων, όπως αργιλίου, μαγνησίου ή σιδήρου (Al, Fe, Mg).

Αργιλικά οκταεδρικά στρώματα

Τα κατιόντα των μετάλλων συντάσσονται οκταεδρικά με τα οξυγόνα των κορυφών και με τα υδροξύλια των τετραεδρικών στρωμάτων του πυριτίου. Σχηματίζουν μεταξύ των τετραεδρικών στρωμάτων οκταεδρικά στρώματα

Στα οκταεδρικά στρώματα κάθε άτομο μετάλλου, συνήθως αργιλίου (Al) ή και μαγνησίου (Mg), περιβάλλεται από οξυγόνα και υδροξύλια.

Με το σχηματισμό των οκταεδρικών στρωμάτων δημιουργούνται σύνθετες συστρωματώσεις εναλλασσόμενων πολυεδρικών στρωμάτων πυριτίου και αργιλίου (ή και άλλων μετάλλων), που συνθέτουν τα κρυσταλλικά πέταλα του ένυδρου πυριτικού αργιλίου, δηλαδή της αργίλου.

Διάφορα είδη αργιλικών ορυκτών

Τα τετραεδρικά και τα οκταεδρικά στρώματα εναλλάσσονται μεταξύ τους με διάφορους τρόπους και ακολουθίες, σχηματίζοντας διαφορετικούς τύπους κρυσταλλικών πετάλων, που σε συνδυασμό και με τα κατιόντα διαφορετικών κάθε φορά μετάλλων, δίνουν τα διάφορα είδη των αργιλικών ορυκτών.

Ο καολίνης είναι διστρωματική άργιλος. Τα πέταλά του σχηματίζονται από ένα τετραεδρικό και ένα οκταεδρικό στρώμα.

Ο ιλλίτης και ο μοντμοριλλονίτης είναι τριστρωματικές άργιλοι. Τα πέταλά τους σχηματίζονται από δύο τετραεδρικά στρώματα και ένα οκταεδρικό στρώμα ανάμεσα τους.

Μεταξύ των πετάλων παρεμβάλλεται κενός χώρος που ονομάζεται ενδοστρωματικός χώρος. Καταλαμβάνεται από ανταλλάξιμα ιόντα και ενδοστρωματικό νερό.

Οι ελκτικές δυνάμεις μεταξύ των πετάλων της αργίλου αυξάνονται και δίνουν στα υγρά αργιλικά μείγματα μεγάλη πλαστικότητα εξαιτίας:

• Της μεγάλης επιφάνειας των πετάλων
• Του αρνητικού φορτίου της επιφάνειας των τετραεδρικών πυριτικών στρωμάτων
• Της μεσολάβησης νερού
• Της μεσολάβησης ανταλλάξιμων ιόντων

Πέταλα – φυλλάρια – κόκκοι αργίλου

Τα κρυσταλλικά πέταλα των αργίλων έχουν πλατύ, σχεδόν εξαγωνικό σχήμα, μικρό πάχος και εξαιρετικά μεγάλο εμβαδό επιφάνειας. Ένα γραμμάριο υλικού μπορεί να παρουσιάσει ανάπτυγμα επιφανείας πετάλων, από 10 m (καολίνης) έως 1000 m (μοντμοριλλονίτης).

Οι επιφάνειες που αναπτύσσουν ελκτικές δυνάμεις στο σώμα της αργίλου αυξάνονται, όσο αυξάνεται ο αριθμός των πετάλων της αργίλου που παίρνουν παράλληλη θέση μεταξύ τους. Αυτό επιτυγχάνεται με πάτημα, ζύμωμα ή άσκηση κρουστικών δυνάμεων στον υγρό πηλό.

Οι συστρωματώσεις των πετάλων σχηματίζουν μεγαλύτερα φυλλάρια και αυτά σχηματίζουν τα σωματίδια, δηλαδή τους κόκκους της αργίλου.