Нонтронит: железистый слоистый силикат¶

Нонтронит — минерал из группы смектитов (монтмориллонитовой подгруппы), слоистый алюмосиликат железа с общей формулой Na₀.₃Fe³⁺₂(Si,Al)₄O₁₀(OH)₂·nH₂O. Относится к классу филлосиликатов (слоистых силикатов), подклассу трёхслойных глинистых минералов типа 2:1. Является железистым аналогом монтмориллонита и бейделлита, где в октаэдрических позициях алюминий замещён трёхвалентным железом.

¶Состав и структура

Кристаллическая решётка нонтронита образована двумя тетраэдрическими кремнекислородными сетками, между которыми расположен октаэдрический слой, занятый преимущественно ионами Fe³⁺. Такая трёхслойная постройка (пакет типа 2:1) характерна для всей группы смектитов. Между пакетами находятся молекулы воды и обменные катионы (Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺), что обусловливает способность минерала к набуханию и к внедрению различных веществ в межслоевое пространство.

Изоморфные замещения в тетраэдрических и октаэдрических позициях создают избыточный отрицательный заряд, компенсируемый обменными катионами. Именно этот заряд определяет высокую ёмкость катионного обмена — одну из ключевых характеристик нонтронита.

Твёрдость по шкале Мооса составляет около 2–2,5; плотность варьирует в пределах 1,7–2,3 г/см³ в зависимости от степени гидратации. Минерал имеет характерный зелёный, жёлто-зелёный или оливковый цвет, что связано с присутствием окисного железа. Блеск матовый, восковой; спайность совершенная по базису. В шлифах и агрегатах нонтронит образует землистые, чешуйчатые или плотные массы, реже — мелкие пластинчатые кристаллы.

¶Происхождение и условия образования

Нонтронит формируется преимущественно в коре выветривания и в зонах окисления железорудных месторождений как продукт разложения железистых силикатов — оливина, пироксенов, амфиболов, биотита, а также вулканических стёкол основного и ультраосновного состава. Значительные скопления приурочены к латеритным корам выветривания в тропических и субтропических областях, где происходит интенсивное выщелачивание кремнезёма и концентрирование железа и алюминия.

Минерал также образуется при низкотемпературных гидротермальных процессах и в морских осадках как аутигенный компонент. В почвах нонтронит встречается реже монтмориллонита, но типичен для некоторых железистых и вулканических почв.

¶Диагностика

Определение нонтронита основано на совокупности признаков: зелёная окраска, низкая твёрдость, набухание при смачивании, высокая ёмкость катионного обмена. Рентгеновская дифрактометрия выявляет характерный базальный рефлекс около 15 Å, смещающийся при насыщении глицерином или этиленгликолем. Дифференциальный термический анализ показывает эндотермические эффекты, связанные с удалением межслоевой и конституционной воды. От близких смектитов нонтронит отличают по повышенному содержанию Fe₂O₃ и данным мессбауэровской спектроскопии.

¶Применение и значение

Практическое значение нонтронита ограничено по сравнению с монтмориллонитом, однако он рассматривается как индикатор условий гипергенного минералообразования и используется при палеогеографических реконструкциях. Как компонент бентонитоподобных глин он может применяться в качестве сорбента, катализатора и добавки в буровые растворы. Железистые глины с нонтронитом служат потенциальным сырьём для получения железосодержащих пигментов.

В геологии нонтронит важен как маркер окислительной обстановки и тёплого гумидного климата в прошлом. Наличие нонтронита в древних отложениях указывает на существование кор выветривания и специфических условий седиментации.

¶Месторождения

Нонтронит описан в корах выветривания многих регионов мира. Заметные проявления известны в латеритах Западной Африки, Бразилии, Индии, Австралии, а также в железорудных районах Урала и Казахстана. Минерал отмечен в вулканических породах Исландии, в осадочных толщах Северной Америки и в ряде гидротермально изменённых комплексов.