Характерная особенность структур этих минералов — наличие каолинитового слоя. На фиг. 185—187 детально показано строение отдельного такого слоя. Каолинитовый слой состоит из одной гексагональной тетраэдрической сетки Si — О (вместо двойной подобной сетки в слое слюды или талька) и наложенной на нее сетки из Al — O,ОН-октаэдров. Паулинг впервые предположил, что октаэдрический слой подобен слою в структуре глббсита, Al(ОН)3. Длины осей в гиббсите равны b ~ 5,06, a ~ 8,62 Å, что находится в хорошем соответствии с длинами осей кремнекислородной сетки, а именно a ~ 5,2, b ~ 9,0 Å. Подобное соответствие обеспечивает такое соединение сеток, которое приводит лишь к очень незначительным изменениям межатомных расстояний. Вышеописанное строение слоя обусловливает его ярко выраженный полярный характер; отмечается также заметная тенденция слоя к изгибу. Так как при упаковке в структуру слои связываются один с другим лишь очень слабыми силами, возможно, тенденцией к изгибу объясняется очень небольшой размер и несовершенство кристаллов каолинита. В минералах, структура которых основана на слоях слюдяного типа, а алюминиевые или магниевые октаэдры располагаются симметрично относительно примыкающих к ним с двух сторон кремнекислородных сеток, подобной тенденции к изгибу слоев не наблюдается.
Каолинит, диккит и накрит. Различаются три типа минералов, в основе которых лежит вышеописанный слой: каолинит, диккит и накрит. Каолинит и гидратированный каолинитовый минерал галлуазит1 — наиболее обычные составляющие глин. Они всегда встречаются в виде очень маленьких чешуек или в виде кристаллов вермикулитового габитуса; диккит и накрит образуют более совершенные кристаллы. Структуры этих трех форм были сначала предложены Грюнером (Gruner, 1932, 1933). однако последующие работы Бриндли и других авторов заставили внести существенные изменения в эти структуры. Результаты, полученные Грюнером и Бриндли, подтвердили идеи Паулинга о слоистой структуре каолинита. Анализ структуры каолинита, проведенный Бриндли и Робинсоном (Brindley, Robinson, 1946), основывался на данных порошковых рентгенограмм, так как кристаллы каолинита слишком несовершенны для получения монокристальных снимков; вследствие этого предложенную ими модель структуры следует рассматривать лишь как идеализированную. Исследование структуры диккита, осуществленное Ньюнхемом и Бриндли (Nevvnham, Brindley, 1956; Newnham, 1961) методом монокристалла, дало более достоверные результаты, которые могут быть использованы для детальной характеристики структур каолинитоподобных минералов.
Все три структуры отличаются одна от другой только типом упаковки каолинитовых слоев, причем на период повторяемости с каолинита приходится один слой, а диккита — два слоя. На фиг. 188 эти структуры представлены в идеализированном виде. Возможность исследования хорошего монокристалла диккита позволила Ньюнхему и Бриндли определить с достаточной точностью координаты атомов. Анализ координат показал, что в структуре имеют место существенные искажения по сравнению с идеальным мотивом.
Накрит обладает более сложной структурой. Почти ромбическая по форме элементарная ячейка накрита, согласно Хендриксу (Hendricks, 1938), имеет период с 43 Å, что соответствует шести каолинитоподобным слоям, располагающимся вдоль оси с2.
Галлуазит представляет собой гидратированный каолинит весьма несовершенной кристаллической формы. Состав полностью гидратированного каолинита приближается к Al2Si206(0H)4-2Н20, а данные рентгеноструктурного анализа соответствуют содержанию в структуре одного слоя воды, располагающегося между каолинитовыми слоями. В гидратированном галлуазите параметр с равен примерно 10 Å; при дегидратации происходит уменьшение параметра с до 7,2 Å в соответствии с образованием других каолинитоподобных минералов. Дифракционные картины от галлуазитов характеризуются весьма размытыми рефлексами, указывающими на неупорядоченный характер упаковки слоев в структуре3.
Примечания
1. Как было показано работами Звягина, Берхин и Горикова (1966), а также Чухрова и Звягина (1966), структуры каолинита и галлуазита существенно отличаются симметрией (псевдоспмметрпей — C1 и Сс) и периодами повторяемости (в 1 и 2 слоя).
2. Уже Ньюнхем (1961) показал, что накрит характеризуется двухслойной моноклинной ячейкой с углом α≠η/2 (см. также Звягин, Щеглов, 1962).
3. Применение методов дифракции электронов в сочетании с рентгеновским методом позволило существенно уточнить эти представления.