粘土鉱物は、アルミニウムの水性層状ケイ酸塩であり、鉄、マグネシウム、アルカリおよびアルカリ土類金属のさまざまな不純物、および一部の惑星表面上またはその近くにある他の陽イオンが含まれる場合があります。
それらは水の存在下で形成され、かつてそれらは生命の出現にとって重要でした。なぜなら、生物発生の多くの理論がこのプロセスにおけるそれらの役割を考慮に入れているからです。 それらは土壌の重要な成分であり、古代から農業と生産において人間に有益でした。
教育
粘土は雲母に似た平らな六角形のシートを形成します。 粘土鉱物は、一般的な風化製品（長石の風化を含む）と熱水変化の低温製品です。 それらは、土壌、片岩、泥岩、シルト岩などの細粒堆積岩、ならびに細粒変成片岩およびフィライトに非常によく見られます。
特徴
粘土鉱物は、原則として（必ずというわけではありませんが）、超微粒子です。 粒子サイズの標準的な分類では、それらのサイズは2マイクロメートル未満であると一般に考えられているため、それらを特定して研究するには特別な分析方法が必要になる場合があります。 これらには、X線回折、電子回折法、メスバウアー分光法、赤外線分光法、ラマン分光法、SEM-EDSなどのさまざまな分光法、または自動化された鉱物学プロセスが含まれます。 これらの方法は、基本的な現象や岩石学的関係を確立する伝統的な手法である偏光顕微鏡によって補足することができます。
配布
粘土鉱物は水が必要なため、太陽系では比較的まれですが、水は他の鉱物や有機物と相互作用するため、地球上で広く分布しています。 それらは火星のいくつかの場所でも発見されています。 分光法は、小惑星とセレスとテンペル1を含む小惑星とプラネトイド、ならびに木星ヨーロッパの月にそれらの存在を確認しました。
分類
主な粘土鉱物は、次のクラスターに含まれています。
- 鉱物のカオリナイト、ディキット、ハロイサイト、ナクリット（多形体Al2Si2O5（OH）4）を含むカオリングループ。 いくつかの出典には、構造の類似性のため、カオリナイト-蛇紋石グループが含まれています（Bailey 1980）。
- モンモリロナイト、ノントロナイト、バイデライトなどの二八面体スメクタイト、およびサポナイトなどの三八面体スメクタイトを含むスメクタイトグループ。 2013年に、好奇心探査機による分析テストでは、火星のスメクタイト粘土鉱物の存在と一致する結果が見つかりました。
- 粘土雲母を含むIlliteグループ。 Illitは、このグループの唯一の一般的な鉱物です。
- 亜塩素酸塩グループには、重要な化学的変化を伴う類似の幅広い鉱物が含まれます。
その他の種
これらの鉱物には、セピオライトやアタパルジャイト、内部に長い水路を持つ粘土など、他の種類の鉱物があります。 混合層粘土のバリエーションは、上記のグループのほとんどに関連しています。 順序付けは、ランダムまたは通常の順序付けとして記述され、さらにドイツ語で「範囲」または「カバレッジ」を意味する「Reichweit」という用語によって記述されます。 文学記事は、例えば、秩序だったイライト-スメクタイトR1を引用しています。 このタイプはISISISカテゴリに含まれています。 一方、R0はランダムな順序付けを示します。 それらに加えて、他の拡張タイプの順序付け（R3など）も見つけることができます。 R1の完璧なタイプである粘土混合粘土鉱物は、しばしば独自の名前を取得します。 R1で順序付けられた緑泥石-スメクタイトは、コレンサイト、R1-イライト-スメクタイト-レクトライトとして知られています。
研究歴
1930年代には、粘土粒子の分子的性質の分析に必要なX線回折技術の開発により、粘土の性質に関する知識がより理解できるようになりました。 用語の標準化もこの時期に出現し、特に類似の単語に注意が向けられたため、シートや平面などの混乱につながりました。
すべての層状ケイ酸塩と同様に、粘土鉱物は、傾斜したSiO4四面体および/またはAlO4八面体の2次元層によって特徴付けられます。 シートブロックの化学組成は（Al、Si）3O4です。 各シリコン四面体は、その頂点酸素原子の3つを他の四面体と共有し、2次元で六角形の格子を形成します。 4番目の頂点は別の四面体と共有されておらず、すべての四面体は同じ方向を「指しています」。 分離されていないすべての頂点は、シートの片側にあります。
構造
粘土では、四面体シートは常に八面体シートに結合され、アルミニウムやマグネシウムなどの小さなカチオンから形成され、6つの酸素原子によって調整されます。 四面体シートの形状のない頂点も八面体の片側の一部を形成しますが、追加の酸素原子が6つの四面体の中心にある四面体シートのギャップの上にあります。 この酸素原子は水素原子と結合し、粘土構造中にOH基を形成します。
四面体シートと八面体シートを層状にパックする方法に応じて、クレイはカテゴリに分類できます。 各層に四面体と八面体のグループが1つしかない場合、それは1：1カテゴリに属します。 クレイ2：1として知られている代替案には、2つの四面体シートがあり、それぞれの分割されていない頂点が互いに向かい合っており、八角形シートの各側面を形成しています。
四面体シートと八面体シートの間の接続には、四面体シートが波状またはねじれになり、六角形マトリックスの二方向の歪みが発生し、八面体シートが整列していることが必要です。 これにより、微結晶の全体的な原子価歪みが最小限に抑えられます。
四面体シートと八面体シートの構成に応じて、層は電荷を持たないか、または負になります。 層が帯電している場合、この電荷はNa +やK +などの層間カチオンによってバランスが保たれます。 いずれの場合にも、中間層は水を含んでもよい。 結晶構造は、他の層の間にある層のスタックから形成されます。
「粘土化学」
ほとんどの粘土は鉱物から作られているので、それらは高い生体適合性と興味深い生物学的特性を持っています。 ディスクと帯電した表面の形状により、粘土はタンパク質、ポリマー、DNAなどの多くの高分子と相互作用します。粘土の用途には、薬物送達、組織工学、バイオプリンティングなどがあります。
粘土化学は、粘土の化学構造、特性、反応、および粘土鉱物の構造と特性を研究する化学の応用分野です。 これは、無機および構造化学、物理化学、材料化学、分析化学、有機化学、鉱物学、地質学などの概念と知識を含む学際的な分野です。
粘土の化学（および物理学）と粘土鉱物の構造の研究は、原料（セラミックなど）、吸着剤、触媒などとして最も広く使用されている工業鉱物の1つであるため、学術的および産業的に非常に重要です。
