زمین شناسی دانشگاه شهید چمران اهواز

ساختمان کانی رسی

بمنظور توضیح انواع آرایش یونی در انواع ساختمان کانی رسی، چند مدل ساختمانی بعنوان اساس برای ایجاد ساختمانهای پیچیده تر د رزیر شرح داده می شود.

ساختمانهای 1 : 2

a-       پیروفیلیت (دی اکتاهدرال): این ساختمان برای کانیهای گروه اسمکتیت دی اکتاهدرال و میکا بکار می رود. در این ساختمان دو واحد تتراهدری و یک واحد اکتاهدری وجود دارد. واحد اخیر توسط اکسیژن با دولایه دیگر کنوردینه می شود. هیدرولیز در واحد میانی اکتاهدری دیده می شود (شکل 3-18). در لایه های تترائدری تنها سیلیس وجود دارد و تقریبا AL نیز بطور کلی در تترائدر وجود داشتهکه مقداری جانشینی fe3+ در آنها دیده می شود. به این ساختمان و آرایش، ساختمان دی اکتاهدری 1 : 2 گویند. در موقعیت اکتاهدری تنها دو یون با 6 بار مثبت سه موقعیت ممکن را اشغال می کند. واحد های OH درسطح میانی کاتیون لایه اکتاهدری وجود دارد. این واحدها تنها به یونهای سه ظرفیتی AL متصل می شوند.                                        

    جانشینی لایه میانی وقتی ضروری است که یونی با بار کم در مکان یونی با بار زیاد جانشین می شود. این عمل عدم توازن را در ساختمان ایجاد می کند که با ورود یک یون بین لایه ها جبران می شود. جانشینی بارهای زیاد(1-9/0) لایه ساختمان ورقه ای را با ساختمان فشرده تثبیت می کند (ساختمان میکا) ولی اگر بار کمتر از یک باشد، کانی را شبه میکا گویند. در کانیهای رسی تنها k در موقعیت بین لایه ای ساختمانهایی بابار بالا یافت می شود. در حالیکه  بار کمتر از 9/0 باشد، ساختمان می توان مولکولهای قطبی را میان لایه ها بپذیرد  و لذا ابعاد ساختمان تغییر می یابد. به این دسته،  رسهای متورم sireling clay گویند. در این گروه عناصر Mg , Ca , K , N  یونهای مهم بین لایه ای هستند. در مانیهای دی اکتاهدرال هر دو ساختمان بار بالا و پایین یافت می شود.

b-       تالک – مشابه ساختمان پیروفیلیت است، ولی اشغال لایه کئوردیناته اکتائدری پیچیده است. دارای سه یون بوده و بنابراین تری اکتائدرال است (شکل 3-19). موقعیت اکتائدری دامنه کامل از جانشینی Fe – Mg را نشان می دهد. تالک در سنگهای دگرگونی یافت شده و معمولا دارای منیزیم خالص است. تالک در نیمرخ های هوازدگسی و خاک یافت شده که در این حالت دارای جانشینی Fe – Mg است. بنابراین، این کانی در شرایط حرارتی گسترده ای یافت می شود.

در ساختمان تالک همانند پیروفیلیت دو ساختان خنثی (newterl) و بار دار charged وجود دارد. اگرچه در پیروفیلیت بصورت جانشینی خنثی (Al³⁺ = Fe³⁺) و دو بین لایه ای بار دار اکتائدر (Al³⁺ = Mg²⁺ + M^+1nt) و (Si⁴⁺ = Al³⁺ M^+(1nt)) وجود دارد ولی در ساختمان تالک ساختمان خنثی شامل :

Octahedr. (Al 3+ = Fe 3+ , Mg =Fe2+)

di-trioct : (3R2+ = 2R3+)

octta – tetra. (R²⁺Si⁴⁺ = R^{3+ (oct)} R ^{3+ (tet)} )

و ساختمان بار دار بصورت زیر می باشد :

Int . tet . (Si⁴⁺ = R³⁺ K^+(int.) )

Int . octa . (R³⁺ = R²⁺ K^{+ (int)} )

Int . octn . racancy ( 6 R^2+(oct) K^+(int) )

هرچند، مقادیر جانشینی در ساختمان کمتر از 9/0 می باشد، هیچ نوع کانی رسی میکا یا شبه میکا تری اکتائدری وجود ندارد. حالت بین لایه ای بمنظور جبران بار ایجاد شده ناشی از عدم توازن بار الکتریکی در ساختمان بوجود می آید. یک کانی رسی می تواند ترکیبی از این جانشینی ها را نشان دهد.

ساختمان 1 : 1

در این حالت کانیهایی با یک لایه تترائدری و یک لایه اکتائدری مشخص می شود . نظیر کائولینیتو سرپانتین

a-          کائولینیت : Al₂Si₂ O₁₀(OH)₆  ساختمان ساده ای با یک لایه تترائدری که با یونهای متصل به اکسیژن با لایه اکتائدری Al پیوند می یابد (شکل 3-20). رئوس اکتائدر را واحدهای هیدروکسیل تشکیل می دهد. موقعیت آنیون متوسط توسط اکسیژن و هیدروکسیل اشغال می شود. هیدروکسیل داخلی (مشابه موقعیت در کانیهای 1 : 2) و هیدروکسیل خرجی (که در ساختمان 1 : 2 وجود ندارد) تفاوت دارند.

سرپانتین – مشابه کائولینیت با این تفاوت که موقعیت اتائدری توسط یونهای دو ظرفیتی نظیر 3Mg²⁺ اشغال می شود (شکل 3-21). ساختمان 1 :1 میان اکسیژن تترائدر قائده ای و واحدهای OH اکتائدر شبیه ساختمان کلریت 1+1 : 2 است. کانیهای سرپانتین دارای منشا حرارت بالاست ولی جانشینی می توند در کانیهای رسی حرارت پایین دیده شود. خانواده سرپانتین در درجه پایین دگرگونی تشکیل شده، لذا، در اثر دانه بندی و پایداری حرارتی، یک کانی رسی نیست.

ساختمان 1+1 : 2 (کلریت): در کلریتها، کانی از یک ساختمان تری اکتائدری 1 : 2 نظیر ساختمان تالک ساخته شده است. لایه کئوردیناته اکتائدری به لایه تترائدری مجاور متصل می شود (شکل 3-22). این لایه اکتاهدری از کاتیون و واحدهای آنیونی Oh ساخته شده است. اکسیژن های قائده تترائدری با هیدروکسیل همجوار هستند. این لایه اکتائدری را بروسیت گویند زیرا ترکیب آن مشابه هیدروکسید منیزیم {Mg₃(OH)₆} می باشد.

در هر دو الیه اکتائدری کئوردیناته، دامنه وسیعی از جانشینی یونهای دوظرفیتی (Mg²⁺ = Fe²⁺) و نیز دی اکتائدری مشاهده میشود. اغلب جانشینی اکتائد-تترائدر (3Mg²⁺2Si⁴⁺ = 2Mg²⁺Al³⁺ (Si⁴⁺Al³⁺) ) نیز مشاهده می گردد. ضخامت کلی ساختمان 1+1 :2 کمی بیشتر از ⁰ A 14 بوده ، دو ساختمان 1:1 بر بالای یکی دیگر قرار دارد.

رسای متورم و غیر متورد

انواع ساختمانهای رسی می تواند بر اساس اشغال موقعت یونی اکتائدری به صورت دی اکتائدری می تواند تقسیم شود. خواص فیزیکی بمقدار زیاد تابع ترکیب و ساختمان کانی شناسی است. بار خنثی بر روی ساختمان ورقه ای قائده نظیر کائولینیت هیچ خویشاوندی شیمیایی یا الکتریکی با یکدیگر نداشته است. کانیهای میکایی و شبه میکایی از نظر شیمیایی غیر فعال هستند (بدلیل پیوند محکم نسبی از طریق کاتیونهای بین لایه ای). درصورتیکه عدم توازن بار الکتریکی در ساختمان 2:1 کمتر حدود 9/0 و بیش از 2/0 بر واحد سلولی باشد، کاتیون بین لایه ای، کمتر در موقعیت خود تثبیت شده و می تواند توسط یون دیگر و سایر مولکولهای یونی یا قطبی جانشین شود. این کاتیونها تحت شرایط مرطوب و دمای کمتر از ^c0 100 هیدراته باقی می مانند. بر اساس خواص شییایی کاتیونهای بین لایه ای (نسبت بار به قطر)، یون توسط 3 یا 6 مولکول آبی هیدراته می شود. یک کاتیون 6 مولکولی 2 ساختمان آبی بین لایه دو لایه واحد 2:1 ⁰A 6/9 را به حدود ⁰A 15 افزایش می دهد. یک کاتیون 3 مولکولی، ساختمان را به ⁰A 5/12 افزایش می دهد ((شکل 3-23). یونهای تک ظرفیتی فضای بین لایه ی کمی کمتر از ⁰A 15 و یونهای دو ظرفیتی فضای نزدیک به ⁰A 2/15 ایجاد می کند.

اگر کانی رسی اسمکتیت در معرض اتمسفر یونی قطبی دیگری (مایع یا بخار) قرار گیرد، مولکولها می توانند به اطراف کمپلکس آب-کاتیونی وارد شده، فضای بین لایه ای را افزایشبیشتری دهد. مولکول قطبی استاندارد ایده آل در این مورد اتیلن گلیکول است که می تواند فضای بین مولکولی را به ⁰A 9/16 افزایش دهد ( H OCH₂  CH₂ OH)، اگرچه این یک تغییر شیمیایی است ولی می تواند نتایج فیزیکی زیادی داشته باشد.

اگر در سیستم تنها بخار آب وجود داشته باشد، باقی ماندن مولکول آب تابع رطوبت نسبی هوا و حرارت اولیه است. دمای بالاتر یا رطوبت نسبی کمتر، موجب نگه داری آب کمتر در مکان کاتیون بین لایه ای می شود (شکل 3-24). کاتیون تک ظرفیتی مایل به از دست دادن آب آسانتر از کاتیون کاتیون دو ظرفیتی است و این موضوع تابعی از رطوبت نسبی است (شکل 3-25).

تبادل یونی انتخابی Cation  ex charge  selectively

یونهای بین لایه ای آنقدر سست هستند که می توانند در محلولهای آبی دارای قدرت جابجایی درونی است که نسبت بالایی از یون دیگر دارد. نسبت واقعی یونی در محلول آنهایی را تعییین خواهد کرد که در میان لایه های رسی متورم قرار می گیرد. نسبت یکی به دیگری در هر فاز (محلول و رس) ایزوترم تبادل کاتیونی یا ضرایب انتخابی را تعیین می کند. نسبت هر یون در هر موقعیت، فعالیت شیمیایی یون را در هر ماده منعکس می سازد. در حالت تعادل فعالیت یونی در هر فاز یکسان می باشد. اگرچه، بعضی از یونها به رس تمایل بیشتری دارند. مثلا کلسیم نسبت به سدیم یا پتاسیم بیشتر رس را ترجیح می دهد. یونهای دوظرفیتی در مکانهای بین لایه ای رس متورم نسبت به یونهای تک ظرفیتی ترجیح داده می شود. حالت عکس رد مورد میکا (با بار بیشتر) صادق است. اشکال 3-26 و 3-27 و 3-28 ارتباطهای ایدهآل ترجیح کاتیونی مورد مبادله میان یون محلول و یون موجود در رس متورم نشان می دهد.

در صورتی که یونهای دیگری به سیستم اضافه شوند، حالت را کمی پیچیده تر می سازد ولی نتایج حاصل بر همین اساس ذکر شده خواهد بود. اگر مقدار یون هیدروژن تغییر کند، با سایر کاتیونها برای کسب موقعیت میان لایه ای رس تلاش می کند. لذا، اگر مقدار کاتیون را نسبت به PH رسم کنیم، روابط بر اساس تابع مقدار یون هیدروژن تغغیر کرده ، ولی در صورتیکه مقدار کاتیون بصورت واحد لگاریتمی رسم نشود، خطی نمی باشد. مفهوم تبادل یونی و توزیع پذیری کاتیونی برای مطالعاتی مهم است که روابط شیمیایی و مسیر مهاجرت سیل را پیش بینی میکند .

با توجه به موارد ساختممانی که قبلا ذکر شد می توان چنین اظهار داشت که ساختمانهای 1:1 دارای دامنه محدود جانشینی است و کائولینیت تقریبا یک کانی Al-Si خالص است. اکی والان تری اکتاهدر دامنه گسترده ای از جانشینی را نشان می دهد. در ساختمان پیروفیلیت 2:1 تقریبا Al-Si خالص است. تالک، ای والان تری اکتاهدری با جانشینی یون دو ظرفیتی را نشان می دهد. ساخمان کلیریت 1+1 :2 با فاصله شبکه ای ⁰A 14 نیز دامنه وسیعی از جانشینی را آشکار می شازد. گسترده ترین دانه جانشینی در ساختمانهای متفاوت با ساختمان بین لایه ای میکا 1+1 :2 یافت می شود.

انواع کانی رسی

1-  کانیهای دی اکتائدر :

شبه میکا (بین لایه +1 : 2) – مشابه میکاهای حرارت بالاست ولی با این تفاوت 1) بار واحد کمتر از 1    2) حالت بین لایه ای اسمکتیت (یا مخلوط لایه).

ایلیت –گلوکونیت ، سلادونیت : اندازه نسبتا بزرگ یون k موجب باز بودن الیه 2:1 تا ⁰A 10 بجای ⁰A 6/9 می شود. میکای سدیک و کلسیک در حرارت پایین پایدار نیست. کانیهای فوق مربوط به درجه حرارت پاییین است و تفاوت آن در نحوه جانشینی است. ایلیت مشابه مسکویت است. بدلیل جانشینی Si و Al محل جانشینی در موقعیت اکتائدری انجام می وشد(شکل 3-29). در کانیای گلوکنیت-سلادونیت دارای جزء عمده Mg , Fe است و جانشینی Fe³⁺ بجای Al³⁺ متداول است. ترکیب آهن 2 و 3 ظرفیتی رنگ سبز را به گلاکونیت-سلادونیت می دهد. سه نوع کانی مذکور در شکل 3-30 نشانداده شده است. جدول 3-3 آنالیز شیمیایی ایده آل سه کانی فوق را ارائه می دهد.

ظرفیت تبادل کاتیوین CEC این کانیها پایین بوده و بین 5-10 meq است (در هر g 100 رس). این توانایی مربوط به فرآیند جذب سطحی دانه ها است لذا، با دانه بندی نمونه تعیین می شود. ولی همیشه امکان حضور مقداری ناخالصی از رسهای دیگر وجود دارد.

همه فازهای شبه میکا دااری فاصله شبکه ای مشابه هستند (نزدیک به 0A 10)، ولی چندین ساختمان متفاوت وجود دارد که در شناسایی آنها موثر است (ونیز منشا آنها). جدول 3-4 ماکزیمم  XRD ساختمانهای متفاوت را نشان می دهد. گلوگونیت و سلادونیت در صورت خالص بودن از نوع پلی تیپ 1M می باشند. ایلیت به صورت 1MD یا 1M وقتی دارای منشا حرارت پایین و مخلوط با کمی اسمکتیت و 2M در حالت حرارت بالاست.

رسهای متورم دی اکتائدری (اسمکتیت) : معمولا به همراه کانیهای شبه میکا و بصورت بین لایه ای یافت می شوند (میکا + اسمکتیت). از لحاظ ترکیبی اساسا با مقدار AL یا Fe3+ تعیین می شوند. دوگروه عمده آنها شامل نانترونیت (غنی از Fe3+) و مونت موریونیت – بدلیت (غنی از Al). جانشینی ترکیبی کامل بین آنها وجود دارد ولی جانشینی ناقص میان مونت موریونیت – بدلیت است (شکل 3-31). عمل جانشینی موجب باردار شدن و اشغال یون بین لایه ای در موقعیت تترائدر در ساختمان بدلیت همانند ایلیت می شود. این جانشینی در مونت موریونیت در موقعیت اکتائدری است. بظاهر نانترونیت هر دو حالت جانشینی را نشان می دهد (شکل 3-31- 3-34). اگرچه میزان جانشینی در اسمکتیت دی اکتائدر نسبتا دارای دامنه بار وسیعی است ولی به نظر می رسد بسادگی از 2/0 تا 6/0 در واحد 1 :2 آنیون O10 (OH)2 افزایش یابد. این عمل موجب تغییرات فیزیکی بزرگی شود.

موقعیت بین لایه ای – کاتیونهای جبران کننده بار در لایه 2:1 در همه حالتها هیدراته هستند و این موجب تمایز اسمکتیت از ایلیت می شود. این عمل هیدراته شدن موجب افزایش فاصله شبکه ای شده، که به آسانی با تغییرات فشار بخار آب یا دما تغییر می کند. در بالای C0 200، یونهای بین لایه ای تقریبا بی آب هستند. حالت هیدراته تابع شیمی یون بوده، بعبارت دیگر قدرت جذب مولکول آب بستگی به ساخمان الکترونی یون دارد. یونهای دوظرفیتی در دامنه وسیعتری نسبت به تک ظرفیتی ها به صورت هیدراته باقی می ماند. مهمترین ویژگی اسمکتیت توانایی تبادل کاتیونهای هیدراته و مولکولهای قطبی در موقعیت بین لایه ای است. فعالیت شیمیایی مولکولی تعیین کننده نوع مولکول موجود خواهد بود. جدول 5-3 دامنه ترکیبات انواع اسمکتیت دی اکتاهدرال را نشان می دهد. عناصری که در کانیهای طبیعی رسی طبیعی یافت می شود، نشان دهنده شیمی جدید ترین سیال محیط رسی است. لذا شرایط تشکیل اسمکتیت و یا شیمی یون بین لایه ای را منعکس نمی سازد.

2-  کاتیونهای تری اکتاهدرال-

تالک- سازنده متداول مجوعه کانی رسی است. در مناطق دگرگونی دارای اندازه بیش از µ 2 است ولی در خاک می تواند دامنه وسیعی از جانشینی Fe-Mg و نیز جبران کم جانشینی یون سه ظرفیتی را نشان می دهد. بنابراین لایه تترائدری آ« بصورت واحد 4Si4+ ولی اکتائدری بصورت جانشینی 3Mg2+ و 3Fe2+ است (شکل 3-35).

کانی های تترااکتاهدر متورم 2:1 – محدوده جانشینی در آنها در حال حاضر روشن نیست. دو گروه اصلی آن هکتوریت- استونیت و ساپونیت می باشد که اختلاف آنها در مقدار Al  است (هکتوریت غنی تر است). هکتوریت کمیابتر از استونیت است. شکل 3-36 نشان می دهد عمل جانشینی موجب نوع اکتائدری خالی را از نظر بار بین لایه می شود. جانشینی را می توان بصورت 3Mg4Si = 2-5Mg4SiM+ نشانداد که به نام میکای حرارت بالا شناخته می شودو در میکاهای مصنوعی جود دارد. شکل 3-37 عمل جانشینی در ساپونیت Al دار را نشان می دهد. نوع آهن دار آن سریعا در تماس با هوا اکسیده می شود. لذا برآورد Fe3+ و  Fe2+ مشکل است. ولی در ساختمان پایدار می بایستی آهن بصورت Fe3+ باشد.

ورمیکولیت- این خانواده در محیط های رسی کمتر شناخته شده است. بیشتر مطالعات رد نواحی آلتراسیون هیدروترمال بیوتیت انجام شده است. اندازه ذرات بیش از µ 2 و منشا حرارت بالا بوده است. ورمیکولیت تنوع وسیع ترکیبی و ساختمان دارد. بیشتر مواد ورمیکولیتی در واقع منشا اسمکتیت دارند. در این صورت اسمکتیت در اثر ورود یک ؟؟؟؟؟؟؟؟ بین لایه ای متورم ضعیف، آلتره شده، تورم و توانایی تبادل آن کاهش می یابد. اغلب واحدهای هیدروکسید Al و Mg بصورت نامنظم در لایه های 2:1 هستند.

ورمیکولیت بصورت دی و تری اکتاهدر وجود دارد. پیک A⁰ 15 آن در اثر گیلیکول به 5/15 افزایش می یابد. ورمیکولیت ایده آل بسختی متورم و یا دِ هیدراته می شود. بطور معمول میزان بار در ساختمان آن بالاست (9/0 – 6/0). لذا رمیکولیت را می توان یک اسمکتیت با بار بالا توصیف کرد. ولیتورم آن کمتر می باشد. جدول 3-6 ترکیب شیمیایی کانیهای تری اکتائدری آنرا نشان می دهد.

3- رسهای در اکتاهدر 1:1   ( کائولینیت، دیکیت، ناکریت، هالوایزیت) :

هیچ کانی رسی دیگری از کائولینیت مشتق نمی شود. جانشینی کم در ساختمان دیده می شود لذا بصورت خالص می باشد. Si  در موقعیت تترائدری و Al در موقعیت اکتائدری می باشد. دیکیت و ناکریت بصورت پلی تیپ ⁰A 7  کانی کائولینیت است. هالوئیزیت، کائولینیتی با یک لایه مولکول آب در بین ورقه های ⁰A 7 می باشد که فاصله شبکه ای آن می تواند به ⁰A 10 برسد. در نزدیک ^C0 100 آب آن از دست می رودو در ماردی غیر قابل برگشت است. هالوئیزیت دارای مقادیر بالایی از Fe₂O₃ تا 15% می باشد (وجه تمایز آن با کائولینیت)، هالوئیزیت دارای ساخمان میله ای یا ورقه های لوله ای roller بجای ورقه ای تخت کائولینیت است. جدول 3-7 ماکزیمم پراش انواع کانیهای کائولینیت را نشان می دهد.

4- کانیهای تری اکتائدر 1:1-

این نوع ساختمانها در سرپانتین (فاز Si و Mg) وجود دارد. پنج یون اصلی در سایر کانیهای با همین ساختمان دیده می شود:Fe²⁺ , Mg , Al , Fe³⁺ , Si  عمل  جانشینی در تترائدر و اکتائدر دیده می شود. جدول 3-8 انواع کانیهای اصلی آن را و شکل 3-38 دامنه جانشینی طبیعی را در آن نشان می دهد. آنالیز بعضی از انواع آنرا در جدول 3-9 می توان دید. کریزوتیل ساختمان فیبری شکل (سوزنی شکل) ولی آنتیگوریت ورقه ای است. (مضر برای جانداران و سرطانزاست).

5- کلریت : ویژگیهای XRD کانیهای 1:1 تری اکتاهدری در جدول 3-10 ارائه شده است. کلریت از جمله کانیهای 1+1 :2 است. ساختمان⁰A 14 کلریت کاملا برای این کانی شناخته می شود. در اعماق با دمای C0 100 نشان می  دهد که کلریتهای ⁰A 7 به صورت فاز ⁰A 14  تبدیل می شود. کلریتهای 1+1 : 2 بصورت فاز اتی ژنتیک در پروفیل خاک یافت می شود. کلریت ⁰A 14 از شرایط سطحی به دگرگونی از ⁰A14 به ⁰A7 تا ⁰A14 با افزایش عمق یا حرارت تغییر می کند. کلریت در شرایط سطحی دارای جانشینی دی – تری اکتائدری است ولی به سمت دگرگونی تقریبا از نظر ترکیبی تری اکتائدر است. این تغییر به نظر در ارتباط با نسبت Fe به Mg باشد. شکل 3-39 قلمرو ترکیبی کلی کلریتهای حرارت کم و بالا در سنگهای رسوبی نشان می دهد.

6- سپیولیت و پاگیلورسیکیت : اگرچه دارای ترکیب شیمیایی و رخداد زمین شناسی نزدیکی هستند ولی الگوی پراش اشعه X آنها کاملا متغییر است (جدول 3-12). هر دو کانی از ورقه های کوتاه شده اکتائدری-تترائدری متصل تشکیل شده که بصورت متناوب به یکدیگر تبدیل می شوند (شکل 3-40). توانایی تبادل این دو کانی کمتر از اسمکتیت است (Meq 60-20) ولی توانایی مهم آنها در جرب مولکول آلی منجر به استفاده آنها در جاذب صنعتی و خانگی قرار داده است. به نظر می رسدکه پالی گورسکیت دارای Al بیشتری از سپیولیت داشت باشد. ارتباط ترکیبی این دو کانی در شکل 3-41 نشان داده شده است. نوع Fe³⁺  کمیاب بوده و در صورت غالب بودن کانی گزیلوتیل Xylotile را می سازد. جدول 3-12 داده های ترکیبی شیمیایی دو کانی سپیولیت و پاگی لورسکیت را نشان می دهد. در شکل 3-42 تغییرات حرارتی افت  وزن دراثر از دست دادن آب ساختمانی را در دو کانی مذکور نشان می دهد.

7- کانیهای مخلوط لایه:

کشف فرآیند مخلوط لایه در دهه 1950 منجر به فهم کانیهای رسی و واکنشهای رسی شده، جانشینی نوع محلول جامد موجب تغییر شیمی در مقیاس کلی هر واحد لایه خاص می شود. شکل 3-42 بیانی از سه نوع اصلی ساختمانهای لایه ای را ارائه می دهد. خلاصه ای از زاویه پراش در پیکهای XRD در شکل 3-44 ارائه شده است. در سکانسهای دیاژنتیکی یک مثالی از سری کانیهای مخلوط لایه در سری ایلیت –اسمکتیتی مشاهده می شود (شکل 3-45). در این نمودارنسبت ایلیت و اسمکتیت با تغییر عمق و حرارت بدلبل تغییر وقعیت لایه های خاص تغییر می یابد. چنینی ترکیاتی در کانیهای مخلوط لایه تنوعی از ارتباطات محدوده جانشینی دو ساختمان متفاوت را ارائه می دهد. شکل 3-36 این تفاوتها را نشان می دهد . انواع کانیهای مخلوط لایه در جدول 3-14 آورده شده است. کانیهای مخلوط لایه معمولا تغییری را در خواص فیزیکی و یا شیمیایی نشان داده، موجب تغییر در پایداری یک کانی نسبت به کانی دیگر در مخلوط لایه می شود. معمولا تحولی ازایک نوع به نوع دیگر وجود دارد. از میان انواع ذکر شده در جدول، ایلیت-اسمکتیت و کلریت-اسمکتیتی در دیاژنز دفنی و آلتراسیون هیدروترمال نشان می دهد. گلوکونیت-اسمکتیت در محیط های دیاژنزی رسوبی یافت می گردد.

8- هیدروکسید و اکسیدها :

معمولا اکثر زمین شناسان اکسیدها و هیدروکسیدها را به عناون کانی رسی در نظر نمی گیرند، معهذا دارای کمتر از mm 2 قطر داشته و در دمای پایین منشا می گیرند. متداولترین آنها اکسید و هیدروکسید آهن و آلومنیوم است. هیدروکسید Al تنها شکل Al در مواد رسی است که به آن ژیبیت یا بوهمیت گویند (جدول 3-15). این ترکیبات در دخایر بوکسیت نیز بواطه هوازدگی شدید یا تجمع یونهای Al کم پایدار وجود دارند. ژیبیت در خاکهای شدیدا هوازده، یا در مراحل بسیار پیش رس تجزیه بواسطه هوازدگی یافت می شوند. تشکیل ژیبیت درافقهای میانی خاک بواسطه شست وشوی سیلیس و رسوب بعدی آلمینیوم آبدار در افقهای پایین تر می باشد. بوهمیت در دخایر بوکسییتی احتمالا بواسطه دیاژنز یا دگرگونی درجه پایین بوده، کمتر هیدراته شده، در واقع اکسی هیدراته فرم AlOOH است.

رنگ نهشته های رسی معمولا بواسطه حضور اکسیدهای آهن بوده، از زرد –قرمز تا قهوه ای تغییر می کند. رابططه پایداری گوتیتی زرد تا زرد-قهوه ای (α-FeOOH) با هماتیتی قرمز (Fe₂O₃) مشخص نیست. ظاهرا تاثیر PH در تشکیل آنها بسیار مهم باشد.PH نزدیک 4، آب و هوای مرطوب منسب تشکیل گوتیتی، دمای بالا،  آب و هوای خشک و PH نزدیک به 7-8 برای تشکیل هماتیت مناسب است. اگرچه، تشخیص آنها در نمودارهای XRD به دلیل فراوانی کم (کمتر از 2%) مشکل است. تنها انعکاسهای خاص بسیار شدید آنها دیده می شود (جول3-16).

9- زئولیت آلکالی :

این خانواده از کانیها، تکتوسیلیکاتهای آبدار مشابه شیمی فلدسپاتهاست که بصورت بخش دانه درشت در رسها یافت می شود (نزدیک به µm 2). وجود آنها نشان دهنده فعالیت بالای سیلیس در محیط شیمیایی است. زئولیتها در دمای پایین یافت شده، به شکل آلکالی بوده، با یونهای Na و K مشخص می شود. رسهای یافت شده در رسوبات زئولیتیبا اسمکتیت Al دار مشخص می شود. ایلیت یا گلوکونیت می تواند یافت شود ولی کائولینیت غالب است. شیمی زئولیتها با ارتباط افزایش مقدار آلکالی و کاهش سیلیس کنترل می شود. لذا، زئولیتهای آلکالی می توند بر اساس مقدار سیلیس رده بندی می شود (جدول 3-17). پایداری حرارتی دیاژنز به نظر می رسد تابعی از مقدار سیلیس زئولیت باشد. مقادیر بالاتر در دمای پایین تر پایدار است، در حالی که آنالسیت و ناترولیت در مجموعه دیاژنتیک با شدت متوسط یافت می شود (نزدیک ^C0 100). زئولیتها می توانند با جذب کاتیونها و آنیونها تبادل یونی داشته باشند. در زئولیتها، کانالهایی وجود دارند که با یونهای مختلف همراه می شود (جذب انتخابی). لذا بسته به نوع زئولیت، اندازه تغییرات کانالیف موجب ایجاد درجات بالی جذب انتخابی یونهاستو لذا می تاون به آن از الک مولکولی یاد کرد.

ویژگیهای XRD بسختی حالت ترکیبی آنها را نشان می دهد. این موضوع بدلیل هم پوشانی و وجود گونه های دیگر می باشد. دانه عمده پراش در محدوده ⁰A 4-2 یافت می شود. بنابراین اولین ماکزیمم شدت درجه اول در دامنه ⁰A 15-10 و نیز ⁰A 7 می باشد.

شناسایی کانی رسی-

پراش اشعه X قدرتمندترین روش برای شناسایی کانی رسی است. دامنه مقادیر d فضای سطح شبکه ای می تواند در سه گروه تقسیم شود:

- فضای (001) که در دامنه ⁰A 3-7 قرار دارد. دامنه θ2 بستگی به نوع کاتد در دستگاه (Ca , Cu و....) دارد.

- ناحیه دوم که تعیین کننده فضای جزئی در فضای قاعده ای است که در انعکاسهای (001) به آسانی دیده نمی شود بلکه توسط انعکاسات(003) مشاهده می شود. فواصل پیکها حدود ⁰A 0.05 می باشد.

- دامنه سوم نزدیک به ⁰A 5/1 بوده که شامل فضای (060) بوده و کانیهای دی و تری اکتائدر را تفکیک نماید.

اولین مرحله جهت قابلیت تورم رسهاست. این عمل با تهیه دو نمونه یکی در حالت معمولی و دیگری در حالت گلیکول اتیلن و بصورت جهت یافته انجام می شود. این موضوع در ناحیه ⁰A 30-6 انجام می شود. لایه اتیلنی موقعیت میان لایه ای تا ⁰A افزایش می دهد و حالت هیدراته معمول رسهای متورم با 5/2 یا ⁰A 5 در فضای بین لایه ای ساختمان 2:1 مشخص می شود، امکان دارد یک نمونه رس کاملا از نوع متورم باشد (یا جزئی). بعنوان مثال، اگر رس از ⁰A 15 (لایه هیدراته دوتایی) به ⁰A 17 بصورت کامل و در صورت ⁰A 15 به ⁰A 8/15 بصورت جزئی ساخته شده است. این موضوع بدلیل ساختمان ناقص میان لایه ای است. در اسمکتیت انعکاس (001) شدیترین است و تنها محدوده ای است که تحت تاثیر اتیلن قرار می گیرد.

دمای ^C0 200 همه یونها قطبی بین لایه ای را خارج می کند و رس 2:1 را به فاصله قائده ای ⁰A 10 کاهش می دهد.

اسمکتیت – مرحله بعد استفاده از انعکاس (060) نزدیک به ⁰A 5/1 برای تعیین ویژگی دی –تری اکتائدر کای رسی است. نوارهای بالاتر از  ⁰A 5/1 نشانه وجود کانی تری اکتائدر و نزدیک به ⁰A 5/1 یا کمتر نشانه کانی دی اکتائدر است. مونتموریونیت، بدلیت و نانترونیت از جمله کانیهای تری اکتائدر است، در حالیکه ساپونیت و استونیت از رسهای تری اکتائدری است.

حرارت نمونه تا ^C0 300-200 آب و گلیکول را از موقعیت بیت لایه ای اسمکتیت حذف نموده و حالت بی آب طیفی از پراش با پیک نزدیک به ⁰A 10 (یا کمی کمتر) را بدست می دهد. این موضوع کانی کاملا متورمی را نشان می دهد. اگر جابجایی پیک کمتر از این باشد، کانی ورمیکولیت و یا مخلوط للایه است.

رسهای غیر متورم – کانیهایی هستند که در اثر گلیکول موقعیت دامنه ها تغییر نمی کند. پیک ⁰A 14 کلریت دارای مقدار ثابت ⁰A 8/14 – 14 است. کانیهای شبه میکا (ایلیت ، گلوکونیت، سلادونیت) فاصله ثابت نزدیک به ⁰A 10 دارند. پیک (060) ایلیت را نشان می دهد وقتی دارای کمتر از ⁰A 5/1 بوده و گلوکونیت و سلادونیت در بالای این مقدار است. این رسها تنها رسهای ⁰A 10 بوده که در محیط رسی پایدار است. (بایستی آگاه بود که حالت نیمه پایدار مسکویت با (060) در ⁰A 5/1 و بیوتیت بین 52/1 - ⁰A 54/1 می باشد). بخش دانه ریز معمولا (کمتر از M µ2) اکثر میکاهای تخریبی را حذف می کند.

کائولینیت یا کلریت ⁰A 7 (برترین، سرپانتین) فاصله شبکه ای ثابتی نزدیک ⁰A 7 دارد. تمایز میان دو کانی می تواند با نوار (001) نزدیک ⁰A 5/3 انجام شود، در حالیکه کلریت فاصله شبکه ای (060) بیش از ⁰A 51/1 کلریت تری اکتائدر و کمتر از ⁰A 51/1 نشانه  کائولینیت دی اکتائدرال است. سپولیت-پاگی لورسیکیت دارای فاصله شبکه ای در 12، 5/7 ، ⁰A 7/6 و 5/10 ، ⁰A 3/6 (به ترتیب) است.

شکل 3-47 روش XRD را بصورت خلاصه نشان می دهد.

آنالیز ترموگراویمتری- Thermogravimetric Analysis

این نوع آنالیز در تعیین خواص فیزیکی رس د رارتباط با مقدار آب و شرایط ازاد شدن آن مفید است. کانیهای هم خانواده می تواند همانند قبل به اسمکتیت، سپیولیت-پالی گورسکیت و فازهای غیر متورم رده بندی شود. دوام آب سطحی برای انواع کانیهای رسی مشابه است. این موضوع تنها تابع مساحت سطحی بلور بوده، بلورهای کوچکتر، آب بیشتری را نگه می دارند. آغاز کاهش (از دست دادن) این آب در کمتر از ^C0 110 رخ می هد. آب پیوندی در اسمکتیت و سپیولیت- پالی گورسیکیت در دمای 110-^C0 200 ساختمان را ترک می کند. آب بلوری ساختمان را با توجه به کشش پیوند هیدروژن در بلور ترک می کند. جدول 3-18 شمایی از دامنه افت آب از کانیهای متعدد را نشان می دهد. بطور کلی سه نوع آب همراه با رس وجود دارد. لایه های سطحی در دمای کمتر از ^C0 110 ساختمان را رتک می کند. آب زئولیتی یا بین لایه ای (سپیولیت-پالی گورسکیت) ساختمان را در دمای کمتر از ^C0 300 از دست می دهد. آب بلوری یا نوع OH در دمای ^C0 800-400 ساختمان را ترک می کند. کانیهای غنی از آهن و دی اکتادری این آب را در دمای بسیار پایینی از دست می دهد. کانیهای حرارت بالا (کلریت، مسکویتو تالک) که هنوز به کانی رسی تبدیل نشده اند، این آب را با توجه به اندازه دانه و منشا زمین شناسی در دمای بسیار بالاتر از دست می دهند.

سکانس حرارتی افت آب برای کاتیونهای مختلف بصورت زیر است :

^C0 K, Na <200

^C0 Ba, Sr <220

^C0Ca, Mg 230 250

طیف مادون قرمز Infrared spectra

ابزار مفیدی برای تشخیص حالت ساختمان رسها و ارایش اتمی آنها می باشد(در صورتیکه فاز خالص در دسترس باشد).لذا بایستی قبل از استفاده از این روش، سایر روشها بررای تعیین کانی رسی استفاده گردد. لذا روش مادون قرمز یک روش متداول نیست.